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技術文章
測試高溫高濕與冷熱沖擊對內埋電阻阻值穩定性的影響
來源: bibil.cn 時間(jian):2019-06-17
    實驗材料與儀器
    材料:導電碳漿(10 ?/□,20 μm,黏度為 30~40 Pa·s),PCB 芯板材料,粘結片等。 儀器:高低溫濕熱試驗箱(R-TH-408),電阻測量儀(HIOKI3532-50),微切片測 量儀,掃描電子顯微鏡(S-3400Ⅱ)。 1.2 內埋式封裝結構與實驗內容 圖 1 是內埋式封裝結構的示意圖。 
圖 1  多層板內埋無源元器件簡圖多層板內埋無源元器件簡圖
Fig.1  Schematic of embedded passive combonents in multilayer PCB
    電路板外層內埋電阻是電路板外層完成圖形轉 移形成導電線路后,在基材上網印導電漿料形成電 阻,固化后再覆蓋阻焊油墨,實現電阻內埋,如圖 2(a)所示。電路板內層內埋電阻是在多層 PCB 內層 板芯圖形轉移后,在芯板基材上網印導電漿料形成 電阻,固化后經過層壓過程實現電阻內埋,如圖 2(b) 所示。

固化后經過層壓過程實現電阻內埋

    內埋(mai)電(dian)阻多(duo)層(ceng)(ceng)板制作 主要(yao)工藝流程為:內層(ceng)(ceng)圖(tu)形轉移(yi)→網(wang)(wang)印(yin)(yin)導(dao)(dao)電(dian)碳漿→固化→棕化→層(ceng)(ceng)壓→鉆(zhan)孔→電(dian)鍍(du)→外層(ceng)(ceng)圖(tu)形轉 移(yi)→后(hou)工序→測(ce)試。采(cai)用層(ceng)(ceng)壓方式(shi),將網(wang)(wang)印(yin)(yin)電(dian)阻芯 板壓制成四層(ceng)(ceng)內埋(mai)電(dian)阻多(duo)層(ceng)(ceng)板。 網(wang)(wang)印(yin)(yin)導(dao)(dao)電(dian)碳漿選用 177 目/cm 網(wang)(wang)紗制作網(wang)(wang)版,使 用半自動(dong)絲(si)網(wang)(wang)印(yin)(yin)刷機進行(xing)網(wang)(wang)印(yin)(yin)。導(dao)(dao)電(dian)碳漿網(wang)(wang)印(yin)(yin)參(can)數 控制范圍:刮刀硬度(du) 75~80 度(du),刮刀角度(du) 70°~80°, 刮刀壓力 50~70 N/cm2,刮刀行(xing)進速度(du) 1.5~2.5 m/min,絲(si)網(wang)(wang)與待印(yin)(yin)刷板面(mian)間距(網(wang)(wang)距)1.0~2.0 cm。

    固化(hua)條件對電阻阻值的影響 測試板設計(ji) 50 處(chu)電阻圖形,其有效尺寸為 2.54 mm×12.70 mm,可視作 5 個方(fang)阻的串(chuan)聯。在(zai)網(wang)印導(dao) 電碳(tan)漿后進行(xing)如下測試:

    (1)固化溫度測試:選取 5 片測試板,導電漿 料固化時間 1 h,固化溫度分別為 150,155,160, 165,170 ℃。固化后測量阻值,進一步完成棕化、 層壓后再次測量阻值。
    (2)固化時間測試:選取 12 片測試板,導電碳 漿固化溫度 170 ℃,固化時間分別為 60~280 min(每 隔20 min 選取一個固化時間),在固化后測量阻值。
    可靠性分析
    多層 PCB 在層壓之前需要對銅面進行化學氧化 處理(如棕化、黑化),以增強粘結片與銅面的結合 力,實驗中選擇棕化處理工藝。該工藝的基本流程 為:酸洗→水洗→除油→水洗→預浸(活化銅面) →棕化(氧化微蝕銅面)→水洗→烘干。 以上節研究結果為基礎,選擇不同的導電碳 漿固化條件,對比分析棕化后烘板與不烘板對層壓 后內埋電阻與粘結片結合可靠性的影響。每種條件 制作 3 片測試板,層壓后對測試板進行峰值 260 ℃、 3 次回流焊處理,制作微切片進行觀察分析。 
    阻值穩定性測試 選用外層圖形轉移后的 2 片測試板,每片測試 板設計50處電阻圖形,其有效尺寸為2.54 mm×12.70 mm。
    (1)其中 1 片進行 240 h 高溫高濕測試(溫度 85 ℃、相對濕度 85%)。測試前后分別測量并記錄內 埋電阻方阻值。 
    (2)另 1 片進行 100 個循環的冷熱沖擊測試 (–55~+125 ℃,高低溫停留時間為 15 min)。測試前 后分別測量并記錄內埋電阻方阻值。

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