基于DOE和Genesis软件应用的高频混压印制电路板研究

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随着电子、通信产业快速发展,高速、大容量数据传输的需求越来越大RF、高频高速设计越来越广泛。PCB板上越来越多的运用到高频高速板材来满足信号传输的需求。但是由于高频高速板材价格特别贵,客户从节约成本的角度出发,在PCB结构设计上采用普通FR-4与高频材料混压的方式来实现。即除了需要走信号层采用高频覆铜板材,以满足高频高速信号传输速度、阻抗匹配、信号完整性等需求,其他层采用常规FR-4板材。这种混压设计对成本控制有很大的优势,但给PCB加工过程带来了一些其它问题。本文重点介绍高频混压PCB开发。通过了解高频板材技术发展趋势分析,高频混压PCB市场需求及高频混压PCB技术发展方向。总结出高频混压PCB工程设计难点。开发一套与高频混板工程设计相匹配的genesis脚本系统满足高频混压板工程自动化设计需求。提高了生产效率、保证合格率。通过建立物理模型方法,对叠板结构进行分析,把PCB板看作一个整体,整个板子结构可以抽象为一个平面四边形。根据经典力学原理,从抽象的物理模型结构上对整个板子受力情况进行系统的分析,找出了高频PCB板翘曲的原因。并从工程设计、加工参数两个方面提出优化,解决了高频混压板翘曲超标问题。提升了高频PCB板的产品合格率。对不同厚度的基铜厚采用回归分析的方法,得出了高精度射频线公差Y与铜厚X的一元线性方程:Y=-0.270+0.151X。方程的相关系数R-Sq(调整)为97.7%,回归方程有意义,模型可信度高。并得出了X的控制范围,从理论上很好的指导了生产。运用实验设计的方法、通过统计软件Minitab的全因子实验设计功能研究了PCB钻孔过程中钻孔参数:转速、进刀量、退刀及钻咀的几何参数:钻尖角、螺旋角、芯厚、沟巾比对钻孔品质的影响。利用Minitab软件对关键实验因子进行全因子实验设计,找出影响钻孔品质的显著因子。然后通过响应面实验设计的方法,得出显著因子的最佳控制参数。通过重复性实验,铜瘤最大值10.93um,远小于IPC规定最大值50um的标准,且孔型良好,孔粗、钉头均满足品质要求。在高频混压板开发过程中,通过方差分析方法、找出了制作高精度射频线铜厚的公差控制范围,很好的指导生产;采用建立模型的方法,找出了影响高频混压板翘曲的主要原因,解决了高频混压板翘曲超标问题。提升了高频PCB板的产品合格率。运用实验设计的方法,研究了钻孔参数、钻咀设计参数对孔壁质量的影响,找出了最佳加工参数。对关键技术难点一一进行攻关,成功的完成了高频混压板的开发,产品的良率达到90%以上,可靠性测试符合IPC要求。并开发一套与高频混板工程设计相匹配的genesis脚本系统。该产品达到了行业先进水平,为公司了获得了良好的经济效益和社会效益。
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