Cuivre super épais PCB Multilayer processus de fabrication

1. Structure stratifiée

La principale recherche de cet article est un panneau à trois couches de cuivre ultra-épais, l’épaisseur de cuivre interne est de 1.0 mm, l’épaisseur de cuivre externe est de 0.3 mm et la largeur de ligne minimale et l’espacement de ligne de la couche externe est de 0.5 mm. La structure stratifiée est illustrée à la figure 1. La couche de surface est un stratifié plaqué cuivre FR4 (stratifié plaqué cuivre époxy fibre de verre), d’une épaisseur de 0.3 mm, traitement de gravure simple face, et la couche adhésive est une feuille de PP non fluide. (feuille semi-durcie), d’une épaisseur de 0.1 mm, super épaisse La plaque de cuivre est noyée dans la structure de trous correspondante de la plaque époxy FR-4.

Le flux de processus du traitement des PCB en cuivre ultra-épais est illustré à la figure 3. L’usinage principal comprend le fraisage de la surface et de la couche intermédiaire, le fraisage du nombre de plaques de cuivre épaisses. Après traitement de surface, il est empilé dans le moule global pour chauffer et presser, et après démoulage, suivre le processus PCB conventionnel. Le processus termine la production de produits finis.

2. Méthodes de traitement de la technologie clé

2.1 Technologie de stratification intérieure en cuivre ultra-épais

Stratification intérieure en cuivre super épais : Si une feuille de cuivre est utilisée pour du cuivre super épais, il sera difficile d’atteindre cette épaisseur. Dans cet article, la couche interne de cuivre ultra-épaisse utilise une plaque de cuivre électrolytique de 1 mm, qui est facile à acheter pour les matériaux conventionnels et est directement traitée par une fraiseuse ; le contour extérieur de la plaque de cuivre intérieure La même épaisseur de panneau FR4 (panneau époxy en fibre de verre) est utilisée pour le traitement et le moulage que le remplissage global. Afin de faciliter la stratification et de s’assurer qu’elle s’adapte étroitement à la périphérie de la plaque de cuivre, la valeur de l’écart entre les deux contours, comme indiqué dans la structure de la figure 4, est contrôlée à 0~0.2 mm. Sous l’effet de remplissage du panneau FR4, le problème d’épaisseur de cuivre du panneau de cuivre ultra-épais est résolu et les problèmes de pressage serré et d’isolation interne après laminage sont assurés, de sorte que la conception de l’épaisseur de cuivre interne peut être supérieure à 0.5 mm .

2.2 Technologie de noircissement du cuivre super épais

La surface du cuivre ultra-épais doit être noircie avant la stratification. Le noircissement de la plaque de cuivre peut augmenter la surface de contact entre la surface du cuivre et la résine, et augmenter la mouillabilité de la résine d’écoulement à haute température au cuivre, de sorte que la résine puisse pénétrer dans l’espace de la couche d’oxyde et montrer de fortes performances après durcissement. La force d’adhérence améliore l’effet de pression. En même temps, il peut améliorer le phénomène de point blanc de stratification et le blanchiment et les bulles provoqués par le test de cuisson (287 ± 6 ℃). Les paramètres de noircissement spécifiques sont indiqués dans le tableau 2.

2.3 Technologie de stratification de PCB en cuivre super épais

En raison des erreurs de fabrication dans l’épaisseur de la plaque de cuivre super épaisse intérieure et de la plaque FR-4 utilisée pour le remplissage environnant, l’épaisseur ne peut pas être complètement cohérente. Si la méthode de stratification conventionnelle est utilisée pour la stratification, il est facile de produire des taches blanches de stratification, une délamination et d’autres défauts, et la stratification est difficile. . Afin de réduire la difficulté de presser la couche de cuivre ultra-épaisse et d’assurer la précision dimensionnelle, elle a été testée et vérifiée pour utiliser une structure de moule de pressage intégrale. Les gabarits supérieur et inférieur du moule sont constitués de moules en acier et le coussin en silicone est utilisé comme couche tampon intermédiaire. Les paramètres de processus tels que la température, la pression et le temps de maintien de la pression permettent d’obtenir l’effet de laminage, résolvent également les problèmes techniques de points blancs et de délaminage du laminage de cuivre ultra-épais, et répondent aux exigences de laminage des cartes de circuits imprimés en cuivre ultra-épais.

(1) Méthode de stratification de PCB en cuivre super épais.

Le niveau d’empilement du produit dans le moule de stratifié de cuivre ultra-épais est illustré à la figure 5. En raison de la faible fluidité de la résine PP non fluide, si le papier kraft de matériau de revêtement conventionnel est utilisé, la feuille de PP ne peut pas être uniformément pressée, entraînant des défauts tels que des taches blanches et un délaminage après le laminage. Les produits PCB en cuivre épais doivent être utilisés dans le processus de stratification En tant que couche tampon clé, le tampon de gel de silice joue un rôle dans la répartition uniforme de la pression pendant le pressage. De plus, afin de résoudre le problème de pressage, le paramètre de pression dans le laminateur a été ajusté de 2.1 Mpa (22 kg/cm²) à 2.94 Mpa (30 kg/cm²), et la température a été ajustée à la meilleure température de fusion selon les caractéristiques de la feuille de PP 170°C.

(2) Les paramètres de stratification des PCB en cuivre ultra-épais sont indiqués dans le tableau 3.

(3) L’effet de la stratification de PCB en cuivre super épais.

Après le test conformément à la section 4.8.5.8.2 de GJB362B-2009, il ne devrait pas y avoir de cloques et de délaminage dépassant la section 3.5.1.2.3 (défauts sous la surface) autorisés lors du test du PCB selon 4.8.2. L’échantillon de PCB répond aux exigences d’apparence et de taille de 3.5.1, et est micro-coupé et inspecté conformément à 4.8.3, qui répond aux exigences de 3.5.2. L’effet de tranchage est illustré à la figure 6. À en juger par l’état de la tranche de laminage, la ligne est entièrement remplie et il n’y a pas de bulles micro-fendues.

2.4 Technologie de contrôle de colle de flux de PCB en cuivre super épais

Différent du traitement général des PCB, sa forme et les trous de connexion de l’appareil ont été complétés avant la stratification. Si le flux de colle est important, cela affectera la rondeur et la taille de la connexion, et l’apparence et l’utilisation ne répondront pas aux exigences ; ce processus a également été testé dans le développement du processus. L’itinéraire du processus de fraisage de forme après le pressage, mais les exigences de fraisage de forme ultérieures sont strictement contrôlées, en particulier pour le traitement des pièces de connexion intérieures en cuivre épais, le contrôle de précision de la profondeur est très strict et le taux de réussite est extrêmement faible.

Le choix des matériaux de liaison appropriés et la conception d’une structure de dispositif raisonnable sont l’une des difficultés de la recherche. Afin de résoudre le problème de l’apparition de débordement de colle provoqué par les préimprégnés ordinaires après laminage, des préimprégnés à faible fluidité (Avantages : SP120N) sont utilisés. Le matériau adhésif présente les caractéristiques d’une faible fluidité de la résine, d’une flexibilité, d’une excellente résistance à la chaleur et de propriétés électriques. Selon les caractéristiques du débordement de colle, le contour du préimprégné à une position spécifique est augmenté et le contour d’une forme spécifique est traité en coupant et en dessinant. Dans le même temps, le processus de formage d’abord puis de pressage est réalisé et la forme est formée après le pressage, sans avoir à nouveau besoin de fraisage CNC. Cela résout le problème de l’écoulement de la colle après le laminage du PCB et garantit qu’il n’y a pas de colle sur la surface de connexion après que la plaque de cuivre super épaisse est laminée et que la pression est serrée.

3. Effet fini du PCB en cuivre ultra-épais

3.1 Spécifications des produits PCB en cuivre ultra-épais

Le tableau 4 des paramètres de spécification du produit PCB en cuivre super épais et l’effet du produit fini sont illustrés à la figure 7.

3.2 Essai de tension de tenue

Les pôles de l’échantillon de PCB en cuivre ultra-épais ont été testés pour la tension de tenue. La tension d’essai était de 1000 1 V AC, et il n’y a pas eu d’amorçage ou de contournement en XNUMX min.

3.3 Test d’échauffement à courant élevé

Concevez la plaque de cuivre de connexion correspondante pour connecter chaque pôle de l’échantillon de PCB en cuivre ultra-épais en série, connectez-la au générateur de courant élevé et testez séparément en fonction du courant de test correspondant. Les résultats des tests sont présentés dans le tableau 5 :

D’après l’élévation de température du tableau 5, l’élévation de température globale du PCB en cuivre ultra-épais est relativement faible, ce qui peut répondre aux exigences d’utilisation réelles (généralement, les exigences d’élévation de température sont inférieures à 30 K). L’élévation de température élevée du courant des PCB en cuivre ultra-épais est liée à sa structure, et l’élévation de température de différentes structures en cuivre épaisses présentera certaines différences.

3.4 Essai de contrainte thermique

Exigences du test de contrainte thermique : après un test de contrainte thermique sur l’échantillon conformément à la spécification générale GJB362B-2009 pour les cartes imprimées rigides, l’inspection visuelle montre qu’il n’y a pas de défauts tels que délaminage, cloquage, déformation du tampon et points blancs.

Une fois que l’apparence et la taille de l’échantillon de PCB répondent aux exigences, il doit être microsectionné. La couche interne de cuivre de cet échantillon étant trop épaisse pour être sectionnée métallographiquement, l’échantillon est soumis à un test de contrainte thermique à 287 ℃ ± 6 , et seul son aspect est contrôlé visuellement.

Le résultat du test est le suivant : pas de délaminage, de cloques, de déformation du tampon, de taches blanches et d’autres défauts.

4. Résumé

Cet article fournit un procédé de fabrication de circuits imprimés multicouches en cuivre ultra-épais. Grâce à l’innovation technologique et à l’amélioration des processus, il résout efficacement la limite actuelle de l’épaisseur de cuivre des circuits imprimés multicouches en cuivre ultra-épais et surmonte les problèmes techniques de traitement courants comme suit :

(1) Technologie de stratification intérieure en cuivre ultra-épais : elle résout efficacement le problème de la sélection de matériaux en cuivre ultra-épais. L’utilisation du traitement de pré-broyage ne nécessite pas de gravure, ce qui évite efficacement les problèmes techniques de gravure épaisse du cuivre ; la technologie de remplissage FR-4 assure la pression de la couche intérieure Problèmes d’étanchéité et d’isolation proches ;

(2) Technologie de stratification de PCB en cuivre ultra-épais: a résolu efficacement le problème des taches blanches et du délaminage lors du laminage, et a trouvé une nouvelle méthode et solution de pressage;

(3) Technologie de contrôle de la colle de flux de PCB en cuivre super épais: Elle résout efficacement le problème du flux de colle après le pressage et assure la mise en œuvre de la forme de pré-fraisage puis le pressage.