В производствения процес на много-слойни печатни платки технологията за ламиниране е една от основните връзки. Той плътно съчетава много-слойни вътрешни субстрати с препрег чрез действието на висока температура и високо налягане, образувайки структурно стабилна и надеждна много-слойна плоскост. Качеството на процеса на ламиниране директно определя механичната якост, изолационните характеристики и стабилността на проводимостта на веригата на много-слойната платка. Веднъж възникнали проблеми, това не само води до бракуване на платката, но също така може да повлияе на безопасната работа на следващите електронни устройства. Въпреки това, поради фактори като свойства на материала, параметри на процеса и работна среда, по време на процеса на ламиниране неизбежно се срещат различни проблеми. Разбирането на проявите и причините за тези често срещани проблеми и овладяването на съответните стратегии за реагиране е ключът към осигуряване на качеството на производството на много-слойни плоскости.
1, Основните цели и общите категории проблеми на много-процеса на ламиниране на плоскости
Основната цел на много{0}}слойното ламиниране на плоскости е да се постигне здраво свързване на „без празнини, без мехурчета и без отместване“ между всеки слой материал: смолата в препрега трябва да бъде напълно разтопена и течаща, запълвайки празнините между вътрешния субстрат и подсилващия материал, като същевременно елиминира въздуха в междинния слой; След охлаждане и втвърдяване, много{1}}слойната структура трябва да се поддържа плоска, с прецизно подравняване на всеки слой и без дефекти като разслояване или изкривяване.
От действителната производствена ситуация често срещаните проблеми с ламинирането се фокусират главно върху четири измерения: проблеми с междуслойното свързване (като разслояване и мехурчета), проблеми с външния вид и плоскост (като изкривяване и вдлъбнатина), проблеми с точността на подравняване (като отместване на междуслой) и проблеми с разпределението на смолата (като недостатъчно или прекомерно количество смола). Тези проблеми може да изглеждат различни на външен вид, но всъщност те са тясно свързани с контрола на параметрите на процеса, предварителната обработка на материала и оперативните стандарти.
2, Четири често срещани проблема при много-процеса на ламиниране на плоскости: прояви, причини и стратегии за справяне
1. Мехурчета между слоевете: Между слоевете има "въздушен слой", който влияе върху изолацията и здравината на свързване
Проявление на проблема: Могат да се видят малки мехурчета по напречното-разрез или повърхността на ламинираната много-слойна плоскост и някои мехурчета могат да се разширят по време на последваща обработка или употреба, което води до разделяне на междинния слой; В тежки случаи мехурчетата могат да повредят изолацията между веригите и да представляват риск от утечка на електричество.
Основни причини: ① Неправилното съхранение на препрег абсорбира влагата от въздуха, което води до изпаряване на влагата и образуване на мехурчета по време на ламиниране; ② Има замърсители като маслени петна и прах по повърхността на вътрешния субстрат, които пречат на свързването между смолата и субстрата и образуват остатъци от въздух; ③ Скоростта на нагряване при ламиниране е твърде висока, което кара смолата в препрега да се стопи и да тече по-бързо от скоростта на изпускане на въздух, което води до задържане на въздух между слоевете; ④ Съдържанието на смола в препрега е недостатъчно за запълване на междинните слоеве, оставяйки празнини.
Стратегия за реакция:
Предварителна обработка на материала: Препрегът трябва да се съхранява в суха и запечатана среда и да се изсуши според изискванията преди употреба за отстраняване на влагата; Вътрешният субстрат трябва да се почисти (като ултразвуково почистване) преди ламиниране, за да се гарантира, че повърхността е без масло и прах, и трябва да се изсуши, преди да влезе в процеса на ламиниране.
Оптимизиране на параметрите на процеса: Умерено забавяне на скоростта на нагряване и поддържане на определено време по време на етапа, когато смолата започва да се топи (зона с ниска температура), позволявайки на въздуха в междинния слой да бъде напълно изпразнен; В същото време контролирайте ритъма на нарастване на налягането на ламиниране, постепенно увеличавайте налягането по време на процеса на нагряване и подпомагайте изпускането на въздух и потока от смола.
Проверка на материала: Проверете съдържанието на смола и течливостта на препрега преди употреба, за да избегнете използването на препрег с недостатъчно съдържание на смола или стареене.
2. Междинно наслояване: много{1}}слойната структура се „отлепя“, което води до значително намаляване на механичната якост
Проявление на проблема: Когато ламинирани много{0}}слойни плоскости са подложени на външно въздействие или последваща обработка (като пробиване), се получава разделяне на междинния слой; Когато огъвате дъската на ръка, можете ясно да почувствате "хлабината" между слоевете, а в тежки случаи можете дори директно да видите междинните междини.
Основни причини: ① Непълно втвърдяване на предварително импрегнирана смола и недостатъчна сила на свързване на междинния слой; ② Температурата на ламиниране е твърде ниска или времето за изолация е недостатъчно, което води до недостатъчно кръстосано -свързване и втвърдяване на смолата; ③ Грапавостта на повърхността на вътрешния субстрат е недостатъчна и смолата не може да образува "закрепваща" структура, което води до слаба адхезия; ④ Недостатъчното налягане на ламиниране води до невъзможност за плътно прилепване на всеки слой материал и смолата не може напълно да проникне в повърхността на субстрата.
Стратегия за реакция:
Калибриране на параметъра на процеса: Регулирайте температурата на ламиниране и времето за изолация въз основа на характеристиките на втвърдяване на препрега, за да осигурите пълно втвърдяване на смолата при високи температури (степента на втвърдяване може да бъде проверена чрез експерименти, за да се избегнат ниски температури или къса изолация); В същото време увеличете по подходящ начин налягането на ламиниране, за да осигурите близък контакт между материалите на всеки слой и да насърчите достатъчно свързване между смолата и субстрата.
Обработка на повърхността на субстрата: По време на производствения процес на вътрешния субстрат е необходимо да се гарантира, че повърхността има подходяща грапавост (като образуване на микровдлъбнати структури чрез химическа обработка), за да се подобри адхезията между смолата и субстрата; Избягвайте прекалено гладките повърхности на субстрата или наличието на оксидни слоеве.
Обработка след втвърдяване: След ламиниране и охлаждане може да се извърши обработка "след втвърдяване" според нуждите (т.е. нагряване при ниска-температура и отново изолация), за да се подобри допълнително степента на втвърдяване на смолата и да се подобри здравината на свързване между слоевете.
3. Изкривяване на платката: Цялостната „деформация на огъване“ на много-слойните плоскости засяга последващото сглобяване
Проява на проблема: След ламиниране и охлаждане, много{0}}слойната плоскост вече не поддържа равнинност и проявява еднопосочно или двупосочно огъване (като форма на "лък" или "седло"); Когато изкривяването е сериозно, платката не може да пасне на последващите приспособления за сглобяване, което води до несъответствие при заваряване на компоненти или лош контакт на веригата.
Основни причини: ① Коефициентите на топлинно разширение на всеки слой материал не са съвпадащи и скоростта на свиване на различните слоеве варира значително по време на процеса на охлаждане, което води до вътрешно напрежение и изкривяване (като значителната разлика в коефициентите на топлинно разширение между вътрешния субстрат и препрега); ② Скоростта на охлаждане при ламиниране е твърде висока, материалът се свива неравномерно и вътрешното напрежение не може да бъде освободено; ③ По време на ламиниране разпределението на налягането е неравномерно, като локалното налягане е твърде високо или твърде ниско, което води до непоследователно свиване на всеки слой.
Стратегия за реакция:
Съвпадение на материала: Изберете вътрешни субстрати и предварително импрегнирани материали с подобни коефициенти на топлинно разширение, за да намалите разликата в свиването при охлаждане от източника; Ако трябва да се използват материали с различни характеристики, вътрешното напрежение може да се балансира чрез регулиране на съотношението на дебелината на всеки слой.
Контрол на скоростта на охлаждане: След завършване на ламинирането се използва метод на "стъпково охлаждане" за бавно намаляване на температурата (като например първо поддържане на оборудването за ламиниране топло за определен период от време и след това постепенно охлаждане до стайна температура), като се дава на материала достатъчно време да освободи вътрешното напрежение и да се избегне изкривяване, причинено от бързото охлаждане.
Оптимизиране на налягането и инструментите: Проверете разпределението на налягането на оборудването за ламиниране, за да сте сигурни, че повърхността на притискащата плоча е плоска и налягането е равномерно; Ако е необходимо, използвайте "противотежести" или специализирани приспособления, за да фиксирате дъската по време на процеса на охлаждане и да ограничите деформацията.
4. Отместване на междинния слой: "неправилно подравняване" на многослоен вътрешен субстрат, повреда на връзката на веригата
Проява на проблема: След ламиниране отклонението на подравняване на схемите на веригите на всеки вътрешен слой на субстрата надвишава допустимия диапазон, причинявайки дупките (като проводящи отвори), които трябва да бъдат проводими, да бъдат неправилно подравнени с моделите на веригата, което прави невъзможно постигането на междуслойни връзки на веригата; В тежки случаи офсетната верига може да късо съединение с окабеляването на съседния слой.
Основни причини: ① Маркировките за позициониране на вътрешния субстрат са замъглени или повредени преди ламиниране, което води до грешки при подравняване по време на подреждане; ② По време на процеса на ламиниране натискът върху дъската е неравномерен или локалната скорост на разширение на материала е различна при нагряване, което води до изместване на вътрешния субстрат; ③ По време на операцията по подреждане операторът ръчно подравнява отклонението и не го коригира своевременно.
Стратегия за реакция:
Оптимизиране на маркировките за позициониране: По време на производството на вътрешния субстрат се уверете, че маркировките за позициониране (като референтни отвори и линии за подравняване) са ясни, пълни и разположени на лесно разпознаваеми позиции по ръба на дъската; Проверете маркировките преди ламиниране и отстранете субстратите с размазани маркировки.
Контрол на подреждането и ламинирането: използване на автоматизирано оборудване за подреждане вместо ръчна работа за подобряване на точността на подравняване; Контролирайте скоростта на нагряване по време на ламиниране, за да избегнете неравномерно разширяване на материала, причинено от внезапно местно повишаване на температурата; В същото време осигурете равномерен натиск върху притискащата плоча и намалете възможността за изместване на субстрата.
Откриване и коригиране на отклонение: след ламиниране проверете подравняването между слоевете чрез оборудване за откриване на рентгенови лъчи. Ако се установи леко отклонение, коригирайте позицията на пробиване при последваща обработка (в рамките на допустимия диапазон на отклонение); Ако отклонението е сериозно, анализирайте причината своевременно и коригирайте процеса, за да избегнете проблеми с партидите.
3, Превантивен контрол на много-процеса на ламиниране на плоскости: по-важно осигуряване на качеството от реакцията
Всъщност отговорът на проблема с ламинирането е по-добър от „предварителна профилактика“. В допълнение към целенасочените стратегии за конкретни проблеми, създаването на система за превантивен контрол през целия процес може фундаментално да намали вероятността от възникване на проблем
Управление на пълния цикъл на материалите: Предварително импрегнираните материали и вътрешните субстрати трябва да се съхраняват според изискванията (на сухо, при постоянна температура), а състоянието на материала (като течливостта на смолата на предварително импрегнираните материали и повърхностната чистота на субстратите) трябва да се проверява редовно, за да се избегне използването на материали с изтекъл срок на годност или влошени материали;
Стандартизиране на параметрите на процеса: Разработете ясни параметри за ламиниране (температура, налягане, скорост на нагряване, време за изолация) за много-слойни плоскости с различни спецификации и редовно калибрирайте оборудването (като температурни сензори и инструменти за налягане), за да осигурите точно изпълнение на параметрите;
Контрол на околната среда: Работилницата за ламиниране трябва да поддържа постоянна температура и влажност (обикновено 20-25 градуса, 40% -60% влажност), за да се избегнат колебания в температурата и влажността на околната среда, засягащи свойствата на материала и стабилността на процеса; Едновременно с това осигурете предотвратяване на прах в цеха и намалете замърсяването на въздуха с прах;
Стандарти за работа на персонала: Операторите трябва да преминат професионално обучение, да са запознати с характеристиките на материала и изискванията на процеса и да избягват проблеми, причинени от неправилна работа (като неравномерна сила по време на подреждане и непълно почистване).