印制板金属化孔可靠性影响研究

发布时间：2020-04-16 20:33

【摘要】：近年来,印制板技术发展迅速,技术基础研究相对滞后,无法解决新技术带来的风险和问题。金属化孔是印制板各层之间实现电气连接的重要载体,金属化孔的缺陷是造成印制板失效的主要原因之一。本文首先对印制板金属化孔进行了热应力有限元仿真,结合仿真结果对镀铜层特性以及层压固化程度对金属化孔的影响开展研究,并利用互连应力测试对金属化孔进行可靠性试验。有限元仿真主要分析波峰焊接、再流焊接和温度冲击试验中的金属化孔的应力应变分布情况。将理论分析和可靠性试验的结果,与仿真得到的结果作对比,衡量两者吻合程度。建立了一套基于统计方法的金属化孔平均厚度和最小厚度的定义和测试方法,并且根据统计结果,运用积分算法改进了孔阻值与厚度之间的计算公式。阻值测试的结果表明新公式相对于传统公式在精度上有显著的提升。建立了扫描电镜下的微观形貌与连续刚度测试下介观弹性模量之间的关系,阐述了孔径减小导致镀铜模量和微观形貌均匀性下降的原因,并且给出了弹性模量的许用边界。利用热机械分析法探究了层压固化不完全对基材特性的影响,结合有限元仿真分析,表明层压固化不完全会导致金属化孔镀铜塑性应变上升,降低可靠性。提出了利用互连应力测试对金属化孔开展可靠性试验的方法,与传统的温度冲击试验作比对,并依据试验结果,建立了互连应力测试与温度冲击试验之间的对应关系。
【图文】：

究背景及意义（Printed Circuit Board，PCB）简称印制板，是现代电子1]。印制板的生产制作质量直接对电子装联工艺以及电子整响，甚至会成为影响电子产品系统质量的关键。在印制板电子装联技术的不断发展，对印制板提出的质量要求越来料、新技术、新设备层出不穷，带动印制板技术飞速发展印制板种类越来越多，布线的密度越来越高，刚性印制板0 层，导线线宽和导线间距从 0.3mm 缩小至 0.1mm，最小m，成品印制板金属化孔在使役环境下的可靠性问题成为关Plated Through Hole，PTH）通常是由电解沉积的铜组成供了不同层之间的导电线路，周围的材料是典型的各向异纤维布 FR-4 基板[2]。在金属化孔的结构上进行分析，其度以及相邻的金属化孔之间的距离等。金属化孔结构的横

现象是器件上金属化过孔接触不良，造成产品工作异常。失效原因是由于与器件相连的过孔断裂所致。过孔断裂原因是过孔内部未完全填充，有气孔存在，温度变化时，，由于气孔内部气体膨胀，过孔受热应力及机械应力共同作用而断裂。故障孔金相图片如图1.2所示，扫描电镜图片如图 1.3 所示。图 1.2 故障孔金相图片 图 1.3 故障孔扫描电镜图片该印制板采用油墨塞孔的导通孔保护方式，孔壁铜层厚度、镀层结晶状态均符合标准规定。该印制板出现过孔开路现象是由于该印制板油墨塞孔过程中，个别孔未塞满油墨而形成环状气孔，对应孔壁处形成薄弱点。印制板在后续焊接过程中经过高温冲击时，过孔孔壁受热应力及机械应力共同作用而发生断裂现象。该问题的发生，反映出油墨塞孔的空洞会导致后续加工过程中金属化孔开裂。由于油墨含有稀释剂，空洞不可避免。针对空洞的大小、数量，并没有具体指标对其进行要求，无法为印制板生产和检验提供依据。案例二：印制板树脂塞孔孔金属化开裂问题某型号印制板组装件交付后
【学位授予单位】：北华航天工业学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN41

【参考文献】

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本文编号：2630003