Jako klíčový nosič elektronických systémů je technologická inovace desek plošných spojů zásadní.Desky plošných spojů z měděné pasty, se svými unikátními materiálovými aplikacemi a výrobními procesy, se postupně objevily jako vznikající síla v oblasti elektronické výroby. Poskytuje nový přístup k řešení problémů tradiční výroby desek s plošnými spoji a ukazuje významné výhody při zlepšování výkonu desek s plošnými spoji a optimalizaci výrobních procesů.
1, Základní principy a složení desky plošných spojů z měděné pasty
Jádro desek plošných spojů z měděné pasty spočívá v klíčovém materiálu měděné pasty. Měděná pasta se obvykle vyrábí smícháním vysoce-měděného prášku s organickými pojivy, přísadami atd. Mezi nimi měděný prášek jako vodivé těleso hraje klíčovou roli při vedení proudu v deskách plošných spojů díky své vynikající vodivosti. Organická pojiva hrají roli při stejnoměrném rozptýlení měděného prášku a jeho přilnutí k substrátu, což zajišťuje, že měděná pasta může být stabilně udržována v předem určené poloze během následného zpracování a použití a tvoří spolehlivé vodivé linie. Existují různé typy přísad, včetně reologických činidel, antioxidantů atd., které se používají k úpravě tekutosti měděné pasty, zabraňují oxidaci měděného prášku během přípravy a použití a zajišťují stabilitu kvality a výkonu měděné pasty.
Z hlediska složení jsou desky plošných spojů z měděné pasty založeny na substrátech a mezi běžné materiály substrátů patří keramické substráty, FR4 atd. Různé materiály substrátů jsou vhodné pro různé scénáře použití díky jejich odlišným fyzikálním a chemickým vlastnostem. Například keramické substráty mají dobrou odolnost vůči vysokým teplotám a vysoký izolační výkon, díky čemuž jsou vhodné pro elektronická zařízení s přísnými požadavky na odvod tepla a elektrický výkon; Substrát FR4 je široce používán ve spotřební elektronice a dalších oborech díky své nízké ceně a vyspělé technologii zpracování. Na substrát je měděná pasta natištěna na předem určených pozicích pomocí specifických tiskových procesů, aby se vytvořily přesné obvodové vzory. Tyto vzory procházejí následným zpracováním, jako je sušení a slinování, aby se odpařily nebo ztuhly organické složky v měděné pastě, a měděné prášky se slinují dohromady, aby vytvořily těsné vodivé cesty, čímž se vytvoří kompletní vodivý systém obvodové desky.
2, Výrobní proces desky plošných spojů z měděné pasty
(1) Příprava měděné pasty
Příprava vysoce-kvalitní měděné pasty je primárním krokem při výrobě desek plošných spojů z měděné pasty. Nejprve se vybere vysoce čistý měděný prášek, u kterého se obvykle vyžaduje vyšší než 99% čistota, aby byla zajištěna dobrá vodivost. Velikost částic a distribuce měděného prášku má významný vliv na vlastnosti měděné pasty. Obecně se měděný prášek s velikostí částic v rozmezí od 1 do 50 μm vybírá podle specifických požadavků aplikace a různé velikosti částic měděného prášku se mísí v určitém poměru pomocí specifických procesů, aby se optimalizovala objemová hustota a vodivost měděné pasty.
(2) Proces tisku
Tisk je zásadním krokem při přesném přenosu měděné pasty na substrát za účelem vytvoření vzorů obvodů. K běžně používaným tiskařským procesům patří sítotisk a tisk škrabkou. Sítotisk je běžná metoda, která zahrnuje výrobu sítotiskové desky se specifickými vzory obvodů, umístění měděné pasty na síto a aplikaci určitého tlaku na síto pomocí škrabky, aby se měděná pasta přenesla skrz otvor na sítu na povrch substrátu, čímž se vytvoří vzor obvodu měděné pasty konzistentní se vzorem obrazovky. V procesu sítotisku mohou parametry, jako je velikost ok síta, tvrdost a tlak škrabky a rychlost tisku, ovlivnit kvalitu tisku měděné pasty, jako je jasnost čar a rovnoměrnost tloušťky.
(3) Sušení a slinování
Po vytištění je třeba desku s obvody z měděné pasty vysušit, aby se odstranily těkavé látky, jako je vlhkost a některá organická rozpouštědla. Existují různé způsoby sušení, obvykle včetně použití pecí, infračervených sušiček nebo mikrovlnných sušiček. Proces sušení vyžaduje řízení vhodné teploty a času, aby se zajistilo úplné odstranění těkavých látek bez ovlivnění adheze mezi měděnou pastou a substrátem, jakož i vnitřní struktury měděné pasty.
3, Výkonové výhody desek plošných spojů z měděné pasty
(1) Vynikající vodivost
Měď sama o sobě je kov s vynikající vodivostí, řadící se z hlediska elektrické vodivosti ke špičce mezi běžnými kovy. V deskách s obvody z měděné pasty mohou vodivé linky tvořené měděnou pastou, která byla správně naporcována a zpracována, účinně snížit odpor a zlepšit účinnost přenosu proudu. Ve srovnání s tradičními výrobními procesy desek plošných spojů, jako je leptání, mají desky plošných spojů z měděné pasty významné výhody ve vodivosti. Metoda leptání nevyhnutelně způsobí určité poškození povrchu zadržené měděné fólie během procesu odstraňování přebytečné měděné fólie, což zvyšuje odolnost; Deska plošných spojů z měděné pasty vytváří vodivé čáry přímým tiskem a slinováním, čímž se snižuje toto poškození a vodivost vodivých čar se přibližuje vlastní vodivosti mědi. Například desky plošných spojů z měděné pasty připravené pomocí specifických procesů mohou mít nízký měrný odpor vodivé vrstvy až 2,26 × 10 ⁻⁸ω/m (čistá měď má měrný odpor 1,75 × 10 ⁻⁸ω/m), což může splnit vysoké požadavky na vodivost v aplikacích vysokorychlostních elektronických zařízení, jako jsou vysokorychlostní datové přenosy{{}}}}.
(2) Dobrý odvod tepla
Během provozu elektronických zařízení je generování tepla běžným problémem, zejména v integrovaných elektronických systémech s vysokým-výkonem a vysokou{1}}hustotou. Výkon odvádění tepla přímo ovlivňuje stabilitu a životnost zařízení. Měď má dobrou tepelnou vodivost a vodivé linky měděné pasty v deskách s obvody z měděné pasty mohou účinně přenášet teplo generované elektronickými součástkami při vedení proudu. U některých desek plošných spojů, které používají technologii měděné pasty- nebo technologii dírek s měděnou pastou, lze teplo rychle odvést do dalších vrstev nebo zařízení pro odvod tepla na desce s plošnými spoji přes měděnou pastu vyplněnou otvory, což výrazně zlepšuje celkovou účinnost rozptylu tepla desky s obvody. V desce plošných spojů-svítidel LED s vysokým výkonem, proces děrování měděné pasty výrazně zvyšuje oblast tepelné vodivosti. Měděný sloupek může rychle přenášet teplo na druhou stranu obvodové desky. V kombinaci s měděnou pastou s vysokou tepelnou vodivostí (koeficient tepelné vodivosti 8w/mk) dokáže účinně snížit provozní teplotu LED čipů, prodloužit životnost svítidla a zlepšit světelnou účinnost.
(3) Vyšší strukturální pevnost
Ve výrobním procesu desek plošných spojů z měděné pasty po slinování měděná pasta vytvoří pevné spojení mezi částicemi měděného prášku a vytvoří na substrátu vodivou strukturu s určitou pevností. U desek plošných spojů využívajících technologii průchozích -děr nebo otvorů pro zástrčku v měděné pastě to po ztuhnutí měděné pasty v průchozím-díru je, jako byste uvnitř desky s obvody postavili ocelové tyče, čímž se výrazně zlepší mechanické vlastnosti desky s obvody, jako je odolnost proti ohybu a vibracím. Tato vyšší strukturální pevnost umožňuje deskám s obvody z měděné pasty lépe se přizpůsobit prostředí složitého použití, zachovat integritu a stabilitu obvodu i při určitých vnějších vlivech a snížit selhání obvodů způsobené mechanickým poškozením. V některých oblastech, jako jsou průmyslová řídicí zařízení a automobilová elektronika, může být zařízení během provozu vystaveno vnějším silám, jako jsou vibrace a nárazy. Desky plošných spojů z měděné pasty se svou dobrou strukturální pevností mohou spolehlivě fungovat, aby zajistily normální provoz zařízení.
(4) Výhody pro životní prostředí
Tradiční procesy výroby desek plošných spojů, jako je leptání, vytvářejí velké množství odpadní kapaliny, která obsahuje velké množství iontů mědi a korozivních kyselin. Následné-zpracování je obtížné a má významný dopad na životní prostředí a lidské zdraví. Výrobní proces desek plošných spojů z měděné pasty je relativně šetrný k životnímu prostředí. Při přípravě a tisku měděné pasty není potřeba používat velké množství škodlivých chemikálií a odpad vznikající při výrobním procesu je relativně malý. Použití technologie sintrování v plynovém stínění může eliminovat rozsáhlou aplikaci anti-oxidačních sloučenin, zamezit nadměrnému znečištění surovinami a celkově snížit negativní dopad na životní prostředí, což odpovídá vývojovým požadavkům moderního elektronického výrobního průmyslu na ekologickou a ekologickou ochranu.