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环氧树脂应用技术开发动向
    环氧树脂技术开发动向向高性能化、高附加值发展,重视环境保护和生产的安全性。特殊结构环氧树脂和助剂产品向着精细化、功能化、能在特殊环境下固化发展。固化产物具有高韧性、高强度、耐辐照、耐高低温方向发展。由此特种树脂、固化剂、稀释剂的品种将会有更大发展,形成多品种小批量的生产格局。随着高分子物理学近期的发展,品种的发展已集中于采用化学或非化学合成的方法,通过共混、合金的手段来制得环氧—橡胶、环氧—热塑性塑料、各种有机无机的填充料复合物以及环氧树脂基无机纳米复合材料。

  ①、涂料
  环氧涂料的发展趋势是降低话染、提高质量和安全性、开拓功能住。重点开发罐用涂料t防腐涂料、功能性涂料和环保型涂料及其推广应用。特别是其中水性环氧体系的品种开发和质量提高,将会在汽车工业(如电泳涂料)、家电行业、食品行业(如罐用涂料)、化学工业(如防腐涂料)、建筑行业(如地坪涂料、建筑胶黏剂、环氧砂浆及混凝土)等应用领域获得突破性进展。

  ②、电子材料
  随着电子设备向小型化、轻量化、高性能化和高功能化的发展,电子器件也相应向高集成化、薄型化、多层化方向发展,因此要求提高环氧封装材料和覆铜扳的耐热性、介电性能和韧性,降低吸水性和内应力。当前开发的重点是高纯度、高耐热性、低吸水性和高韧性的环氧树脂和固化剂。例如在环氧树脂和固化剂中引入案、双环戊二烯、联苯、联苯醚、芴等骨架可大大提高环氧固化物的耐部件和电性能,降低明水率。此外、开演阴燃环气体系的研究开发也引起园内外的极大关注。

  ③、高性能环氧复合材料
  高性能环氧复合材料的研究重点是提高耐湿热性、冲击后压缩强度及层间力学性能。为了提高耐湿热性,正如同环氧电子材料那样,可向环氧树脂和固化剂中引入荼、双环戊二烯、联苯、联苯醚、苗等骨架。为了提高冲击后压缩强度和居间力学性能,可采用提高环氧固化物断裂韧性的方法,通常是在环氧树脂中加入橡胶或耐热性热塑性树脂,形成海岛结构或互穿网络结构的多相体系。

  ④、防火性环氧材料
  恶性火灾的不断发生使人们逐渐认识到材料仅具有阻燃性还远远不能达到防止火灾的目的。对飞机材料率先提出应具有防火性要求,即具有难燃(阻燃)、少烟、低毒(产生的气体毒性小)、低热释放率等性能要求。防火性环氧材料的研制开发,不仅对航空、航天,而且对车辆、船舶、家电、高层及公共场所建筑等领域都具有极大的重要性。

  ⑤、液晶环氧树脂
  液晶环氧树脂是一种高度分子有序、深度分子交联的聚合物网络,它融合了液晶有序与网络交联的优点,与普通环氧树脂相比,其耐热性、耐水性和耐冲击性都大为改善,可以用来制备高性能复合材料;同时,液晶环氧树脂在取向方向上线膨胀系数小,而且其介电强度高、介电损耗小,可以使用在高性能要求的电子封装领域,是一种具有美好应用前景的结构和功能材料,受到国内外的重视。

  液晶环氧树脂的研究开始较晚,尚不成熟。从理论角度而言,固化工艺对固化过程中体系有序度的影响是值得深入研究的一个问题。初始反应体系的相态可以影响反应速度,而反应速度的快慢也影响到固化树脂的有序度,需要有确切的有序度和交联度的数据,目前尚未解决。从性能研究和开发角度而言,尚未有系统地表征液晶环氧树脂力学和电性能的报道,同时,利用液晶环氧树脂对普通环氧树脂进行改性是实现环氧树脂高性能化的一个可行途径,具有重要的应用价值。

  ⑥、环氧树脂无机纳米复合材料[13]
  纳米材料和纳米复合材料是近20年来迅速发展起来的一种新型高性能材料,是当今新材料研究中活力最大、对未来经济和科技发展有十分重要影响的领域。日本把它列为材料科学四大研究任务之一,美国“星球大战”、欧洲“尤里卡”计划均将它列为重点项目,我国在攀登计划中也设立了纳米材料学科组。纳米材料是一种超细粒子材料,其粒径为1一l00mm。因此,它的比表面积很大,表面能很高,表面原子严重配位不足,具有很强的表面活性和超强吸附能力。并具有常规材料所不具有的特殊性能,如体积效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应和介电限域效应等。从而使纳米材料具有微波吸收性能、高表面活性、强氧化性、超顺磁性等,以及特殊的光学性质、催化性质、光催化性质、光电化学性质、化学反应性质、化学反应动力学性质及特殊的物理机械性质。纳米材料的应用将是传统材料,尤其是功能材料的一次革命。纳米材料用于复合材料中也将使复合材料的发展产生难以预料的巨大变化。纳米复合材料(nanocomposite)可分为两大类,一类是由金属/陶瓷、金属/金属、陶瓷/陶瓷组成的无机纳米复合材料;另一类是由聚合物/无机、聚合物/聚合物组成的聚合物纳米复合材料。聚合物纳米复合材料的研究起步较晚,但近2—3年发展相当迅速。用于环氧树脂纳米复合材料的无机纳米材料有Si02、Ti02、Al2o3、Caco3、ZnO、黏土等。初步研究结果表明,纳米材料能大大提高环氧复合材料的力学性能、耐热性、韧性、抗划痕能力等性能,能同时达到提高耐热性和韧性的效果。当前环氧纳米复合材料的研究重点是纳米材料在基体中均匀分散的方法;复合方法、复合效应、复合规律和复合机理的研究;环氧纳米复合材料的应用研究。纳米材料和技术为环氧涂料、胶粘剂、电子材料、塑料、复合材料和功能材料的发展增添了高科技含量,开辟了一条新的途径,必将使环氧材料的发展和应用产生巨大的变化。

  ⑦、蔗糖基环氧单体和环氧化合物
  两组蔗糖基环氧单体,命名为环氧烯丙基蔗糖(EAS)和环氧丁烯基蔗糖(ECS),分别由辛烷氧基辛丙基蔗糖(OAS)和辛烷氧基丁烯基蔗糖(OCS) 环氧化制备。合成和结构特性研究表明,新型环氧单体是结构同分异构体和非对称异构体构成的混合物,每个蔗糖分子上含有各不相同数量的环氧基。EAS和 ECS可制备成平均每个蔗糖分子含1至8个环氧基的环氧化合物。

  二乙烯三胺(DETA)固化的蔗糖基环氧聚合物大约在320℃开始降解,它可粘接铝材、玻璃和钢材。相对搭接抗剪试验(ASTMD1002 94)表明,DETA固化环氧烯丙基蔗糖,每个蔗糖分子平均3.2个环氧基团(EAS-3.2),其固化物与双酚A二缩水甘油醚相比属于弹性粘接,而 DETA固化ECS-7.3性能比DGEBA和EAS-3.2都好。所有蔗糖基环氧都可以交联固化且溶于水、二甲基甲酰胺、四氢呋喃、丙酮和二氯甲烷。

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新世代PCB技术动向

密集组装板面打线(Wire Bond)盛行,镀镍镀金愈见重要,柱状溴化镍将兴起,技术与品质难度加深。

  薄板增产大排板尺寸不稳,电镀铜将采水平自动化,成本增加。

   小孔剧增,纵横比(Aspeet Ratio)加大,水平反脉冲与垂直反脉冲供电方式兴起。盲孔镀铜则以垂直自走涡流搅拌方式为宜,如UCON。

   细线制作困难,特性阻抗日严,对线边齐直度要求渐苛。因应方式如:采用薄铜皮、平行光曝光、湿膜薄光阻、部份蚀刻法(Partial Etching)、或砂带削薄法等进行量产。

   微孔出现(6mil以下),增层法(Build Up Process)兴起,四种非机钻之成孔方式中(雷射烧孔、电浆咬孔、感光成孔、化学蚀孔),以技术开放的CO2雷射法最有希望,日本业者之RCC背胶铜箔用量已快速增加。

   计算机速加快,特性阻抗(Characteristic Impedance)已成必要,对板层结构与线路品质要求日严,『O/S过关或缺口低于20%』可允收之观念已不正确。

   MLB大排板之细线品质与对准度是目前最急需的技术,如何提升良率将成为赚钱的法宝。

   塞孔填孔用途日广,如绿漆塞孔、树脂填孔等制作技术尚待加强。

   线路密集电性测试困难,多种非接触式测试法尚在开发中。

   多次焊接之焊锡性仍甚渴求,化学镍钯金,化学银等将取代化镍浸金,内层板黑化法部份将改为低温有机微蚀。

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平衡PCB层叠设计方法
      设计者可能会设计奇数层印制电路板(PCB)。如果布线补需要额外的层,为什么还要用它呢?难道减少层不会让电路板更薄吗?如果电路板少一层,难道成本不是更低么?但是,在一些情况下,增加一层反而会降低费用。

       电路板有两种不同的结构:核芯结构和敷箔结构。

  在核芯结构中,电路板中的所有导电层敷在核芯材料上;而在敷箔结构中,只有电路板内部导电层才敷在核芯材料上,外导电层用敷箔介质板。所有的导电层通过介质利用多层层压工艺粘合在一起。

  核材料就是工厂中的双面敷箔板。因为每个核有两个面,全面利用时,PCB的导电层数为偶数。为什么不在一边用敷箔而其余用核结构呢?其主要原因是:PCB的成本及PCB的弯曲度。

  偶数层电路板的成本优势

  因为少一层介质和敷箔,奇数PCB板原材料的成本略低于偶数层PCB。但是奇数层PCB的加工成本明显高于偶数层PCB。内层的加工成本相同;但敷箔/核结构明显的增加外层的处理成本。

  奇数层PCB需要在核结构工艺的基础上增加非标准的层叠核层粘合工艺。与核结构相比,在核结构外添加敷箔的工厂生产效率将下降。在层压粘合以前,外面的核需要附加的工艺处理,这增加了外层被划伤和蚀刻错误的风险。

    平衡结构避免弯曲.

  不用奇数层设计PCB的最好的理由是:奇数层电路板容易弯曲。当PCB在多层电路粘合工艺后冷却时,核结构和敷箔结构冷却时不同的层压张力会引起PCB 弯曲。随着电路板厚度的增加,具有两个不同结构的复合PCB弯曲的风险就越大。消除电路板弯曲的关键是采用平衡的层叠。尽管一定程度弯曲的PCB达到规范要求,但后续处理效率将降低,导致成本增加。因为装配时需要特别的设备和工艺,元器件放置准确度降低,故将损害质量。

  使用偶数层PCB。当设计中出现奇数层PCB时,用以下几种方法可以达到平衡层叠、降低PCB制作成本、避免PCB弯曲。以下几种方法按优选级排列。

  1.一层信号层并利用。如果设计PCB的电源层为偶数而信号层为奇数可采用这种方法。增加的层不增加成本,但却可以缩短交货时间、改善PCB质量。

  2.增加一附加电源层。如果设计PCB的电源层为奇数而信号层为偶数可采用这种方法。一个简单的方法是在不改变其他设置的情况下在层叠中间加一地层。先按奇数层PCB种布线,再在中间复制地层,标记剩余的层。这和加厚地层的敷箔的电气特性一样。

  3.在接近PCB层叠中央添加一空白信号层。这种方法最小化层叠不平衡性,改善PCB的质量。先按奇数层布线,再添加一层空白信号层,标记其余层。在微波电路和混合介质(介质有不同介电常数)电路种采用。

  平衡层叠PCB优点:成本低、不易弯曲、缩短交货时间、保证质量。

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小型快速电路板制版系统
      印制电路板的制作,往往是电子爱好者比较头痛的一件事,许多电子爱好者为了制作一块印制电路板,往往采用油漆描板、刀刻、不干胶粘贴等业余制作方法,速度较慢,而且很难制作出高质量的印制电路板。印制电路板的制作甚至成为许多初学者步入电子殿堂的“拦路虎”。

       在计算机日益普及的今天,计算机辅助设计已成为电子业内人士的热门话题,利用计算机设计印制板,虽然设计上具有图形规范、尺寸精确、容易修改、便于保存等优点,但制作印制板的工艺仍较为复杂,要通过光绘、照相制版等化学工艺流程,消耗材料较多,周期较长,费用较高。在正常情况下,发e-mail给印制电路板厂,工厂以最快速度制版,并以特快专递寄回也需一周时间、一百元左右费用。而一款成熟的电路板,往往需要几次试制才可能成功。针对这些问题,我们经过长时间的探索研究,终于研制出一种价格低廉、使用简单的小型快速印制电路板制作系统。该系统由一台快速微电脑数控热转移式制版机和一台快速腐蚀机组成。其中热转移式制版机的灵感来源于对激光打印机的研究,我们的研究人员发现,我们熟知的激光打印机的“碳粉”,并非是无机物的碳粉,而是含磁性物质的黑色塑料微粒。它受激光打印机的硒鼓静电吸引,在硒鼓上排列出精度极高的图形及文字,在消除静电后,转移于打印纸,并经高温熔化热压固定,形成一件激光打印机作品。 我们的研究人员在这一发现的昭示下,研制出具有耐高温不粘连特性的热转印纸,快速微电脑数控热转移式制版机和快速腐蚀机。利用这一系统,可以非常快速地小批量生产印制电路板,该系统同以往传统的照相制版方式制作电路板工艺相比具有以下显著的优点: 1.版精度高:能达到激光打印机分辨率的制版精度,除能制作精细的电路图形外,还可以制作出高分辨率的图像。利用它不仅可以制作出精细的印制电路板,甚至可以制作出精美的金属标牌、金属工艺画等。 2.制版成本低廉:制作一块电路板的制版费仅相当于一张热转印纸的成本。 3.制版速度快:快速热转移式制版机能够将激光打印机打印在热转印纸上的印制电路图形迅速转移到电路板上 ,形成抗腐蚀层,制作一块200mm×300mm的印制电路板, 仅仅需要10~20分钟。非常适合于工厂、研究所、学校、电子商场快速制作电路板样板使用。 4.多用途:可同时一次制作出双面板,带字符的单面板,也可分两次制作出带字符的双面板。 5.自动化程度高、操作极简单:快速热转移式制版机, 采用89c2051为主控芯片。制版机对胶辊温度的测量及设置;电路板进入,退出;电源的开启,以及关机时为避免胶辊过温而设的电动机延时停机功能均为轻触开关全自动控制。 6.设备性价比高:用这种热转移式快速制版系统取代传统的印制板制作工艺,设备价格低廉,性价比极高,一般当月投资购买设备进行快速制作印制电路板生产经营,当月即可收回全部投资。

      制版机的操作及工作原理: 将用电脑制作好的印制电路板图形,通过激光打印机打印在经过特殊处理的专用热转印纸上,再将转印纸覆盖在敷铜板上送入制版机制版。制版机的工作原理主要采用了热转移的原理,其结构同激光打印机相似,有两组4只特制耐高温的硅胶圆柱辊组成传动机构。利用2只红外线石英加热管把其中的一组两只硅胶圆柱辊均匀地加温到180.5℃,同时每组两只硅胶圆柱辊又是两只压力辊,它的表面最高耐温可达到300℃,这两组胶辊通过传动系统由同步电机驱动,按每分钟两转的恒速旋转。当热转印纸与敷铜板通过这组温度较高且压力较大的硅胶圆柱辊之间的夹缝时,热转印纸上吸附的墨粉将会融化。由于热转印纸是经过特殊处理的,通过高分子技术在它的表面覆盖了数层特殊材料的涂层,使热转印纸具有耐高温不粘连的特性。当温度达到180.5℃时,热转印纸对融化的墨粉吸附力急剧下降,在压力的作用下,使融化的墨粉完全吸附在敷铜板上,敷铜板冷却后,形成紧固的印制图形,完成整个热转移过程。同样原理,如需在印制板的另一面转印上元件排布图,也可在制版的同时进行,使印制板达到更加专业级的水平。在这里需要说明的是:整个热转移过程对温度的要求特别高,温度的控制显得非常重要。例如:墨粉的融化温度最佳点一般在180.5℃,温度过高时,过度融化的墨粉会扩散到原有线条的四周,造成图形模糊、精度变差,严重时还会将纸张烤焦。温度过低或温度不均匀时,又会出现转印效果差,甚至不能转印。在实际使用中,由于空气温度、湿度、纸张和电路板的厚度等因素对转印效果有一定的影响,因此温度的控制对转印效果的好坏显得非常重要。为此热转移式制版机温控传感器均采用进口 pt- 1000型的薄膜铂电阻,使控温精度能达到0.1℃,满足了制版对温度的较高要求。当图形转移到敷铜板上后,也就是说打印机的墨粉在敷铜板面上形成了一个有图形的保护层。由于激光打印机的墨粉是由含有树脂的高分子材料制成的,对腐蚀液(fecl3 溶液)具有良好的抗腐蚀性,所以经过fecl3 溶液腐蚀后即可形成做工精美的印制电路板。 为了使腐蚀电路板更加快捷方便,还需要一台腐蚀机对电路板进行快速腐蚀, 以节省时间, 减少fecl3 溶液的浪费 ,提高效率。快速腐蚀机将fecl3 溶液快速加温到60℃以上,再利用抗腐蚀小型循环潜水泵使 fecl3 溶液通过专用喷头均匀地喷洒向印制板。一般在加热至80℃的情况下,用浓度较高的fecl3 溶液腐蚀,5~6 分钟即可腐蚀完毕。由于采取快速腐蚀工艺, 可以降低侧蚀, 使印刷电路板的精细之处更加完美可靠。通过加热使fecl3 溶液的氧化还原反应加速,从而将敷铜板表面的铜加速氧化成cu2+; 同时利用水流的冲击带走沉积在敷铜板表面及附近的cu2+,使化学反应更快更充分地进行,本机特别适用于面积较大的印制版制作。整个腐蚀过程在半封闭的情况下进行,具有干净卫生、减少腐蚀液蒸发的优点,因此非常适合于实验室、研究所、工厂小批量制作印制电路板。印制电路板腐蚀好后,利用专用钻头对电路板进行钻孔,这种专用钻头上镶有一个圆柱体,它在高速钻孔完成的同时还可以磨掉钻孔附近的墨粉,形成一个非常干净的焊盘。而覆盖在铜箔上的其它墨粉形成良好的阻焊层。利用这套系统还可制作出金属标牌、金属工艺画,同样也非常精美,层次特别分明,而且成本极低,加上它快速制版的优点,相信在不久的将来在这些行业里能够得到更加广泛的应用。这套系统制作出的印制电路板精度虽然可以达到非常高的专业级水平,但也存在一些缺陷:由于激光打印机不同,天气湿度过大,热转印纸局部缺陷等原因,会出现墨粉在热转印纸上局部附着不好等现象。另外本系统还未配备数控钻床,制做双面板时还不能进行金属孔化,因而还需进一步完善。

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PCB板蛇形走线有什么作用

      PCB上的任何一条走线在通过高频信号的情况下都会对该信号造成时延时,蛇形走线的主要作用是补偿“同一组相关”信号线中延时较小的部分,这些部分通常是没有或比其它信号少通过另外的逻辑处理;最典型的就是时钟线,通常它不需经过任何其它逻辑处理,因而其延时会小于其它相关信号。

       高速数字PCB板的等线长是为了使各信号的延迟差保持在一个范围内,保证系统在同一周期内读取的数据的有效性(延迟差超过一个时钟周期时会错读下一周期的数据),一般要求延迟差不超过1/4时钟周期,单位长度的线延迟差也是固定的,延迟跟线宽,线长,铜厚,板层结构有关,但线过长会增大分布电容和分布电感,使信号质量,所以时钟IC引脚一般都接RC端接,但蛇形走线并非起电感的作用,相反的,电感会使信号中的上升元中的高次谐波相移,造成信号质量恶化, 所以要求蛇形线间距最少是线宽的两倍,信号的上升时间越小就越易受分布电容和分布电感的影响.
    因为应用场合不同具不同的作用,如果蛇形走线在电脑板中出现,其主要起到一个滤波电感的作用,提高电路的抗干扰能力,电脑主机板中的蛇形走线,主要用在一些时钟信号中,如CIClk, AGPClk,它的作用有两点:1、阻抗匹配 2、滤波电感。对一些重要信号,如INTEL HUB架构中的HUBLink,一共13根,跑233MHz,要求必须严格等长,以消除时滞造成的隐患,绕线是唯一的解决办法。一般来讲,蛇形走线的线距 >=2倍的线宽。PCI板上的蛇行线就是为了适应PCI 33MHzClock的线长要求。若在一般普通PCB板中,是一个分布参数的 LC滤波器,还可作为收音机天线的电感线圈,短而窄的蛇形走线可做保险丝等等.

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