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埋嵌铜块印制电路板的设计和关键工序的制造方

文章来源:澳门永利娱乐人气:发表时间:2019-06-23 17:18

  的散热题目。本文从埋嵌铜块打算、叠层布局、枢纽临蓐工艺、产物闭联检测和牢靠性等方面探索与剖释,体系阐扬了埋嵌铜块印制电道板的打算和枢纽工序的

  跟着电子产物体积越来越小,印制电道板(PCB)的体积也连续的缩小,线道打算越来越聚集化。因为元器件的功率密度降低,PCB的散热量过大,从而影响了元器件的利用寿命、老化以至元器件失效等。此前某著名手机电池爆炸事故让打算者和成立商降低了机警,手机内部要预留必定的空间,而且正在手机散热上也要统筹无线充电线圈充电时的散热题目。此事故再次注明,电子产物热照料的蹙迫性。基于新一代讯息手艺、节能与新能源汽车、电力装置等规模的进展,散热题宗旨处理迫正在眉睫。目前处理PCB散热题目有许众途径,如聚集散热孔打算、厚铜箔线道、金属基(芯)板布局、埋嵌铜块打算、铜基凸台打算、高导热原料等。直接正在PCB内埋嵌金属铜块,是处理散热题宗旨有用处径之一。但现有创制工艺存正在铜块与基板维系力亏空、耐热性差、溢胶难废除、产物及格率低等题目,限定了埋嵌铜块PCB手艺效率的运用和施行,所以现有手艺有待进一步探索和降低。

  跟着散热基板的手艺连续降低与商场高速进展,散热基板正在基板原料和产物布局方面,体现开始艺革新与革新的高潮。全部浮现正在:(1)采用高导热基板原料,如铝基板原料、铜基板原料、金属复合原料、陶瓷基板原料等;(2)正在产物布局上的蜕变,如厚铜箔基板、金属基(芯)板、埋嵌铜块板、陶瓷基板、铜基凸台板、铜导电柱,以及PCB与散热片一体布局等产物新型布局。

  埋嵌铜块PCB散热手艺,是将铜块埋嵌到FR4基板或高频混压基板,铜的导热系数弘远于PCB介质层,功率器件发作的热量可能通过铜块有用传导至PCB和通过散热器披发。承载铜块的PCB可能打算成众层板,基板原料遵循产物布局打算需求选用FR4(环氧树脂)原料或高频混压原料。埋铜块打算闭键分为两大类:第一类是铜块半埋型,定名为“埋铜块”;第二类是铜块贯穿型,定名为“嵌铜块”。埋入铜块厚度小于板件总厚度,铜块一边与底层齐平,另一边与内层的某一边齐平,如图1(铜块半埋型)所示。埋入的铜块厚度与板件总厚度切近或相当,铜块贯穿顶层,如图2(铜块贯穿型)所示,此种打算铜块有埋阶梯铜块和埋直铜块,埋阶梯铜块如图3所示。

  微波PCB散热题目继续是电子行业较为闭切的题目之一,若何下降RF射频)层介厚、淘汰铜箔轮廓毛糙度的同时,缩短散热途径和发烧量,闭键途径是通过手艺降低劣波基板导热系数、聚集散热孔或片面镀厚铜或微波板材地层厚铜化、片面埋嵌散热铜块。存身于现有成熟微波板材,常常采用后两者打算计划。

  埋嵌铜块PCB从压合叠层布局上可能轮廓为二大类:第一类是正在FR4(环氧树脂)原料三层或以上众层板布局内埋嵌铜块(如图4);第二类是正在FR4芯板与高频原料混压众层板布局内埋嵌铜块(如图5)。

  正在FR4芯板和半固化片的埋铜区域铣出埋铜槽,然后将铜块棕化后压合创制,使铜块与FR4芯板组合正在一同。高频原料片面混压嵌埋铜块PCB的加工伎俩,起初是正在内层芯板和半固化片埋铜块混压区域铣出埋铜槽、片面混压槽,然后叠合和热熔,铜块嵌入槽内,再举行压合,使铜块与FR4基板、高频基板混压正在一同,实行散热成效。

  (1)铜块与板(或混压区)的铣槽尺寸结婚性:铜块就寝正在铣槽中,铜块过松或过紧的影响压合填胶质地和维系力。

  (2)铜块与板(或混压区)的平整度把持:压当令,铜块与FR-4芯板(或混压区)的平整度难以把持,需确保铜块与板的平整度把持正在±0.075 mm以内。

  (3)铜块上的残胶难以废除:压当令从铜块与板漏洞溢出的树脂流至铜块上的残胶难以废除,影响产物牢靠性。

  (4)铜块与板(或混压区)的牢靠性:压当令铜块与FR-4芯板(或混压区)存正在必定的高度差,容易导致铜块与板的贯穿处填胶亏空、贫乏、裂纹、分层等题目。

  开料(铜块、FR4基板、半固化片)→内层线道→内层AOI →OPE冲孔 →内层芯板及半固化片铣槽→ 棕化→铆合→ 压合(就寝铜块)→ 削溢胶(磨板)→ 铣盲槽(控深铣床)→死板钻孔(含钻盲孔)→化学镀铜→板电 →外层线道→图形电镀→外层蚀刻→外层AOI→ 防焊 →文字→ 成型 →电测 →化学镀锡→制品搜检

  开料(铜块、FR-4基板、高频基板、半固化片)→内层线道(含高频板)→内层AOI→OPE冲孔→内层芯板及半固化片铣槽 → 棕化→铆合→ 压合(就寝铜块)→ 削溢胶(磨板)→ 死板钻孔(含钻盲孔)→化学镀铜→板电→ 外层线道→图形电镀→外层蚀刻→外层AOI → 防焊 →文字→成型铣槽 →化学镀镍/金→成型→电测 →制品搜检

  铜块成型闭键有三种伎俩:第一种是通过专用铣床直接铣出所需尺寸的铜块,但需求装备金属基板铣床、专用铣刀,本钱较高;第二种是通过铣床二次加工,具有控深铣成效的铣床,利用钻尖形的双刃铣刀先粗铣一遍,再精铣一遍,但需装备控深铣成效的铣床、专用铣刀,本钱较高;第三种是利用冲床冲切,固然临蓐服从高,但模具创酿本钱高,临蓐伶俐性差,不适合样板或小批量临蓐。为处理以上题目,研制出图形蚀刻和铣床加工工艺,先对铜块图形改观,然后通过蚀刻机蚀刻出铜块外形,再用旧例铣刀、铣床对铜块外形举行二次加工,所以临蓐服从较高、临蓐本钱相对较低。

  遵循叠合布局,对内层芯板和半固化片铣内槽,试验结果(如外1)。结果证据对内层芯板和半固化片先铣内槽,再铆合,其品德牢靠性高。

  铜块压合前,先要对铜块举行程度棕化照料,并利用棕化辅助器械(如网纱拖板),防御铜块尺寸过小导致机械卡板或掉入缸内,确保铜块的微蚀后果。为降低铜块与板(或混压区)的平整度和牢靠性,除需推敲铜块厚度与板厚之间的结婚性,还要选用离型膜、铝片、缓冲垫等符合的缓冲原料,压合排版递次(如图6)。叠层布局打算进一步优化,选用高树脂含量的半固化片,设定埋铜块PCB的专用压合程式,使树脂足够填充和原料一律固化,确保压合后的耐热性和绝缘性。

  IPC-TM-650,2.6.8镀覆孔的热应力试验;IPC-6012C刚性印制板的判决及机能外率。

  烘烤条目:121 ℃~149 ℃,起码6 h;热应力试验条目:288 ℃±5 ℃,10 s,3次。试验后样品的判断:铜块与板的漏洞无贫乏、罅隙、分层等形象。

  样品按以上试验伎俩测试后,铜块与板的漏洞无贫乏、罅隙、分层等形象,耐热性优良(如图11)。

  跟着新一代讯息手艺、节能与新能源汽车、电力装置、航空航天等规模的进展,散热题宗旨处理迫正在眉睫。埋嵌铜块印制板具有高导热性和高散热性,正在额外运用规模中能有用处理大功率电子元器件的散热题目。本文从埋嵌铜块打算、叠层布局、枢纽临蓐工艺、产物闭联检测和牢靠性等方面举行探索与剖释,体系阐扬了埋嵌铜块印制板的打算和枢纽工序的成立伎俩,为PCB手艺研发职员供应参考。

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