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测试高温高湿与冷热冲击对内埋电阻阻值稳定性的影响

作者: salmon范 编辑: 瑞凯仪器 来源: www.riukai.com 发布日期: 2019.06.17
    实验材料与仪器
    材料:导电碳浆(10 Ω/□,20 µm,黏度为 30~40 Pa·s),PCB 芯板材料,粘结片等。 仪器:高低温湿热试验箱(R-TH-408),电阻测量仪(HIOKI3532-50),微切片测 量仪,扫描电子显微镜(S-3400Ⅱ)。 1.2 内埋式封装结构与实验内容 图 1 是内埋式封装结构的示意图。 
图 1  多层板内埋无源元器件简图多层板内埋无源元器件简图
Fig.1  Schematic of embedded passive combonents in multilayer PCB
    电路板外层内埋电阻是电路板外层完成图形转 移形成导电线路后,在基材上网印导电浆料形成电 阻,固化后再覆盖阻焊油墨,实现电阻内埋,如图 2(a)所示。电路板内层内埋电阻是在多层 PCB 内层 板芯图形转移后,在芯板基材上网印导电浆料形成 电阻,固化后经过层压过程实现电阻内埋,如图 2(b) 所示。

固化后经过层压过程实现电阻内埋

    内埋电阻多层板制作 主要工艺流程为:内层图形转移→网印导电碳浆→固化→棕化→层压→钻孔→电镀→外层图形转 移→后工序→测试。采用层压方式,将网印电阻芯 板压制成四层内埋电阻多层板。 网印导电碳浆选用 177 目/cm 网纱制作网版,使 用半自动丝网印刷机进行网印。导电碳浆网印参数 控制范围:刮刀硬度 75~80 度,刮刀角度 70°~80°, 刮刀压力 50~70 N/cm2,刮刀行进速度 1.5~2.5 m/min,丝网与待印刷板面间距(网距)1.0~2.0 cm。

    固化条件对电阻阻值的影响 测试板设计 50 处电阻图形,其有效尺寸为 2.54 mm×12.70 mm,可视作 5 个方阻的串联。在网印导 电碳浆后进行如下测试:

    (1)固化温度测试:选取 5 片测试板,导电浆 料固化时间 1 h,固化温度分别为 150,155,160, 165,170 ℃。固化后测量阻值,进一步完成棕化、 层压后再次测量阻值。
    (2)固化时间测试:选取 12 片测试板,导电碳 浆固化温度 170 ℃,固化时间分别为 60~280 min(每 隔20 min 选取一个固化时间),在固化后测量阻值。
    可靠性分析
    多层 PCB 在层压之前需要对铜面进行化学氧化 处理(如棕化、黑化),以增强粘结片与铜面的结合 力,实验中选择棕化处理工艺。该工艺的基本流程 为:酸洗→水洗→除油→水洗→预浸(活化铜面) →棕化(氧化微蚀铜面)→水洗→烘干。 以上节研究结果为基础,选择不同的导电碳 浆固化条件,对比分析棕化后烘板与不烘板对层压 后内埋电阻与粘结片结合可靠性的影响。每种条件 制作 3 片测试板,层压后对测试板进行峰值 260 ℃、 3 次回流焊处理,制作微切片进行观察分析。 
    阻值稳定性测试 选用外层图形转移后的 2 片测试板,每片测试 板设计50处电阻图形,其有效尺寸为2.54 mm×12.70 mm。
    (1)其中 1 片进行 240 h 高温高湿测试(温度 85 ℃、相对湿度 85%)。测试前后分别测量并记录内 埋电阻方阻值。 
    (2)另 1 片进行 100 个循环的冷热冲击测试 (–55~+125 ℃,高低温停留时间为 15 min)。测试前 后分别测量并记录内埋电阻方阻值。
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