I denfelt af trykte kredsløbfremstilling, elektroniske produkter udvikler sig konstant i retning af miniaturisering og høj ydeevne, og anvendelsen af flerlags printkort bliver mere og mere udbredt. 16 lag printkort er meget udbredt inden for mange high-områder såsom kommunikation, computer, rumfart osv. på grund af dets evne til at imødekomme behovene for komplekse kredsløbsdesign. Lamineringsprocessen, som kerneleddet i fremstillingsprocessen for flerlags printkort, spiller en afgørende rolle for kvaliteten og ydeevnen af printkortet. Blandt dem er præcis styring af lamineringstemperaturkurven af yderste vigtighed, da den direkte påvirker nøgleindikatorer såsom mellemlags bindingsstyrke, dimensionsstabilitet og elektrisk ydeevne.
Oversigt over 16-lags printpladelamineringsproces
Lamineringen af et 16-lags printkort involverer stabling af 16 lag af omhyggeligt forarbejdede indre kredsløbskort, halvhærdede plader og ydre kobberfolier i en bestemt stablingsrækkefølge. Derefter, under høje temperaturer og høje trykforhold, er harpiksen i de semi-hærdede plader fuldt flydende og hærdet, hvorved lagene tæt bindes til en helhed. Denne proces kan virke simpel, men den involverer faktisk kompleks viden fra flere discipliner såsom materialevidenskab, termodynamik og fluidmekanik. Enhver afvigelse i et link kan føre til alvorlige kvalitetsproblemer såsom delaminering, vridning og hulrum i printkortet.
Påvirkningen af laminerede materialers egenskaber på temperaturkurven
I 16-lags printpladelaminering omfatter de anvendte materialer hovedsageligt indre substratmaterialer, halvhærdede plader og kobberfolier. Forskellige materialer har forskellige termisk udvidelseskoefficienter, glasovergangstemperaturer og harpikshærdningsegenskaber, som bestemmer temperaturkurven, der skal matches under lamineringsprocessen.
Det indre substratmateriale bruger ofte epoxyharpiksbaserede materialer såsom FR-4, og dets termiske udvidelseskoefficient varierer i forskellige retninger. Under opvarmningsprocessen, hvis temperaturen ændres for hurtigt eller ujævnt, kan det forårsage betydelig termisk belastning på det indre substrat, hvilket fører til deformation eller endda brud på kredsløbet. Som et mellemlagsbindingsmateriale begynder harpiksen i en halvhærdet plade at blive blød og flyde inden for et specifikt temperaturområde og gennemgår tværbindings- og hærdningsreaktioner ved høje temperaturer. Kobberfolie har god elektrisk og termisk ledningsevne, men den kan også opleve termisk udvidelse og kontraktion under temperaturændringer, og dens termiske udvidelseskoefficient stemmer ikke overens med substratmaterialets, hvilket let kan føre til spændingskoncentration ved mellemlagets grænseflade.
For eksempel, når hærdningstemperaturområdet for harpiksen i den halvhærdede film er snævert, er det nødvendigt nøjagtigt at kontrollere opvarmningshastigheden og isoleringstiden i designet af lamineringstemperaturkurven for at sikre, at harpiksen er fuldt hærdet inden for det passende temperaturområde, samtidig med at man undgår problemet med ufuldstændig eller overdreven hærdning på grund af høj eller lav temperatur.
Nøgletrin i temperaturkurven til 16-lags printpladelaminering
Opvarmningstrin: Begyndende fra stuetemperatur, gradvist stigende temperatur. Hovedformålet med dette trin er at få harpiksen i den halvhærdede plade til at blive blød og have en vis grad af flydende, så den kan udfylde de små mellemrum mellem hvert lag under efterfølgende tryk. Styringen af opvarmningshastigheden er afgørende, og det anbefales generelt at styre den ved 1,5-2 grader/min. Hvis opvarmningshastigheden er for høj, vil der blive genereret betydelig termisk spænding inde i materialet på grund af en stor temperaturgradient, som kan forårsage deformation af det indre kredsløb, adskillelse af kobberfolie fra substratet og andre problemer; Hvis opvarmningshastigheden er for langsom, vil det forlænge produktionscyklussen og reducere produktionseffektiviteten.
Isoleringstrin: Når temperaturen stiger til det maksimale temperaturområde for hærdningsreaktionen af den halvhærdede harpiks, er det nødvendigt at opretholde en konstant temperatur i en periode, normalt 60-90 minutter. På dette trin gennemgår harpiksen kryds--bindings- og hærdningsreaktioner, der danner en tredimensionel netværksstruktur, der fast binder materialerne i hvert lag sammen. Nøjagtigheden af isoleringstemperaturen påvirker direkte hærdningsgraden og bindingsstyrken af harpiks. Hvis temperaturen er for høj, kan harpiksen størkne for meget, hvilket får materialet til at blive skørt, og de mekaniske egenskaber forringes; Lav temperatur, ufuldstændig hærdning, utilstrækkelig binding mellem lag og let forekomst af delaminering. For et 16-lags printkort er varmeoverførsel og distribution relativt komplekse på grund af det store antal lag. Det er endnu vigtigere at sikre ensartet temperatur i hele pladen under isoleringsfasen for at sikre ensartet hærdningseffekt for hvert lag.
Afkølingstrin: Efter færdiggørelse af isoleringen skal temperaturen gradvist sænkes for at lade den laminerede plade afkøle og størkne. Afkølingshastigheden skal også kontrolleres nøje, normalt ved 2-3 grader/minut. For høj afkølingshastighed kan forårsage betydelig krympespænding inde i det laminerede print, hvilket fører til vridning og deformation af printpladen og i alvorlige tilfælde endda forårsage kredsløbsbrud. Hvis afkølingen er for langsom, vil det påvirke produktionseffektiviteten. Under afkølingsprocessen skal der også lægges vægt på stabiliteten af miljøtemperatur og luftfugtighed for at undgå negative virkninger på kvaliteten af laminerede plader forårsaget af ændringer i eksterne forhold.