У процесі виробництва багато-шарових друкованих плат технологія ламінування є однією з основних ланок. Він щільно поєднує багато-шарові внутрішні основи з препрегом під дією високої температури та високого тиску, утворюючи структурно стабільну та надійну багатошарову плиту. Якість процесу ламінування безпосередньо визначає механічну міцність, ізоляційні характеристики та стабільність електропровідності багатошарової плати. Якщо виникають проблеми, це не тільки призводить до утилізації плати, але також може вплинути на безпечну роботу наступних електронних пристроїв. Однак через такі фактори, як властивості матеріалу, параметри процесу та робоче середовище, під час процесу ламінування неминуче виникають різні проблеми. Розуміння проявів і причин цих поширених проблем і оволодіння відповідними стратегіями реагування є ключем до забезпечення якості виробництва багато-шарових плит.
1. Основні цілі та загальні категорії проблем багато{1}}процесу ламінування багатошарової дошки
Основною метою ламінування багатошарової плити є досягнення щільного з’єднання «без зазорів, бульбашок і зміщення» між кожним шаром матеріалу: смола в препрезі має повністю розплавитися та розтікатися, заповнюючи проміжки між внутрішньою підкладкою та армуючим матеріалом, одночасно усуваючи повітря між шарами; Після охолодження та затвердіння багато{1}}шарову структуру потрібно підтримувати рівною, з точним вирівнюванням кожного шару та без дефектів, таких як розшарування чи викривлення.
З реальної виробничої ситуації загальні проблеми ламінування зосереджуються на чотирьох вимірах: проблеми міжшарового з’єднання (такі як розшарування та бульбашки), проблеми зовнішнього вигляду та площинності (такі як викривлення та відступи), проблеми з точністю вирівнювання (такі як зсув між шарами) та проблеми розподілу смоли (такі як недостатня або надлишкова смола). Ці проблеми можуть здаватися різними на вигляд, але насправді вони тісно пов’язані з контролем параметрів процесу, попередньою обробкою матеріалу та експлуатаційними стандартами.
2. Чотири поширені проблеми в процесі ламінування багатошарових плит: прояви, причини та стратегії вирішення
1. Міжшарові бульбашки: між шарами є «повітряний прошарок», який впливає на ізоляцію та міцність з’єднання
Прояв проблеми: маленькі бульбашки можна побачити на поперечному-зрізі або поверхні ламінованої багато-шарової плити, і деякі бульбашки можуть розширюватися під час подальшої обробки або використання, що призводить до відокремлення проміжного шару; У важких випадках бульбашки можуть пошкодити ізоляцію між ланцюгами та створити ризик витоку електричного струму.
Основні причини: ① Неправильне зберігання препрегу поглинає вологу з повітря, спричиняючи випаровування вологи та утворення бульбашок під час ламінування; ② На поверхні внутрішньої підкладки є такі забруднюючі речовини, як масляні плями та пил, які перешкоджають зв’язку між смолою та підкладкою та утворюють залишки повітря; ③ Швидкість нагрівання ламінування надто висока, внаслідок чого смола в препрегу плавиться і тече швидше, ніж швидкість викиду повітря, що призводить до утворення повітря між шарами; ④ Вміст смоли в препрегу недостатній для заповнення міжшарових проміжків, залишаючи прогалини.
Стратегія реагування:
Попередня обробка матеріалу: препрег слід зберігати в сухому та герметичному середовищі та висушити відповідно до вимог перед використанням для видалення вологи; Внутрішню підкладку необхідно очистити (наприклад, ультразвукове очищення) перед ламінуванням, щоб переконатися, що поверхня вільна від масла та пилу, і її слід висушити перед початком процесу ламінування.
Оптимізація параметрів процесу: помірно сповільніть швидкість нагрівання та підтримуйте певний проміжок часу під час стадії, коли смола починає плавитися (низькотемпературна зона), дозволяючи повітрю проміжного шару повністю скинутись; У той же час контролюйте ритм зростання тиску ламінування, поступово збільшуйте тиск під час процесу нагрівання та сприяйте виходу повітря та потоку смоли.
Перевірка матеріалу: перевірте вміст смоли та текучість препрегу перед використанням, щоб уникнути використання препрегу з недостатнім вмістом смоли або старіння.
2. Міжшарові шари: багато{1}}шарова структура «від’єднується», що призводить до значного зниження механічної міцності
Прояв проблеми: коли ламіновані багатошарові плити піддаються зовнішньому впливу або наступній обробці (наприклад, свердлінню), відбувається поділ між шарами; При згинанні дошки вручну можна чітко відчути «розпушення» між шарами, а в важких випадках навіть безпосередньо побачити міжшарові щілини.
Основні причини: ① Неповне затвердіння попередньо препрегованої смоли та недостатня сила з’єднання між шарами; ② Температура ламінування надто низька або час ізоляції недостатній, що призводить до недостатнього перехресного-зшивання та затвердіння смоли; ③ Шорсткість поверхні внутрішньої підкладки є недостатньою, і смола не може утворити структуру «закріплення», що призводить до слабкої адгезії; ④ Недостатній тиск ламінування призводить до того, що кожен шар матеріалу не щільно прилягає, і смола не може повністю проникнути в поверхню основи.
Стратегія реагування:
Калібрування параметрів процесу: відрегулюйте температуру ламінування та час ізоляції на основі характеристик затвердіння препрега, щоб забезпечити повне затвердіння смоли при високих температурах (ступінь затвердіння можна перевірити за допомогою експериментів, щоб уникнути низьких температур або короткої ізоляції); У той же час належним чином збільште тиск ламінування, щоб забезпечити тісний контакт між матеріалами кожного шару та сприяти достатньому зв’язку між смолою та основою.
Обробка поверхні підкладки: під час процесу виробництва внутрішньої підкладки необхідно переконатися, що поверхня має відповідну шорсткість (наприклад, утворення мікроувігнутих структур за допомогою хімічної обробки), щоб посилити адгезію між смолою та підкладкою; Уникайте надмірно гладких поверхонь основи або наявності оксидних шарів.
Обробка після затвердіння: після ламінування та охолодження може бути проведена обробка «пост затвердіння» відповідно до потреб (тобто низько-температурне нагрівання та знову ізоляція), щоб ще більше покращити ступінь затвердіння смоли та посилити міцність з’єднання між шарами.
3. Деформація плати: загальна «деформація вигину» багато-шарових плит впливає на подальше складання
Прояв проблеми: після ламінування та охолодження багато{0}}шарова плита більше не зберігає пласкість і демонструє однонаправлене або двонаправлене згинання (наприклад, у формі «дуги» або «сідла»). Якщо викривлення є сильним, плата не може підходити до наступних монтажних пристосувань, що призводить до зміщення зварювання компонентів або поганого контакту ланцюга.
Основні причини: ① Коефіцієнти теплового розширення кожного шару матеріалу не збігаються, і швидкість усадки різних шарів сильно змінюється під час процесу охолодження, що призводить до внутрішньої напруги та викривлення (наприклад, значна різниця в коефіцієнтах теплового розширення між внутрішньою підкладкою та препрегом); ② Швидкість охолодження ламінування занадто висока, матеріал стискається нерівномірно, і внутрішню напругу неможливо звільнити; ③ Під час ламінування розподіл тиску є нерівномірним, місцевий тиск занадто високий або занадто низький, що призводить до нерівномірної усадки кожного шару.
Стратегія реагування:
Підбір матеріалів: виберіть внутрішні підкладки та попередньо просочені матеріали з однаковими коефіцієнтами теплового розширення, щоб зменшити різницю в усадці при охолодженні від джерела; Якщо необхідно використовувати матеріали з різними характеристиками, внутрішню напругу можна збалансувати, регулюючи співвідношення товщини кожного шару.
Контроль швидкості охолодження: після завершення ламінування використовується метод «ступінчастого охолодження», щоб повільно знизити температуру (наприклад, спочатку підтримувати обладнання для ламінування в теплі протягом певного періоду часу, а потім поступово охолоджувати до кімнатної температури), даючи матеріалу достатньо часу для зняття внутрішньої напруги та уникнення викривлення, викликаного швидким охолодженням.
Оптимізація тиску та інструментів: перевірте розподіл тиску обладнання для ламінування, щоб переконатися, що поверхня натискної пластини рівна, а тиск рівномірний; При необхідності використовуйте «противаги» або спеціалізовані пристосування для фіксації дошки в процесі охолодження і обмеження деформації.
4. Міжшарове зміщення: багатошарова внутрішня підкладка «зміщення», збій з’єднання схеми
Прояв проблеми: після ламінування відхилення вирівнювання малюнків схем на кожному внутрішньому шарі підкладки перевищує допустимий діапазон, в результаті чого отвори (наприклад, провідні отвори), які повинні бути провідними, не суміщаються з малюнками схем, що унеможливлює досягнення міжшарових з’єднань схем; У важких випадках ланцюг зсуву може замикати проводку сусіднього рівня.
Основні причини: ① Мітки позиціонування внутрішньої підкладки розмиті або пошкоджені перед ламінуванням, що призводить до помилок вирівнювання під час укладання; ② Під час процесу ламінування тиск на дошку є нерівномірним, або локальна швидкість розширення матеріалу відрізняється при нагріванні, що призводить до зміщення внутрішньої підкладки; ③ Під час операції штабелювання оператор вручну вирівняв відхилення та не виправив його вчасно.
Стратегія реагування:
Оптимізація міток позиціонування: під час виготовлення внутрішньої підкладки переконайтеся, що мітки позиціонування (такі як опорні отвори та лінії вирівнювання) чіткі, повні та розташовані в легко впізнаваних місцях на краю дошки; Перевірте маркування перед ламінуванням і видаліть підкладки з розмитими маркуваннями.
Контроль укладання та ламінування: використання автоматизованого обладнання для укладання замість ручного керування для підвищення точності вирівнювання; Контролюйте швидкість нагрівання під час ламінування, щоб уникнути нерівномірного розширення матеріалу, спричиненого раптовим місцевим підвищенням температури; При цьому забезпечте рівномірний тиск на притискну пластину та зменшіть можливість зсуву підкладки.
Виявлення та виправлення відхилень: після ламінування перевірте вирівнювання між шарами за допомогою рентгенівського обладнання. Якщо виявлено незначне відхилення, відрегулюйте положення свердління в подальшій обробці (в межах допустимого відхилення); Якщо відхилення серйозне, своєчасно проаналізуйте причину та відрегулюйте процес, щоб уникнути проблем із партією.
3. Профілактичний контроль процесу ламінування багато{1}}шарових плит: важливіше забезпечення якості, ніж відповідь
Насправді реагувати на проблему ламінування краще, ніж «завчасно попередити». На додаток до цілеспрямованих стратегій для конкретних проблем, створення системи превентивного контролю протягом усього процесу може істотно знизити ймовірність виникнення проблеми
Управління повним циклом матеріалів: Попередньо просочені матеріали та внутрішні підкладки необхідно зберігати відповідно до вимог (у сухому стані, при постійній температурі), а стан матеріалу (наприклад, текучість попередньо просочених матеріалів і чистота поверхні підкладок) слід регулярно перевіряти, щоб уникнути використання прострочених або зіпсованих матеріалів;
Стандартизація параметрів процесу: розробіть чіткі параметри ламінування (температура, тиск, швидкість нагрівання, час ізоляції) для багато-шарових плит різних специфікацій і регулярно калібруйте обладнання (наприклад, датчики температури та прилади тиску), щоб забезпечити точне виконання параметрів;
Контроль навколишнього середовища: цех ламінування повинен підтримувати постійну температуру та вологість (зазвичай 20-25 градусів, 40% -60% вологості), щоб уникнути коливань температури та вологості навколишнього середовища, що впливають на властивості матеріалу та стабільність процесу; Одночасно забезпечити запобігання пилу в майстерні та зменшити забруднення пилом повітря;
Стандарти роботи персоналу: оператори повинні пройти професійну підготовку, бути знайомими з характеристиками матеріалів і вимогами до процесу, а також уникати проблем, спричинених неправильною роботою (таких як нерівномірне зусилля під час укладання та неповного очищення).