ทองแดงหนาพิเศษ PCB หลายชั้น กระบวนการผลิต

1. โครงสร้างลามิเนต

งานวิจัยหลักของบทความนี้คือแผ่นทองแดงสามชั้นหนาพิเศษ ความหนาของทองแดงด้านใน 1.0 มม. ความหนาของทองแดงด้านนอก 0.3 มม. และความกว้างของเส้นขั้นต่ำและระยะห่างระหว่างบรรทัดของชั้นนอกคือ 0.5 มม. โครงสร้างลามิเนตแสดงในรูปที่ 1 ชั้นผิวเป็นลามิเนตหุ้มทองแดง FR4 (ลามิเนตหุ้มด้วยทองแดงใยแก้วอีพ็อกซี่) มีความหนา 0.3 มม. เคลือบด้านเดียว และชั้นกาวเป็นแผ่น PP แบบไม่ไหล (แผ่นกึ่งอบ) มีความหนา 0.1 มม. หนาพิเศษ แผ่นทองแดงฝังอยู่ในโครงสร้างรูที่สอดคล้องกันของแผ่นอีพ็อกซี่ FR-4

การไหลของกระบวนการของการประมวลผล PCB ทองแดงหนาพิเศษแสดงในรูปที่ 3 การตัดเฉือนหลักรวมถึงการกัดพื้นผิวและการกัดชั้นกลาง การกัดหมายเลขแผ่นทองแดงหนา หลังจากการชุบผิวแล้ว จะวางซ้อนกันในแม่พิมพ์โดยรวมเพื่อให้ความร้อนและกด และหลังจากการขึ้นรูป ให้ปฏิบัติตามกระบวนการ PCB แบบเดิม กระบวนการนี้จะทำให้การผลิตผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปเสร็จสิ้น

2. วิธีการประมวลผลเทคโนโลยีที่สำคัญ

2.1 เทคโนโลยีการเคลือบภายในทองแดงหนาพิเศษ

การเคลือบด้านในด้วยทองแดงแบบหนาพิเศษ: หากใช้ฟอยล์ทองแดงสำหรับทองแดงที่มีความหนามากเป็นพิเศษ จะทำให้ได้ความหนาเท่านี้ได้ยาก ในบทความนี้ ชั้นในเป็นทองแดงหนาพิเศษใช้แผ่นทองแดงอิเล็กโทรไลต์ 1 มม. ซึ่งหาซื้อได้ง่ายสำหรับวัสดุทั่วไป และประมวลผลโดยตรงด้วยเครื่องกัด ขอบด้านนอกของแผ่นทองแดงด้านใน ความหนาเท่ากันของบอร์ด FR4 (บอร์ดอีพ็อกซี่ใยแก้ว) ใช้สำหรับการประมวลผลและการขึ้นรูปเป็นไส้โดยรวม เพื่ออำนวยความสะดวกในการเคลือบและให้แน่ใจว่ามันแนบสนิทกับขอบของแผ่นทองแดง ค่าช่องว่างระหว่างขอบทั้งสองดังแสดงในโครงสร้างของรูปที่ 4 จะถูกควบคุมที่ 0~0.2 ภายในมิลลิเมตร ภายใต้เอฟเฟกต์การเติมของบอร์ด FR4 ปัญหาความหนาของทองแดงของแผ่นทองแดงหนาพิเศษได้รับการแก้ไขและปัญหาการกดทับและฉนวนภายในหลังจากการเคลือบจะมั่นใจเพื่อให้การออกแบบความหนาของทองแดงภายในสามารถมากกว่า 0.5 มม. .

2.2 เทคโนโลยีการใส่ร้ายป้ายสีทองแดงหนาพิเศษ

พื้นผิวของทองแดงหนาพิเศษจะต้องดำคล้ำก่อนการเคลือบ การทำให้เป็นสีดำของแผ่นทองแดงสามารถเพิ่มพื้นที่ผิวสัมผัสระหว่างพื้นผิวทองแดงและเรซิน และเพิ่มความสามารถในการเปียกของเรซินไหลที่อุณหภูมิสูงไปยังทองแดง เพื่อให้เรซินสามารถเจาะเข้าไปในช่องว่างชั้นออกไซด์และแสดงประสิทธิภาพที่แข็งแกร่ง หลังจากการชุบแข็ง แรงยึดเกาะช่วยเพิ่มผลการกด ในเวลาเดียวกัน มันสามารถปรับปรุงปรากฏการณ์จุดขาวที่เคลือบและการฟอกสีฟันและฟองอากาศที่เกิดจากการทดสอบการอบ (287 ℃ ± 6 ℃) พารามิเตอร์การทำให้เป็นสีดำเฉพาะแสดงไว้ในตารางที่ 2

2.3 เทคโนโลยีการเคลือบ PCB ทองแดงหนาพิเศษ

เนื่องจากข้อผิดพลาดในการผลิตความหนาของแผ่นทองแดงหนาพิเศษด้านในและแผ่น FR-4 ที่ใช้สำหรับการบรรจุโดยรอบ ความหนาจึงไม่สม่ำเสมออย่างสมบูรณ์ หากใช้วิธีการเคลือบแบบธรรมดาสำหรับการเคลือบ มันง่ายที่จะทำให้เกิดการเคลือบจุดสีขาว การแยกตัวและข้อบกพร่องอื่นๆ และการเคลือบจะทำได้ยาก . เพื่อลดความยากลำบากในการกดชั้นทองแดงหนาพิเศษและรับรองความถูกต้องของมิติ จึงได้รับการทดสอบและยืนยันเพื่อใช้โครงสร้างแม่พิมพ์กดแบบรวม แม่แบบบนและล่างของแม่พิมพ์ทำจากแม่พิมพ์เหล็ก และใช้เบาะซิลิโคนเป็นชั้นบัฟเฟอร์ระดับกลาง พารามิเตอร์กระบวนการ เช่น อุณหภูมิ ความดัน และเวลาในการคงแรงดันจะทำให้เกิดการเคลือบ และยังแก้ปัญหาทางเทคนิคของจุดสีขาวและการแยกตัวของการเคลือบทองแดงหนาพิเศษ และตรงตามข้อกำหนดการเคลือบของแผง PCB ทองแดงหนาพิเศษ

(1) วิธีการเคลือบ PCB ทองแดงหนาพิเศษ

ระดับการซ้อนของผลิตภัณฑ์ในแม่พิมพ์ทองแดงลามิเนตหนาพิเศษแสดงในรูปที่ 5 เนื่องจากเรซิน PP ที่ไม่สามารถไหลได้มีความลื่นไหลต่ำ หากใช้กระดาษคราฟท์วัสดุหุ้มแบบธรรมดา แผ่น PP ไม่สามารถกดได้อย่างสม่ำเสมอ ทำให้เกิดข้อบกพร่องเช่นจุดสีขาวและการหลุดลอกหลังการเคลือบ จำเป็นต้องใช้ผลิตภัณฑ์ PCB ทองแดงหนาในกระบวนการเคลือบ เนื่องจากเป็นชั้นบัฟเฟอร์หลัก แผ่นซิลิกาเจลจึงมีบทบาทในการกระจายแรงดันอย่างเท่าเทียมกันระหว่างการกด นอกจากนี้ เพื่อแก้ปัญหาการกด พารามิเตอร์ความดันในเครื่องเคลือบบัตรถูกปรับจาก 2.1 Mpa (22 kg/cm²) เป็น 2.94 Mpa (30 kg/cm²) และปรับอุณหภูมิให้เป็นอุณหภูมิการหลอมที่ดีที่สุดตาม ลักษณะของแผ่น PP 170°C.

(2) พารามิเตอร์การเคลือบของ PCB ทองแดงหนาพิเศษแสดงไว้ในตารางที่ 3

(3) ผลของการเคลือบ PCB ทองแดงหนาพิเศษ

หลังจากการทดสอบตามมาตรา 4.8.5.8.2 ของ GJB362B-2009 แล้ว ไม่ควรให้มีพุพองและการหลุดลอกที่เกินมาตรา 3.5.1.2.3 (ข้อบกพร่องใต้พื้นผิว) เมื่อทำการทดสอบ PCB ตาม 4.8.2 ตัวอย่าง PCB ตรงตามข้อกำหนดด้านลักษณะและขนาด 3.5.1 และเป็นส่วนย่อยและตรวจสอบตาม 4.8.3 ซึ่งตรงตามข้อกำหนดของ 3.5.2 เอฟเฟกต์การหั่นแสดงในรูปที่ 6 เมื่อพิจารณาจากสภาพของแผ่นเคลือบ เส้นจะเต็มจนเต็มและไม่มีฟองอากาศขนาดเล็ก

2.4 เทคโนโลยีการควบคุมกาวไหล PCB ทองแดงหนาพิเศษ

รูเชื่อมต่อรูปร่างและอุปกรณ์ต่างจากการประมวลผล PCB ทั่วไปก่อนการเคลือบ หากการไหลของกาวรุนแรง จะส่งผลต่อความกลมและขนาดของการเชื่อมต่อ และลักษณะและการใช้งานจะไม่เป็นไปตามข้อกำหนด กระบวนการนี้ยังได้รับการทดสอบในการพัฒนากระบวนการ เส้นทางกระบวนการของการกัดรูปร่างหลังจากการกด แต่ข้อกำหนดในการกัดรูปร่างในภายหลังนั้นถูกควบคุมอย่างเข้มงวด โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการประมวลผลของชิ้นส่วนเชื่อมต่อทองแดงหนาภายใน การควบคุมความแม่นยำเชิงลึกนั้นเข้มงวดมาก และอัตราการผ่านต่ำมาก

การเลือกวัสดุยึดเกาะที่เหมาะสมและการออกแบบโครงสร้างอุปกรณ์ที่เหมาะสมถือเป็นปัญหาอย่างหนึ่งในการวิจัย เพื่อแก้ปัญหาการปรากฏตัวของกาวล้นที่เกิดจากพรีเพกธรรมดาหลังการเคลือบ จึงใช้พรีเพกที่มีความลื่นไหลต่ำ (ประโยชน์: SP120N) วัสดุกาวมีลักษณะการไหลของเรซินต่ำ ความยืดหยุ่น ทนความร้อนได้ดีเยี่ยม และคุณสมบัติทางไฟฟ้า และตามลักษณะของกาวล้น รูปร่างของพรีเพกที่ตำแหน่งเฉพาะจะเพิ่มขึ้น และรูปร่างของรูปร่างเฉพาะจะถูกประมวลผล โดยการตัดและวาด ในเวลาเดียวกัน กระบวนการของการขึ้นรูปก่อนแล้วจึงทำให้เกิดการกด และรูปร่างจะเกิดขึ้นหลังจากการกด โดยไม่จำเป็นต้องกัด CNC อีก วิธีนี้ช่วยแก้ปัญหาการไหลของกาวหลังจากเคลือบ PCB และทำให้มั่นใจได้ว่าไม่มีกาวบนพื้นผิวที่เชื่อมต่อหลังจากเคลือบแผ่นทองแดงหนาพิเศษและแรงดันแน่น

3. ผลสำเร็จของ PCB ทองแดงหนาพิเศษ

3.1 ข้อมูลจำเพาะของผลิตภัณฑ์ PCB ทองแดงหนาพิเศษ

ตารางพารามิเตอร์ข้อมูลจำเพาะผลิตภัณฑ์ทองแดงหนาพิเศษ 4 และเอฟเฟกต์ผลิตภัณฑ์สำเร็จรูปแสดงใน รูปที่ 7

3.2 การทดสอบความทนทานต่อแรงดัน

เสาในตัวอย่าง PCB ทองแดงหนาพิเศษได้รับการทดสอบความทนทานต่อแรงดันไฟ แรงดันทดสอบคือ AC1000V และไม่มีการนัดหยุดงานหรือไฟแฟลชโอเวอร์ใน 1 นาที

3.3 การทดสอบการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิสูงในปัจจุบัน

ออกแบบแผ่นทองแดงเชื่อมต่อที่สอดคล้องกันเพื่อเชื่อมต่อแต่ละขั้วของตัวอย่าง PCB ทองแดงหนาพิเศษในชุด เชื่อมต่อกับเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสูง และทดสอบแยกกันตามกระแสทดสอบที่สอดคล้องกัน ผลการทดสอบแสดงในตารางที่ 5:

จากการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิในตารางที่ 5 อุณหภูมิโดยรวมที่เพิ่มขึ้นของ PCB ทองแดงแบบหนาพิเศษนั้นค่อนข้างต่ำ ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการใช้งานจริงได้ (โดยทั่วไป ข้อกำหนดการเพิ่มอุณหภูมิจะต่ำกว่า 30 K) การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิปัจจุบันที่สูงของ PCB ทองแดงแบบหนาพิเศษนั้นสัมพันธ์กับโครงสร้างของมัน และการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิของโครงสร้างทองแดงที่มีความหนาต่างกันจะมีความแตกต่างบางประการ

3.4 การทดสอบความเครียดจากความร้อน

ข้อกำหนดในการทดสอบความเค้นจากความร้อน: หลังจากการทดสอบความเค้นจากความร้อนบนตัวอย่างตามข้อกำหนดทั่วไปของ GJB362B-2009 สำหรับบอร์ดที่พิมพ์แบบแข็ง การตรวจสอบด้วยภาพแสดงให้เห็นว่าไม่มีข้อบกพร่อง เช่น การหลุดลอก การพอง การบิดเบี้ยวของแผ่นอิเล็กโทรด และจุดสีขาว

หลังจากที่ลักษณะและขนาดของตัวอย่าง PCB ตรงตามข้อกำหนด ควรทำไมโครเซกชัน เนื่องจากชั้นในของทองแดงของตัวอย่างนี้มีความหนาเกินกว่าจะแบ่งส่วนโลหะได้ ตัวอย่างจึงต้องผ่านการทดสอบความเค้นจากความร้อนที่ 287 ℃ ± 6 ℃ และตรวจสอบด้วยสายตาเท่านั้น

ผลการทดสอบคือ: ไม่มีการหลุดลอก พุพอง แผ่นบิดเบี้ยว จุดขาว และข้อบกพร่องอื่นๆ

4 สรุป

บทความนี้แสดงวิธีกระบวนการผลิตสำหรับ PCB หลายชั้นทองแดงหนาพิเศษ ด้วยนวัตกรรมทางเทคโนโลยีและการปรับปรุงกระบวนการ มันสามารถแก้ปัญหาขีดจำกัดความหนาของทองแดงในปัจจุบันของ PCB หลายชั้นทองแดงหนาพิเศษได้อย่างมีประสิทธิภาพ และเอาชนะปัญหาทางเทคนิคทั่วไปในการประมวลผลดังนี้:

(1) เทคโนโลยีการเคลือบทองแดงภายในหนาพิเศษ: แก้ปัญหาการเลือกวัสดุทองแดงหนาพิเศษได้อย่างมีประสิทธิภาพ การใช้กระบวนการกัดล่วงหน้าไม่จำเป็นต้องมีการกัด ซึ่งช่วยหลีกเลี่ยงปัญหาทางเทคนิคของการกัดทองแดงอย่างหนาได้อย่างมีประสิทธิภาพ เทคโนโลยีการเติม FR-4 ช่วยให้มั่นใจได้ถึงแรงดันของชั้นใน ปิดปัญหาความหนาแน่นและฉนวน

(2) เทคโนโลยีการเคลือบ PCB ทองแดงหนาพิเศษ: แก้ปัญหาจุดขาวและการแยกชั้นในการเคลือบได้อย่างมีประสิทธิภาพ และพบวิธีการกดและวิธีแก้ไขใหม่

(3) เทคโนโลยีการควบคุมกาวไหลของ PCB ทองแดงหนาพิเศษ: แก้ปัญหาการไหลของกาวหลังจากการกดได้อย่างมีประสิทธิภาพ และรับรองการนำรูปร่างก่อนการกัดแล้วกด