測試高溫高濕與冷熱沖擊對內(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:
m.hlgsj12.cn
發(fā)布日期: 2019.06.17
實驗材料與儀器
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(nèi)埋式封裝結(jié)構(gòu)與實驗內(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)過層壓過程實現(xiàn)電阻內(nèi)埋,如圖 2(b) 所示。
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 用半自動絲網(wǎng)印刷機進行網(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。
固化條件對電阻阻值的影響 測試板設(shè)計 50 處電阻圖形,其有效尺寸為 2.54 mm×12.70 mm,可視作 5 個方阻的串聯(lián)。在網(wǎng)印導(dǎo) 電碳漿后進行如下測試:
(1)固化溫度測試:選取 5 片測試板,導(dǎo)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(dǎo)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(xué)氧化 處理(如棕化、黑化),以增強粘結(jié)片與銅面的結(jié)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(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,對比分析棕化后烘板與不烘板對層壓 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(wěn)定性測試 選用外層圖形轉(zhuǎn)移后的 2 片測試板,每片測試 板設(shè)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(nèi) 埋電阻方阻值。
(2)另 1 片進行 100 個循環(huán)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(nèi)埋電阻方阻值。