Вполе на печатна платкапроизводството, електронните продукти непрекъснато се развиват към миниатюризация и висока производителност, а приложението на много-слойни печатни платки става все по-широко разпространено. 16слойната печатна платка се използва широко в много-области от висок клас като комуникация, компютър, космическо пространство и т.н. поради способността си да отговаря на нуждите на сложния дизайн на вериги. Процесът на ламиниране, като основна връзка в процеса на производство на много-слойни печатни платки, играе решаваща роля за качеството и производителността на печатните платки. Сред тях прецизният контрол на температурната крива на ламиниране е от изключителна важност, тъй като влияе пряко върху ключови показатели като сила на свързване между слоевете, стабилност на размерите и електрически характеристики.
Преглед на процеса на ламиниране на 16-слойна печатна платка
Ламинирането на 16-слойна печатна платка включва подреждане на 16 слоя внимателно обработени вътрешни платки, полувтвърдени листове и външно медно фолио в определен ред на подреждане. След това, при условия на висока температура и високо налягане, смолата в полувтвърдените листове е напълно течна и втвърдена, като по този начин плътно свързва слоевете в едно цяло. Този процес може да изглежда прост, но всъщност включва сложни знания от множество дисциплини като наука за материалите, термодинамика и механика на флуидите. Всяко отклонение във всяка връзка може да доведе до сериозни проблеми с качеството, като разслояване, изкривяване и кухини в печатната платка.
Влиянието на характеристиките на ламинирания материал върху температурната крива
При 16-слойното ламиниране на печатни платки използваните материали включват главно материали за вътрешна подложка, полувтвърдени листове и медни фолиа. Различните материали имат различни коефициенти на топлинно разширение, температури на встъкляване и характеристики на втвърдяване на смолата, които определят температурната крива, която трябва да бъде съгласувана по време на процеса на ламиниране.
Вътрешният материал на субстрата често използва материали на основата на епоксидна смола като FR-4 и неговият коефициент на топлинно разширение варира в различни посоки. По време на процеса на нагряване, ако температурата се променя твърде бързо или неравномерно, това може да причини значително топлинно напрежение върху вътрешния субстрат, което води до деформация или дори счупване на веригата. Като междинен свързващ материал, смолата на полувтвърден лист започва да омеква и да тече в определен температурен диапазон и претърпява омрежване и реакции на втвърдяване при високи температури. Медното фолио има добра електрическа и топлопроводимост, но също така може да претърпи термично разширение и свиване по време на температурни промени и неговият коефициент на термично разширение не съвпада с този на материала на субстрата, което може лесно да доведе до концентрация на напрежение в междинния слой.
Например, когато температурният диапазон на втвърдяване на смолата в полувтвърденото фолио е тесен, е необходимо точно да се контролира скоростта на нагряване и времето за изолация при проектирането на температурната крива на ламиниране, за да се гарантира, че смолата е напълно втвърдена в подходящия температурен диапазон, като същевременно се избягва проблемът с непълно или прекомерно втвърдяване поради висока или ниска температура.
Ключови етапи на температурната крива за ламиниране на 16-слойна печатна платка
Етап на нагряване: Започвайки от стайна температура, постепенно повишавайте температурата. Основната цел на този етап е да накара смолата в полувтвърдения лист да омекне и да има определена степен на течливост, така че да може да запълни малките празнини между всеки слой при последващо налягане. Контролът на скоростта на нагряване е от решаващо значение и обикновено се препоръчва да се контролира на 1,5-2 градуса /мин. Ако скоростта на нагряване е твърде висока, ще се генерира значително топлинно напрежение вътре в материала поради голям температурен градиент, което може да причини деформация на вътрешната верига, отделяне на медно фолио от субстрата и други проблеми; Ако скоростта на нагряване е твърде ниска, това ще удължи производствения цикъл и ще намали ефективността на производството.
Етап на изолация: Когато температурата се повиши до пиковия температурен диапазон на реакцията на втвърдяване на полувтвърдената смола, е необходимо да се поддържа постоянна температура за определен период от време, обикновено 60-90 минути. На този етап смолата претърпява реакции на кръстосано-свързване и втвърдяване, образувайки триизмерна мрежеста структура, която здраво свързва материалите на всеки слой заедно. Точността на температурата на изолацията пряко влияе върху степента на втвърдяване и силата на свързване на смолата. Ако температурата е твърде висока, смолата може да се втвърди прекомерно, причинявайки крехкост на материала и намаляване на механичните свойства; Ниска температура, непълно втвърдяване, недостатъчно междуслойно свързване и лесна поява на разслояване. За 16-слойна печатна платка, поради големия брой слоеве, преносът и разпределението на топлината са относително сложни. Още по-важно е да се осигури еднаква температура в цялата плоскост по време на етапа на изолация, за да се осигури постоянен ефект на втвърдяване за всеки слой.
Етап на охлаждане: След завършване на изолацията, температурата трябва постепенно да се понижи, за да позволи на ламинираната плоскост да се охлади и втвърди. Скоростта на охлаждане също трябва да се контролира стриктно, обикновено 2-3 градуса/минута. Прекомерната скорост на охлаждане може да причини значително напрежение при свиване вътре в ламинираната платка, което води до изкривяване и деформация на печатната платка, а в тежки случаи дори причинява счупване на веригата. Ако охлаждането е твърде бавно, това ще повлияе на ефективността на производството. По време на процеса на охлаждане трябва да се обърне внимание и на стабилността на температурата и влажността на околната среда, за да се избегнат неблагоприятни ефекти върху качеството на ламинираните плоскости, причинени от промени във външните условия.