Technologie PCB - Introduction à la technologie de traitement des cartes de circuit imprimé en Polytétrafluoroéthylène

Introduction à la technologie de traitement des cartes de circuit imprimé en Polytétrafluoroéthylène

Technologie de carte de circuit imprimé multicouche haute micro - ondes

Avec l'augmentation continue de la fréquence du champ micro - ondes, l'utilisation de plaques multicouches en polytétrafluoroéthylène comme dispositif micro - ondes, l'utilisation de la technologie de substrat multicouche en polytétrafluoroéthylène à haute vitesse de support, a réalisé un modèle de plaque multicouche en polytétrafluoroéthylène à 12 couches.

Conception expérimentale 1 plaque d'échantillon nécessite DK = 3,0, DF = 00023 (10g Hz), épaisseur 3,7 mm, structure à rainures étagées, alignement double couche + / - 0,01 MM.

1.1 sélection du substrat

1.1.1 classification des tôles les tôles peuvent être classées en 5 catégories:

1. Polytétrafluoroéthylène + tissu de verre. Mauvaise fonctionnalité.

2, polytétrafluoroéthylène + verre non tissé. Bonne fonctionnalité.

3, la performance de travail de polytétrafluoroéthylène + remplissage céramique est la meilleure.

4, polytétrafluoroéthylène + tissu de verre + remplissage céramique. Les propriétés sont légèrement meilleures que la maniabilité du tissu de verre pur de polytétrafluoroéthylène plus.

5, le film adhésif de polytétrafluoroéthylène est divisé en: feuille adhésive de polytétrafluoroéthylène, préimprégné de polytétrafluoroéthylène enroulé BT, semi - solide de polytétrafluoroéthylène. Selon les exigences de performance du modèle, ainsi que la performance matérielle et le prix, nous faisons les choix de matériaux suivants: le panneau de noyau est le PTFE + tissu de verre le plus difficile à traiter et PTFE + tissu de verre + matériau de remplissage en céramique feuille adhésive PTFE.

1.1.2 caractéristiques des plaques

A. propriétés physico - chimiques le matériau PTFE a d'excellentes propriétés électriques et une bonne stabilité chimique. Sa constante diélectrique est faible, et entre les deux, la variation avec la fréquence n'est pas évidente, les coefficients diélectriques de 1g et 10g ne changent pratiquement pas, donc ce qui est couramment utilisé ici est que nous appliquons principalement cette performance. Après ajout de remplissage céramique

B. caractéristiques de traitement les performances de traitement de la Feuille de PTFE sont très mauvaises. Le matériau est doux et il n'y a pratiquement pas de colle PTFE lorsqu'il est pressé. Le matériau PTFE lui - même présente les problèmes suivants: lors de la fabrication de la feuille, la force de liaison entre le remplissage et la fibre de verre imprégnée de fibres de verre est faible, le débit de colle est faible et il n'y a pas de force de liaison mutuelle, il est donc facile de percer le verre.

1. Le matériau TFE lui - même a une faible polarité, une faible force de liaison entre le substrat et la Feuille de cuivre entre le substrat et la toile de verre, et le masque de soudure imprimé est également difficile et la plaque n'est pas résistante aux chocs mécaniques. Polytétrafluoroéthylène et verre

2. Le matériau est doux, le matériau est doux, facile à déformer, moins de support pour la fibre de verre et la Feuille de cuivre, plus le problème 1. Le forage est facilement déformé par la force mécanique, l'effet de coupe de la fibre de verre n'est pas bon, il n'est pas facile de couper une fois, le PTFE est également facile de produire des copeaux de forage PTFE non coupés.

C. feuille adhésive de polytétrafluoroéthylène Introduction feuille adhésive de polytétrafluoroéthylène: une feuille adhésive thermoplastique transparente, l'épaisseur est généralement de 1,5 mil, 3,0 mil. Diélectrique 2.3, la perte diélectrique se réfère à la température de pressage au - dessus de 220 degrés Celsius, la colle coule moins, et il est facile d'avoir de la colle qui ne coule pas.

1.1.3 résultats de la sélection des matériaux selon les exigences de l'échantillon et les exigences d'essai, nous sélectionnons les matériaux des fournisseurs a, B et c pour l'essai, le noyau DK = 2,5 ~ 3,5.

Le matériau de l'échantillon est DK = 3,0 (10 GHz), DF = 00023 (10 GHz).

2 Analyse des facteurs

Comme on peut le voir à partir des caractéristiques du matériau, les principaux problèmes dans le traitement des plaques multicouches en polytétrafluoroéthylène se concentrent sur le pressage, le perçage et l'impression à l'encre.

En réponse aux questions ci - dessus, nous avons réalisé la conception de la méthode expérimentale suivante.

3 conception de méthodes de processus

3.1 forage. Parce que le matériau est plus doux et la fibre de verre est plus douce, il est facile de créer des bavures. Il est donc nécessaire d'ajouter un matériau PTFE spécial relativement dur. La vitesse de perçage est faible (à déterminer expérimentalement).

Comme il n'y a pas de liaison de résine entre les fibres de verre, il n'y a pas de perçage entre elles sans les couper. Il est facile de produire des fibres de verre non coupées et le placage forme des nodules plaqués.

Dans le même temps, le matériau PTFE est relativement souple et le matériau PTFE peut rester sur la paroi du trou sans être coupé.

En raison de la résine sur le couvercle et le panneau arrière qui adhère aux parois des trous à haute température, Il produit également des copeaux de forage partiels (polytétrafluoroéthylène. Chaque matériau peut varier en raison de l'emballage différent de chaque matériau en polytétrafluoroéthylène, du choix du tissu de verre, etc. compte tenu de l'analyse ci - dessus, nous nous concentrerons principalement sur le choix du couvercle du tampon, le test des paramètres de forage, le type de foret.

A. choisir une housse de rembourrage actuellement, il est préférable d'utiliser un matériau en résine phénolique pour les housses de rembourrage. Cette plaque est plus dure, mais la résine phénolique

B. essai des paramètres

1. Méthode d'essai le testeur teste les paramètres de forage du matériau pour la première fois, ne peut pas comprendre plus précisément les caractéristiques de forage du matériau. En prenant comme référence les paramètres de forage du polytétrafluoroéthylène, en fonction de la quantité d'alimentation du forage individuel (paramètres combinés de vitesse et de quantité d'alimentation). Et sur la base de l'analyse empirique et théorique, certaines combinaisons de paramètres qui peuvent être utilisées avec de petites probabilités ont été supprimées.

Sur cette base, une plus grande gamme de combinaisons de paramètres est effectuée dans cette direction. Une fois le test terminé, une combinaison de paramètres est effectuée dans cette petite plage pour déterminer des paramètres plus précis. 2. Outil de sélection nous sélectionnons le diamètre suivant comme outil de test: Í0. 5mm, 1.0mm, 1.5mm, 2.0mm, 3.0mm, 3.2mm, 4.5mm.

4. Après le forage de la méthode d'essai, rincez deux fois avec de l'eau à haute pression, regardez à l'intérieur du trou avec une loupe sous une lumière 25 fois plus intense, jugez à l'intérieur du trou avec une loupe 25 fois. Enfin, une section est réalisée pour observer le forage et déterminer le nombre maximal de trous utilisés par le foret en étudiant l'état du foret blessé et l'usure du foret. Les 5 derniers tests d'impact confirment sa fiabilité.

3.2 placage poreux en raison de la faible polarité du matériau PTFE, il n'est pas facile de combiner avec d'autres matériaux, le cuivre est difficile à couler, il faut trouver un moyen. Dans le même temps, comme le perçage laisse certainement des fibres non coupées, de la résine et de la résine qui adhèrent à la paroi du trou. En ce qui concerne la différence entre le matériau PTFE et le fr - 4, nous nous concentrons principalement sur le débroyage (élimination du perçage de la paroi du trou et de son adhésion) et la fiabilité du cuivre coulé.

En raison de la difficulté à couler le cuivre dans le matériau polytétrafluoroéthylène, les plaques multicouches immergées de cuivre actuelles utilisent la méthode de placage triple immersion de cuivre. Plasma nécessite un traitement de débroussaillage et d'activation pour assurer la fiabilité de la PTH.

En raison de la douceur du matériau PTFE, l'oscillation dans le bain de placage peut facilement casser la plaque ou la rendre fiable pendant le placage.

3.3 masque de soudure nivellement (plaqué or) Le matériau PTFE lui - même a très peu de force de liaison avec l'encre. Parce que les plaques de noyau en matériau PTFE sont pressées ensemble, le PTFE et l'encre sont appliqués sur la surface pour éviter la défaillance de la couche tensioactive, ce qui entraîne une mauvaise adhérence entre l'encre et la plaque. Bon

Un autre procédé est nécessaire pour activer la surface du matériau PTFE gravé par plasma. Les facteurs qui affectent la Force résultante de la jonction de l'encre comprennent les dommages mécaniques tels que le brossage, les rayures, les chocs, etc., de sorte que le film de soudure par blocage est dû à la porosité du matériau PTFE. L'état de la paroi n'est pas très bon, la première cuivrage de la paroi du trou fera évaporer le liquide de la paroi du trou trop rapidement, provoquant des phénomènes tels que le cloquage de l'orifice.

La détermination initiale est une mise à niveau progressive des paramètres post - durcissement à évaluer. De même, nous avons déterminé les paramètres de la plaque de cuisson après le traitement chimique Nickel - or par des expériences sur les paramètres de la plaque de cuisson avant nivellement.

Après la fusion de l'or, le temps de cuisson est trop long, la soudabilité n'est pas suffisante, le soudage à reflux peut entraîner une délamination et des bulles, il est donc nécessaire d'évaluer les paramètres de cuisson.

3.3.1 Évaluer l'intervalle de temps entre la gravure et l'impression à l'encre. Après la gravure, attendez 6 heures, 8 heures, 12 heures, 16 heures, 24 heures et 36 heures pour démarrer le ruban 3M et tester la structure de l'encre.

3.3.2 détermination des paramètres de post - vulcanisation de l'encre tester les paramètres de post - vulcanisation de l'encre.

3.3 panneaux multicouches en polytétrafluoroéthylène après avoir résolu les problèmes ci - dessus, les points difficiles des panneaux multicouches se concentrent principalement sur le contrôle du processus, le laminage, le perçage et le trempage de cuivre. Les panneaux multicouches ont maintenant pratiquement terminé les tests de paramètres de compression, les problèmes de perçage sont relativement importants. En l'absence de plasma,

3.3.1 paramètres de pressage A. conditions de pressage en raison de la température de pressage plus élevée des feuilles adhésives en PTFE, notre préoccupation initiale était le problème de pressage. La température maximale de pressage est de 220 degrés Celsius et les paramètres de pression fournis par le fournisseur sont également relativement faibles (700ï½ 1400kpa).

Selon les paramètres ci - dessus, la résistance au pelage des deux presses est inférieure à 0,4 N / mm; Dans le même temps, la vitesse de chauffage est jusqu'à ce que nous ajustons la température de départ à 190 ° C et la température maximale à 228 ° C (la température réelle de la section haute température est de 235 ° c), réduire le papier kraft à 12 feuilles (8 feuilles deux fois, 4 feuilles une fois) et après avoir augmenté la pression à 2500kpa, La résistance au pelage atteint 1,2 N / mm ou plus (1,6 N / mm pour taconic et 1,27 N / mm pour neclo).

Après 5 chocs thermiques lors de cette compression, la feuille adhésive de la plaque perforée présente un délaminage interne, mais ceci est acceptable. Les parois des trous de la plaque de noyau sont en bon état et les zones non poreuses sont en bon état.

Après 10 chocs thermiques, le phénomène de stratification est grave, la zone non poreuse présente également un phénomène de stratification

Le phénomène de stratification des chocs thermiques 5 et 10 neclo est plus grave. Nous avons initialement choisi taconicâs ht1.5 comme feuille adhésive pour les panneaux multicouches, mais la température de 235 degrés Celsius est essentiellement la limite du pressage, car nous trouvons la même chose. Les taux de pressage et de chauffage varient selon les paramètres, la différence maximale pouvant atteindre 8 minutes.

Par conséquent, lors de la production officielle, chaque couche est placée B. contrôle opérationnel sur site (A) contrôle opérationnel sur site

1. Paramètres de pressage 3.3.2 forage de panneaux multicouches en PTFE le principal problème identifié lors du forage n'est pas seulement le problème du double panneau, le problème le plus important est que les copeaux de forage sont enveloppés autour du foret. Et le foret est enveloppé autour du premier trou. La perceuse est donc enveloppée entre 1,0mmï½. Par conséquent, après discussion, nous avons décidé de fabriquer un nouveau type de foreuse pour résoudre ce problème.

3.3.3 placage de cuivre coulé en raison de l'absence de contact avec plasma Outsourcing, notre premier modèle n'a pas été externalisé. Les procédés suivants sont utilisés: perçage de la couche externe - séchage de la plaque - lavage à l'eau à haute pression deux fois - cuivre coulé (déblayé pendant 10 minutes) - épaississement du cuivre coulé (sans épaississement du cuivre coulé) (pas de saleté de forage) - placage de la plaque complète.

Si traité avec plasma, le processus suivant est utilisé (la fiabilité de deux coulées de cuivre nécessite un test de perçage de la couche externe - lavage à l'eau à haute pression deux fois - séchage de la plaque - Plasma - coulée de cuivre (pas de saleté de forage) - épaississement - coulée de cuivre - placage complet de la plaque.

3.3.4 production de l'échantillon il y a une plaque d'échantillonnage en ligne (distributeur micro - ondes, plaque de 12 couches), mais une fois l'encre solidifiée, elle est cuite directement à 150 °C et les plaques moussent en 7 minutes et 9 plaques ont été jetées. 8 yuans.

Continuez à l'arrière de la planche. Carte de circuit imprimé multicouche empilée PCB, est ce que les fabricants de carte de circuit imprimé considèrent comme un traitement de carte de circuit imprimé puissant, traitement, traitement de carte souple, traitement de carte de circuit imprimé Rogers, carte de circuit imprimé rapide, est la base de la conception de l'ensemble du système PCB.

Si la conception du stratifié est défectueuse, les performances EMC seront maximisées.

1. Chaque couche de câblage doit avoir une couche de référence adjacente (couche d'alimentation ou couche de mise à la terre);

2. La couche d'alimentation principale adjacente et la couche de mise à la terre doivent être maintenues à une distance minimale pour fournir une plus grande capacité de couplage;

Les empilements de deux à dix couches sont énumérés ci - dessous: carte PCB et double face PCB empilage EMI rayonnement.la principale raison de ce phénomène est que non seulement un rayonnement électromagnétique intense est généré,

Et rendre le circuit sensible aux perturbations extérieures. Du point de vue de la compatibilité électromagnétique, un signal critique se réfère principalement à un signal qui génère un rayonnement fort, alors qu'un signal qui peut générer un rayonnement fort est généralement un signal périodique, tel qu'une horloge ou une adresse.

Dans la conception analogique basse fréquence 10khz: les traces de puissance de la même couche sont câblées radialement et la longueur totale de la ligne est minimisée;

Lorsque les lignes d'alimentation et de terre sont connectées, elles doivent être proches l'une de l'autre; Placez un fil de terre à côté du fil de signal de la clé. Cette ligne de mise à la terre forme une zone de boucle plus petite et réduit les perturbations du monde extérieur par le rayonnement de mode différentiel. Après la ligne de mise à la terre,

Former un anneau avec une surface minimale. Si le circuit de signalisation est une carte à double couche, il peut être de l'autre côté de la carte, juste en dessous des lignes de signalisation et aussi large que possible le long d'une ligne.

L'aire de boucle ainsi formée est égale à l'épaisseur de la carte multipliée par

1. Sigï GNd (PWR) ï PWR (GNd) ï 1 / 4 SIG;

2. Gndï¼ SIG; 1.6mm (62mil) épaisseur de la plaque. Non seulement est préjudiciable au contrôle de l'impédance, du couplage inter - couches et du blindage; En particulier, les performances EMI de Power GROUND LAYER si ne sont pas très bonnes et sont principalement contrôlées par des détails tels que le câblage.

La couche de masse principale est placée sur la couche de liaison de la couche de signal la plus dense en signaux, favorisant l'absorption et la suppression du rayonnement; Ajouter la règle 20h. Placer la couche de cuivre de puissance requise) occasion. La couche externe de PCB de ce schéma est la couche de terre et les deux couches intermédiaires sont la couche d'alimentation.

L'alimentation sur la couche de signal est câblée avec un large câblage, ce qui peut rendre l'impédance de trajet du courant d'alimentation plus faible et effectuer un contrôle EMI. C'est actuellement la meilleure structure de PCB à 4 couches.

Remarque principale: les deux couches intermédiaires de signal et d'alimentation sont mélangées avec l'impédance de trace 20h. Les solutions ci - dessus doivent être très soigneusement disposées entre l'alimentation et le sol. En outre, le cuivre sur l'alimentation ou la couche de mise à la terre doit être interconnecté autant que possible. Assurez - vous de la connexion basse fréquence.

Méthode d'empilage recommandée pour la conception de 6 couches:

¼ gndï¼ sigï¼ pwrï¼ gndï 1 / 4 SIG; Un tel schéma d'empilement permet d'obtenir une meilleure intégrité du signal, la couche de signal et la couche de masse étant appariées avec la couche de puissance et la couche de masse, et de mieux contrôler l'impédance de chaque couche de câblage,

Et lorsque la couche d'alimentation et la couche de terre sont des SIG GNd PWR SIG GNd complets, les deux couches de terre sont capables et aptes à fournir une meilleure couche de signal pour chaque couche de signal; Une telle solution n'est applicable que si la densité de dispositif n'est pas très élevée. Un tel stratifié a et les couches de masse des couches supérieure et inférieure sont relativement complètes et peuvent être utilisées comme un meilleur stratifié.

Il convient de noter que la couche de puissance doit être proche de la couche qui n'est pas la surface du composant principal, car les performances EMI inférieures sont meilleures que celles de la première solution.

, la distance entre la couche d'alimentation et la couche de terre doit être minimisée pour obtenir une bonne épaisseur de plaque de 62mil. Bien que l'espacement entre les couches soit réduit, il n'est pas facile de contrôler la distance entre l'alimentation principale et les couches.

Comparaison de la première option avec la deuxième option, le coût de la règle 20h

Conception des règles

R: Ce n'est pas une bonne méthode d'empilement en raison de la mauvaise absorption électromagnétique et de la grande impédance d'alimentation.

1. Surface de l'élément signal 1, couche de câblage microruban

2. Signal 2 couche de câblage microruban interne, meilleure couche de câblage (direction X)

3. Mise à la terre

4. Couche de routage de ligne de bande de signal 3, meilleure couche de routage (Direction y)

5. Couche de routage de ligne de bande de signal 4

6. Puissance

7. Signal 5 couche interne de câblage microruban

8. La couche de trace microruban signal 6 est une variante de la troisième méthode de laminage. Il offre de meilleures performances EMI grâce à l'ajout d'une couche de référence.