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測(cè)試高溫高濕與冷熱沖擊對(duì)內(nèi)埋電阻阻值穩(wěn)定性的影響

作者: salmon范 編輯: 瑞凱儀器 來源: www.shubeikang.com 發(fā)布日期: 2019.06.17
    實(shí)驗(yàn)材料與儀器
    材料:導(dǎo)電碳漿(10 ?/□,20 μm,黏度為 30~40 Pa·s),PCB 芯板材料,粘結(jié)片等。 儀器:高低溫濕熱試驗(yàn)箱(R-TH-408),電阻測(cè)量?jī)x(HIOKI3532-50),微切片測(cè) 量?jī)x,掃描電子顯微鏡(S-3400Ⅱ)。 1.2 內(nèi)埋式封裝結(jié)構(gòu)與實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 圖 1 是內(nèi)埋式封裝結(jié)構(gòu)的示意圖。 
圖 1  多層板內(nèi)埋無源元器件簡(jiǎn)圖多層板內(nèi)埋無源元器件簡(jiǎn)圖
Fig.1  Schematic of embedded passive combonents in multilayer PCB
    電路板外層內(nèi)埋電阻是電路板外層完成圖形轉(zhuǎn) 移形成導(dǎo)電線路后,在基材上網(wǎng)印導(dǎo)電漿料形成電 阻,固化后再覆蓋阻焊油墨,實(shí)現(xiàn)電阻內(nèi)埋,如圖 2(a)所示。電路板內(nèi)層內(nèi)埋電阻是在多層 PCB 內(nèi)層 板芯圖形轉(zhuǎn)移后,在芯板基材上網(wǎng)印導(dǎo)電漿料形成 電阻,固化后經(jīng)過層壓過程實(shí)現(xiàn)電阻內(nèi)埋,如圖 2(b) 所示。

固化后經(jīng)過層壓過程實(shí)現(xiàn)電阻內(nèi)埋

    內(nèi)埋電阻多層板制作 主要工藝流程為:內(nèi)層圖形轉(zhuǎn)移→網(wǎng)印導(dǎo)電碳漿→固化→棕化→層壓→鉆孔→電鍍→外層圖形轉(zhuǎn) 移→后工序→測(cè)試。采用層壓方式,將網(wǎng)印電阻芯 板壓制成四層內(nèi)埋電阻多層板。 網(wǎng)印導(dǎo)電碳漿選用 177 目/cm 網(wǎng)紗制作網(wǎng)版,使 用半自動(dòng)絲網(wǎng)印刷機(jī)進(jìn)行網(wǎng)印。導(dǎo)電碳漿網(wǎng)印參數(shù) 控制范圍:刮刀硬度 75~80 度,刮刀角度 70°~80°, 刮刀壓力 50~70 N/cm2,刮刀行進(jìn)速度 1.5~2.5 m/min,絲網(wǎng)與待印刷板面間距(網(wǎng)距)1.0~2.0 cm。

    固化條件對(duì)電阻阻值的影響 測(cè)試板設(shè)計(jì) 50 處電阻圖形,其有效尺寸為 2.54 mm×12.70 mm,可視作 5 個(gè)方阻的串聯(lián)。在網(wǎng)印導(dǎo) 電碳漿后進(jìn)行如下測(cè)試:

    (1)固化溫度測(cè)試:選取 5 片測(cè)試板,導(dǎo)電漿 料固化時(shí)間 1 h,固化溫度分別為 150,155,160, 165,170 ℃。固化后測(cè)量阻值,進(jìn)一步完成棕化、 層壓后再次測(cè)量阻值。
    (2)固化時(shí)間測(cè)試:選取 12 片測(cè)試板,導(dǎo)電碳 漿固化溫度 170 ℃,固化時(shí)間分別為 60~280 min(每 隔20 min 選取一個(gè)固化時(shí)間),在固化后測(cè)量阻值。
    可靠性分析
    多層 PCB 在層壓之前需要對(duì)銅面進(jìn)行化學(xué)氧化 處理(如棕化、黑化),以增強(qiáng)粘結(jié)片與銅面的結(jié)合 力,實(shí)驗(yàn)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(yù)浸(活化銅面) →棕化(氧化微蝕銅面)→水洗→烘干。 以上節(jié)研究結(jié)果為基礎(chǔ),選擇不同的導(dǎo)電碳 漿固化條件,對(duì)比分析棕化后烘板與不烘板對(duì)層壓 后內(nèi)埋電阻與粘結(jié)片結(jié)合可靠性的影響。每種條件 制作 3 片測(cè)試板,層壓后對(duì)測(cè)試板進(jìn)行峰值 260 ℃、 3 次回流焊處理,制作微切片進(jìn)行觀察分析。 
    阻值穩(wěn)定性測(cè)試 選用外層圖形轉(zhuǎn)移后的 2 片測(cè)試板,每片測(cè)試 板設(shè)計(jì)50處電阻圖形,其有效尺寸為2.54 mm×12.70 mm。
    (1)其中 1 片進(jìn)行 240 h 高溫高濕測(cè)試(溫度 85 ℃、相對(duì)濕度 85%)。測(cè)試前后分別測(cè)量并記錄內(nèi) 埋電阻方阻值。 
    (2)另 1 片進(jìn)行 100 個(gè)循環(huán)的冷熱沖擊測(cè)試 (–55~+125 ℃,高低溫停留時(shí)間為 15 min)。測(cè)試前 后分別測(cè)量并記錄內(nèi)埋電阻方阻值。
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