盲孔压接背板塞孔互连研究

摘要

背板作为各种电子设备系统的基础，不断向着高密度、高频高速的发展方向前进。超高层的盲孔压接背板可以承载更多子板、信号传输损耗更小、可靠性更高，该技术的研究日趋活跃。本文以盲孔压接背板的塞孔互连技术为研究内容，设计了新结构的塞孔互连盲孔压接背板。新设计的塞孔互连结构突破了传统印制电路板的 Z向互连工艺的工艺极限，解决了盲孔压接背板盲孔易被通孔电镀液污染的难题，可以满足背板压接安装技术的要求，简化了超多层电路板的制作流程。文章重点研究了新结构的塞孔互连盲孔压接背板制作技术、塞孔电路板的可靠性以及塞孔互连结构对电路板的信号完整性的影响等。
　　为了得到最佳的导电膏电性能及物理性能和避免导电膏预固化条件对芯板上的半固化片的影响，文章进行了导电膏不同预固化条件下的电阻试验和粘结性能试验的研究。实验结果表明塞孔互连结构制作技术下的最佳导电膏预固化条件为温度60℃，时间为30 min；本文还研究了半固化片对新结构的塞孔互连盲孔压接背板制作技术的的影响、不同导电膏通孔互连结构对塞孔互连效果的影响和厚板导电膏塞孔半固化片压合工艺参数优化。通过正交试验优化压合参数得到了最优的压合参数：升温速率3.0℃/min、最大压力为2.76 MPa、转压点为80℃；添加缓冲垫并采用直接叠层方式有利于改善缺胶和层偏的缺陷，灵活的销钉定位方式有利于提高对准精度。选用涨缩稳定和流动度大的半固化片材料有利于提高厚板层压的对准精度和改善缺胶现象。
　　通过高低温循环试验和回流焊试验测试了新结构的塞孔互连盲孔压接背板的可靠性。结果表明预固化过的导电膏有利于提高塞孔互连结构的可靠性。采用不能与焊盘形成金属间化合物的导电膏制作的塞孔互连结构高低温循环冲击测试结果较优，适用于压接封装方式的超多层背板的制作。导电膏填料中含有锡、镍等可与焊盘形成金属间化合物，采用这种导电膏制作的塞孔互连结构回流焊测试结果较优，适用于焊接元器件的超多层印制电路板的制作。本文设计的塞孔互连技术制作的盲孔压接背板经过高低温冲击试验500个循环后，孔链的电阻变化不超过10％，满足背板产品的可靠性要求。
　　经过 HFSS电磁仿真软件分析不同导电膏通孔互连结构对电路设计的信号完整性，找到了最有利于电路的信号完整性设计的塞孔互连结构是直线型的。采用矢量网络分析仪研究了新结构的塞孔互连结构盲孔压接背板的信号完整性。结果表明在0~20GHz频段，通孔插损要优于导电膏结构插损，但两者的插入损耗和回波损耗相差不大。塞孔互连技术在盲孔压接背板中应用其可靠性和电气性能均可达到要求，可以代替传统的铜互连结构，作为超多层印制电路板的 Z互连技术解决方案。

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第一章 绪 论

1.1背板技术

1.2超多层印制电路背板的互连研究进展和应用前景

1.3盲孔压接背板的研究进展和应用前景

1.4 论文研究意义及内容

第二章 塞孔互连盲孔压接背板的制作技术及研究

2.1塞孔互连盲孔压接背板设计

2.2塞孔互连技术的导电膏预固化研究

2.3半固化片选择对塞孔互连结构的影响

2.4塞孔互连结构的研究

2.5塞孔互连技术的厚板压合工艺优化及研究

2.6塞孔互连盲孔压接背板的制作

2.7 本章小结

第三章 盲孔压接背板塞孔互连的可靠性研究

3.1盲孔压接背板塞孔互连的可靠性实验

3.2盲孔压接背板塞孔互连可靠性实验结果与讨论

3.3盲孔压接背板塞孔互连的互连可靠性分析

3.4 本章小结

第四章 盲孔压接背板塞孔互连的的电气性能研究

4.1有限元方法概论

4.2塞孔互连结构的电磁仿真模型的建立

4.3塞孔互连结构的电磁仿真实验结果分析

4.4塞孔互连结构与铜互连结构的样板信号实验

4.5本章小结

第五章 结 论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果