Đồng siêu dày PCB đa lớp Quy trình sản xuất

1. Cấu trúc nhiều lớp

Nghiên cứu chính của bài báo này là một bảng đồng ba lớp siêu dày, độ dày đồng bên trong là 1.0 mm, độ dày đồng bên ngoài là 0.3 mm, và chiều rộng dòng và khoảng cách dòng tối thiểu của lớp ngoài là 0.5 mm. Cấu trúc nhiều lớp được thể hiện trong Hình 1. Lớp bề mặt là tấm phủ đồng FR4 (tấm phủ đồng epoxy sợi thủy tinh), có độ dày 0.3 mm, xử lý khắc một mặt và lớp kết dính là tấm PP không chảy (tấm bán bảo dưỡng), có độ dày 0.1 mm, siêu dày. Tấm đồng được nhúng vào cấu trúc lỗ tương ứng của tấm epoxy FR-4.

Quy trình gia công PCB đồng cực dày được thể hiện trong Hình 3. Gia công chính bao gồm phay bề mặt và lớp giữa, phay số tấm đồng dày. Sau khi xử lý bề mặt, nó được xếp chồng lên nhau trong khuôn tổng thể để làm nóng và ép, và sau khi phân loại, tuân theo quy trình PCB thông thường. Quá trình hoàn thành việc sản xuất thành phẩm.

2. Các phương pháp xử lý công nghệ chính

2.1 Công nghệ cán bên trong bằng đồng siêu dày

Cán mỏng đồng bên trong siêu dày: Nếu sử dụng lá đồng cho đồng siêu dày thì sẽ khó đạt được độ dày này. Ở loại giấy này, lớp đồng siêu dày bên trong sử dụng tấm đồng điện phân 1 mm, dễ dàng mua đối với các vật liệu thông thường và được gia công trực tiếp bằng máy phay; đường viền bên ngoài của tấm đồng bên trong Có cùng độ dày của tấm FR4 (tấm epoxy sợi thủy tinh) được sử dụng để gia công và đúc khuôn làm chất trám tổng thể. Để tạo điều kiện thuận lợi cho việc cán mỏng và đảm bảo rằng nó vừa khít với ngoại vi của tấm đồng, giá trị khe hở giữa hai đường viền như thể hiện trong kết cấu của Hình 4 được kiểm soát ở mức 0 ~ 0.2 Trong vòng mm. Dưới tác dụng lấp đầy của bảng FR4, vấn đề độ dày đồng của bảng đồng siêu dày được giải quyết, đồng thời đảm bảo các vấn đề ép chặt và cách điện bên trong sau khi cán mỏng, do đó thiết kế của độ dày đồng bên trong có thể lớn hơn 0.5 mm .

2.2 Công nghệ làm đen đồng siêu dày

Bề mặt của đồng siêu dày cần được làm đen trước khi cán. Việc làm đen tấm đồng có thể làm tăng diện tích bề mặt tiếp xúc giữa bề mặt đồng và nhựa, và tăng khả năng thấm ướt của nhựa chảy ở nhiệt độ cao đối với đồng, do đó nhựa có thể thâm nhập vào khe hở lớp ôxít và thể hiện tính năng mạnh mẽ. sau khi đông cứng. Lực bám dính cải thiện hiệu quả ép. Đồng thời, nó có thể cải thiện hiện tượng đốm trắng dát mỏng và hiện tượng làm trắng và bong bóng do thử nghiệm nướng (287 ℃ ± 6 ℃). Các thông số bôi đen cụ thể được thể hiện trong Bảng 2.

2.3 Công nghệ cán PCB bằng đồng siêu dày

Do lỗi sản xuất về độ dày của tấm đồng siêu dày bên trong và tấm FR-4 được sử dụng để trám xung quanh, nên độ dày không thể hoàn toàn đồng nhất. Nếu sử dụng phương pháp cán màng thông thường để cán màng, cán mỏng dễ tạo ra các đốm trắng, tách lớp và các khuyết tật khác, việc cán màng rất khó khăn. . Để giảm khó khăn khi ép lớp đồng siêu dày và đảm bảo độ chính xác về kích thước, nó đã được thử nghiệm và xác minh sử dụng cấu trúc khuôn ép tích hợp. Các khuôn mẫu trên và dưới của khuôn được làm bằng khuôn thép, và đệm silicone được sử dụng làm lớp đệm trung gian. Các thông số quy trình như nhiệt độ, áp suất và thời gian giữ áp suất đạt được hiệu quả cán mỏng, đồng thời giải quyết các vấn đề kỹ thuật về đốm trắng và sự tách lớp của cán đồng siêu dày, đồng thời đáp ứng các yêu cầu cán mỏng của bảng PCB bằng đồng siêu dày.

(1) Phương pháp cán PCB bằng đồng siêu dày.

Mức độ xếp chồng của sản phẩm trong khuôn ép đồng siêu dày được thể hiện trong Hình 5. Do tính lưu động của nhựa PP không chảy thấp, nếu sử dụng vật liệu ốp thông thường là giấy kraft, tấm PP không thể được ép đồng nhất, dẫn đến các khuyết tật như đốm trắng và tách lớp sau khi cán. Các sản phẩm PCB bằng đồng dày cần được sử dụng trong quá trình ép kim Với vai trò là lớp đệm chính, lớp đệm silica gel có vai trò phân bổ đều áp lực trong quá trình ép. Ngoài ra, để giải quyết vấn đề cấp bách, thông số áp suất trong máy ép được điều chỉnh từ 2.1 Mpa (22 kg / cm²) xuống 2.94 Mpa (30 kg / cm²), và nhiệt độ đã được điều chỉnh thành nhiệt độ nung chảy tốt nhất theo các đặc tính của tấm PP 170 ° C.

(2) Các thông số cán của PCB đồng siêu dày được thể hiện trong Bảng 3.

(3) Hiệu quả của việc cán mỏng PCB bằng đồng siêu dày.

Sau khi kiểm tra theo Mục 4.8.5.8.2 của GJB362B-2009, không được có hiện tượng phồng rộp và tách lớp vượt quá Mục 3.5.1.2.3 (khuyết tật dưới bề mặt) cho phép khi kiểm tra PCB theo 4.8.2. Mẫu PCB đáp ứng các yêu cầu về hình dáng và kích thước của 3.5.1, được cắt nhỏ và kiểm tra theo 4.8.3, đáp ứng các yêu cầu của 3.5.2. Hiệu ứng cắt lát được thể hiện trong Hình 6. Đánh giá tình trạng của lát cán mỏng, đường được lấp đầy hoàn toàn và không có bong bóng khe nhỏ.

2.4 Công nghệ kiểm soát dòng chảy keo PCB bằng đồng siêu dày

Khác với quá trình xử lý PCB thông thường, hình dạng và các lỗ kết nối thiết bị của nó đã được hoàn thiện trước khi cán. Nếu chảy keo nghiêm trọng sẽ ảnh hưởng đến độ tròn và kích thước của mối nối, hình thức và sử dụng không đạt yêu cầu; quá trình này cũng đã được thử nghiệm trong quá trình phát triển. Quy trình của quá trình phay hình dạng sau khi ép, nhưng các yêu cầu phay hình dạng sau này được kiểm soát chặt chẽ, đặc biệt đối với việc gia công các bộ phận kết nối bằng đồng dày bên trong, việc kiểm soát độ chính xác độ sâu rất nghiêm ngặt và tỷ lệ vượt qua cực kỳ thấp.

Lựa chọn vật liệu liên kết phù hợp và thiết kế cấu trúc thiết bị hợp lý là một trong những khó khăn trong nghiên cứu. Để giải quyết vấn đề xuất hiện hiện tượng tràn keo gây ra bởi các loại sơ chế thông thường sau khi cán, các loại gia vị sơ chế có độ lưu động thấp (Lợi ích: SP120N) được sử dụng. Vật liệu kết dính có các đặc tính của tính lưu động nhựa thấp, tính linh hoạt, khả năng chịu nhiệt và tính chất điện tuyệt vời, và Theo đặc tính của sự tràn keo, đường viền của prereg tại một vị trí cụ thể được tăng lên và đường viền của một hình dạng cụ thể được xử lý bằng cách cắt và vẽ. Đồng thời, quá trình tạo hình trước và sau đó được thực hiện, và hình dạng được hình thành sau khi ép, mà không cần phải phay CNC lần nữa. Điều này giải quyết vấn đề chảy keo sau khi PCB được dát mỏng, và đảm bảo rằng không có keo trên bề mặt kết nối sau khi tấm đồng siêu dày được dát mỏng và áp lực chặt.

3. Hiệu ứng hoàn thiện của PCB đồng siêu dày

3.1 Thông số kỹ thuật sản phẩm PCB bằng đồng siêu dày

Bảng thông số kỹ thuật sản phẩm PCB bằng đồng siêu dày 4 và hiệu ứng thành phẩm được thể hiện trong hình 7.

3.2 Thử nghiệm điện áp chịu được

Các cực trong mẫu PCB bằng đồng siêu dày đã được thử nghiệm về điện áp chịu đựng. Điện áp thử nghiệm là AC1000V và không xảy ra hiện tượng phóng điện hoặc phóng điện bề mặt trong 1 phút.

3.3 Thử nghiệm độ tăng nhiệt độ dòng điện cao

Thiết kế tấm đồng kết nối tương ứng để nối nối tiếp từng cực của mẫu PCB đồng cực dày, kết nối với máy phát dòng cao và thử nghiệm riêng biệt theo dòng điện thử nghiệm tương ứng. Kết quả thử nghiệm được thể hiện trong Bảng 5:

Từ mức tăng nhiệt độ trong Bảng 5, mức tăng nhiệt độ tổng thể của PCB đồng siêu dày là tương đối thấp, có thể đáp ứng các yêu cầu sử dụng thực tế (nói chung, yêu cầu tăng nhiệt độ dưới 30 K). Sự gia tăng nhiệt độ cao hiện nay của PCB đồng siêu dày có liên quan đến cấu trúc của nó, và sự gia tăng nhiệt độ của các cấu trúc đồng dày khác nhau sẽ có những khác biệt nhất định.

3.4 Kiểm tra ứng suất nhiệt

Yêu cầu kiểm tra ứng suất nhiệt: Sau khi kiểm tra ứng suất nhiệt trên mẫu theo Tiêu chuẩn kỹ thuật chung GJB362B-2009 cho Bảng in cứng, kiểm tra bằng mắt thường cho thấy không có khuyết tật như tách lớp, phồng rộp, cong vênh đệm và các đốm trắng.

Sau khi bề ngoài và kích thước của mẫu PCB đáp ứng các yêu cầu, nó sẽ được cắt nhỏ. Do lớp đồng bên trong của mẫu này quá dày để có thể phân cắt bằng kim loại, mẫu phải chịu thử nghiệm ứng suất nhiệt ở 287 ℃ ± 6 ℃ và chỉ kiểm tra bằng mắt thường bề ngoài của nó.

Kết quả kiểm tra là: không bị tách lớp, phồng rộp, cong vênh, đốm trắng và các khuyết tật khác.

4. Tóm tắt thông tin

Bài viết này cung cấp phương pháp sản xuất PCB đa lớp bằng đồng siêu dày. Thông qua đổi mới công nghệ và cải tiến quy trình, nó giải quyết hiệu quả giới hạn độ dày đồng hiện tại của PCB nhiều lớp đồng siêu dày và khắc phục các vấn đề kỹ thuật xử lý phổ biến như sau:

(1) Công nghệ dát mỏng bên trong bằng đồng siêu dày: Nó giải quyết hiệu quả vấn đề lựa chọn vật liệu đồng siêu dày. Việc sử dụng chế biến trước phay không yêu cầu khắc, điều này giúp tránh hiệu quả các vấn đề kỹ thuật của việc ăn mòn đồng dày; công nghệ làm đầy FR-4 đảm bảo áp suất của lớp bên trong Các vấn đề về độ kín và cách nhiệt;

(2) Công nghệ cán PCB bằng đồng siêu dày: giải quyết hiệu quả vấn đề đốm trắng và tách lớp trong cán, đồng thời tìm ra phương pháp và giải pháp ép mới;

(3) Công nghệ kiểm soát dòng chảy keo PCB bằng đồng siêu dày: Nó giải quyết hiệu quả vấn đề chảy keo sau khi ép, và đảm bảo thực hiện hình dạng trước khi phay và sau đó ép.