如何提升介質(zhì)厚度匹準(zhǔn)度來滿足阻抗設(shè)計(jì)要求

基于多層板介質(zhì)層厚度對(duì)阻抗的影響，了解其均勻性分布及掌握其控制方法對(duì)阻抗產(chǎn)品阻抗控制至關(guān)重要。本文從PCB層壓介質(zhì)層設(shè)計(jì)及層壓工藝相關(guān)控制點(diǎn)著手探究介質(zhì)厚度均勻性的控制方法，指出提升介質(zhì)厚度匹準(zhǔn)度以滿足阻抗設(shè)計(jì)要求的有效途徑。

隨著電子行業(yè)朝高端化發(fā)展，作為支撐其主體的PCB也隨之發(fā)展，表現(xiàn)為對(duì)生產(chǎn)技術(shù)要求越來越高，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備要求越來越苛刻，對(duì)阻抗控制要求越來越嚴(yán)格等。因此，作為對(duì)阻抗控制影響最為重要的介質(zhì)層厚度控制就被突顯出來：層間介質(zhì)層公差一般按10%控制，實(shí)際上阻抗板件，尤其是介質(zhì)層設(shè)計(jì)小于4mil的阻抗板層間需要高很多的公差要求。然而，PCB層間介質(zhì)控制又是一個(gè)涉及面廣且較為系統(tǒng)的工程，它不僅涉及到工程設(shè)計(jì)、來料控制，而且還涉及到層壓等生產(chǎn)工序。本文運(yùn)用實(shí)驗(yàn)的方法，從不同層壓參數(shù)對(duì)介質(zhì)層厚度的影響，以及介質(zhì)和阻抗分布等方面入手，探討了阻抗板介質(zhì)厚度分布，為阻抗板件阻抗設(shè)計(jì)、控制提供參考。

實(shí)驗(yàn)

一、試驗(yàn)物料

采用某公司普通T g板料和半固化片1080、2116、7628和7628H進(jìn)行壓合。

二、 不同層壓參數(shù)對(duì)介質(zhì)厚度的影響

取半固化片1080、2116、7628H，按圖1疊層結(jié)構(gòu)，分別采用表1 快升溫慢加壓力和采用慢升溫快加壓力的兩組參數(shù)壓合。

圖１層壓結(jié)構(gòu)圖

表1 層壓參數(shù)

三、壓合過程半固化片流膠狀況

取半固化片1080*2、2116*2、7628H，分別在其表面用油性筆做好位置標(biāo)記，如圖2，按圖3疊層結(jié)構(gòu)壓合試驗(yàn)樣品。

圖2壓合前位置標(biāo)記

圖3疊層結(jié)構(gòu)

四、阻抗值在板面上的分布狀況

取半固化片1080*2、2116*2、7628+1080按圖4疊層結(jié)構(gòu)壓合，在板面整面設(shè)計(jì)上內(nèi)外層阻抗線（阻抗線寬線距根據(jù)理論介質(zhì)厚度不同分別模擬設(shè)計(jì)）如圖5，生產(chǎn)至外層蝕刻后測(cè)量阻抗值。

圖4層壓結(jié)構(gòu)

圖5阻抗線在板面上的分布狀況

結(jié)果和討論

一、不同層壓參數(shù)對(duì)介質(zhì)厚度的影響

兩組壓合參數(shù)壓合后半固化片厚度數(shù)據(jù)如下表

表2不同壓合參數(shù)半固化片厚度

應(yīng)用兩種不同的層壓程序，擬合得到的半固化片理論厚度差異很小。這是因?yàn)闊釅簳r(shí)，樹脂經(jīng)歷了由B-階段---粘彈態(tài)---粘流態(tài)---粘彈態(tài)---C-階段的層壓轉(zhuǎn)變過程，樹脂單體交聯(lián)反應(yīng)，樹脂聚合后的密度主要由材料配方?jīng)Q定，不同的層壓參數(shù)（前提是溫度壓力條件滿足樹脂正常結(jié)晶需要）對(duì)其沒有影響。由樹脂平均厚度= 質(zhì)量/密度/面積可知，平均厚度沒有變化。

可認(rèn)為不同層壓程序?qū)Π牍袒橘|(zhì)厚度差異沒有影響。

二、板面介質(zhì)分布狀況

壓合前后樹脂流動(dòng)的移動(dòng)狀況，如下圖

壓合前

壓合后

圖6 壓合前后位置標(biāo)記移動(dòng)

壓合前后介質(zhì)分布的狀況：

表3 1080*2結(jié)構(gòu)板面介質(zhì)分布

表4 2116*2結(jié)構(gòu)板面介質(zhì)分布

表5 7628H*1結(jié)構(gòu)板面介質(zhì)分布

從表5可知，在板邊與板內(nèi)介質(zhì)層差異性方面，層壓后板邊介質(zhì)層厚度相對(duì)較薄，距離板邊位置越近，與板中間厚度相差越大，并且不同含膠量板達(dá)到穩(wěn)定厚度離的板邊距離不一致，但基本在板邊4CM處均可以達(dá)到穩(wěn)定，可認(rèn)為4CM是流膠區(qū)域的最大值。

三、阻抗值在板面上的分布狀況

表6 阻抗值在板面上的分布狀況

圖7 特性阻抗隨板邊距離變化

圖8 差分阻抗隨板邊距離變化

從表6、圖7、圖8數(shù)據(jù)可知，板件介質(zhì)厚度及阻抗值均從板邊向板內(nèi)逐漸增大，直到離板邊3.5cm，阻抗值達(dá)到穩(wěn)定。

（1）不同壓力溫度條件的層壓參數(shù)對(duì)介質(zhì)厚度沒有明顯影響；

（2）層壓后板邊介質(zhì)層厚度相對(duì)較薄，距離板邊位置越近，與板中間厚度相差越大，并且不同含膠量結(jié)構(gòu)達(dá)到穩(wěn)定厚度離的板邊距離不一致，但基本在板邊4CM處均可以達(dá)到穩(wěn)定，可認(rèn)為4CM是流膠區(qū)域的最大值。

（3）板件阻抗值從板邊向板內(nèi)逐漸增大，在離板邊3.5cm以內(nèi)的中心區(qū)域，阻抗值基本穩(wěn)定一致，所以，阻抗線設(shè)計(jì)位置需要距離板邊至少3.5cm才有代表板件阻抗值的意義。當(dāng)成型線離板邊過近，不足以保證阻抗線距離板邊大于3.5cm時(shí)，可以把阻抗條設(shè)計(jì)于拼板中間。