در فرآیند تولید بردهای مدار چاپی چندلایه-تکنولوژی لمینیت یکی از پیوندهای اصلی است. زیرلایههای داخلی چند لایه را از طریق اعمال دمای بالا و فشار بالا به خوبی ترکیب میکند و یک تخته چند لایه از نظر ساختاری پایدار و قابل اعتماد تشکیل میدهد. کیفیت فرآیند لمینیت مستقیماً استحکام مکانیکی، عملکرد عایق، و پایداری رسانایی مدار برد چند لایه را تعیین میکند. به محض بروز مشکلات، نه تنها منجر به از بین رفتن برد می شود، بلکه ممکن است بر عملکرد ایمن دستگاه های الکترونیکی بعدی نیز تأثیر بگذارد. با این حال، به دلیل عواملی مانند خواص مواد، پارامترهای فرآیند و محیط عملیاتی، به طور اجتناب ناپذیری در طول فرآیند لمینیت با مشکلات مختلفی مواجه می شود. درک تظاهرات و علل این مشکلات رایج، و تسلط بر استراتژی های پاسخ مربوطه، کلید تضمین کیفیت تولید تخته چند لایه است.
1، اهداف اصلی و دستهبندیهای رایج مشکلات-فرایند لمینیت تخته چند لایه
هدف اصلی لمینیت تخته چند لایه، دستیابی به یک پیوند محکم از "بدون شکاف، بدون حباب، و بدون انحراف" بین هر لایه از مواد است: رزین در پیش آغشته باید به طور کامل ذوب شود و جریان یابد، شکاف های بین بستر داخلی و مواد تقویت کننده را پر کند، در حالی که از بین می رود. پس از سرد شدن و انجماد، ساختار چند لایه باید صاف نگه داشته شود، با تراز دقیق هر لایه و بدون عیب مانند لایه برداری یا تاب برداشتن.
از وضعیت واقعی تولید، مشکلات رایج لمینیت عمدتاً بر چهار بعد متمرکز می شوند: مشکلات پیوند بین لایه (مانند لایه لایه شدن و حباب)، مشکلات ظاهری و صافی (مانند تاب برداشتن و فرورفتگی)، مشکلات دقت تراز (مانند افست بین لایه) و مشکلات توزیع رزین (مانند رزین ناکافی یا زیاد). این مسائل ممکن است در ظاهر متفاوت به نظر برسند، اما در واقع ارتباط نزدیکی با کنترل پارامترهای فرآیند، پیش تصفیه مواد و استانداردهای عملیاتی دارند.
2، چهار مشکل رایج در-فرآیند لمینیت تخته چند لایه: تظاهرات، علل، و راهبردهای مقابله
1. حباب های بین لایه: بین لایه ها یک "لایه هوا" وجود دارد که بر عایق و استحکام باند تأثیر می گذارد.
تظاهر مشکل: حبابهای کوچکی را میتوان روی سطح-مقطع یا سطح تخته چند لایه چند لایه مشاهده کرد، و برخی از حبابها ممکن است در طول پردازش یا استفاده بعدی منبسط شوند که منجر به جدا شدن بین لایهها شود. در موارد شدید، حباب ها می توانند به عایق بین مدارها آسیب برسانند و خطر نشت الکتریکی را به همراه داشته باشند.
علل اصلی: ① ذخیره سازی نامناسب prepreg رطوبت هوا را جذب می کند و باعث تبخیر رطوبت و تشکیل حباب در حین لمینیت می شود. ② آلاینده هایی مانند لکه های روغن و گرد و غبار روی سطح زیرلایه داخلی وجود دارد که مانع از اتصال بین رزین و بستر شده و بقایای هوا را تشکیل می دهد. ③ سرعت گرمایش لمینیت بسیار سریع است و باعث می شود رزین در پیش آغشته سازی سریعتر از سرعت تخلیه هوا ذوب شده و جریان یابد و در نتیجه هوا بین لایه ها محبوس شود. ④ محتوای رزین در پیش آغشته سازی برای پر کردن شکاف های بین لایه ای کافی نیست و شکاف هایی باقی می ماند.
استراتژی پاسخگویی:
پیش تصفیه مواد: پیش آغشته باید در یک محیط خشک و مهر و موم شده ذخیره شود و قبل از استفاده برای حذف رطوبت، بر اساس نیازها خشک شود. برای اطمینان از عاری بودن سطح از روغن و گرد و غبار، قبل از لمینیت، بستر داخلی نیاز به تمیز کردن (مانند تمیز کردن اولتراسونیک) دارد و قبل از ورود به فرآیند لمینیت باید خشک شود.
بهینه سازی پارامتر فرآیند: سرعت گرمایش را نسبتاً کاهش دهید و مدت زمان مشخصی را در مرحله ای که رزین شروع به ذوب شدن می کند (منطقه دمای پایین) حفظ کنید و به هوای بین لایه ای اجازه می دهد تا به طور کامل تخلیه شود. در عین حال، ریتم افزایش فشار لمینیت را کنترل کنید، به تدریج فشار را در طول فرآیند گرمایش افزایش دهید و به تخلیه هوا و جریان رزین کمک کنید.
بازرسی مواد: قبل از استفاده، محتوای رزین و جریان پذیری پیش آغشته را بررسی کنید تا از استفاده از پیش آغشته با محتوای رزین ناکافی یا پیری خودداری کنید.
2. لایه بندی بین لایه: ساختار چند لایه "جدا می شود"، که منجر به کاهش قابل توجهی در استحکام مکانیکی می شود.
تظاهر مشکل: هنگامی که تختههای چندلایه{0}}در معرض ضربه خارجی یا پردازش بعدی (مانند سوراخکاری) قرار میگیرند، جداسازی بین لایهها رخ میدهد. هنگامی که تخته را با دست خم می کنید، می توانید به وضوح "لقی" بین لایه ها را احساس کنید و در موارد شدید حتی می توانید به طور مستقیم شکاف های بین لایه ها را مشاهده کنید.
علل اصلی: ① پخت ناقص رزین پیش آغشته شده و نیروی پیوند بین لایه ای کافی. ② دمای لمینیت بسیار پایین است یا زمان عایق کاری کافی نیست، در نتیجه اتصال متقاطع-و سخت شدن رزین کافی نیست. ③ زبری سطح زیرلایه داخلی کافی نیست و رزین نمی تواند یک ساختار "لنگر" ایجاد کند و در نتیجه چسبندگی ضعیف ایجاد می کند. ④ فشار لامینیت ناکافی منجر به عدم چسبندگی محکم هر لایه از مواد می شود و رزین نمی تواند به طور کامل به سطح زیرلایه نفوذ کند.
استراتژی پاسخگویی:
کالیبراسیون پارامتر فرآیند: دمای لایهکاری و زمان عایقکاری را بر اساس ویژگیهای پخت پیش آغشته تنظیم کنید تا از پخت کامل رزین در دماهای بالا اطمینان حاصل کنید (درجه پخت را میتوان از طریق آزمایشات تأیید کرد تا از دماهای پایین یا عایق کوتاه جلوگیری شود). در عین حال، فشار لمینیت را به طور مناسب افزایش دهید تا از تماس نزدیک بین مواد هر لایه اطمینان حاصل شود و پیوند کافی بین رزین و زیرلایه ایجاد شود.
عملیات سطح زیرلایه: در طول فرآیند تولید زیرلایه داخلی، لازم است اطمینان حاصل شود که سطح دارای زبری مناسب (مانند تشکیل ساختارهای ریز مقعر از طریق عملیات شیمیایی) برای افزایش چسبندگی بین رزین و بستر است. از سطوح بیش از حد صاف بستر یا وجود لایه های اکسیدی خودداری کنید.
درمان پس از پخت: پس از لمینیت و خنکسازی، میتوان با توجه به نیاز، عملیات «پست کیورینگ» را انجام داد (یعنی گرم کردن دمای پایین و دوباره عایقکاری) برای بهبود بیشتر درجه پخت رزین و افزایش استحکام پیوند بین لایهای.
3. تاب برداشتن تخته: "تغییر شکل خمشی" کلی تختههای چند لایه بر مونتاژ بعدی تأثیر میگذارد.
تظاهر مشکل: پس از لمینیت و سرد شدن، تخته چند لایه دیگر صافی را حفظ نمی کند و خمش یک طرفه یا دو طرفه را نشان می دهد (مانند شکل "کمان" یا "زین"). هنگامی که تاب خوردگی شدید است، برد نمیتواند با اتصالات مونتاژ بعدی منطبق شود، و در نتیجه جوشکاری قطعات ناهماهنگی یا تماس ضعیف مدار ایجاد میشود.
علل اصلی: ① ضرایب انبساط حرارتی هر لایه از مواد مطابقت ندارد و سرعت انقباض لایههای مختلف در طول فرآیند خنکسازی بسیار متفاوت است که منجر به تنش داخلی و تاب برداشتن میشود (مانند تفاوت قابل توجه در ضرایب انبساط حرارتی بین بستر داخلی و پیشآبساز). ② سرعت خنک کننده لمینیت خیلی سریع است، مواد به طور ناهموار کوچک می شود و استرس داخلی نمی تواند آزاد شود. ③ در طول لمینیت، توزیع فشار ناهموار است، با فشار موضعی بیش از حد بالا یا خیلی کم، که منجر به انقباض ناسازگار هر لایه می شود.
استراتژی پاسخگویی:
تطبیق مواد: بسترهای داخلی و مواد از پیش آغشته شده با ضرایب انبساط حرارتی مشابه را انتخاب کنید تا اختلاف انقباض خنک کننده از منبع را کاهش دهید. در صورت نیاز به استفاده از موادی با خصوصیات متفاوت، تنش داخلی را می توان با تنظیم نسبت ضخامت هر لایه متعادل کرد.
کنترل سرعت خنک کننده: پس از اتمام لمینت، از روش "سرد شدن مرحله ای" برای کاهش آهسته دما استفاده می شود (مانند ابتدا گرم نگه داشتن تجهیزات لمینیت برای مدتی، و سپس خنک شدن تدریجی تا دمای اتاق)، به مواد زمان کافی برای آزادسازی تنش داخلی و جلوگیری از تاب برداشتن ناشی از سرد شدن سریع می دهد.
بهینه سازی فشار و ابزار: توزیع فشار تجهیزات لمینیت را بررسی کنید تا مطمئن شوید که سطح صفحه فشار صاف است و فشار یکنواخت است. در صورت لزوم، از "ضد وزنه ها" یا فیکسچرهای تخصصی برای تعمیر تخته در طول فرآیند خنک سازی و محدود کردن تغییر شکل استفاده کنید.
4. آفست بین لایه: زیرلایه داخلی چند لایه "ناهمترازی"، اتصال مدار خراب است
تظاهرات مشکل: پس از لایهگذاری، انحراف الگوهای مدار در هر لایه زیرلایه داخلی از محدوده مجاز فراتر میرود، و باعث میشود سوراخهایی (مانند سوراخهای رسانا) که باید رسانا باشند با الگوهای مدار ناهم تراز شوند و دستیابی به اتصالات مدار بین لایهای را غیرممکن میکند. در موارد شدید، مدار افست ممکن است با سیم کشی لایه مجاور اتصال کوتاه کند.
علل اصلی: ① علائم موقعیت بستر داخلی قبل از ورقه ورقه شدن تار یا آسیب دیده است، که منجر به خطاهای تراز در هنگام انباشته شدن می شود. ② در طول فرآیند لمینیت، فشار روی تخته ناهموار است، یا نرخ انبساط موضعی مواد در هنگام گرم شدن متفاوت است، که منجر به جابجایی بستر داخلی می شود. ③ در طول عملیات انباشته کردن، اپراتور به صورت دستی انحراف را تراز کرد و آن را به موقع اصلاح نکرد.
استراتژی پاسخگویی:
بهینه سازی علائم موقعیت: در طول تولید زیرلایه داخلی، اطمینان حاصل کنید که علائم موقعیت (مانند سوراخ های مرجع و خطوط تراز) واضح، کامل و در موقعیت هایی که به راحتی قابل تشخیص هستند در لبه تخته قرار دارند. علائم را قبل از لمینیت بررسی کنید و زیرلایههای دارای علامتهای تار را بردارید.
کنترل انباشته و لمینیت: استفاده از تجهیزات انباشته خودکار به جای عملیات دستی برای بهبود دقت تراز. برای جلوگیری از انبساط ناهموار مواد ناشی از افزایش ناگهانی دمای محلی، نرخ گرمایش را در حین لمینیت کنترل کنید. در عین حال از فشار یکنواخت روی صفحه فشار اطمینان حاصل کنید و احتمال جابجایی بستر را کاهش دهید.
تشخیص و تصحیح انحراف: پس از لایهگذاری، تراز بین لایهها را از طریق تجهیزات تشخیص اشعه ایکس-بررسی کنید. اگر انحراف جزئی یافت شد، موقعیت حفاری را در پردازش بعدی (در محدوده انحراف مجاز) تنظیم کنید. اگر انحراف شدید است، علت را به موقع تجزیه و تحلیل کنید و روند را برای جلوگیری از مشکلات دسته ای تنظیم کنید.
3، کنترل پیشگیرانه-فرایند لمینیت تخته چند لایه: تضمین کیفیت مهمتر از پاسخ
در واقع پاسخ به مشکل لمینیت بهتر از «پیشگیری از قبل» است. علاوه بر راهبردهای هدفمند برای مشکلات خاص، استقرار یک سیستم کنترل پیشگیرانه در کل فرآیند می تواند به طور اساسی احتمال بروز مشکل را کاهش دهد.
مدیریت چرخه کامل مواد: مواد از قبل آغشته شده و بسترهای داخلی باید در صورت نیاز ذخیره شوند (خشک، دمای ثابت)، و وضعیت مواد (مانند جریان پذیری رزین مواد از پیش آغشته شده و تمیزی سطح زیرلایه ها) باید به طور مرتب بررسی شود تا از استفاده از مواد تاریخ مصرف گذشته یا فرسوده جلوگیری شود.
استانداردسازی پارامترهای فرآیند: ایجاد پارامترهای لمینیت شفاف (دما، فشار، نرخ گرمایش، زمان عایق) برای صفحات چند لایه با مشخصات مختلف، و به طور منظم تجهیزات (مانند سنسورهای دما و ابزار فشار) را برای اطمینان از اجرای دقیق پارامترها کالیبره کنید.
کنترل محیطی: کارگاه لمینیت نیاز به حفظ دما و رطوبت ثابت (معمولاً 20-25 درجه، رطوبت 40٪ -60٪) دارد تا از نوسانات دما و رطوبت محیطی که بر خواص مواد و پایداری فرآیند تأثیر می گذارد جلوگیری شود. به طور همزمان از جلوگیری از گرد و غبار در کارگاه اطمینان حاصل کنید و آلودگی گرد و غبار در هوا را کاهش دهید.
استانداردهای عملیات پرسنل: اپراتورها باید آموزش های حرفه ای را طی کنند، با ویژگی های مواد و الزامات فرآیند آشنا باشند و از مشکلات ناشی از عملکرد نامناسب (مانند نیروی ناهموار در هنگام انباشته شدن و تمیز کردن ناقص) اجتناب کنند.