tronglĩnh vực bảng mạch insản xuất, các sản phẩm điện tử không ngừng phát triển theo hướng thu nhỏ và hiệu suất cao, đồng thời việc ứng dụng-bảng mạch in nhiều lớp ngày càng trở nên phổ biến. 16 bảng mạch in lớp được sử dụng rộng rãi trong nhiều-lĩnh vực cao cấp như truyền thông, máy tính, hàng không vũ trụ, v.v. do khả năng đáp ứng nhu cầu thiết kế mạch phức tạp. Quy trình cán màng, là mắt xích cốt lõi trong quy trình sản xuất bảng mạch in nhiều{5}}lớp, đóng vai trò quyết định đến chất lượng và hiệu suất của bảng mạch in. Trong số đó, việc kiểm soát chính xác đường cong nhiệt độ cán là vô cùng quan trọng, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến các chỉ số chính như độ bền liên kết giữa các lớp, độ ổn định kích thước và hiệu suất điện.
Tổng quan về quy trình cán bảng mạch in 16 lớp
Quá trình cán bảng mạch in 16 lớp bao gồm việc xếp chồng 16 lớp bảng mạch bên trong đã được xử lý cẩn thận, các tấm bán cứng và các lá đồng bên ngoài theo thứ tự xếp chồng cụ thể. Sau đó, trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao, nhựa trong các tấm bán cứng được chảy hoàn toàn và được xử lý, từ đó liên kết chặt chẽ các lớp thành một tổng thể. Quá trình này có vẻ đơn giản nhưng thực tế nó liên quan đến kiến thức phức tạp từ nhiều ngành như khoa học vật liệu, nhiệt động lực học và cơ học chất lỏng. Bất kỳ sai lệch nào trong bất kỳ liên kết nào cũng có thể dẫn đến các vấn đề nghiêm trọng về chất lượng như bong tróc, cong vênh và tạo khoảng trống trên bảng mạch in.
Ảnh hưởng của đặc tính vật liệu nhiều lớp đến đường cong nhiệt độ
Trong quá trình cán bảng mạch in 16 lớp, vật liệu được sử dụng chủ yếu bao gồm vật liệu nền bên trong, tấm bán cứng và lá đồng. Các vật liệu khác nhau có hệ số giãn nở nhiệt, nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh và đặc tính xử lý nhựa khác nhau, những yếu tố này xác định đường cong nhiệt độ cần phải phù hợp trong quá trình cán màng.
Vật liệu nền bên trong thường sử dụng vật liệu gốc nhựa epoxy như FR-4 và hệ số giãn nở nhiệt của nó thay đổi theo các hướng khác nhau. Trong quá trình gia nhiệt, nếu nhiệt độ thay đổi quá nhanh hoặc không đều, có thể gây ra ứng suất nhiệt đáng kể lên lớp nền bên trong, dẫn đến biến dạng hoặc thậm chí đứt mạch điện. Là một vật liệu liên kết giữa các lớp, nhựa của tấm bán cứng bắt đầu mềm và chảy trong một phạm vi nhiệt độ cụ thể, đồng thời trải qua các phản ứng liên kết ngang và đóng rắn ở nhiệt độ cao. Lá đồng có tính dẫn điện và nhiệt tốt, nhưng nó cũng có thể chịu sự giãn nở và co lại nhiệt khi thay đổi nhiệt độ và hệ số giãn nở nhiệt của nó không phù hợp với vật liệu nền, dễ dẫn đến sự tập trung ứng suất ở giao diện giữa các lớp.
Ví dụ, khi phạm vi nhiệt độ đóng rắn của nhựa trong màng bán bảo dưỡng hẹp, cần kiểm soát chính xác tốc độ gia nhiệt và thời gian cách nhiệt trong thiết kế đường cong nhiệt độ cán để đảm bảo nhựa được xử lý hoàn toàn trong phạm vi nhiệt độ thích hợp, đồng thời tránh vấn đề lưu hóa không hoàn toàn hoặc quá mức do nhiệt độ cao hoặc thấp.
Các giai đoạn chính của đường cong nhiệt độ trong quá trình cán tấm mạch in 16 lớp
Giai đoạn làm nóng: Bắt đầu từ nhiệt độ phòng, tăng dần nhiệt độ. Mục đích chính của giai đoạn này là làm cho nhựa trong tấm bán cứng mềm ra và có độ lỏng nhất định để có thể lấp đầy những khoảng trống nhỏ giữa mỗi lớp dưới áp suất tiếp theo. Việc kiểm soát tốc độ gia nhiệt là rất quan trọng và thường nên kiểm soát tốc độ này ở mức 1,5-2 độ / phút. Nếu tốc độ gia nhiệt quá nhanh, ứng suất nhiệt đáng kể sẽ được tạo ra bên trong vật liệu do chênh lệch nhiệt độ lớn, có thể gây biến dạng mạch bên trong, tách lá đồng ra khỏi đế và các vấn đề khác; Nếu tốc độ gia nhiệt quá chậm sẽ kéo dài chu kỳ sản xuất và giảm hiệu quả sản xuất.
Giai đoạn cách nhiệt: Khi nhiệt độ tăng đến khoảng nhiệt độ cao nhất của phản ứng đóng rắn của nhựa bán cứng, cần duy trì nhiệt độ không đổi trong một khoảng thời gian, thường là 60-90 phút. Ở giai đoạn này, nhựa trải qua các phản ứng liên kết chéo và đóng rắn, tạo thành cấu trúc mạng ba chiều liên kết chắc chắn các vật liệu của mỗi lớp với nhau. Độ chính xác của nhiệt độ cách nhiệt ảnh hưởng trực tiếp đến mức độ đóng rắn và độ bền liên kết của nhựa. Nếu nhiệt độ quá cao, nhựa có thể đông đặc quá mức, khiến vật liệu trở nên giòn và tính chất cơ học giảm; Nhiệt độ thấp, quá trình đóng rắn không hoàn toàn, liên kết giữa các lớp không đủ và dễ xảy ra hiện tượng tách lớp. Đối với bảng mạch in 16 lớp, do số lượng lớp lớn nên việc truyền và phân phối nhiệt tương đối phức tạp. Điều quan trọng hơn nữa là đảm bảo sự đồng đều về nhiệt độ trên toàn bộ tấm ván trong giai đoạn cách nhiệt để đảm bảo hiệu quả đóng rắn nhất quán cho từng lớp.
Giai đoạn làm nguội: Sau khi hoàn thành việc cách nhiệt, nhiệt độ cần được hạ dần để tấm ván ép nguội và đông đặc lại. Tốc độ làm mát cũng cần được kiểm soát chặt chẽ, thường ở mức 2-3 độ/phút. Tốc độ làm mát quá mức có thể gây ra ứng suất co ngót đáng kể bên trong bảng nhiều lớp, dẫn đến bảng mạch in bị cong vênh và biến dạng, thậm chí trong trường hợp nghiêm trọng còn gây đứt mạch. Nếu làm mát quá chậm sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất. Trong quá trình làm mát cũng cần chú ý đến sự ổn định của nhiệt độ và độ ẩm môi trường để tránh những ảnh hưởng xấu đến chất lượng của ván ép do sự thay đổi của điều kiện bên ngoài.