Là nhà cung cấp chính các hệ thống điện tử, việc đổi mới công nghệ bảng mạch là rất quan trọng.Bảng mạch dán đồng, với những ứng dụng vật liệu và quy trình sản xuất độc đáo, đã dần nổi lên như một thế lực mới nổi trong lĩnh vực sản xuất điện tử. Nó cung cấp một cách tiếp cận mới để giải quyết những thách thức trong sản xuất bảng mạch truyền thống, thể hiện những lợi thế đáng kể trong việc cải thiện hiệu suất bảng mạch và tối ưu hóa quy trình sản xuất.
1, Nguyên lý cơ bản và thành phần của bảng mạch dán đồng
Cốt lõi của bảng mạch dán đồng nằm ở chất liệu chính của dán đồng. Bột đồng thường được tạo ra bằng cách trộn-bột đồng có độ tinh khiết cao với chất kết dính hữu cơ, chất phụ gia, v.v. Trong số đó, bột đồng, với vai trò là chất dẫn điện, đóng vai trò quan trọng trong việc dẫn dòng điện trong bảng mạch do tính dẫn điện tuyệt vời của nó. Chất kết dính hữu cơ có vai trò phân tán đồng đều bột đồng và bám dính vào chất nền, đảm bảo bột đồng có thể được duy trì ổn định ở vị trí xác định trước trong quá trình xử lý và sử dụng tiếp theo, tạo thành các đường dẫn điện đáng tin cậy. Có nhiều loại phụ gia khác nhau, bao gồm chất lưu biến, chất chống oxy hóa, v.v., được sử dụng để điều chỉnh khả năng chảy của bột đồng, ngăn bột đồng bị oxy hóa trong quá trình chuẩn bị và sử dụng, đồng thời đảm bảo chất lượng và tính ổn định hiệu suất của bột đồng.
Từ góc độ thành phần, bảng mạch dán đồng dựa trên chất nền và vật liệu nền phổ biến bao gồm chất nền gốm, FR4, v.v. Các vật liệu nền khác nhau phù hợp với các tình huống ứng dụng khác nhau do tính chất vật lý và hóa học khác nhau của chúng. Ví dụ, chất nền gốm có khả năng chịu nhiệt độ cao và hiệu suất cách nhiệt cao, khiến chúng phù hợp với các thiết bị điện tử có yêu cầu nghiêm ngặt về tản nhiệt và hiệu suất điện; Chất nền FR4 được sử dụng rộng rãi trong điện tử tiêu dùng và các lĩnh vực khác do chi phí thấp và công nghệ xử lý hoàn thiện. Trên đế, miếng đồng được in tại các vị trí xác định trước thông qua các quy trình in cụ thể để tạo thành các mẫu mạch chính xác. Các mẫu này trải qua quá trình xử lý tiếp theo như sấy khô và thiêu kết để làm bay hơi hoặc hóa rắn các thành phần hữu cơ trong bột đồng, và bột đồng thiêu kết với nhau để tạo thành các đường dẫn điện chặt chẽ, từ đó tạo nên một hệ thống dẫn điện bảng mạch hoàn chỉnh.
2, Quy trình sản xuất bảng mạch dán đồng
(1) Chuẩn bị dán đồng
Chuẩn bị miếng dán đồng chất lượng cao{0}}là bước cơ bản trong quá trình tạo bảng mạch dán đồng. Đầu tiên, bột đồng có độ tinh khiết cao-được chọn, thường được yêu cầu phải có độ tinh khiết trên 99% để đảm bảo độ dẫn điện tốt. Kích thước hạt và sự phân bố của bột đồng có tác động đáng kể đến tính chất của bột đồng. Nói chung, bột đồng có kích thước hạt từ 1-50 μm được chọn theo yêu cầu ứng dụng cụ thể và các kích thước hạt khác nhau của bột đồng được trộn theo một tỷ lệ nhất định thông qua các quy trình cụ thể để tối ưu hóa mật độ khối và độ dẫn điện của bột đồng.
(2) Quá trình in ấn
In ấn là một bước quan trọng trong việc chuyển chính xác miếng đồng lên bề mặt để tạo thành các mẫu mạch. Các quy trình in thường được sử dụng bao gồm in lụa và in lớp phủ cạp. In lụa là một phương pháp phổ biến, bao gồm việc tạo một tấm in lụa với các mẫu mạch cụ thể, đặt miếng dán đồng lên màn hình và tạo một áp lực nhất định lên màn hình bằng cách sử dụng một cái nạo để chuyển miếng đồng dán qua khu vực mở trên màn hình đến bề mặt của đế, từ đó tạo thành một mẫu mạch dán đồng phù hợp với mẫu màn hình. Trong quá trình in lụa, các thông số như kích thước mắt lưới của màn hình, độ cứng và áp suất của dao cạo và tốc độ in đều có thể ảnh hưởng đến chất lượng in dán đồng, chẳng hạn như độ rõ của đường kẻ và độ đồng đều của độ dày.
(3) Sấy khô và thiêu kết
Sau khi in, bảng mạch dán đồng cần được sấy khô để loại bỏ các chất dễ bay hơi như độ ẩm và một số dung môi hữu cơ. Có nhiều phương pháp sấy khác nhau, thường bao gồm sử dụng lò nướng, máy sấy hồng ngoại hoặc máy sấy vi sóng. Quá trình sấy khô đòi hỏi phải kiểm soát nhiệt độ và thời gian thích hợp để đảm bảo các chất dễ bay hơi được loại bỏ hoàn toàn mà không ảnh hưởng đến hiệu suất bám dính giữa miếng đồng và chất nền, cũng như cấu trúc bên trong của miếng đồng.
3, Ưu điểm về hiệu suất của bảng mạch dán đồng
(1) Hiệu suất dẫn điện tuyệt vời
Bản thân đồng là một kim loại có độ dẫn điện rất tốt, đứng hàng đầu về độ dẫn điện trong số các kim loại thông thường. Trong bảng mạch dán đồng, các đường dẫn được hình thành bằng dán đồng đã được cân đối và xử lý hợp lý có thể làm giảm điện trở một cách hiệu quả và cải thiện hiệu suất truyền dòng điện. So với các quy trình sản xuất bảng mạch truyền thống như khắc, bảng mạch dán đồng có lợi thế đáng kể về độ dẫn điện. Phương pháp khắc chắc chắn sẽ gây ra những hư hỏng nhất định cho bề mặt của lá đồng được giữ lại trong quá trình loại bỏ lá đồng thừa, làm tăng sức đề kháng; Bảng mạch dán đồng tạo thành các đường dẫn điện thông qua in trực tiếp và thiêu kết, làm giảm thiệt hại này và làm cho độ dẫn điện của đường dẫn gần với độ dẫn điện vốn có của đồng. Ví dụ: bảng mạch dán đồng được chế tạo bằng các quy trình cụ thể có thể có điện trở suất thấp của lớp dẫn điện thấp tới 2,26 × 10 ⁻⁸ω/m (đồng nguyên chất có điện trở suất 1,75 × 10 ⁻⁸ω/m), có thể đáp ứng các yêu cầu cao về độ dẫn điện trong các ứng dụng thiết bị điện tử như đường truyền dữ liệu tốc độ cao và mạch tần số{9}}cao.
(2) Hiệu suất tản nhiệt tốt
Trong quá trình vận hành các thiết bị điện tử, việc sinh nhiệt là một vấn đề thường gặp, đặc biệt là trong các hệ thống điện tử tích hợp mật độ-công suất cao,-cao. Hiệu suất tản nhiệt ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định và tuổi thọ của thiết bị. Đồng có tính dẫn nhiệt tốt, và các dây dẫn dán đồng trong bảng mạch dán đồng có thể truyền nhiệt hiệu quả do các linh kiện điện tử tạo ra trong khi dẫn dòng điện. Đối với một số bảng mạch sử dụng công nghệ lỗ dán đồng hoặc lỗ cắm đồng, nhiệt có thể được truyền nhanh chóng đến các lớp khác hoặc thiết bị tản nhiệt của bảng mạch thông qua miếng đồng được lấp đầy qua các lỗ, cải thiện đáng kể hiệu suất tản nhiệt tổng thể của bảng mạch. Trong bảng mạch của các thiết bị chiếu sáng LED công suất cao-, quy trình lỗ cắm đồng dán làm tăng đáng kể diện tích dẫn nhiệt. Trụ đồng có khả năng truyền nhiệt nhanh chóng sang phía bên kia của bảng mạch. Kết hợp với dán đồng dẫn nhiệt cao (hệ số dẫn nhiệt 8w/mk), nó có thể giảm nhiệt độ hoạt động của chip LED một cách hiệu quả, kéo dài tuổi thọ của thiết bị cố định và cải thiện hiệu suất phát sáng.
(3) Độ bền kết cấu cao hơn
Trong quá trình sản xuất bảng mạch dán đồng, sau khi nung kết, bột đồng tạo thành liên kết bền giữa các hạt bột đồng, tạo thành cấu trúc dẫn điện có độ bền nhất định trên đế. Đối với các bảng mạch sử dụng công nghệ dán đồng xuyên qua{1}}lỗ hoặc lỗ cắm, sau khi miếng đồng lấp đầy trong lỗ xuyên- đông cứng lại, nó giống như việc chế tạo các thanh thép bên trong bảng mạch, tăng cường đáng kể các tính chất cơ học như khả năng chống uốn và chống rung của bảng mạch. Độ bền kết cấu cao hơn này cho phép các bảng mạch dán đồng thích ứng tốt hơn với môi trường sử dụng phức tạp, duy trì tính toàn vẹn và ổn định của mạch ngay cả dưới một số tác động bên ngoài nhất định và giảm sự cố mạch do hư hỏng cơ học. Trong một số lĩnh vực như thiết bị điều khiển công nghiệp và điện tử ô tô, thiết bị có thể phải chịu tác động của ngoại lực như rung, va đập trong quá trình vận hành. Bảng mạch dán đồng có độ bền kết cấu tốt nên có thể hoạt động đáng tin cậy để đảm bảo thiết bị hoạt động bình thường.
(4) Lợi ích về môi trường
Các quy trình sản xuất bảng mạch truyền thống, chẳng hạn như khắc axit, tạo ra một lượng lớn chất lỏng thải, chứa một lượng lớn ion đồng và axit ăn mòn. Quá trình-xử lý sau này rất khó khăn và có tác động đáng kể đến môi trường cũng như sức khỏe con người. Quy trình sản xuất bảng mạch dán đồng tương đối thân thiện với môi trường. Trong quá trình chuẩn bị và in dán đồng, không cần sử dụng một lượng lớn hóa chất độc hại và chất thải tạo ra trong quá trình sản xuất là tương đối nhỏ. Đồng thời, việc sử dụng công nghệ thiêu kết được bảo vệ bằng khí có thể loại bỏ việc sử dụng rộng rãi các hợp chất chống{5}}oxy hóa, tránh ô nhiễm nguyên liệu thô quá mức và giảm tác động tiêu cực đến môi trường nói chung, đáp ứng yêu cầu phát triển của ngành sản xuất điện tử hiện đại nhằm bảo vệ môi trường và xanh.