Įspausdintinės plokštės laukasgamyba, elektroniniai gaminiai nuolat tobulinami siekiant miniatiūrizuoti ir didinti našumą, o daugiasluoksnių spausdintinių grandinių plokščių taikymas vis plačiau paplitęs. 16 sluoksnių spausdintinės plokštės yra plačiai naudojamos daugelyje aukščiausios klasės- sričių, pvz., ryšių, kompiuterių, kosmoso ir kt., nes gali patenkinti sudėtingo grandinių projektavimo poreikius. Laminavimo procesas, kaip pagrindinė daugiasluoksnės spausdintinės plokštės gamybos proceso grandis, atlieka lemiamą vaidmenį spausdintinės plokštės kokybei ir našumui. Be to, labai svarbu tiksliai valdyti laminavimo temperatūros kreivę, nes tai tiesiogiai veikia pagrindinius rodiklius, tokius kaip tarpsluoksnių sukibimo stiprumas, matmenų stabilumas ir elektrinės charakteristikos.
16 sluoksnių spausdintinės plokštės laminavimo proceso apžvalga
16 sluoksnių spausdintinės plokštės laminavimas apima 16 sluoksnių kruopščiai apdorotų vidinių grandinių plokščių, pusiau sukietėjusių lakštų ir išorinių varinių folijų sukrovimo tam tikra tvarka. Tada, esant aukštai temperatūrai ir aukštam slėgiui, pusiau sukietėjusiuose lakštuose esanti derva visiškai nuteka ir sukietėja, taip sandariai sujungiant sluoksnius į visumą. Šis procesas gali atrodyti paprastas, tačiau iš tikrųjų jis apima sudėtingas žinias iš kelių disciplinų, tokių kaip medžiagų mokslas, termodinamika ir skysčių mechanika. Bet koks bet kurios jungties nukrypimas gali sukelti rimtų kokybės problemų, tokių kaip atsisluoksniavimas, deformacija ir tuštumų spausdintinėje plokštėje.
Laminuotos medžiagos charakteristikų įtaka temperatūros kreivei
Laminuojant 16 sluoksnių spausdintinės plokštės, daugiausia naudojamos vidinio pagrindo medžiagos, pusiau sukietėję lakštai ir varinės folijos. Skirtingos medžiagos turi skirtingus terminio plėtimosi koeficientus, stiklėjimo temperatūrą ir dervos kietėjimo charakteristikas, kurios lemia temperatūros kreivę, kurią reikia suderinti laminavimo proceso metu.
Vidinio pagrindo medžiagoje dažnai naudojamos epoksidinės dervos medžiagos, pvz., FR-4, o jos šiluminio plėtimosi koeficientas skiriasi įvairiomis kryptimis. Šildymo proceso metu, jei temperatūra kinta per greitai arba netolygiai, tai gali sukelti didelį vidinio pagrindo šiluminį įtempimą, dėl kurio gali deformuotis ar net lūžti grandinė. Kaip tarpsluoksnio klijavimo medžiaga, pusiau sukietėjusio lakšto derva pradeda minkštėti ir tekėti tam tikrame temperatūros diapazone, o aukštoje temperatūroje vyksta kryžminio susiejimo ir kietėjimo reakcijos. Vario folija pasižymi geru elektros ir šilumos laidumu, tačiau ji taip pat gali patirti šiluminį plėtimąsi ir susitraukimą keičiantis temperatūrai, o jos šiluminio plėtimosi koeficientas neatitinka pagrindo medžiagos, todėl tarpsluoksnio sąsajoje gali lengvai susikaupti įtempiai.
Pavyzdžiui, kai dervos kietėjimo temperatūros diapazonas pusiau sukietėjusioje plėvelėje yra siauras, kuriant laminavimo temperatūros kreivę būtina tiksliai kontroliuoti kaitinimo greitį ir izoliacijos laiką, siekiant užtikrinti, kad derva būtų visiškai sukietėjusi atitinkamame temperatūros diapazone, tuo pačiu išvengiant nepilno ar per didelio kietėjimo problemos dėl aukštos arba žemos temperatūros.
Pagrindiniai temperatūros kreivės etapai 16 sluoksnių spausdintinės plokštės laminavimui
Kaitinimo etapas: Pradedant nuo kambario temperatūros, palaipsniui didinant temperatūrą. Pagrindinis šio etapo tikslas yra padaryti, kad derva pusiau sukietėjusiame lakšte suminkštėtų ir būtų tam tikro sklandumo, kad vėliau esant slėgiui ji galėtų užpildyti mažus tarpus tarp kiekvieno sluoksnio. Šildymo greičio reguliavimas yra labai svarbus ir paprastai rekomenduojama jį reguliuoti 1,5-2 laipsniais /min. Jei kaitinimo greitis yra per greitas, dėl didelio temperatūros gradiento medžiagos viduje susidarys didelis šiluminis įtempis, dėl kurio gali deformuotis vidinė grandinė, atsiskirti nuo pagrindo varinė folija ir kitos problemos; Jei šildymo greitis yra per lėtas, tai pailgins gamybos ciklą ir sumažins gamybos efektyvumą.
Izoliacijos etapas: Kai temperatūra pakyla iki didžiausios pusiau sukietėjusios dervos kietėjimo reakcijos temperatūros intervalo, būtina palaikyti pastovią temperatūrą tam tikrą laiką, paprastai 60-90 minučių. Šiame etape dervoje vyksta kryžminio-sujungimo ir kietėjimo reakcijos, suformuojant trimatę tinklo struktūrą, kuri tvirtai sujungia kiekvieno sluoksnio medžiagas. Izoliacijos temperatūros tikslumas tiesiogiai veikia dervos kietėjimo laipsnį ir sukibimo stiprumą. Jei temperatūra yra per aukšta, derva gali per daug sukietėti, todėl medžiaga taps trapi ir pablogės mechaninės savybės; Žema temperatūra, nepilnas kietėjimas, nepakankamas tarpsluoksnių sukibimas ir lengvas delaminacijos atsiradimas. Dėl didelio sluoksnių skaičiaus 16 sluoksnių spausdintinės plokštės šilumos perdavimas ir paskirstymas yra gana sudėtingi. Dar svarbiau yra užtikrinti vienodą temperatūrą visoje plokštėje šiltinimo etape, kad būtų užtikrintas nuoseklus kiekvieno sluoksnio kietėjimas.
Aušinimo etapas: baigus izoliuoti, reikia palaipsniui mažinti temperatūrą, kad laminuota plokštė galėtų atvėsti ir sukietėti. Taip pat reikia griežtai kontroliuoti aušinimo greitį, paprastai 2–3 laipsniais per minutę. Per didelis aušinimo greitis gali sukelti didelį laminuotos plokštės susitraukimo įtempį, dėl kurio spausdintinė plokštė gali deformuotis ir deformuotis, o sunkiais atvejais netgi sukelti grandinės nutrūkimą. Jei aušinimas bus per lėtas, tai turės įtakos gamybos efektyvumui. Aušinimo procese taip pat reikia atkreipti dėmesį į aplinkos temperatūros ir drėgmės stabilumą, kad būtų išvengta neigiamo poveikio laminuotų plokščių kokybei dėl išorinių sąlygų pokyčių.