Daugiasluoksnių spausdintinių plokščių gamybos procese laminavimo technologija yra viena iš pagrindinių grandžių. Jis, veikiant aukštai temperatūrai ir aukštam slėgiui, tvirtai sujungia daugiasluoksnius vidinius pagrindus su prepregu, sudarydamas struktūriškai stabilią ir patikimą daugiasluoksnę plokštę. Laminavimo proceso kokybė tiesiogiai lemia daugiasluoksnės plokštės mechaninį stiprumą, izoliacijos charakteristikas ir grandinės laidumo stabilumą. Iškilus problemoms, tai ne tik gali nulemti plokštės laužą, bet ir gali turėti įtakos saugiam tolesnių elektroninių prietaisų veikimui. Tačiau dėl tokių veiksnių kaip medžiagų savybės, proceso parametrai ir darbo aplinka laminavimo proceso metu neišvengiamai susiduriama su įvairiomis problemomis. Šių bendrų problemų apraiškų ir priežasčių supratimas bei atitinkamų atsako strategijų įsisavinimas yra raktas į daugiasluoksnių plokščių gamybos kokybę.
1. Daugiasluoksnių plokščių laminavimo proceso pagrindiniai tikslai ir bendrų problemų kategorijos
Pagrindinis kelių sluoksnių laminavimo tikslas yra pasiekti, kad tarp kiekvieno medžiagos sluoksnio būtų glaudus „be tarpų, burbuliukų ir poslinkio“: derva preprege turi visiškai išsilydyti ir tekėti, užpildyti tarpus tarp vidinio pagrindo ir armuojančios medžiagos, pašalinant tarpsluoksnį orą; Atvėsus ir sukietėjus, daugiasluoksnė struktūra turi būti plokščia, tiksliai išlyginant kiekvieną sluoksnį ir be defektų, pvz., atsisluoksniavimo ar deformacijos.
Atsižvelgiant į faktinę gamybos situaciją, įprastos laminavimo problemos daugiausia susijusios su keturiais aspektais: tarpsluoksnių klijavimo problemomis (pvz., sluoksniuotis ir burbuliukais), išvaizdos ir lygumo problemomis (pvz., deformacija ir įdubimais), išlygiavimo tikslumo problemomis (pvz., tarpsluoksnio poslinkiu) ir dervos pasiskirstymo problemomis (pvz., nepakankamai arba per daug dervos). Šios problemos gali atrodyti kitaip, bet iš tikrųjų jos yra glaudžiai susijusios su proceso parametrų valdymu, medžiagų išankstiniu apdorojimu ir veikimo standartais.
2, Keturios dažnos daugiasluoksnių plokščių laminavimo proceso problemos: apraiškos, priežastys ir įveikos strategijos
1. Tarpsluoksnio burbuliukai: tarp sluoksnių yra „oro sluoksnis“, kuris turi įtakos izoliacijos ir sukibimo stiprumui.
Problemos pasireiškimas: laminuotos daugiasluoksnės plokštės skerspjūvyje arba paviršiuje gali būti matomi maži burbuliukai, o kai kurie burbuliukai gali išsiplėsti vėliau apdorojant ar naudojant, todėl tarpsluoksniai atsiskiria; Sunkiais atvejais burbuliukai gali pažeisti izoliaciją tarp grandinių ir sukelti elektros nuotėkio pavojų.
Pagrindinės priežastys: ① Netinkamas preprego laikymas sugeria drėgmę iš oro, todėl laminavimo metu drėgmė išgaruoja ir susidaro burbuliukai; ② Ant vidinio pagrindo paviršiaus yra teršalų, tokių kaip alyvos dėmės ir dulkės, kurios trukdo dervos ir pagrindo sukibimui ir sudaro oro likučius; ③ Laminavimo kaitinimo greitis yra per greitas, todėl derva preprege ištirpsta ir tekėja greičiau nei oro išleidimo greitis, todėl tarp sluoksnių įstringa oras; ④ Dervos kiekis preprege yra nepakankamas, kad užpildytų tarpsluoksnių tarpus, todėl lieka tarpų.
Reagavimo strategija:
Medžiagos išankstinis apdorojimas: Prepregas turi būti laikomas sausoje ir sandarioje aplinkoje ir prieš naudojimą išdžiovintas pagal reikalavimus, kad pašalintų drėgmę; Prieš laminavimą reikia nuvalyti vidinį pagrindą (pvz., valyti ultragarsu), kad įsitikintumėte, jog paviršiuje nėra aliejaus ir dulkių, ir prieš pradedant laminavimo procesą, jis turi būti išdžiovintas.
Proceso parametrų optimizavimas: Vidutiniškai sulėtinti kaitinimo greitį ir palaikyti tam tikrą laiko tarpą, kai derva pradeda lydytis (žemos temperatūros zona), todėl tarpsluoksnis oras gali būti visiškai pašalintas; Tuo pačiu metu valdykite didėjantį laminavimo slėgio ritmą, palaipsniui didinkite slėgį kaitinimo proceso metu ir padėkite išleisti orą bei tekėti dervai.
Medžiagos patikrinimas: prieš naudodami patikrinkite dervos kiekį ir preprego tekėjimą, kad išvengtumėte preprego, kuriame yra nepakankamas dervos kiekis, arba senėjimo.
2. Tarpsluoksnis sluoksniavimas: kelių sluoksnių struktūra "atsiskiria", todėl labai sumažėja mechaninis stiprumas
Problemos pasireiškimas: kai laminuotos daugiasluoksnės plokštės yra veikiamos išorinio poveikio arba vėliau apdorojamos (pvz., gręžiamos), tarpsluoksniai atsiskiria; Lenkiant plokštę rankomis, aiškiai jaučiamas „laisvumas“ tarp sluoksnių, o sunkiais atvejais net tiesiogiai matosi tarpsluoksnių tarpai.
Pagrindinės priežastys: ① Nevisiškas prepreg dervos sukietėjimas ir nepakankama tarpsluoksnių sukibimo jėga; ② Laminavimo temperatūra yra per žema arba izoliacijos laikas yra nepakankamas, todėl derva nesusijungia ir sukietėja nepakankamai; ③ Vidinio pagrindo paviršiaus šiurkštumas yra nepakankamas, o derva negali sudaryti "inkaravimo" struktūros, todėl silpnas sukibimas; ④ Dėl nepakankamo laminavimo slėgio kiekvienas medžiagos sluoksnis nesugeba tvirtai prilipti, o derva negali visiškai prasiskverbti į pagrindo paviršių.
Reagavimo strategija:
Proceso parametrų kalibravimas: sureguliuokite laminavimo temperatūrą ir izoliacijos laiką, atsižvelgdami į preprego kietėjimo charakteristikas, kad užtikrintumėte visišką dervos sukietėjimą aukštoje temperatūroje (kietėjimo laipsnį galima patikrinti atliekant eksperimentus, kad būtų išvengta žemos temperatūros arba trumpos izoliacijos); Tuo pačiu metu atitinkamai padidinkite laminavimo slėgį, kad užtikrintumėte glaudų kiekvieno sluoksnio medžiagų kontaktą ir užtikrintumėte pakankamą dervos ir pagrindo sukibimą.
Pagrindo paviršiaus apdorojimas: vidinio pagrindo gamybos proceso metu būtina užtikrinti, kad paviršius būtų atitinkamo šiurkštumo (pvz., cheminiu būdu apdorojant susidarytų mikro įgaubtos struktūros), kad būtų sustiprintas dervos ir pagrindo sukibimas; Venkite pernelyg lygaus pagrindo paviršių arba oksido sluoksnių.
Apdorojimas po kietėjimo: po laminavimo ir aušinimo, atsižvelgiant į poreikius, galima atlikti „kietėjimo“ apdorojimą (ty žemos temperatūros šildymas ir vėl izoliacija), siekiant dar labiau pagerinti dervos kietėjimo laipsnį ir sustiprinti tarpsluoksnių sukibimą.
3. Plokštės deformacija: bendra daugiasluoksnių plokščių "lenkimo deformacija" turi įtakos tolesniam surinkimui
Problemos pasireiškimas: po laminavimo ir aušinimo daugiasluoksnė plokštė nebeišlaiko plokštumos ir yra vienakrypčiai arba abipusiai lenkta (pvz., „lanko“ arba „balno“ forma); Esant dideliam deformacijai, plokštė negali tilpti į vėlesnius montavimo elementus, todėl komponentų suvirinimas nesutampa arba blogas grandinės kontaktas.
Pagrindinės priežastys: ① Kiekvieno medžiagos sluoksnio šiluminio plėtimosi koeficientai nesutampa, o skirtingų sluoksnių susitraukimo greitis aušinimo proceso metu labai skiriasi, todėl atsiranda vidinis įtempis ir deformacija (pvz., didelis vidinio pagrindo ir preprego šiluminio plėtimosi koeficientų skirtumas); ② Laminavimo aušinimo greitis yra per greitas, medžiaga susitraukia netolygiai, o vidinis įtempis negali būti pašalintas; ③ Laminavimo metu slėgio pasiskirstymas yra netolygus, vietinis slėgis yra per didelis arba per mažas, todėl kiekvienas sluoksnis susitraukia nenuosekliai.
Reagavimo strategija:
Medžiagų suderinimas: pasirinkite vidinius pagrindus ir iš anksto impregnuotas medžiagas su panašiais šiluminio plėtimosi koeficientais, kad sumažintumėte aušinimo susitraukimo nuo šaltinio skirtumą; Jei reikia naudoti skirtingų charakteristikų medžiagas, vidinį įtempį galima subalansuoti reguliuojant kiekvieno sluoksnio storio santykį.
Aušinimo greičio reguliavimas: baigus laminuoti, naudojamas „pakopinio aušinimo“ metodas, skirtas lėtai sumažinti temperatūrą (pvz., pirmiausia tam tikrą laiką palaikoma laminavimo įranga šilta, o po to palaipsniui atvėsinama iki kambario temperatūros), suteikiant medžiagai pakankamai laiko pašalinti vidinį įtempį ir išvengti deformacijos, kurią sukelia greitas aušinimas.
Slėgio ir įrankių optimizavimas: patikrinkite laminavimo įrangos slėgio pasiskirstymą, kad įsitikintumėte, jog slėgio plokštės paviršius yra lygus ir slėgis vienodas; Jei reikia, naudokite "atsvarus" arba specializuotus tvirtinimo elementus, kad pritvirtintumėte lentą aušinimo proceso metu ir apribotumėte deformaciją.
4. Tarpsluoksnio poslinkis: kelių sluoksnių vidinio pagrindo „neišlygiavimas“, grandinės jungties gedimas
Problemos pasireiškimas: po laminavimo grandinės modelių išlygiavimo nuokrypis ant kiekvieno vidinio pagrindo sluoksnio viršija leistiną diapazoną, todėl skylės (pvz., laidžios skylės), kurios turėtų būti laidžios, gali būti netinkamai suderintos su grandinės modeliais, todėl neįmanoma pasiekti tarpsluoksnių grandinių jungčių; Sunkiais atvejais poslinkio grandinė gali trumpam jungtis su gretimo sluoksnio laidais.
Pagrindinės priežastys: ① Vidinio pagrindo padėties žymės prieš laminavimą yra neryškios arba pažeistos, todėl krovimo metu atsiranda išlygiavimo klaidų; ② Laminavimo proceso metu slėgis ant plokštės yra netolygus arba medžiagos vietinis plėtimosi greitis skiriasi kaitinant, todėl vidinis pagrindas pasislenka; ③ Krovimo operacijos metu operatorius rankiniu būdu išlygino nuokrypį ir laiku jo nepataisė.
Reagavimo strategija:
Padėties ženklų optimizavimas: gamindami vidinį pagrindą įsitikinkite, kad padėties žymės (pvz., atskaitos skylės ir išlyginimo linijos) yra aiškios, išbaigtos ir yra lengvai atpažįstamose lentos krašto vietose; Prieš laminavimą patikrinkite žymes ir pašalinkite pagrindą su neryškiais ženklais.
Krovimo ir laminavimo valdymas: naudojant automatinę krovimo įrangą, o ne rankinį valdymą, siekiant pagerinti išlygiavimo tikslumą; Kontroliuokite šildymo greitį laminavimo metu, kad išvengtumėte netolygaus medžiagos plėtimosi dėl staigaus vietinės temperatūros kilimo; Tuo pačiu metu užtikrinkite vienodą slėgį ant slėgio plokštės ir sumažinkite pagrindo pasislinkimo galimybę.
Nukrypimų aptikimas ir taisymas: po laminavimo patikrinkite sluoksnių išlygiavimą naudodami rentgeno aptikimo įrangą. Jei aptinkamas nedidelis nuokrypis, vėlesnio apdorojimo metu pakoreguokite gręžimo padėtį (leistino nuokrypio diapazone); Jei nukrypimas didelis, laiku išanalizuokite priežastį ir pakoreguokite procesą, kad išvengtumėte partijos problemų.
3, Prevencinė kelių sluoksnių laminavimo proceso kontrolė: svarbesnis kokybės užtikrinimas nei atsakas
Tiesą sakant, atsakas į laminavimo problemą yra geresnis nei „prevencija iš anksto“. Be tikslinių strategijų konkrečioms problemoms spręsti, prevencinės kontrolės sistemos sukūrimas viso proceso metu gali iš esmės sumažinti problemos atsiradimo tikimybę.
Medžiagos viso ciklo valdymas: iš anksto impregnuotas medžiagas ir vidinį pagrindą reikia laikyti pagal poreikį (sausai, pastovioje temperatūroje), o medžiagos būklę (pvz., iš anksto impregnuotų medžiagų dervos takumą ir pagrindo paviršiaus švarumą) reikia reguliariai tikrinti, kad būtų išvengta pasibaigusio galiojimo ar susidėvėjusių medžiagų naudojimo;
Proceso parametrų standartizavimas: sukurkite aiškius laminavimo parametrus (temperatūra, slėgis, šildymo greitis, izoliacijos laikas) skirtingų specifikacijų daugiasluoksnėms plokštėms ir reguliariai kalibruokite įrangą (pvz., temperatūros jutiklius ir slėgio prietaisus), kad užtikrintumėte tikslų parametrų vykdymą;
Aplinkos kontrolė: laminavimo dirbtuvėse reikia palaikyti pastovią temperatūrą ir drėgmę (dažniausiai 20–25 laipsnių, 40–60 % drėgmės), kad būtų išvengta aplinkos temperatūros ir drėgmės svyravimų, turinčių įtakos medžiagos savybėms ir proceso stabilumui; Tuo pačiu užtikrinkite dulkių prevenciją dirbtuvėse ir sumažinkite dulkių taršą ore;
Personalo eksploatavimo standartai: operatoriai turi būti profesionaliai apmokyti, būti susipažinę su medžiagų charakteristikomis ir proceso reikalavimais ir vengti problemų, kylančių dėl netinkamo veikimo (pvz., netolygios jėgos krovimo metu ir nepilno valymo metu).