埋嵌元件PCB的技术(二)

最新更新时间:2014-07-12来源: 21IC关键字:埋嵌元件  PCB 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

5 嵌入用元件

焊盘连接方式时,嵌入可以采用再流焊或者粘结剂等表面安装技术的大多数元件。为了避免板厚的极端增大而要使用元件厚度小的元件。裸芯片或者WLP情况下,它们的大多数研磨了硅(Si)的背面,包括凹块等在内的安装以后的高度为(300~150)mm以下。无源元件中采用0603型,0402型或者1005的低背型。导通孔连接方式时,上面介绍的镀层连接和导电胶连接的各种事例都是采用Cu电极的元件。用作嵌入元件时铜(Cu)电极的无源元件厚度150 mm成为目标之一,还有更薄元件的开发例。

6EPASD 评价解析T V (TestVehicle)

6.1 测试运载工具(TV)概要

以阐明元件嵌入PCB的技术课题为目的,制作了评价解析WG中的TV(Test Vehicle)并进行了评价。从2007年再次关于构造和设计的讨论,最终制作了如图9所示的裸芯片嵌入基板的构造。线路层为4层,L2~L3之间嵌入元件。根据元件嵌入PCB的用途,初期应该相同于HDI基板的评论,而提出元件嵌入特有的课题被视为最本质的问题,嵌入部分以外极为容易的优先制造,层间连接为贯通孔。分别使用无卤FR-4和FR-5基材进行制造。

 

 

嵌入的元件是由SIPOS(System IntegrationPlatform Organization Standard)提供的“SIPOSTEG”,形成与PCB连接的菊链式图形那样的焊盘配置。图10表示了这种图形和主要规格。其中电极上形成金(Au)螺拴形凸块(Stud Bump),采用面朝下(Facedown)的倒芯片连接的安装方式。这时采用热压接合法和超声波法2种方法。因此制作成两种材料和两种安装方式的共计4种样品。

 

 

6.2 评价结果

2008年实施了TV制作,2009年度进行了评价解析。首先为了评价再流焊耐热性,采用JEDEC3级的条件实施前处理。许多样品再流焊以后发生起泡。

另外还伴随着发生断线或者电阻上升。

图11表示了截面解析的一例。嵌入的芯片下方的底胶树脂与芯片之间发生剥离,部分剥离发生在螺栓形凸块与PCB电极界面。这种剥离是起泡的发生原因。耐热性的FR-5也发生若干起泡。由于四种条件中没有显着差别。所以认为发生起泡的主要原因在于构造本身。根据截面解析的结果芯片本身显着翘曲,由于嵌入以后内在的残留应力在再流焊时被释放而发生变形,或者由于芯片本身的尺寸或者PCB图形的影响等。关于翘曲方面,在内层板上安装时由于芯片与内层板的热膨胀系数差别而表现出凸状翘曲,但是如图11所示的起泡以后的截面中反而逆转为凹状翘曲而值得注意。

 

 

发生起泡的评价本质上是由于爆玉米花(Popcorn)现象引起的,使用不同的两种底胶树脂的安装方式都发现同样的起泡,因此认为PCB构造有很大影响。为了调查这种现象,第二次制作了TV-1′芯材厚度为0.1 mm和0.3 mm,导体图形有TV-1采用的铜(Cu)中间(Beta)图形和PCB的网且(Mesh)图形两种。共计四种样品。图12表示了TV-1′PCB的导体图形和层构造。各种构造实施了5次再流焊耐热试验,与TV-1′同样构造的芯材0.1mm/Cu中间图形再现起泡现象,而其它构造都没有发生起泡或者电阻上升,确认了构造变更的效果。

 

6.3 热变形解析

为了考察基材的厚度或者线路导体图形给予元件嵌入PCB的热变形行为的影响,利用模拟迄今获得的试验结果进行解析。根据前节叙述的EPADS TV的Geber数据制成三D模型(Model),通过解析从室温加热到260 ℃时的热变形行为而求得。解析时使用ADINA8.6(美国ADINA公司制造)进行非线性的弹性解析。解析以TV-1′为标准。基材厚度为0.1 mm和0.3 mm两种,PCB的导体设定为铜(Cu)中间图形和网目图形两种,实施共计组合成四种的解析。制成的模型如下。

(a)模型1 芯材0.1 mm厚/网目图形。

(b)模型2 芯材0.1 mm厚/中间图形。

(c)模型3 芯材0.3 mm厚/网目图形。

(d)模型4 芯材0.3 mm厚/中间图形。

另外嵌入的芯片为0.1 mm,厚度10 mm□,与TV同样的周边配置金(Au)凸块和下面填充底胶树脂的构造。实际的制造状况有所不同,在解析中室温下的应力和变形设定为0,求出加热到260 ℃时的热变行为。图13表示了热变形解析结果的一例。途中的PCB L1表示上面的,裸芯片嵌入部分的中心部表现出凸形状变形的倾向。它的周围收到裸芯部嵌入部变形的影响。变形行为随着部位而有所不同,这是由于导体图形的形状和疏密的影响所致。解析的四种模型中。模型2相当于TV-1发生起泡的构造。

解析所获得的热变形量以模型2为最大,表现出与实际基板同样的倾向。模型2的变形量为108 mm,其它模型的变形量范围为46 mm ~ 60 mm.

 

 

6.4 与热变形实测的比较

为了验证热变形解析的准确性,进行了热变形行为的实测。样品制造成TV-1′,构造相当热变形解析的模型1~模型4供给试验。根据莫瑞光影法(Shadow Moire)的非接触翘曲测量一边加热到最高260 ℃一边进行测量。图14表示了室温初始状态下翘曲分布图。与解析结果相反,由于L4侧具有凸状翘曲,所以在上面配置PCB L4.由于这种翘曲方向对应于图11中表示的起泡以后芯片翘曲方向,所以芯片在嵌入时和安装时表现出不同的翘曲。

 

 

从室温初始状态到260 ℃一边升温一边进行数点的测量,确认了室温初始状态时翘曲小的倾向,即L1侧表现出翘曲行为,这一点与模拟的倾向一致。以室温初始状态的翘曲量为基准求出L1测变位量,表1表示了它与模拟结果的比较结果。厚度0.1 mm的构造中实测结果大大超出模拟结果的变形量。特别是模型2中呈现出很大剥离,虽然外观没有确认,但是也有可能发生微细的层间剥离。然而厚度0.3 mm的构造中,实测结果与模拟结果比较一致,表明元件嵌入PCB的热变形预测是有效的。0.1 mm厚度的构造中两者的剥离点今后还有研究的余地,可以采用弹性解析预测热变形行为,在工业上比较有用,期待着有助于元件嵌。

 

关键字:埋嵌元件  PCB 编辑:探路者 引用地址:埋嵌元件PCB的技术(二)

上一篇:埋嵌元件PCB的技术(三)
下一篇:优化PCB布线减少串扰的解决方案

推荐阅读最新更新时间:2023-10-12 22:42

多层PCB板层叠结构详细讲解
设计多层PCB电路板之前,设计者需要首先根据电路的规模、电路板的尺寸和电磁兼容(EMC)的要求来确定所采用的电路板结构,也就是决定采用4层,6层,还是更多层数的电路板。确定层数之后,再确定内电层的放置位置以及如何在这些层上分布不同的信号。这就是多层PCB层叠结构的选择问题。层叠结构是影响PCB板EMC性能的一个重要因素,也是抑制电磁干扰的一个重要手段。本节将介绍多层PCB板层叠结构的相关内容。 1.1 层数的选择和叠加原则 确定多层PCB板的层叠结构需要考虑较多的因素。从布线方面来说,层数越多越利于布线,但是制板成本和难度也会随之增加。对于生产厂家来说,层叠结构对称与否是PCB板制造时需要关注的焦点,所以层数的选择需要考虑各
[单片机]
多层<font color='red'>PCB</font>板层叠结构详细讲解
TI WEBENCH PCB导出助力在几分钟内创建电源电路板布局
定制 PCB布局并直接将其下载至 Cadence与Mentor Graphics 等公司的 CAD 开发平台。 2014 年 6 月 13 日,北京讯---日前,德州仪器 (TI) 宣布为 TI 在线 WEBENCH 电源设计工具新增一项最新特性 — WEBENCH®PCB 导出。该设计工具现在不仅可帮助工程师快速创建电源印刷电路板 (PCB) 布局,而且还可将其导出至业界领先的计算机辅助设计 (CAD) 开发平台。 电源设计中的一项巨大挑战是 PCB 布局的创建。时至今日,设计工程师仍然依靠应用手册、通过手动拷贝参考布局并凭借自己的判断力创建电路板布局。不合理的电路板布局会导致有害的噪声与散热问题,需要多个设计迭代才
[电源管理]
开关电源PCB设计要点和电气要求
在任何开关电源设计中,pcb板的物理设计都是最后一个环节,如果设计方法不当,PCB可能会辐射过多的电磁干扰,造成电源工作不稳定,以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析: 一、从原理图到PCB的设计流程 建立元件参数- 输入原理网表- 设计参数设置- 手工布局- 手工布线- 验证设计- 复查- CAM输出。 二、参数设置 相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil.焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺
[电源管理]
S-Touch电容式触摸控制器PCB布局指南
   PCB 设计与布局   在结构为两层的 PCB 中, S-Touch 触摸控制器 和其他部件被布设在 PCB 的底层, 传感器电极被布设在 PCB 的顶层。   每个传感器通道所需的调谐匹配电容器可以直接布设在该传感器电极的底层。需要指出的是, S-Touch 触摸控制器 布设在底层,应该保证其对应的顶层没有布设任何传感器电极。顶层和底层的空白区域可填充网状接地铜箔。   设计规则   第1层(顶层)   ● 传感器电极位于 PCB 的顶层( PCB 的上端与覆层板固定在一起)。 为提高灵敏度,建议使用尺寸为10×10mm2的感应电极。 可以使用更小尺寸的感应电极,但会降低灵敏度。 同时,建
[模拟电子]
介绍开关电源PCB设计中的走线技巧
  文章主要是讨论和分析开关电源印制板布线原则、开关电源印制板铜皮走线的一些事项、开关电源印制板大电流走线的处理以及反激电源反射电压的一个确定因素等方面,解决铝基板在开关电源中的应用、多层印制板在开关电源电路中的应用的一些大家关注的问题。   一、引言   开关电源是一种电压转换电路,主要的工作内容是升压和降压,广泛应用于现代电子产品。因为开关三极管总是工作在 “开” 和“关” 的状态,所以叫开关电源。开关电源实质就是一个振荡电路,这种转换电能的方式,不仅应用在电源电路,在其它的电路应用也很普遍,如液晶显示器的背光电路、日光灯等。开关电源与变压器相比具有效率高、稳性好、体积小等优点,缺点是功率相对较小,而且会对电路产生高频干
[电源管理]
介绍开关电源<font color='red'>PCB</font>设计中的走线技巧
北美PCB 5月行业报告
IPC — 国际电子工业联接协会® 今日发布《2018年5月份北美地区PCB行业调研统计报告》。报告显示5月份北美PCB订单量和出货量均以强劲的速度增长。 订单出货比进一步增强,为1.09。 2018年5月份北美PCB总出货量,与去年同期相比,增长了11.7%;年初至今的发货量高于去年同期10.0%。与上个月相比,5月份的出货量增加了1.9%。 2018年5月份,PCB订单量,与去年同期相比,增加了21.2%;年初至今的订单量高于去年14.4%;与上个月相比,5月份的订单量增长了6.3%。 IPC市场调研总监Sharon Starr女士说:“5月份北美地区的PCB行业又恢复了增长,销售增长率已是连续九个月在正向区间,
[半导体设计/制造]
北美<font color='red'>PCB</font> 5月行业报告
Protel原厂Altium香港2013新闻发布会启动
2013年8月15日,中国香港讯 –Altium Limited (前身为Protel有限公司)携手智诚科技有限公司(简称ICT)8月2日于香港九龙塘生产力促进局演讲厅举行新闻发布会。本次会议主题为“From Protel to Altium PCB design”,是Altium 今年在香港的首场重量级新闻发布会。 从1959年第一块集成电路板的诞生到有1981年IBM 首台个人计算机的诞生,电子技术以人们无法想像的速度发展着。Altium成立于1985年,于80年代末即推出了首款电子产品设计软件Protel。随着公司不断创新发展,2011年推出了里程碑式的创新电子平台——Altium Designer , 完成了从设计
[模拟电子]
 Protel原厂Altium香港2013新闻发布会启动
PCB电路设计中射频接口和射频电路的特性
射频电路(RF circuit)的许多特殊特性,很难用简短的几句话来说明,也无法使用传统的模拟仿真软件来分析,譬如SPICE。不过,目前市面上有一些EDA软件具有谐波平衡(harmonic balance)、投射法(shooting method)…。等复杂的算法,可以快速和准确地仿真射频电路。但在学习这些EDA软件之前,必须先了解射频电路的特性,尤其要了解一些专有名词和物理现象的意义,因为这是射频工程的基础知识。    射频的界面   无线发射器和接收器在概念上,可分为基频与射频两个部份。基频包含发射器的输入讯号之频率范围,也包含接收器的输出讯号之频率范围。基频的频宽决定了数据在系统中可流动的基本速率。基频是用来改善
[模拟电子]
小广播
最新电源管理文章
换一换 更多 相关热搜器件
电子工程世界版权所有 京B2-20211791 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved