Ve výrobním procesu desek plošných spojů je proces lisování jedním z klíčových článků, které určují kvalitu produktu. Tvoří komplexní strukturu se složitými obvodovými funkcemi tím, že za specifických podmínek pevně spojí vícevrstvé substráty a měděné fólie. V tomto procesu je přesná kontrola teploty a tlaku jako "levou a pravou rukou", která přímo ovlivňuje pevnost spoje mezi vrstvami, rozměrovou stabilitu a elektrický výkon. Hluboké porozumění mechanismům a vztahům spolupráce mezi těmito dvěma má velký význam pro zlepšení spolehlivosti vícevrstvých desek plošných spojů.
Teplota: hlavní hnací síla fúze materiálu
Teplota hraje roli „katalyzátoru“ při laminaci více{0}}vrstvých desek plošných spojů, přičemž její hlavní funkcí je podporovat vytvrzovací reakci pryskyřice v substrátu a dosáhnout těsného spojení materiálů v každé vrstvě. Když lisovací teplota dosáhne teploty skelného přechodu pryskyřice, pevná pryskyřice postupně měkne do roztaveného stavu, má tekutost, může vyplnit malé mezery mezi substrátem a měděnou fólií, eliminovat vzduch na rozhraní a položit základ pro mezivrstvové spojování. Jak teplota stále stoupá k vytvrzovací reakční teplotě, molekulární řetězce pryskyřice procházejí zesíťovacími-síťovacími reakcemi, které se postupně přeměňují z viskózního stavu do pevného, čímž se vytvoří tvrdá a stabilní adhezivní vrstva, která trvale spojuje materiály každé vrstvy.
Racionalita teplotní křivky přímo určuje kvalitu komprese. Pokud je rychlost ohřevu příliš vysoká, může pryskyřice předčasně ztuhnout v důsledku místního přehřátí, což má za následek nedostatečnou tekutost a neschopnost plně vyplnit mezery, tvořit bubliny nebo dutiny; Pokud je ohřev příliš pomalý, prodlouží se lisovací cyklus, sníží se efektivita výroby a může také způsobit odchylku linky v důsledku nadměrného toku pryskyřice. Rozhodující je také kontrola teploty během fáze izolace, která zajišťuje, že reakce vytvrzování pryskyřice je kompletní. Pokud je teplota nedostatečná nebo doba izolace je příliš krátká, vytvrzení pryskyřice nebude dostatečné a síla mezivrstvového spojení se výrazně sníží, což může vést k delaminaci během následného použití; Pokud je teplota příliš vysoká, může způsobit rozklad pryskyřice, produkovat těkavé plyny a poškodit strukturu mezivrstvy.
Tlak: klíčový faktor pro zajištění hustého spojení mezi vrstvami
Tlak je základní parametr, který zajišťuje těsný kontakt mezi materiály v každé vrstvě více{0}}vrstvé desky plošných spojů. Jeho funkce se odráží ve dvou rozměrech: za prvé odstraňuje mezery mezi materiály, nutí roztavenou pryskyřici, aby plně infiltrovala povrch měděné fólie a vlákna substrátu, a zlepšuje adhezi na rozhraní; Druhým je potlačení bublin vznikajících během procesu vytvrzování pryskyřice, včasné vypuštění těkavých látek a zabránění vzniku defektů mezi vrstvami.
Aplikace tlaku musí být koordinována se změnami teploty. Když je pryskyřice v roztaveném stavu, tlak by měl být postupně aplikován, aby pryskyřice proudila rovnoměrně pod tlakem a vyplnila mezery mezi linkami; Poté, co pryskyřice vstoupí do fáze vytvrzování, tlak musí zůstat stabilní, aby se zabránilo mikrotrhlinám způsobeným smršťováním pryskyřice. Pokud je tlak nedostatečný, pryskyřice nemůže zcela vyplnit mezery a mezi vrstvami se mohou objevit dutiny, což má za následek špatnou vodivost nebo sníženou mechanickou pevnost; Pokud je tlak příliš vysoký, může způsobit deformaci substrátu, zmenšení rozestupů mezi obvody a dokonce může představovat riziko zkratu, zejména u vícevrstvých desek s tenkými obvody.
Synergický mechanismus teploty a tlaku
Ideální efekt více{0}}vrstvé laminace desek plošných spojů závisí na přesném přizpůsobení teploty a tlaku. V počáteční fázi lisování se nejprve zvýší teplota, aby pryskyřice změkla. V tomto okamžiku je třeba pomalu zvyšovat tlak, aby se zabránilo nadměrnému místnímu napětí způsobenému nedostatečným tokem pryskyřice; Když pryskyřice vstoupí do stavu optimálního toku, tlak musí dosáhnout nastavené hodnoty, aby se zajistilo těsné usazení materiálu; Během fáze vytvrzování pryskyřice, při udržování stabilní teploty, by měl být udržován tlak, dokud není vytvrzovací reakce dokončena, aby se zabránilo mezerám mezi vrstvami v důsledku smršťování.
Synergická nerovnováha mezi těmito dvěma přímo povede k výskytu defektů. Například, pokud se tlak neudrží včas, když teplota dosáhne vrcholu toku pryskyřice, mohou se tvořit dutiny kvůli nedostatečné tekutosti pryskyřice; Pokud je tlak aplikován příliš brzy a teplota neodpovídá normě, tvrdá a křehká pryskyřice se může rozdrtit a způsobit poškození mezivrstvy. Proto je v procesu laminace nutné vyvinout odpovídající teplotně-tlakové křivky založené na charakteristikách podkladového materiálu (jako je typ pryskyřice, obsah skleněných vláken), aby bylo dosaženo dynamické rovnováhy „teplotou řízeného průtoku a kombinace garance tlaku“.
Klíčové faktory ovlivňující nastavení parametrů teploty a tlaku
Parametry kompresní teploty více{0}}vrstvých desek plošných spojů nejsou pevné hodnoty a je třeba je flexibilně upravovat podle požadavků na produkt a materiálových charakteristik. Typ substrátu je faktorem ovlivňujícím jádro: existuje významný rozdíl ve vytvrzovací teplotě mezi substráty z epoxidové pryskyřice a substráty z polyimidu. První se obvykle pohybuje v rozmezí 150-180 stupňů, zatímco druhý vyžaduje vysokou teplotu přes 200 stupňů a odpovídajícím způsobem je také třeba upravit odpovídající parametry tlaku.
Hustota obvodu je stejně důležitá jako tloušťka desky. Řádkování u vícevrstvých desek s vysokou-hustotou je malé a prostor pro průtok pryskyřice je omezený. Proto je třeba použít nižší tlak a hladší křivku ohřevu, aby se zabránilo deformaci vedení; Lisování tlustých desek vyžaduje vyšší tlak a delší dobu izolace, aby se zajistilo úplné vytvrzení vnitřní pryskyřice. Kromě toho může tloušťka a počet vrstev měděné fólie také ovlivnit účinnost tepelné vodivosti, což vyžaduje jemné-vyladění teplotní křivky, aby se zabránilo nerovnoměrnému vytvrzování způsobenému nerovnoměrným ohřevem každé vrstvy.
Implementační cesta přesné regulace teploty a tlaku
Pro dosažení přesné kontroly teploty a tlaku je zapotřebí dvojí garance hardwarového vybavení a řízení procesů. Pokud jde o výrobní zařízení, moderní laminovací stroje musí mít vysoce-přesné systémy řízení teploty, aby bylo zajištěno, že teplotní rozdíl v každé oblasti topné desky je řízen v rozmezí ± 2 stupně, a musí být vybaveny zařízením pro zpětnou vazbu tlaku, aby bylo dosaženo-regulace tlaku v reálném čase. Z hlediska procesního řízení je nutné ověřovat racionalitu teplotně tlakové křivky zkušební výrobou, využívat analýzu řezů a další metody k detekci stavu vazby mezivrstvy a průběžně optimalizovat parametry.
Stejně důležitý je celý systém monitorování procesu. Během procesu komprese se pomocí senzorů shromažďují údaje o teplotě a tlaku v reálném čase-, porovnávají se se standardní křivkou a v případě odchylky se okamžitě spustí alarm, který se automaticky upraví. Po dokončení výroby se na hotovém výrobku provádí ověření spolehlivosti, jako je testování tepelného šoku a testování pevnosti v odlupování, aby se zajistilo, že účinek regulace teploty a tlaku splňuje požadavky.