В процессе производства многослойных печатных плат технология ламинирования является одним из основных звеньев. Он плотно соединяет много-внутренние подложки с препрегом под действием высокой температуры и высокого давления, образуя структурно стабильную и надежную много-слойную плиту. Качество процесса ламинирования напрямую определяет механическую прочность, изоляционные характеристики и стабильность проводимости много-слойной платы. Возникновение проблем приводит не только к списанию платы, но и может повлиять на безопасную работу последующих электронных устройств. Однако из-за таких факторов, как свойства материала, параметры процесса и рабочая среда, в процессе ламинирования неизбежно возникают различные проблемы. Понимание проявлений и причин этих распространенных проблем и освоение соответствующих стратегий реагирования являются ключом к обеспечению качества производства много-плат.
1. Основные цели и общие категории проблем процесса ламинирования много-плат.
Основная цель много-ламинирования плит — добиться плотного соединения между каждым слоем материала без зазоров, пузырей и смещений: смола в препреге должна полностью расплавиться и растекаться, заполняя промежутки между внутренней подложкой и армирующим материалом, одновременно устраняя межслойный воздух; После охлаждения и затвердевания много-слойная структура должна оставаться ровной, с точным выравниванием каждого слоя и без дефектов, таких как расслоение или коробление.
В реальной производственной ситуации общие проблемы ламинирования в основном касаются четырех аспектов: проблемы межслоевого соединения (например, расслоение и пузыри), проблемы внешнего вида и плоскостности (например, коробление и вмятины), проблемы точности выравнивания (например, смещение между слоями) и проблемы распределения смолы (например, недостаточное или избыточное количество смолы). На первый взгляд эти проблемы могут показаться разными, но на самом деле они тесно связаны с контролем параметров процесса, предварительной обработкой материала и эксплуатационными стандартами.
2. Четыре распространенные проблемы в процессе ламинирования много-плат: проявления, причины и стратегии решения.
1. Межслоевые пузырьки: между слоями существует «воздушная прослойка», которая влияет на изоляцию и прочность соединения.
Проявление проблемы: на поперечном-сечении или поверхности ламинированной многослойной-плиты можно увидеть небольшие пузырьки, а некоторые пузырьки могут расширяться во время последующей обработки или использования, что приводит к расслоению слоев; В тяжелых случаях пузырьки могут повредить изоляцию между цепями и создать риск утечки тока.
Основные причины: ① Неправильное хранение препрега поглощает влагу из воздуха, в результате чего влага испаряется и образует пузыри во время ламинирования; ② На поверхности внутренней подложки имеются загрязняющие вещества, такие как масляные пятна и пыль, которые препятствуют сцеплению смолы с подложкой и образуют остатки воздуха; ③ Скорость нагрева при ламинировании слишком высока, из-за чего смола в препреге плавится и течет быстрее, чем скорость выпуска воздуха, в результате чего воздух задерживается между слоями; ④ Содержание смолы в препреге недостаточно для заполнения межслоевых зазоров, в результате чего остаются зазоры.
Стратегия реагирования:
Предварительная обработка материала: препрег следует хранить в сухом и герметичном помещении и сушить в соответствии с требованиями перед использованием для удаления влаги; Перед ламинированием необходимо очистить внутреннюю подложку (например, ультразвуковую очистку), чтобы на поверхности не было масла и пыли, а также высушить ее перед началом процесса ламинирования.
Оптимизация параметров процесса: умеренно замедлить скорость нагрева и выдержать определенное время на этапе, когда смола начинает плавиться (зона низкой температуры), позволяя полностью выпустить межслойный воздух; В то же время контролируйте нарастающий ритм давления ламинирования, постепенно увеличивайте давление во время процесса нагрева и помогайте выпуску воздуха и потоку смолы.
Проверка материала: перед использованием проверьте содержание смолы и текучесть препрега, чтобы избежать использования препрега с недостаточным содержанием смолы или старения.
2. Межслойное наслоение. Многослойная структура «отслаивается», что приводит к значительному снижению механической прочности.
Проявление проблемы: При внешнем воздействии или последующей обработке (например, сверлении) ламинированных много-плит происходит расслоение; При сгибании доски вручную отчетливо ощущается «рыхлость» между слоями, а в тяжелых случаях даже непосредственно видны межслоевые зазоры.
Основные причины: ① Неполное отверждение смолы препрега и недостаточная сила межслойного соединения; ② Слишком низкая температура ламинирования или недостаточное время изоляции, что приводит к недостаточному сшиванию-сшивке и отверждению смолы; ③ Шероховатость поверхности внутренней подложки недостаточна, и смола не может образовывать «закрепляющую» структуру, что приводит к слабой адгезии; ④ Недостаточное давление ламинирования приводит к тому, что каждый слой материала не прилипает плотно, и смола не может полностью проникнуть в поверхность подложки.
Стратегия реагирования:
Калибровка параметров процесса: отрегулируйте температуру ламинирования и время изоляции в зависимости от характеристик отверждения препрега, чтобы обеспечить полное отверждение смолы при высоких температурах (степень отверждения можно проверить экспериментально, чтобы избежать низких температур или короткой изоляции); В то же время соответствующим образом увеличьте давление ламинирования, чтобы обеспечить тесный контакт между материалами каждого слоя и обеспечить достаточное сцепление между смолой и подложкой.
Обработка поверхности подложки: в процессе производства внутренней подложки необходимо обеспечить, чтобы поверхность имела соответствующую шероховатость (например, формирование микровогнутых структур посредством химической обработки) для улучшения адгезии между смолой и подложкой; Избегайте чрезмерно гладких поверхностей подложки или присутствия оксидных слоев.
Постотверждающая обработка: после ламинирования и охлаждения в зависимости от потребностей можно провести постотверждающую обработку (т. е. низко-нагрев и повторную изоляцию) для дальнейшего улучшения степени отверждения смолы и повышения прочности межслойного соединения.
3. Деформация доски. Общая «деформация изгиба» много-слойных досок влияет на последующую сборку.
Проявление проблемы: после ламинирования и охлаждения много-слойная плита больше не сохраняет плоскостность и демонстрирует однонаправленный или двунаправленный изгиб (например, в форме «лука» или «седла»); При сильном короблении плата не может подойти к последующим крепежным элементам сборки, что приводит к несоосности сварки компонентов или плохому контакту в цепи.
Основные причины: ① Коэффициенты теплового расширения каждого слоя материала не совпадают, а скорость усадки разных слоев сильно различается в процессе охлаждения, что приводит к внутреннему напряжению и короблению (например, значительная разница в коэффициентах теплового расширения между внутренней подложкой и препрегом); ② Скорость охлаждения ламината слишком высока, материал сжимается неравномерно, и внутреннее напряжение не может быть снято; ③ Во время ламинирования распределение давления неравномерно: местное давление слишком высокое или слишком низкое, что приводит к неравномерной усадке каждого слоя.
Стратегия реагирования:
Соответствие материалов: выберите внутренние подложки и предварительно пропитанные материалы с одинаковыми коэффициентами теплового расширения, чтобы уменьшить разницу в усадке при охлаждении от источника; Если необходимо использовать материалы с разными характеристиками, внутреннее напряжение можно сбалансировать, регулируя соотношение толщины каждого слоя.
Контроль скорости охлаждения: после завершения ламинирования используется метод «ступенчатого охлаждения» для медленного снижения температуры (например, сначала сохранение оборудования для ламинирования в тепле в течение определенного периода времени, а затем постепенное охлаждение до комнатной температуры), давая материалу достаточно времени, чтобы снять внутреннее напряжение и избежать деформации, вызванной быстрым охлаждением.
Оптимизация давления и инструментов: проверьте распределение давления в ламинирующем оборудовании, чтобы убедиться, что поверхность прижимной пластины плоская, а давление равномерное; При необходимости используйте «противовесы» или специализированные приспособления, чтобы зафиксировать плату в процессе остывания и ограничить деформацию.
4. Межслойное смещение: «несовпадение» многослойной внутренней подложки, сбой соединения цепи.
Проявление проблемы: после ламинирования отклонение выравнивания рисунков схем на каждом внутреннем слое подложки превышает допустимый диапазон, в результате чего отверстия (например, проводящие отверстия), которые должны быть проводящими, не совпадают с рисунками схем, что делает невозможным достижение межслойных соединений схем; В тяжелых случаях цепь смещения может вызвать короткое замыкание на проводку соседнего слоя.
Основные причины: ① Метки расположения внутреннего носителя размыты или повреждены перед ламинированием, что приводит к ошибкам выравнивания при укладке; ② В процессе ламинирования давление на доску неравномерно или скорость местного расширения материала при нагревании различна, что приводит к смещению внутренней подложки; ③ Во время операции штабелирования оператор вручную выровнял отклонение и не исправил его своевременно.
Стратегия реагирования:
Оптимизация меток позиционирования: во время изготовления внутренней подложки убедитесь, что метки позиционирования (например, контрольные отверстия и линии выравнивания) четкие, полные и расположены в легко распознаваемых местах на краю платы; Перед ламинированием проверьте маркировку и удалите подложки с размытой маркировкой.
Контроль укладки и ламинирования: использование автоматического оборудования для укладки вместо ручного управления для повышения точности выравнивания; Контролируйте скорость нагрева во время ламинирования, чтобы избежать неравномерного расширения материала, вызванного внезапным локальным повышением температуры; При этом обеспечить равномерное давление на прижимную пластину и снизить возможность смещения подложки.
Обнаружение и коррекция отклонений: после ламинирования проверьте совпадение слоев с помощью рентгеновского оборудования. При обнаружении незначительного отклонения откорректируйте положение сверления при последующей обработке (в пределах допустимого отклонения); Если отклонение серьезное, своевременно проанализируйте причину и скорректируйте процесс, чтобы избежать проблем с партиями.
3. Превентивный контроль процесса ламинирования много-плат: важнее обеспечение качества, чем реагирование.
На самом деле, ответ на проблему ламинирования лучше, чем «заранее предотвратить». Помимо целенаправленных стратегий решения конкретных проблем, создание системы превентивного контроля на протяжении всего процесса может существенно снизить вероятность возникновения проблем.
Управление полным циклом материалов: предварительно пропитанные материалы и внутренние подложки необходимо хранить по мере необходимости (сухие, постоянная температура), а состояние материала (например, текучесть смолы предварительно пропитанных материалов и чистота поверхности подложек) следует регулярно проверять, чтобы избежать использования материалов с истекшим сроком годности или испорченных материалов;
Стандартизация параметров процесса: разработайте четкие параметры ламинирования (температура, давление, скорость нагрева, время изоляции) для многослойных плит различных спецификаций и регулярно калибруйте оборудование (например, датчики температуры и приборы давления), чтобы обеспечить точное выполнение параметров;
Экологический контроль: в цехе ламинирования необходимо поддерживать постоянную температуру и влажность (обычно 20-25 градусов, влажность 40–60%), чтобы избежать колебаний температуры и влажности окружающей среды, влияющих на свойства материала и стабильность процесса; Одновременно обеспечить пылеобразование в цехе и снизить запыленность воздуха;
Стандарты работы персонала: Операторы должны пройти профессиональную подготовку, быть знакомыми с характеристиками материалов и требованиями к процессам и избегать проблем, вызванных неправильной эксплуатацией (например, неравномерное усилие при штабелировании и неполная очистка).