一種能降低焊接溫度及增加焊墊結構強度的多層電路板的製作方法

2023-04-23 15:02:21 1

本發明涉及一種電子元器件領域，特別是一種能降低焊接溫度及增加焊墊結構強度的多層電路板。

背景技術：

電路板依據線路層的數目可分為單層電路板、雙層電路板及多層電路板。其中多層電路板堆棧多層線路層，並以貫穿孔或盲孔電性連接這些線路層。由於多層電路板可將線路層堆棧並濃縮於一小面積的電路板中，因此在追求電子產品輕、薄、短、小的趨勢下，多層電路板的應用越來越廣泛。

在焊接軟性電路板與電路板的過程中，導電膠材必須施加一定的固化溫度以形成固化的焊墊接點。若焊墊溫度不足將造成焊墊接點龜裂(Crack)、孔洞(hole)或剝離等現象。然而在傳統的電路板中，由於電路板的層數不同，其焊墊的溫度差異甚大。使得焊墊接點龜裂、孔洞或剝離等現象經常發生，造成以下難以解決的困難點：第一、焊墊接點結構強度減弱：一旦焊墊接點發生龜裂、孔洞或剝離等現象，焊墊接點的結構強度大幅地減弱。嚴重時，封裝結構或軟性電路板將無法發揮其電性功能。第二、加熱機臺操作困難：在電路板的焊接過程中，可以調整製作工藝參數(如提高熱源溫度、加快增溫速度或拉近熱源距離)，以提高特定焊墊的溫度。然加熱機臺的調整過程中，並無法精準的獲得所需的製作工藝參數，其效果不佳。並且當更換電路板時，機臺在進行製作工藝參數變更過程，將造成機臺的閒置。第三、降低製作工藝彈性：因應不同電路板具有不同的製作工藝參數，可針對不同的製作工藝參數設置不同的生產線。但每一生產線僅可搭配於特定的電路板，使得生產線的製作工藝彈性相當的低，將造成生產線閒置的狀況發生。第四、增加生產工時：在傳統的電路板與封裝結構或軟性電路板焊接過後，均需投入大量人力進行人工補焊的重工製作工藝(Reworking Process)，以補強焊墊接點的結構強度。人工補焊的工時冗長，經常形成生產線的瓶頸且增加許多生產工時。第五、增加製造成本：如上所述，傳統的電路板在其焊接製作工藝中，因增加的電路板不良品、機臺閒置時間、生產線閒置時間及重工工時與重工人力，而造成許多製造成本得浪費。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，而提供一種能降低焊接溫度及增加焊墊結構強度的多層電路板，該能降低焊接溫度及增加焊墊結構強度的多層電路板種的焊墊不易散去熱能、機臺加熱方便、節省生產成本、且能增加結構強度。

為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案是：

一種能降低焊接溫度及增加焊墊結構強度的多層電路板，包括至少三個金屬層和若干個絕緣層，絕緣層設置在相鄰兩個金屬層之間，金屬層和絕緣層相互疊置。

至少三個金屬層分別為表層金屬層、底層金屬層和至少一個中間金屬層。

表層金屬層上設置有若干個焊墊，焊墊通過導電膠材與柔性電路板相連接，至少一個導電膠材內埋置有溫度傳感器。

底層金屬層和所有中間金屬層上均設置有與焊墊位置相對應的缺口，每個缺口內均填充有帶有輻射屏蔽性能的氧化矽隔熱層。

所述導電膠材為各向異性導電膠材，該各向異性導電膠材，按重量份計，主要由如下組分組成：

EG100環氧樹脂 40~50份；

ET-4環氧樹脂 30~60份；

棒狀氧化鋅 5~7份；

矽烷偶聯劑 4-6份

固化劑 20~24份；

銀銅環氧樹脂複合導電粒子 10~14份；

丁腈橡膠 4-7份；

鄰苯二甲酸二丁酯 1-2份。

各向異性導電膠材的製備方法，包括如下步驟：

步驟1，銀銅環氧樹脂複合導電粒子預處理：將銀銅環氧樹脂複合導電粒子使用矽烷偶聯劑進行預處理；

步驟2，改性棒狀氧化鋅分散液製備：將1-3份矽烷偶聯劑滴加到去離子水中，調節PH值為4～6，再將體系升溫至65℃～90℃，加入棒狀氧化鋅，保溫並攪拌，製得改性棒狀氧化鋅分散液；

步驟3，攪拌混勻：將EG100環氧樹脂和ET-4環氧樹脂送入攪拌箱，開動攪拌機，將溫度升高到90-130℃，邊攪拌邊緩慢的加入改性棒狀氧化鋅分散液，並攪拌均勻；

步驟4，保溫繼續攪拌，邊攪拌邊緩慢丁腈橡膠和鄰苯二甲酸二丁酯；

步驟5，將固化劑和銀銅環氧樹脂複合導電粒子同時加入攪拌箱，攪拌均勻，冷卻，包裝即得成品。

底層金屬層的下表面設置有散熱層。

每個絕緣層與焊墊位置相對應處，也填充有帶有輻射屏蔽性能的氧化矽隔熱層。

位於焊墊外周的表層金屬層上表面設置有保護層。

每個缺口的面積均大於焊墊的面積。

本發明採用上述結構後，上述多層電路板中焊墊不易散去熱能、機臺加熱方便、節省生產成本、且能增加結構強度。上述各向異性導電膠材焊接溫度低，且具有優越的補強性能和力學性能，生產成本低， 棒狀氧化鋅與矽烷偶聯劑交聯形成改性棒狀氧化鋅，使得棒狀氧化鋅能夠在水中更好地分散，起到分散與改性雙重效果，同時對各向異性導電膠材具有更好的相容性能。另外，經過偶聯的銀銅環氧樹脂複合導電粒子，具有較強的粘結強度，導電性能強，且結構強度高，具有優良的抗老化性能和抗氧化性能。

附圖說明

圖1是本發明一種能降低焊接溫度及增加焊墊結構強度的多層電路板的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體較佳實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

如圖1所示，一種能降低焊接溫度及增加焊墊結構強度的多層電路板，其中有表層金屬層1、保護層11、焊墊12、底層金屬層2、散熱層21、中間金屬層3、絕緣層4、缺口5、氧化矽隔熱層6、導電膠材7、溫度傳感器71和軟性電路板8等主要技術特徵。

一種能降低焊接溫度及增加焊墊結構強度的多層電路板，包括至少三個金屬層和若干個絕緣層，絕緣層設置在相鄰兩個金屬層之間，金屬層和絕緣層相互疊置。

至少三個金屬層分別為表層金屬層、底層金屬層和至少一個中間金屬層。

表層金屬層上設置有若干個焊墊，焊墊通過導電膠材與柔性電路板相連接，至少一個導電膠材內埋置有溫度傳感器。

上述溫度傳感器埋置在導電膠材中，溫度傳感器與數據採集裝置無線或有線連接。這樣設置的好處是，一方面能夠對焊接時的溫度進行實時監控，焊接更為準確，對固化溫度也能進行實時檢測，便於分析焊接過程中整個溫度的監控，及時了解焊接狀態。另一方面，當多層電路板安裝在整機中時，能在線監控多層電路板的發熱情況，為實驗分析提供有效的參考數據。

底層金屬層和所有中間金屬層上均設置有與焊墊位置相對應的缺口，每個缺口內均填充有帶有輻射屏蔽性能的氧化矽隔熱層。

上述缺口以及氧化矽隔熱層的設置，當焊墊焊接時，能避免溫度從表層金屬層向下垂直延伸，並能防止信號幹擾，使焊接溫度升溫速率加快，保溫效果好，焊墊不易散去熱能、機臺加熱方便、節省生產成本，進而焊接結構強度高。

底層金屬層的下表面設置有散熱層。散熱層的設置，當多層電路板安裝在整機中時，能將對多層電路板進行降溫，防止發熱，延長多層電路板的使用壽命。

每個絕緣層與焊墊位置相對應處，也填充有帶有輻射屏蔽性能的氧化矽隔熱層。

位於焊墊外周的表層金屬層上表面設置有保護層。

每個缺口的面積均大於焊墊的面積。

上述導電膠材為各向異性導電膠材，其優選具有如下幾種優選實施例。

實施例1

一種各向異性導電膠材，按重量份計，主要由如下組分組成：

EG100環氧樹脂 40份；

ET-4環氧樹脂 30份；

棒狀氧化鋅 5份；

矽烷偶聯劑 4份

固化劑 20份；

銀銅環氧樹脂複合導電粒子 10份；

丁腈橡膠 4份；

鄰苯二甲酸二丁酯 1份。

各向異性導電膠材的製備方法，包括如下步驟：

步驟1，銀銅環氧樹脂複合導電粒子預處理：將銀銅環氧樹脂複合導電粒子使用矽烷偶聯劑進行預處理；

步驟2，改性棒狀氧化鋅分散液製備：將1-3份矽烷偶聯劑滴加到去離子水中，調節PH值為4～6，再將體系升溫至65℃～90℃，加入棒狀氧化鋅，保溫並攪拌，製得改性棒狀氧化鋅分散液；

步驟3，攪拌混勻：將EG100環氧樹脂和ET-4環氧樹脂送入攪拌箱，開動攪拌機，將溫度升高到90-130℃，邊攪拌邊緩慢的加入改性棒狀氧化鋅分散液，並攪拌均勻；

步驟4，保溫繼續攪拌，邊攪拌邊緩慢丁腈橡膠和鄰苯二甲酸二丁酯；

步驟5，將固化劑和銀銅環氧樹脂複合導電粒子同時加入攪拌箱，攪拌均勻，冷卻，包裝即得成品。

實施例2

一種各向異性導電膠材，按重量份計，主要由如下組分組成：

EG100環氧樹脂 45份；

ET-4環氧樹脂 45份；

棒狀氧化鋅 6份；

矽烷偶聯劑 5份

固化劑 22份；

銀銅環氧樹脂複合導電粒子 12份；

丁腈橡膠 5份；

鄰苯二甲酸二丁酯 1.5份。

各向異性導電膠材的製備方法，包括如下步驟：

步驟1，銀銅環氧樹脂複合導電粒子預處理：將銀銅環氧樹脂複合導電粒子使用矽烷偶聯劑進行預處理；

步驟2，改性棒狀氧化鋅分散液製備：將1-3份矽烷偶聯劑滴加到去離子水中，調節PH值為4～6，再將體系升溫至65℃～90℃，加入棒狀氧化鋅，保溫並攪拌，製得改性棒狀氧化鋅分散液；

步驟3，攪拌混勻：將EG100環氧樹脂和ET-4環氧樹脂送入攪拌箱，開動攪拌機，將溫度升高到90-130℃，邊攪拌邊緩慢的加入改性棒狀氧化鋅分散液，並攪拌均勻；

步驟4，保溫繼續攪拌，邊攪拌邊緩慢丁腈橡膠和鄰苯二甲酸二丁酯；

步驟5，將固化劑和銀銅環氧樹脂複合導電粒子同時加入攪拌箱，攪拌均勻，冷卻，包裝即得成品。

實施例3

一種各向異性導電膠材，按重量份計，主要由如下組分組成：

EG100環氧樹脂 50份；

ET-4環氧樹脂 60份；

棒狀氧化鋅 7份；

矽烷偶聯劑 6份

固化劑 24份；

銀銅環氧樹脂複合導電粒子 14份；

丁腈橡膠 7份；

鄰苯二甲酸二丁酯 2份。

各向異性導電膠材的製備方法，包括如下步驟：

步驟1，銀銅環氧樹脂複合導電粒子預處理：將銀銅環氧樹脂複合導電粒子使用矽烷偶聯劑進行預處理；

步驟2，改性棒狀氧化鋅分散液製備：將1-3份矽烷偶聯劑滴加到去離子水中，調節PH值為4～6，再將體系升溫至65℃～90℃，加入棒狀氧化鋅，保溫並攪拌，製得改性棒狀氧化鋅分散液；

步驟3，攪拌混勻：將EG100環氧樹脂和ET-4環氧樹脂送入攪拌箱，開動攪拌機，將溫度升高到90-130℃，邊攪拌邊緩慢的加入改性棒狀氧化鋅分散液，並攪拌均勻；

步驟4，保溫繼續攪拌，邊攪拌邊緩慢丁腈橡膠和鄰苯二甲酸二丁酯；

步驟5，將固化劑和銀銅環氧樹脂複合導電粒子同時加入攪拌箱，攪拌均勻，冷卻，包裝即得成品。

試驗驗證

將本申請電路裝置中的各向異性導電膠材使用同一臺加熱機採用相同加熱參數對其加熱，並監測熱各向異性導電膠材的溫度變化。

另外，採用同一臺拉力機，採用150KN的拉力對固化後的柔性電路板進行拉力試驗，觀察焊墊的剝離情況。

同時，採用現有技術的各向異性導電膠材，作為對照例。

試驗結果如下：

通過以上試驗，可見本發明的優勢明顯，便於廣泛推廣應用。

以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種等同變換，這些等同變換均屬於本發明的保護範圍。