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技术应用
银浆贯孔工艺介绍

  通过导电印料的丝网漏印达到双面印制线路板连接技术,已被愈来愈多的印制板工业界人士所拉受。这种银、铜或碳贯孔的网印技术,已在更多的电子领域被采纳和吸收。特别是适合SMT的网印贯孔印制板已成为更多双面孔化印制板设计生产的典范。其设计更为合理,制作工艺更趋势成熟。
  简单和快捷的生产方式,有效的互连孔连接技术,绿色环保型加工方法,给了PCB产业带来了福音,更为SMT的发展带来了生机。
关键词:网印贯孔、设计基准、基材的规格、产品的要求。
1、概述  
  随着电子产品的向着轻、薄、短、小型化,使得印制板朝着高精度、高密度的实装化,SMT化,低成本的方向发展。
  由于印制线路板的加工技术日趋成熟,在价格的限界与利润正在缩减,银浆(碳、铜浆)贯孔印制板的新技术产生,为印制板生产大减成本,提高利润率指明了一个方向。 
   印制线路板以导电层分类,可分为单面、双面、多层三类。双面和多层原则有着一共同点,就是两者都需要导本连接其层面。为层面之间添设导体的普通方面,就在于印制电路板上的各指定点先冲孔或钻孔,然后在孔壁的周围形成导体层。该导体层就会在各层面之间制造电气触点形成回路。形成互孔连接的方法很多,如:引线、铆钉或无电镀方式(化学沉铜法,黑化法)将导体物质镀上孔壁,再直接电镀法等等。这类方式各有利弊,也非常有效,但制造成本昂贵及带来的环保的复杂。贯孔技术的产生,形成有效的互连孔方式,可弥补了这一缺陷。通过导电印料的丝网漏印达到双面印制线路板连接技术,已被愈来愈多的印制板工业界所能接受。碳贯孔、银贯孔、铜贯孔,绝缘印料贯孔的网印技术,在更多的电子产品设计上被采纳和吸收,而使其工艺更趋成熟,形成了大规模的生产方式。 
  网孔贯孔印制板,是双面孔金属化印制板设计的一种新方法。其制程是将能导电的银浆、碳浆或铜浆等印料通过网版漏印渗入到预制好的孔中,使孔径内注满注体或铆钉式结构的导电印料,经固化形成了互连导通孔。
  此工艺的特点:使得SMT用双面孔金属化印制板的工艺流程简化,更适合印制板环保型生产方式,在价格上更具竞争力。而让更多的SMT双面孔化板或简单的多层印制线路板的设计朝着此工艺的生产方式转化。
  1.1导电浆贯孔与其它互连孔技术的设计比较:互连孔技术 优点 缺点 用途银浆贯孔(碳浆贯孔)(铜浆) 1、生产周期短2、成本低3、无三废污染 低电压元件孔不能共同孔间距离大孔不能焊接 VTRCDFDDTe游戏机电子仪器
   跨线孔 1、稳定性好2、成本低 手工焊接整平困难需用专用设备 VTR CTV DTV CD
  金属化孔 1、信赖可靠2、金属化孔与元件 孔可共用 成本高工程困难能源耗量大 DA高级通信
  1.2贯孔印制板的结构设计
2、网印贯孔印制板的标准电气设计基准:
   网印贯孔印制板的特点是适应于低电压SMT用电子产品,其元件孔与导通不能共用。(以银浆贯孔为例)
  2.1允许的电流    稳定电流:200~300mA/1孔    瞬间电流:1A/1孔(0.2mA); 
  2.2电压:DC50V以下 
  2.3孔电阻;< 100mμΩ/1孔 
  2.4表面绝缘电阻:1010Ω/以上(DC50~100V)
  2.5基材等级:XPC、FR-1、CEM-1  
  2.6基材厚度:1.0、1.2、1.6mm
3、网印贯孔印制板基材的规格设计:
  贯通孔选择的纸基酚醛树脂覆铜箔层压板,针对印制电路板高密度布线化的需求,通孔间隙从2.0mm到1.5mm狭窄间隔而设计的,其特性:
  3.1尽寸变化、弯曲小  除了X、Y轴(纤维方向与横方向)外,更重视是Z轴(板材厚度方向)因热胀冷缩及加热减量因素容易造成导通孔内导体物质的断裂。同时经过印制线路各工序加工,SMD零件装配加工,固化等工序后,尺寸仍能保持稳定、弯曲度小,适合自动化SMT生产与高密度装配。
   3.2优越的耐热性:适合于UL所规定的130℃连续使用温度,又由于电子零件发热所致的变色也很少,因此适用于高密度的SMT装配。
  3.3优越的低温冲孔性  适用IC,(1.78mm间距),连接器(1.5mm间距,2.0mm间距)的高密度冲孔加工,在表面温度约在40℃以下可作业,孔间不会发生裂痕。
  3.4高耐湿性(较低吸水率),高绝缘阻抗性  当SMT用印刷电路板的线路设计越密集,线距也就越小,且在高性能的要求下,电流负载变大了,那么线路间就容易因发生电弧破坏基材的绝缘性而造成漏电。高耐漏电破坏性、阻燃优异,不应吸湿所造成的绝缘劣变,适用于电源电路、高压电路的SMT组装。
  3.5能耐银迁移性 
   3.5.1一般覆铜纸基板,若采导电银浆贯孔加工,在施加电压或受温度、湿度影响后,会出现孔间"树枝状"迁移。它能导致印制线路板绝缘电阻下降。这咱银离子的迁移,是指板材的纸纤维存在有吸水的空隙有关,绝缘体在吸湿关态下,降低了绝缘性,以致提供金属在电位差趋动力下发生移动的现象,这样优选基材显得格外重要,必需是特制的。其迁移的关系如图所示: 
   3.5.2纸基覆铜箔层压板是由漂白牛皮纸与酚醛脂所组成,而牛皮纸则是由于天然纤维编织而成。纤维的基本结构为纤维或半纤维素所组成。纤维素为多醣体所聚合而成,故含有很多的OH基,纸力便是靠OH基之间的氢键键结而成,如果有水份渗透维间,便会破坏此氢键,造成银迁移现象。
   3.6基材电性能选择的指标
  3.7与其它材料的差异
  3.8贯孔专用基材介绍 
  3.9绝缘电阻与处理时间的关系
4. 网孔贯孔印制的图形设计  网印贯孔印制板的制作设计的思路是综合了PCB的减法和加成法的工艺组合,所有图形的生成和贯孔的方法都采用丝网印刷法。其生产在单面线路板的生产工艺基础上,进行两面对位,增加几层印刷图形而形成双面孔化印制板。
    4.1 SMT用网印贯孔印制板的层面图如图6所示:
  A1A面线路图形;
  A2A面阻焊图形;
  A3A面标记图形;
  A4网印贯孔图形;
  A5保护膜图形;
  B1B面线路图形;
  B2B面阻焊图形;
  B3B面标记图形;
  B4保护膜图形;
  B5按键图形,
   4.2首先必须遵守SMT印制线路设计的原则,同时还应注意以下几方面问题:
    4.2.1银浆贯孔不互连的两孔间的中心间距最小不得小于1.5mm 
   4.2.2银浆贯孔不互连的两孔连接盘间隙最小不得小于0.6mm
   4.2.3银浆贯孔的连接盘与邻近的导体间隙最小不得小于0.6mm
   4.2.4银浆贯孔形成的连接盘最小银层环宽为0.1mm
   4.2.5贯孔导线连接盘设计直径1.5mm
   4.2.6银浆贯孔涂层的设计直径:1.1~1.2mm
   4.2.7保护层设计:其作用是保护银层膜不易氧化和隔离水份、防止银迁移而设计的。保护层连接盘的设计直径:2.0mm; 
   4.2.8按键图形的设计  
   a.保持键位中任意一条导线、间隙的一致。
   b.键位与触点的有效接触面积>50% 
   c.键位的导线尽可能避离周围的导线
   d.键位的方向一致  
   4.2.9定位孔的设计 导电浆贯孔的印制制作有着正反七层以上的图形网印,在生产中,每层的网印定位重叠。而使得定位图形的模糊,由此网印中无法把握对准,从而较难保证网印冲切的精度,应用边线上的角孔及增加外框网印定位孔的新定法则进行印制对位定位,区分了以往网印、冲孔定位一孔法,保证PCB企业加工精度,而达到设计要求。
   通过导电印料的丝网漏印达到双面印制线路板连接技术,已被愈来愈多的印制板工业界人士所拉受。这种银、铜或碳贯孔的网印技术,已在更多的电子领域被采纳和吸收。特别是适合SMT的网印贯孔印制板已成为更多双面孔化印制板设计生产的典范。其设计更为合理,制作工艺更趋势
5、网印贯孔印制板的成品检验方法
6、银浆贯孔印制板在SMT的应用中  银浆贯孔印制板在SMT的回流工艺中,不可使通孔遭到破坏,原因是SMT回流工艺的加热过程中(230~240℃)常常使银孔遭到破坏。这主要是在贯孔前的预干燥没有完全,在贯孔中留有水份的缘故。由此,预干燥是十分有效的保护措施,在进行正式干燥前,请先进行预干燥,在贯孔前的预干燥(100℃30min或180℃~200℃30min)都是有效的方法。但是如加热过甚,铜导体表面将变色氧化这时需要带来再次的研磨或酸洗(盐酸等)干燥的麻烦。
7、银浆贯通印制板的银迁称性寿命推测 
  7.1根据银浆贯孔印制板在湿中负荷试验和寿命时间(至107Ω老化的时间)的关系:我们可推测
7.2在25℃,50%RH条件下继续使用的寿命预测
7.3外加电压和寿命时间的关系是利用银转移特性的关系
  注:由于碳,铜贯孔印制板的化学性能较稳定,因此在6、7小节中仅讨论银浆贯 孔印制板的性能。
8. 结论 
 SMT用网印贯孔印制板设计,在于双面印刷板的设计基础。无非是将导通孔,由原来化学沉铜的孔金属化方式改变成网印贯孔方式,形成有效的互连孔。简便、快捷,给一些PCB企业带来希望,同时也为采用SMT加工企业的生产成本有显著下降。
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