Cobre super grosso PCB multicamada processo de fabrico

1. Estrutura laminada

A pesquisa principal deste artigo é uma placa de cobre ultra-grossa de três camadas, a espessura do cobre interno é 1.0 mm, a espessura do cobre externo é 0.3 mm e a largura e o espaçamento mínimo entre linhas da camada externa é 0.5 mm. A estrutura laminada é mostrada na Figura 1. A camada superficial é laminado revestido de cobre FR4 (laminado revestido de cobre epóxi de fibra de vidro), com uma espessura de 0.3 mm, tratamento de corrosão de um lado, e a camada adesiva é uma folha de PP não fluida (folha semi-curada), com espessura de 0.1 mm, superespessura. A placa de cobre é embutida na estrutura do orifício correspondente da placa epóxi FR-4.

O fluxo do processo de processamento de PCB de cobre ultra-espesso é mostrado na Figura 3. A usinagem principal inclui fresagem de superfície e de camada intermediária, fresagem de chapa de cobre espessa. Após o tratamento da superfície, é empilhado no molde geral para aquecer e prensar e, após a desmoldagem, segue o processo PCB convencional. O processo completa a produção dos produtos acabados.

2. Métodos de processamento de tecnologia chave

2.1 Tecnologia de laminação interna de cobre ultra-grosso

Laminação interna de cobre superespesso: Se a folha de cobre for usada para cobre superespesso, será difícil atingir essa espessura. Neste artigo, a camada interna de cobre superespesso usa placa de cobre eletrolítica de 1 mm, que é fácil de adquirir para materiais convencionais e é processada diretamente por uma fresadora; o contorno externo da placa de cobre interna A mesma espessura da placa FR4 (placa de epóxi de fibra de vidro) é usada para processamento e moldagem como o enchimento geral. Para facilitar a laminação e garantir que ela se encaixe perfeitamente na periferia da placa de cobre, o valor da lacuna entre os dois contornos, conforme mostrado na estrutura da Figura 4, é controlado em 0 ~ 0.2 mm. Sob o efeito de preenchimento da placa FR4, o problema da espessura do cobre da placa de cobre ultraespesso é resolvido, e os problemas de pressão e isolamento interno após a laminação são garantidos, de modo que o design da espessura do cobre interno pode ser maior que 0.5 mm .

2.2 Tecnologia de escurecimento de cobre superespesso

A superfície de cobre ultra-grosso precisa ser enegrecida antes da laminação. O escurecimento da placa de cobre pode aumentar a área de superfície de contato entre a superfície do cobre e a resina, e aumentar a molhabilidade da resina de fluxo de alta temperatura para o cobre, de modo que a resina possa penetrar na lacuna da camada de óxido e mostrar um forte desempenho após o endurecimento. A força de adesão melhora o efeito de pressão. Ao mesmo tempo, pode melhorar o fenômeno da mancha branca de laminação e o clareamento e bolhas causadas pelo teste de cozimento (287 ℃ ± 6 ℃). Os parâmetros específicos de escurecimento são mostrados na Tabela 2.

2.3 Tecnologia de laminação de PCB de cobre superespesso

Devido aos erros de fabricação na espessura da placa de cobre superespessa interna e da placa FR-4 usada para o enchimento circundante, a espessura pode não ser completamente consistente. Se o método de laminação convencional for usado para laminação, é fácil produzir manchas brancas de laminação, delaminação e outros defeitos, e a laminação é difícil. . A fim de reduzir a dificuldade de prensar a camada de cobre ultra-espessa e garantir a precisão dimensional, ela foi testada e verificada para usar uma estrutura de molde de prensagem integral. Os gabaritos superior e inferior do molde são feitos de moldes de aço e a almofada de silicone é usada como camada intermediária de proteção. Parâmetros de processo, como temperatura, pressão e tempo de retenção de pressão, atingem o efeito de laminação e também resolvem os problemas técnicos de manchas brancas e delaminação de laminação de cobre ultraespesso e atendem aos requisitos de laminação de placas PCB de cobre ultraespesso.

(1) Método de laminação de PCB de cobre superespesso.

O nível de empilhamento do produto no molde de laminado de cobre ultraespesso é mostrado na Figura 5. Devido à baixa fluidez da resina PP não escoável, se o material de revestimento convencional for usado, a folha de PP não pode ser uniformemente prensada, resultando em defeitos como manchas brancas e delaminação após a laminação. Produtos de PCB de cobre espesso precisam ser usados ​​no processo de laminação. Como uma camada tampão principal, a almofada de gel de sílica desempenha um papel na distribuição uniforme da pressão durante a prensagem. Além disso, para resolver o problema de prensagem, o parâmetro de pressão no laminador foi ajustado de 2.1 Mpa (22 kg / cm²) a 2.94 Mpa (30 kg / cm²), e a temperatura foi ajustada para a melhor temperatura de fusão de acordo com as características da folha PP 170 ° C.

(2) Os parâmetros de laminação de PCB de cobre ultraespesso são mostrados na Tabela 3.

(3) O efeito da laminação de PCB de cobre superespesso.

Após o teste de acordo com a Seção 4.8.5.8.2 de GJB362B-2009, não deve haver bolhas e delaminação que excedam a Seção 3.5.1.2.3 (defeitos sob a superfície) permitidos ao testar o PCB de acordo com 4.8.2. A amostra de PCB atende aos requisitos de aparência e tamanho de 3.5.1, e é microssecionada e inspecionada de acordo com 4.8.3, que atende aos requisitos de 3.5.2. O efeito de corte é mostrado na Figura 6. A julgar pela condição da fatia de laminação, a linha está totalmente preenchida e não há bolhas de micro-fenda.

2.4 Tecnologia de controle de cola de fluxo de PCB de cobre superespesso

Diferente do processamento geral de PCB, sua forma e orifícios de conexão do dispositivo foram concluídos antes da laminação. Se o fluxo de cola for sério, afetará a circularidade e o tamanho da conexão, e a aparência e o uso não atenderão aos requisitos; este processo também foi testado no desenvolvimento do processo. A rota do processo da fresagem de forma após a prensagem, mas os requisitos de fresagem de forma posteriores são estritamente controlados, especialmente para o processamento das peças de conexão de cobre espesso interno, o controle de precisão de profundidade é muito estrito e a taxa de aprovação é extremamente baixa.

A escolha de materiais de ligação adequados e o projeto de uma estrutura de dispositivo razoável são uma das dificuldades da pesquisa. Para resolver o problema do aparecimento de transbordamento de cola causado por pré-impregnados comuns após a laminação, são usados ​​pré-impregnados com baixa fluidez (Benefícios: SP120N). O material adesivo tem as características de baixa fluidez da resina, flexibilidade, excelente resistência ao calor e propriedades elétricas e, de acordo com as características do transbordamento da cola, o contorno do pré-impregnado em uma posição específica é aumentado e o contorno de uma forma específica é processado cortando e desenhando. Ao mesmo tempo, o processo de conformação primeiro e depois a prensagem é realizado, e a forma é formada após a prensagem, sem a necessidade de fresagem CNC novamente. Isso resolve o problema do fluxo de cola depois que o PCB é laminado e garante que não haja cola na superfície de conexão depois que a placa de cobre superespessa é laminada e a pressão é forte.

3. Efeito final de PCB de cobre ultra-grosso

3.1 Especificações do produto PCB de cobre ultra-grosso

Tabela 4 de parâmetro de especificação de produto de PCB de cobre superespesso e efeito do produto acabado são mostrados na figura 7.

3.2 Teste de tensão suportável

Os pólos da amostra de PCB de cobre ultraespesso foram testados quanto à tensão suportável. A tensão de teste foi AC1000V, e não houve nenhum ataque ou flashover em 1 min.

3.3 Teste de alta temperatura de alta corrente

Projete a placa de cobre de conexão correspondente para conectar cada pólo da amostra de PCB de cobre ultraespesso em série, conecte-a ao gerador de alta corrente e teste separadamente de acordo com a corrente de teste correspondente. Os resultados do teste são mostrados na Tabela 5:

A partir do aumento de temperatura na Tabela 5, o aumento geral de temperatura do PCB de cobre ultraespesso é relativamente baixo, o que pode atender aos requisitos de uso reais (geralmente, os requisitos de aumento de temperatura estão abaixo de 30 K). O alto aumento da temperatura atual do PCB de cobre ultraespesso está relacionado à sua estrutura, e o aumento da temperatura de diferentes estruturas de cobre espesso terá certas diferenças.

3.4 Teste de estresse térmico

Requisitos do teste de estresse térmico: Após o teste de estresse térmico na amostra de acordo com a Especificação Geral GJB362B-2009 para Placas Impressas Rígidas, a inspeção visual mostra que não há defeitos como delaminação, bolhas, empenamento da almofada e manchas brancas.

Depois que a aparência e o tamanho da amostra de PCB atendem aos requisitos, ela deve ser microsseccionada. Como a camada interna de cobre desta amostra é muito espessa para ser seccionada metalograficamente, a amostra é submetida a um teste de tensão térmica a 287 ℃ ± 6 ℃, e apenas sua aparência é inspecionada visualmente.

O resultado do teste é: sem delaminação, bolhas, empenamento da almofada, manchas brancas e outros defeitos.

4. Resumo

Este artigo fornece um método de processo de fabricação para PCB multicamadas de cobre ultraespesso. Por meio de inovação tecnológica e melhoria de processo, ele resolve efetivamente o limite atual de espessura de cobre de PCB de multicamadas de cobre ultraespesso e supera os problemas técnicos comuns de processamento da seguinte maneira:

(1) Tecnologia de laminação interna de cobre ultraespesso: Resolve efetivamente o problema de seleção de material de cobre ultraespesso. O uso do processamento de pré-moagem não requer ataque ácido, o que efetivamente evita os problemas técnicos do ataque espesso de cobre; a tecnologia de enchimento FR-4 garante a pressão da camada interna Estanqueidade e problemas de isolamento;

(2) Tecnologia de laminação de PCB de cobre ultra-grosso: resolveu efetivamente o problema de manchas brancas e delaminação na laminação e encontrou um novo método e solução de prensagem;

(3) Tecnologia de controle de cola de fluxo de PCB de cobre superespesso: Resolve efetivamente o problema de fluxo de cola após a prensagem e garante a implementação da forma de pré-moagem e, em seguida, prensagem.