南台科技大學 精密製造實驗室, 100 年 5 月 23 日
PCB 微孔填裝導電膠的問題
出處: Science Direct
研 究 生 : 甘 晏 璇
南台科技大學 精密製造實驗室, 100 年 5 月 23 日
目錄
• 前 言• 樣品測試和測量方法• 導電膠和充填過程• 收縮和最小化充填阻力問題• 盲孔填充電阻穩定性測試• 結論
南台科技大學 精密製造實驗室, 100 年 5 月 23 日
前言
•傳統技術上印刷電路板( PCB)層與層之間的連接需要鑽洞貫穿整個板。最後要電鍍銅和其他金屬。電鍍通孔板面加工的高消耗對環境有害。其中一個解決方法,是使用較小的孔、盲孔或埋孔以節省 PCB面積。這樣的加工可以應用導電膠。也有新的高密度印刷電路板製程引進,其中包括: ALIVH基板。 ALIVH基板是一種樹脂多層基板。
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•ALIVH是每一層間隙都有孔通過的多層有機基板。在製作過程須先做準備。首先,透過孔形成鐳射光束,接著,將鍍銅膠填充到孔內。然後,銅箔和放在兩側的預料熱壓在一起。在這個過程中,半固化的樹脂和導電膠會固化。這時,頂部和底部的銅箔因為導電膠而相通。
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•其他導電膠的應用是多層印刷電路板填充鍍通孔,以改善導熱性能,特別是 BGA(球柵陣列,它是集成电路採用有機載板的一種封裝法)封裝。其它應用能做內層電鍍孔充填加工,而多層印刷電路板外層盲孔則用連續堆積技術。連接雙面印
刷 電路板兩端最簡單的方式,可透過鑽通孔的導電 膠應用。
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導電膠充填主要要求如下:
•黏度必須夠低,以滿足通孔的高寬比。•品質必須穩定,能保存一段時間。•電阻不得高於十毫毆母。•必須塗滿孔壁。•要能承受焊接衝擊試驗。•須承受 - 40至 +12°C 的熱循環和 85°C85%相對濕度的傾倒熱試驗。
•和非貴重金屬要有穩定連接組力。
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樣品測試和測量方法
•實驗中使用兩個測試樣本。樣品為機械鑽孔直徑0.3mm( 40孔), 0.5mm( 40孔), 0.8mm( 40孔)(高寬比分別為 3.3:1, 2:1和1.25:1)透過孔充填雙面的 FR - 4層壓板( 1 mm厚,鎳 / 金電鍍 18μm 的銅層)。
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•測試樣品的設計,引用文獻 [8]。
•透過通孔導電膏填補了鎳 / 金片頂部和底部間洞內的壓板層阻抗。填充電阻可以低於 100 MΩ。
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導電膠和充填過程
•實驗使用 Amepox微電子有限公司生產的導電膠。
•配方是特別設計和準備進行實驗。•導電膠以模板印刷方法填入孔或盲孔。•詳細印刷技術(刮刀速度和壓力)在文獻 [7]中說明。
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收縮和最小化充填阻力問題
•介紹中提到,在 PCB製造應用導電膠是為了填補電阻範圍為數十 mΩ不同直徑的孔。可以預期的,透過低電阻率導電膠降低充填阻力(例如增加銀填充物)或應用壓板稀釋劑層(如果可能的話)。但增加填料的黏稠度後,它的填充阻力顯著提高,更難以填補 0.3mm直徑的孔。
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層壓板的厚度為 1.0mm,孔的直徑 0.8mm,銀填充物含量 62%時,電阻的
標準差高於層壓板厚度 0.6mm 和 0.8mm。
導電膠的收縮是在孔邊較厚的部分(左)。透過減少厚度可以消除裂痕(右)。
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盲孔填充電阻穩定性測試
•填補 0.3和 0.45mm盲孔的優點是良好的電阻穩定性。
•但在填充 0.15mm盲孔的效率並不理想,充填電阻不穩定,標準差較大。
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以熱循環試驗進行了盲孔的電阻阻穩定性。
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結論
•這實驗以導電膠對 PCB製造在機械鑽孔和鐳射鑽孔的盲孔進行了研究。
•在 FR - 4層壓板內直徑 0.5-0.8mm範圍內的通孔填充導電膠對模板印刷加工是有益的。通孔直徑為 0.3mm在充填過程中顯得相當困難。
•0.15mm的盲孔充填過程需要改進。充填過程及充填電阻的效率良好。小直徑盲孔填充方法,將在進一步分析研究。
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