集成印制电路板埋嵌超薄芯板电容及碳浆电阻技术与工艺研究

摘要

近些年，通信、汽车及消费电子领域技术的进步，带动了与之配套的印制电路板性能的不断提升，以满足电子产品低功耗、多功能、高性能及尺寸微型化的发展需求。将电容、电阻等无源元件埋嵌到印制电路板内部，不仅可以大幅提升电路的集成度，缩小产品尺寸，还能够改善信号传输性能，提高产品电气功能的可靠性。文中旨在研发蚀刻超薄芯板制作埋嵌电容印制电路板的技术及丝网印刷导电碳浆结合层压工艺制作埋嵌电阻印制电路板的技术，并对制成的印制电路板产品及埋嵌电容、电阻的可靠性进行研究，主要包括以下内容：
　　在埋嵌电容技术研发中，实现了采用双面蚀刻一步层压的方法加工超薄芯板制作埋嵌电容结构。以合理控制工艺参数为基础，设计并运用了具有侧翼的导引板，解决了超薄芯板在图形转移过程中卡板、变形及介质层破损的问题；通过改良超薄芯板内层图形中板边绝缘槽、无铜区、融胶位等的设计，解决了层压后介质层皱缩的问题；并使用金相显微镜及扫描电镜观察分析孔壁切片，确保钻孔及电镀过程的可靠性。
　　在埋嵌电阻技术研发中，运用正交设计试验获得了丝网印刷导电碳浆的优化工艺参数为，刮刀角度：75±5°，印刷压力：0.6?0.1MPa，刮刀速度：1.5m/min；并验证了进一步降低刮刀速度至1.0 m/min可将碳浆电阻方阻值的变异系数降低至0.79％，提升了电阻值的精密度。因电路图形分布将影响碳浆电阻阻值，一方面通过拟合回归方程的手段获得电阻图形尺寸与阻值间的关系方程，另一方面通过概率分布分析明确了碳浆电阻两侧存在线路分布时，方阻值平均增大7.7%；以此为基础，对挡墨图形的设计尺寸给予补偿，提升了电阻值的准确度。同时通过研究碳浆固化程度与固化温度、时间之间的关系，确定碳浆固化条件为固化温度170℃，时间240min，可实现层压法制作埋嵌电阻，并保证层压后埋嵌电阻层不出现爆板分层等缺陷。
　　在产品可靠性研究中，采用了吸水性测试、高温高湿测试、耐电压测试、回流焊测试以及冷热冲击测试等方法。其中，埋嵌电容不仅具有良好的耐电压及耐潮湿的能力，埋嵌电容印制电路板产品同样具有很好的耐热性表现。在336h高温高湿测试、6次回流焊测试及300个循环冷热冲击测试后，埋嵌电容容值变化均小于5%，证明了埋嵌电容在各种极端条件下的可靠性。埋嵌电阻可满足在3次回流焊测试后不出现电阻层分层或开裂等问题。在240h的高温高湿测试后方阻值增大不超过5%，在100个循环的冷热冲击测试后，方阻值变化小于1%，具有较高的可靠性。
　　将上述研究的经验结果应用于实际生产中，成功实现了性能良好的埋嵌电容、电阻印制电路板产品的制作。

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第一章 引 言

1.1 印制电路板的定义、特定及分类

1.2 埋嵌电容、电阻技术介绍

1.3 课题研究内容

1.4 课题研究目的及意义

第二章 埋嵌电容、电阻PCB原理、设计及工艺

2.1 埋嵌电容PCB原理、设计及工艺

2.2埋嵌电阻PCB原理、设计及工艺

第三章 埋嵌电容PCB关键工艺研究

3.1 内层图形转移

3.2 压合

3.3钻孔

3.4 孔金属化

3.5 本章小结

第四章 埋嵌电阻PCB关键工艺研究

4.1 提升丝网印刷电阻阻值精密度

4.2 提升丝网印刷电阻阻值准确度

4.3 丝网印刷电阻埋嵌工艺研究

4.4 本章小结

第五章 埋嵌电容性能研究

5.1 容值测量

5.2埋嵌电容PCB耐电压性能测试

5.3 材料吸水性及高温高湿测试

5.4 埋嵌电容PCB热应力测试

5.5 本章小结

第六章 埋嵌电阻性能研究

6.1 埋嵌电阻PCB高温高湿测试

6.2 埋嵌电阻PCB热应力测试

6.3 本章小结

第七章 结论

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果