PCB深度控制槽技术是在印刷电路板(PCB)制造中,通过局部布线形成的阶梯或凹槽。

深度槽PCB

由于深度布线的特殊形状,它在PCB 组装中具有很大的优势。

  1. 利用PCB边缘的深度槽做卡槽有利于PCB的固定和安装。
  2. 利用NPTH深度槽可以避免因虹吸效应而引起的冷焊。
  3. 利用PCB中部的深度开槽应用于特殊的模块应用,降低PCB组装的高度,实现精细化、小型化。
  4. 利用特殊尺寸NPTH深度槽作为微波信号的谐振腔,降低信号损失等特殊功能。

PCB 深度布线类型

制造深度槽的方法主要有两种。

  1. 深度控制路由:

PCB 深度布线

 

  1. 填充、埋置垫层材料。

PCB 深度布线

主要介绍了控制深度台阶及深度控制铣削的制造能力,并了解了胶粘剂的控制、台阶边缘的形状及孔的可靠性、台阶的尺寸能力等。

能力研究

机械铣削:

对于机械铣削的深槽PCB,由于设备因素,精度可以达到+/-4mil,已经很高了。

由于深槽在某些层上总是在0.2-0.4mm的深度,不可能一直铣削到特定层,控制原理和机械精度存在深度公差。目前,在阶梯铣削工艺中,主要采用两种方法来控制铣削深度。

  1. 光尺控制Z轴高度:通过光尺感应并控制Z轴高度来完成深度控制布线。

PCB 光学尺控制 Z 轴深度

  1. 通过铣刀与铜层形成闭环轨迹,测量并控制主轴下行高度,完成深度控制铣削加工。铜层可以是表层,也可以是特定层。此方法精度可达到+/-15um,因此台阶铜厚最小为30um,深铣加工后存在铜残留在底层的风险。

PCB深度布线

3.填充、埋置垫层材料。

填充缓冲材料对PCB中心中间的阶梯进行深度布线,主要控制侧壁、槽底、凹槽处的树脂流动,确保底部树脂流动稳定,侧壁树脂流动均匀,凹槽处不流胶。

PCB深度布线-2

此款阶梯铣板,全部采用FR4材料,CORE+CORE压合,半固化片厚度20mil,芯片厚度20mil,阶梯尺寸有多种,最小20x20mm,最大200x200mm,铣深1.0mm。

结论及应用前景:

通过对阶梯板制造工艺过程的研究,确定了三个主要工序的控制点及制造方法:

(1.)机械控制深度铣板做阶梯槽电路板主要控制Z轴的深度精度,为了保证深度精度,铣垫与首板做补偿调整是非常必要的,深度精度可达土3mil。

(2.)填充垫片压板制作阶梯槽,垫片尺寸及厚度的选择对流胶量的控制至关重要。同时,合适的层压排版方式可保证翘曲及流胶量稳定可控。此方法可采用所有普通FR-4P板材压板。

(3.)垫片的大小、厚度是影响胶水流向控制的关键因素,同时垫片材质的选择是生产不同类型阶梯板的关键因素,目前可采用不同大小的垫片材质(硅胶片及PTFE垫片),此种方式可采用一次性压制,所有普通ER-4P片压制均可采用批量方式。

(4.)阶梯板由于在器件安装、特殊模块设计、特殊材料功能实现等方面的特殊应用,已成为一种特殊的电路板类型,其应用范围在不断扩大和发展。阶梯板已成为电子设计人员青睐的一种电路板设计结构,而对阶梯板生产技术、工艺方法的研究已成为电路板生产厂家提高技术水平、抢占古技术制高点的重点方向。

参考文献:Joseph Fjelstad、Kevin Grundy 和 Gary Yasumura(下一代铜基 PCB 互连技术)