Supertjock koppar Flerlags PCB tillverkningsprocess

1. Laminerad struktur

Den huvudsakliga forskningen i detta papper är en ultratjock kopparskiva med tre lager, den inre koppartjockleken är 1.0 mm, den yttre koppartjockleken är 0.3 mm, och den minsta linjebredden och linjeavståndet för det yttre lagret är 0.5 mm. Den laminerade strukturen visas i figur 1. Ytskiktet är FR4 kopparbeklädd laminat (glasfiberepoxikopparbeklädd laminat), med en tjocklek på 0.3 mm, enkelsidig etsningsbehandling, och det vidhäftande skiktet är ett icke-flytande PP-ark (halvhärdad plåt), med en tjocklek på 0.1 mm, supertjock Kopparplattan är inbäddad i motsvarande hålstruktur på FR-4 epoxiplattan.

Processflödet av ultratjock koppar PCB-bearbetning visas i figur 3. Huvudbearbetningen inkluderar yt- och mellanskiktsfräsning, tjock kopparplåtsfräsning. Efter ytbehandling staplas den i den övergripande formen för att värmas upp och pressas, och efter urtagning, följ den konventionella PCB-processen. Processen avslutar produktionen av färdiga produkter.

2. Nyckelteknikbearbetningsmetoder

2.1 Ultratjock koppar inre lamineringsteknik

Supertjock koppar inre laminering: Om kopparfolie används för supertjock koppar blir det svårt att uppnå denna tjocklek. I detta papper använder det supertjocka kopparinnerskiktet 1 mm elektrolytisk kopparplåt, som är lätt att köpa för konventionella material och bearbetas direkt av en fräsmaskin; ytterkonturen av den inre kopparplattan Samma tjocklek på FR4-skiva (glasfiberepoxiskiva) används för bearbetning och formning som den övergripande fyllningen. För att underlätta lamineringen och säkerställa att den passar tätt mot kopparplåtens periferi, regleras spaltvärdet mellan de två konturerna som visas i strukturen i figur 4 till 0~0.2 Inom mm. Under fyllningseffekten av FR4-skiva löses koppartjockleksproblemet för den ultratjocka kopparskivan, och de täta press- och inre isoleringsproblemen efter laminering säkerställs, så att utformningen av den inre koppartjockleken kan vara större än 0.5 mm .

2.2 Supertjock kopparsvärtningsteknik

Ytan på ultratjock koppar måste svärtas innan laminering. Svartningen av kopparplattan kan öka kontaktytan mellan kopparytan och hartset och öka vätbarheten hos högtemperaturflödeshartset till kopparn, så att hartset kan tränga in i oxidskiktsgapet och visa stark prestanda efter härdning. Vidhäftningskraften förbättrar presseffekten. Samtidigt kan det förbättra fenomenet med laminering av vita fläckar och blekning och bubblor som orsakas av bakningstestet (287 ℃ ± 6 ℃). De specifika svärtningsparametrarna visas i tabell 2.

2.3 Supertjock koppar PCB-lamineringsteknik

På grund av tillverkningsfelen i tjockleken på den inre supertjocka kopparplattan och FR-4-plattan som används för den omgivande fyllningen, kan tjockleken inte vara helt konsekvent. Om den konventionella lamineringsmetoden används för laminering är det lätt att producera vita fläckar, delaminering och andra defekter, och lamineringen är svår. . För att minska svårigheten att pressa det ultratjocka kopparskiktet och säkerställa dimensionsnoggrannheten, har det testats och verifierats för att använda en integrerad pressformstruktur. Formens övre och nedre mallar är gjorda av stålformar, och silikonkudden används som mellanliggande buffertskikt. Processparametrar som temperatur, tryck och tryckhållningstid uppnår lamineringseffekten och löser även de tekniska problemen med vita fläckar och delaminering av ultratjock kopparlaminering och uppfyller lamineringskraven för ultratjocka koppar-PCB-kort.

(1) Supertjock koppar PCB-lamineringsmetod.

Staplingsnivån för produkten i den ultratjocka kopparlaminatformen visas i figur 5. På grund av den låga fluiditeten hos icke-flytbart PP-harts, om det konventionella beklädnadsmaterialet kraftpapper används, kan PP-arket inte pressas enhetligt, resulterar i defekter som vita fläckar och delaminering efter laminering. Tjocka koppar-PCB-produkter måste användas i lamineringsprocessen. Som ett viktigt buffertskikt spelar silikagelkudden en roll för att jämnt fördela trycket under pressningen. För att lösa pressproblemet justerades dessutom tryckparametern i laminatorn från 2.1 Mpa (22 kg/cm²) till 2.94 Mpa (30 kg/cm²), och temperaturen justerades till bästa smälttemperatur enl. egenskaperna hos PP-skivan 170°C.

(2) Lamineringsparametrarna för ultratjock koppar-PCB visas i tabell 3.

(3) Effekten av supertjock koppar-PCB-laminering.

Efter testning i enlighet med avsnitt 4.8.5.8.2 i GJB362B-2009 bör det inte förekomma blåsbildning och delaminering som överstiger avsnitt 3.5.1.2.3 (defekter under ytan) tillåtet vid testning av PCB enligt 4.8.2. PCB-provet uppfyller kraven på utseende och storlek enligt 3.5.1, och mikrosektioneras och inspekteras enligt 4.8.3, vilket uppfyller kraven i 3.5.2. Skivningseffekten visas i figur 6. Att döma av lamineringsskivans tillstånd är linjen helt fylld och det finns inga mikroslitsbubblor.

2.4 Supertjock koppar PCB-flödeslimkontrollteknik

Till skillnad från allmän PCB-bearbetning, har dess form och anslutningshål för enheten gjorts innan lamineringen. Om limflödet är allvarligt kommer det att påverka anslutningens rundhet och storlek, och utseendet och användningen kommer inte att uppfylla kraven; denna process har också testats i processutvecklingen. Formfräsningens processväg efter pressning, men de senare formfräsningskraven är strikt kontrollerade, särskilt för bearbetning av de inre tjocka kopparanslutningsdelarna, är djupprecisionskontrollen mycket strikt och passhastigheten är extremt låg.

Att välja lämpliga bindningsmaterial och utforma en rimlig enhetsstruktur är en av svårigheterna i forskningen. För att lösa problemet med utseendet av limspill som orsakas av vanliga prepregs efter laminering, används prepregs med låg fluiditet (Fördelar: SP120N). Det vidhäftande materialet har egenskaperna för låg hartsfluiditet, flexibilitet, utmärkt värmebeständighet och elektriska egenskaper, och enligt egenskaperna hos limöverflöde ökas prepregens kontur vid en specifik position och konturen av en specifik form bearbetas genom att klippa och rita. Samtidigt realiseras processen med formning först och sedan pressning, och formen formas efter pressning, utan att behöva CNC-fräsning igen. Detta löser problemet med limflöde efter att PCB har laminerats, och säkerställer att det inte finns något lim på anslutningsytan efter att den supertjocka kopparplattan har laminerats och trycket är tätt.

3. Färdig effekt av ultratjock koppar PCB

3.1 Produktspecifikationer för ultratjock koppar-PCB

Supertjock koppar PCB produktspecifikation parameter tabell 4 och färdig produkteffekt visas i figur 7.

3.2 Tål spänningstest

Polerna i det ultratjocka koppar-PCB-provet testades för att tåla spänning. Testspänningen var AC1000V, och det fanns inget slag eller överslag på 1 min.

3.3 Högströms temperaturstegringstest

Designa motsvarande anslutande kopparplatta för att ansluta varje pol av det ultratjocka koppar-PCB-provet i serie, anslut den till högströmsgeneratorn och testa separat enligt motsvarande testström. Testresultaten visas i tabell 5:

Från temperaturökningen i tabell 5 är den totala temperaturökningen för den ultratjocka koppar-PCB:n relativt låg, vilket kan uppfylla de faktiska användningskraven (vanligtvis är temperaturökningskraven under 30 K). Den höga temperaturökningen av ultratjock koppar-PCB är relaterad till dess struktur, och temperaturökningen för olika tjocka kopparstrukturer kommer att ha vissa skillnader.

3.4 Termisk stresstest

Krav på termiska spänningstest: Efter termisk spänningstest på provet enligt GJB362B-2009 General Specification for Rigid Printed Boards, visar visuell inspektion att det inte finns några defekter som delaminering, blåsbildning, töjning av dynan och vita fläckar.

Efter att utseendet och storleken på PCB-provet uppfyller kraven, bör det mikrosektioneras. Eftersom det inre kopparskiktet i detta prov är för tjockt för att metallografiskt sektioneras, utsätts provet för ett termiskt spänningstest vid 287 ℃ ± 6 ℃, och endast dess utseende inspekteras visuellt.

Testresultatet är: ingen delaminering, blåsbildning, förvrängning av dynan, vita fläckar och andra defekter.

4. Sammanfattning

Den här artikeln ger en tillverkningsmetod för ultratjocka flerskikts-PCB av koppar. Genom teknisk innovation och processförbättring löser det effektivt den nuvarande gränsen för koppartjocklek för ultratjock koppar flerskikts PCB och övervinner de vanliga bearbetningstekniska problemen enligt följande:

(1) Ultratjock koppar inre lamineringsteknik: Den löser effektivt problemet med val av ultratjock kopparmaterial. Användningen av förfräsning kräver inte etsning, vilket effektivt undviker de tekniska problemen med tjock kopparetsning; FR-4 fyllningstekniken säkerställer trycket i det inre lagret Nära täthet och isoleringsproblem;

(2) Ultratjock koppar PCB-lamineringsteknik: löste effektivt problemet med vita fläckar och delaminering i laminering och hittade en ny pressmetod och lösning;

(3) Supertjock koppar PCB-flödeslimkontrollteknik: Den löser effektivt problemet med limflöde efter pressning och säkerställer implementeringen av förfräsningsformen och sedan pressning.