Как ключевой носитель электронных систем, технологические инновации в печатных платах имеют решающее значение.Печатные платы с медной пастой, с их уникальными материалами и производственными процессами, постепенно превратились в развивающуюся силу в области электронного производства. Он обеспечивает новый подход к решению проблем традиционного производства печатных плат, демонстрируя значительные преимущества в повышении производительности печатных плат и оптимизации производственных процессов.
1. Основные принципы и состав печатной платы с медной пастой.
Сердцевина печатных плат с медной пастой состоит из основного материала медной пасты. Медную пасту обычно изготавливают путем смешивания медного порошка высокой-чистоты с органическими связующими, добавками и т. д. Среди них медный порошок, как проводящее тело, играет решающую роль в проведении тока в печатных платах благодаря своей превосходной проводимости. Органические связующие играют роль в равномерном диспергировании медного порошка и приклеивании его к подложке, обеспечивая стабильное удержание медной пасты в заданном положении во время последующей обработки и использования, образуя надежные проводящие линии. Существуют различные типы добавок, в том числе реологические агенты, антиоксиданты и т. д., которые используются для регулирования сыпучести медной пасты, предотвращения окисления медного порошка во время приготовления и использования, а также обеспечения качества и стабильности характеристик медной пасты.
С точки зрения состава печатные платы с медной пастой основаны на подложках, а распространенные материалы подложек включают керамические подложки, FR4 и т. д. Различные материалы подложек подходят для разных сценариев применения из-за их разных физических и химических свойств. Например, керамические подложки обладают хорошей устойчивостью к высоким температурам и высокими изоляционными характеристиками, что делает их пригодными для электронных устройств со строгими требованиями к рассеиванию тепла и электрическим характеристикам; Подложка FR4 широко используется в бытовой электронике и других областях благодаря своей низкой стоимости и отработанной технологии обработки. На подложку медная паста наносится в заранее определенных местах с помощью специальных процессов печати для формирования точных рисунков схем. Эти модели подвергаются последующей обработке, такой как сушка и спекание для испарения или затвердевания органических компонентов медной пасты, а медные порошки спекаются вместе, образуя плотные проводящие пути, создавая таким образом полную проводящую систему печатной платы.
2. Процесс производства печатной платы с медной пастой.
(1) Приготовление медной пасты
Приготовление высококачественной-медной пасты – это основной этап изготовления печатных плат с медной пастой. Во-первых, выбирается медный порошок высокой-чистоты, чистота которого обычно должна быть выше 99 %, чтобы обеспечить хорошую проводимость. Размер частиц и распределение медного порошка оказывают существенное влияние на свойства медной пасты. Как правило, медный порошок с размером частиц от 1 до 50 мкм выбирается в соответствии с конкретными требованиями применения, а частицы медного порошка разных размеров смешиваются в определенной пропорции с помощью специальных процессов для оптимизации объемной плотности и проводимости медной пасты.
(2) Процесс печати
Печать является важным шагом в точном переносе медной пасты на подложку для формирования рисунков схем. Обычно используемые процессы печати включают трафаретную печать и скребковую печать. Трафаретная печать - это распространенный метод, который включает в себя изготовление формы для трафаретной печати с определенным рисунком схемы, нанесение медной пасты на трафарет и приложение определенного давления к трафарету с помощью скребка для переноса медной пасты через область отверстия на трафарете на поверхность подложки, тем самым формируя рисунок схемы медной пасты, соответствующий рисунку трафарета. В процессе трафаретной печати такие параметры, как размер ячейки трафарета, твердость и давление скребка, а также скорость печати, могут влиять на качество печати медной пастой, например, четкость линий и однородность толщины.
(3) Сушка и спекание
После печати печатную плату с медной пастой необходимо высушить, чтобы удалить летучие вещества, такие как влага и некоторые органические растворители. Существуют различные методы сушки, обычно включая использование духовок, инфракрасных или микроволновых сушилок. Процесс сушки требует контроля соответствующей температуры и времени, чтобы гарантировать полное удаление летучих веществ без ущерба для адгезии между медной пастой и подложкой, а также для внутренней структуры медной пасты.
3. Преимущества производительности печатных плат с медной пастой
(1) Отличные показатели проводимости
Медь сама по себе является металлом с отличной проводимостью и занимает одно из первых мест по электропроводности среди обычных металлов. В печатных платах с медной пастой проводящие линии, образованные правильно подобранной и обработанной медной пастой, могут эффективно снизить сопротивление и повысить эффективность передачи тока. По сравнению с традиционными процессами производства печатных плат, такими как травление, печатные платы с медной пастой имеют значительные преимущества по проводимости. Метод травления неизбежно вызовет определенные повреждения поверхности сохранившейся медной фольги в процессе удаления излишков медной фольги, увеличивая сопротивление; Печатная плата с медной пастой образует проводящие линии посредством прямой печати и спекания, уменьшая эти повреждения и делая проводимость проводящих линий ближе к собственной проводимости меди. Например, печатные платы с медной пастой, изготовленные с использованием специальных процессов, могут иметь низкое сопротивление проводящего слоя, составляющее всего 2,26 × 10 ⁻⁸ω/м (удельное сопротивление чистой меди составляет 1,75 × 10 ⁻⁸ω/м), что может соответствовать высоким требованиям к проводимости в электронных устройствах, таких как высокоскоростные-линии передачи данных и высокочастотные-цепи.
(2) Хорошая теплоотдача
Во время работы электронных устройств выделение тепла является распространенной проблемой, особенно в интегрированных электронных системах высокой-мощности и-плотности. Качество отвода тепла напрямую влияет на стабильность и срок службы оборудования. Медь обладает хорошей теплопроводностью, а проводящие линии из медной пасты на печатных платах из медной пасты могут эффективно передавать тепло, выделяемое электронными компонентами при проведении тока. Для некоторых печатных плат, в которых используется технология сквозных отверстий медной пасты или заглушек медной пасты, тепло может быстро передаваться к другим слоям или устройствам рассеивания тепла на печатной плате через медную пасту, заполненную сквозными отверстиями, что значительно повышает общую эффективность рассеивания тепла печатной платы. В печатной плате мощных-светильников светодиодного освещения процесс заглушки медной пастой значительно увеличивает площадь теплопроводности. Медный столбик может быстро передавать тепло на другую сторону печатной платы. В сочетании с медной пастой с высокой теплопроводностью (коэффициент теплопроводности 8 Вт/мК) она может эффективно снизить рабочую температуру светодиодных чипов, продлить срок службы светильника и повысить светоотдачу.
(3) Более высокая структурная прочность
В процессе производства печатных плат из медной пасты после спекания медная паста образует прочную связь между частицами медного порошка, образуя на подложке проводящую структуру с определенной прочностью. Для печатных плат, в которых используется медная паста со сквозным-отверстием или заглушкой, после затвердевания медной пасты, заполненной сквозным-отверстием, это похоже на встраивание стальных стержней внутри печатной платы, что значительно улучшает механические свойства, такие как сопротивление изгибу и вибростойкость печатной платы. Такая более высокая структурная прочность позволяет печатным платам с медной пастой лучше адаптироваться к сложным условиям использования, сохранять целостность и стабильность схемы даже при определенных внешних воздействиях и уменьшать количество отказов схемы, вызванных механическими повреждениями. В некоторых областях, таких как промышленное контрольно-измерительное оборудование и автомобильная электроника, во время работы оборудование может подвергаться внешним воздействиям, таким как вибрация и удары. Печатные платы с медной пастой, благодаря своей хорошей структурной прочности, могут надежно работать, обеспечивая нормальную работу оборудования.
(4) Экологические преимущества
Традиционные процессы производства печатных плат, такие как травление, приводят к образованию большого количества отработанной жидкости, которая содержит большое количество ионов меди и агрессивных кислот. Последующая-очистка сложна и оказывает значительное воздействие на окружающую среду и здоровье человека. Процесс производства печатных плат с медной пастой относительно экологичен. При приготовлении и печати медной пасты нет необходимости использовать большое количество вредных химикатов, а отходы, образующиеся в процессе производства, сравнительно невелики. В то же время использование технологии спекания в защитной среде газа позволяет исключить широкое применение антиокислительных соединений, избежать чрезмерного загрязнения сырья и в целом снизить негативное воздействие на окружающую среду, что отвечает требованиям развития современной электронной промышленности по защите окружающей среды и окружающей среды.