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PCB铜基烧结技术的探讨

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由于高频微波信号基站接收天线对散热的要求越来越高,传统的高频铜基PCB用热压粘接技术的导热效果已经无法满足其高导热的要求,元气件的分布相对会越来越密集,所以未来的金属基板其导热要求会越来越高;金属基板烧结技术能有更好的散热效果。该项目目前在我国属新型高新科技技术项目,并可减少同类产品进口。因此开发此类产品有重大的历史意义。

PCB材料名称及特性

芯板材料

材料特性

ROGERS R04350B

高频板材,板厚0.762mm(不含铜),1/1oz;注意防止擦花,蚀刻后不能用手触摸,后续不能磨板,只能酸性处理

铜板

厚度为2.0mm的实心铜板作为铜座,外发加工

焊料

sn95sb5高温焊料

难点控制项目

1.高频PCB板常规流程控制;

2.锡膏印刷及焊接工艺参数控制:

2.1.工程资料设计优化,主要是焊点大小及间距、对位方试; 

2.2.叠合精度、叠合时间和叠合方法选用; 

2.3.焊料的选用及焊接时回流炉最低熔点温度参数调整;

鉴于以上难点,我们制定了相应的管控计划

研究方法及过程:

1、PCB板流程如下:

开料→钻孔→锣板→沉铜→全板电镀→图转→图电→外层蚀刻→阻焊→沉金→文字→二次锣板→半成品仓;

(1)开料:

芯板型号

尺寸

板厚

铜厚

数量

Rogers 4350B

210mm×190mm

0.762mm(不含铜)

1oz/1oz

3PNL

开料后烤板: 150℃×2小时;

(2)钻孔:

垫板比例1:2;黄盖片比例1:2;铝片比例1:2;钻孔叠板数:2块/叠;最小孔为0.3mm;

(3)锣板:

2块/叠;锣刀大小为1.4mm;正常锣板;

(4)沉铜板电:

沉铜背光级别为9级,板电参数为:1.1ASD×55min;

(5)图形转移:

普通干膜,正片,手动贴膜对位曝光;曝光能量为6级;显影速度为60Hz;

(6)图电:

孔铜要求MIN25um,表铜要求MIN70um;

(7)碱性蚀刻:

最小线宽为0.5mm,公差±10%,底铜厚度为:1OZ+板电电铜厚度13um;退膜速度为:60Hz,蚀刻速度为:50.12Hz,退锡速度为:81.25Hz;

(8)曝光阻焊:

油墨颜色:绿色;C/S面单面阻焊,阻焊厚度为10um,网板规格43T;是否塞孔:NO;隧道预烤;曝光能量为:11级;显影速度为:55Hz;过隧道后烤;

(9)沉金:

沉镍厚度为:2.54um,沉金厚度:0.08um,保证金厚要求≥0.08um;

(10)文字:

字符油墨:ZSR-150,白色,字符面:C/S面,网板规格120T;

(11)二次锣板:

外形公差要求:±0.1mm,2块/叠,锣刀直径:1.40mm;只锣板边的连接位,此板板边为包金板,锣板边连接位时注意不要伤到板边的铜;

(12)半成品仓;

2、铜基与PCB板焊接流程:

该焊接主要完成方法是:通过在铜基C/S面印刷锡膏,然后将铜基的C/S面与PCB板的S/S面叠合固定,过高温回流焊,使锡膏融化粘合,从而达到铜基与PCB板焊接的目的;

经过前后一共三次参数抓取;工程钢网网板资料进行了两次修改;每次参数如下:

第一次试验,主要是试验锡膏(N28)的可融性,及其融点最低温度;钢网网板资料为:网孔大小为:0.6mm,间距为0.15mm;如:是否有绿油起泡、分层,孔铜分裂等,以及其它一些副面效果。

经过试验,发现该锡膏在回流焊最高温度设置为300℃时才完全融化;

回流焊条件为:从165到280℃

传送速度为:1500px/min;

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