Vo výrobnom procese dosiek plošných spojov je proces lisovania jedným zo základných článkov, ktoré určujú kvalitu produktu. Tvorí komplexnú štruktúru so zložitými obvodovými funkciami pevným spojením viacvrstvových substrátov a medených fólií za špecifických podmienok. V tomto procese je presná kontrola teploty a tlaku ako „ľavá a pravá ruka“, čo priamo ovplyvňuje pevnosť medzivrstvového spojenia, rozmerovú stabilitu a elektrický výkon. Hlboké pochopenie mechanizmov a vzťahov spolupráce medzi nimi má veľký význam pre zlepšenie spoľahlivosti viac-vrstvových dosiek plošných spojov.
Teplota: hlavná hnacia sila fúzie materiálu
Teplota zohráva úlohu „katalyzátora“ pri laminácii viacvrstvových dosiek plošných spojov, pričom jej hlavnou funkciou je podporovať vytvrdzovaciu reakciu živice v substráte a dosiahnuť pevné spojenie materiálov v každej vrstve. Keď lisovacia teplota dosiahne teplotu skleného prechodu živice, pevná živica postupne mäkne do roztaveného stavu, má tekutosť, môže vyplniť malé medzery medzi substrátom a medenou fóliou, eliminovať vzduch na rozhraní a položiť základ pre medzivrstvové spojenie. Ako teplota stále stúpa na teplotu vytvrdzovacej reakcie, molekulové reťazce živice podstupujú zosieťovacie reakcie, postupne sa transformujú z viskózneho stavu do pevného, čím sa vytvorí tvrdá a stabilná adhezívna vrstva, ktorá trvalo spája materiály každej vrstvy.
Racionalita teplotnej krivky priamo určuje kvalitu kompresie. Ak je rýchlosť zahrievania príliš vysoká, živica môže predčasne stuhnúť v dôsledku miestneho prehriatia, čo má za následok nedostatočnú tekutosť a nemožnosť úplne vyplniť medzery, vytvárať bubliny alebo dutiny; Ak je ohrev príliš pomalý, predĺži to lisovací cyklus, zníži efektivitu výroby a môže tiež spôsobiť odchýlku linky v dôsledku nadmerného toku živice. Rozhodujúca je aj kontrola teploty počas fázy izolácie, ktorá zabezpečuje, že reakcia vytvrdzovania živice je dokončená. Ak je teplota nedostatočná alebo doba izolácie je príliš krátka, vytvrdnutie živice nebude dostatočné a sila spojenia medzi vrstvami sa výrazne zníži, čo môže viesť k delaminácii počas následného použitia; Ak je teplota príliš vysoká, môže spôsobiť rozklad živice, produkovať prchavé plyny a poškodiť štruktúru medzivrstvy.
Tlak: kľúčový faktor na zabezpečenie hustého spojenia medzi vrstvami
Tlak je základným parametrom, ktorý zabezpečuje tesný kontakt medzi materiálmi v každej vrstve viac{0}}vrstvovej dosky plošných spojov. Jeho funkcia sa odráža v dvoch rozmeroch: po prvé, odstraňuje medzery medzi materiálmi, čím núti roztavenú živicu úplne infiltrovať povrch medenej fólie a vlákna substrátu a zvyšuje priľnavosť na rozhraní; Druhým je potlačenie bublín vytváraných počas procesu vytvrdzovania živice, včasné vypustenie prchavých látok a zabránenie vzniku defektov medzi vrstvami.
Pôsobenie tlaku je potrebné koordinovať so zmenami teploty. Keď je živica v roztavenom stave, tlak by sa mal postupne aplikovať, aby živica prúdila rovnomerne pod tlakom a vyplnila medzery medzi čiarami; Keď živica vstúpi do fázy vytvrdzovania, tlak musí zostať stabilný, aby sa zabránilo mikrotrhlinám spôsobeným zmršťovaním živice. Ak je tlak nedostatočný, živica nemôže úplne vyplniť medzery a medzi vrstvami sa môžu objaviť dutiny, čo má za následok zlú vodivosť alebo zníženú mechanickú pevnosť; Ak je tlak príliš vysoký, môže spôsobiť deformáciu substrátu, zmenšenie rozostupov medzi obvodmi a dokonca môže predstavovať riziko skratu, najmä pri viacvrstvových doskách s tenkými obvodmi.
Synergický mechanizmus teploty a tlaku
Ideálny efekt viac{0}}vrstvovej laminácie dosiek plošných spojov závisí od presného prispôsobenia teploty a tlaku. V počiatočnom štádiu lisovania sa najskôr zvýši teplota, aby živica zmäkla. V tomto čase je potrebné pomaly zvyšovať tlak, aby sa zabránilo nadmernému lokálnemu namáhaniu spôsobenému nedostatočným tokom živice; Keď živica vstúpi do stavu optimálneho prietoku, tlak musí dosiahnuť nastavenú hodnotu, aby sa zabezpečilo tesné uloženie materiálu; Počas fázy vytvrdzovania živice pri udržiavaní stabilnej teploty by sa mal udržiavať tlak, kým sa reakcia vytvrdzovania nedokončí, aby sa predišlo medzerám medzi vrstvami v dôsledku zmršťovania.
Synergická nerovnováha medzi nimi priamo povedie k výskytu defektov. Napríklad, ak sa tlak neudrží včas, keď teplota dosiahne vrchol toku živice, môžu sa tvoriť dutiny v dôsledku nedostatočnej tekutosti živice; Ak sa tlak aplikuje príliš skoro a teplota nezodpovedá norme, tvrdá a krehká živica sa môže rozdrviť a spôsobiť poškodenie medzivrstvy. Preto je v procese laminácie potrebné vyvinúť zodpovedajúce teplotné tlakové krivky na základe charakteristík podkladového materiálu (ako je typ živice, obsah sklenených vlákien), aby sa dosiahla dynamická rovnováha „kombinácie teplotne riadeného prietoku a záruky tlaku“.
Kľúčové faktory ovplyvňujúce nastavenie parametrov teploty a tlaku
Parametre kompresnej teploty viacvrstvových dosiek plošných spojov nie sú pevné hodnoty a je potrebné ich flexibilne upravovať podľa požiadaviek na produkt a materiálových vlastností. Typ substrátu je hlavným faktorom ovplyvňujúcim jadro: existuje významný rozdiel v teplote vytvrdzovania medzi substrátmi z epoxidovej živice a polyimidovými substrátmi. Prvý sa zvyčajne pohybuje od 150 do 180 stupňov, zatiaľ čo druhý vyžaduje vysokú teplotu nad 200 stupňov a zodpovedajúce parametre tlaku je tiež potrebné zodpovedajúcim spôsobom upraviť.
Hustota obvodu je rovnako dôležitá ako hrúbka dosky. Rozstup medzi čiarami viacvrstvových dosiek s vysokou{1}}hustotou je malý a priestor pre prietok živice je obmedzený. Preto je potrebné použiť nižší tlak a hladšiu krivku ohrevu, aby sa zabránilo deformácii vedenia; Lisovanie hrubých dosiek vyžaduje vyšší tlak a dlhší čas izolácie, aby sa zabezpečilo úplné vytvrdenie vnútornej živice. Okrem toho môže hrúbka a počet vrstiev medenej fólie ovplyvniť aj účinnosť tepelnej vodivosti, čo si vyžaduje jemné-doladenie teplotnej krivky, aby sa predišlo nerovnomernému vytvrdzovaniu spôsobenému nerovnomerným zahrievaním každej vrstvy.
Implementačná cesta presného riadenia teploty a tlaku
Na dosiahnutie presnej kontroly teploty a tlaku je potrebná dvojitá záruka hardvérového vybavenia a riadenia procesov. Čo sa týka výrobného zariadenia, moderné laminovacie stroje musia mať vysoko presné -systémy regulácie teploty, aby sa zabezpečilo, že teplotný rozdiel v každej oblasti vyhrievacej platne bude riadený v rozmedzí ± 2 stupňov , a musia byť vybavené zariadeniami na spätnú väzbu tlaku na dosiahnutie-regulácie tlaku v reálnom čase. Z hľadiska procesného manažmentu je potrebné overiť racionálnosť teplotno-tlakovej krivky skúšobnou výrobou, použiť analýzu rezov a ďalšie metódy na zistenie stavu medzivrstvovej väzby a priebežne optimalizovať parametre.
Rovnako dôležitý je celý systém monitorovania procesov. Počas procesu kompresie sa údaje o teplote a tlaku zhromažďujú v reálnom-čase prostredníctvom senzorov, porovnávajú sa so štandardnou krivkou a v prípade odchýlky sa okamžite spustí alarm, ktorý sa automaticky upraví. Po dokončení výroby sa na hotovom výrobku vykoná overenie spoľahlivosti, ako je testovanie tepelným šokom a testovanie pevnosti v odlupovaní, aby sa zaistilo, že účinok regulácie teploty a tlaku spĺňa požiadavky.