Nel processo di produzione dei circuiti stampati multi-strato, la tecnologia di laminazione è uno degli anelli principali. Combina strettamente substrati interni multi-strato con prepreg attraverso l'azione di alta temperatura e alta pressione, formando un pannello multistrato strutturalmente stabile e affidabile. La qualità del processo di laminazione determina direttamente la resistenza meccanica, le prestazioni di isolamento e la stabilità della conduttività del circuito della scheda multi-strato. Il verificarsi di un problema non porta solo alla rottamazione della scheda, ma può anche compromettere il funzionamento sicuro dei successivi dispositivi elettronici. Tuttavia, a causa di fattori quali proprietà del materiale, parametri di processo e ambiente operativo, durante il processo di laminazione si incontrano inevitabilmente vari problemi. Comprendere le manifestazioni e le cause di questi problemi comuni e padroneggiare le strategie di risposta corrispondenti è la chiave per garantire la qualità della produzione di schede multi-strato.
1, Gli obiettivi principali e le categorie di problemi comuni del processo di laminazione di pannelli multi-strato
L'obiettivo principale della laminazione del pannello multi-strato è quello di ottenere un legame stretto "senza spazi, senza bolle e senza offset" tra ogni strato di materiale: la resina nel preimpregnato deve essere completamente fusa e fatta scorrere, riempiendo gli spazi tra il substrato interno e il materiale di rinforzo, eliminando al tempo stesso l'aria tra gli strati; Dopo il raffreddamento e la solidificazione, la struttura multi-strato deve essere mantenuta piatta, con un allineamento preciso di ogni strato e senza difetti come delaminazione o deformazione.
Dalla situazione di produzione effettiva, i problemi comuni di laminazione si concentrano principalmente su quattro dimensioni: problemi di legame tra gli strati (come delaminazione e bolle), problemi di aspetto e planarità (come deformazione e rientranza), problemi di precisione dell'allineamento (come lo spostamento degli strati interstrati) e problemi di distribuzione della resina (come resina insufficiente o eccessiva). Questi problemi possono sembrare diversi in apparenza, ma in realtà sono strettamente correlati al controllo dei parametri di processo, al pretrattamento dei materiali e agli standard operativi.
2, Quattro problemi comuni nel processo di laminazione di pannelli multi-strato: manifestazioni, cause e strategie di gestione
1. Bolle interstrato: tra gli strati è presente uno "strato d'aria" che influisce sull'isolamento e sulla forza di adesione
Manifestazione del problema: si possono vedere piccole bolle sulla-sezione trasversale o sulla superficie del pannello multistrato laminato-e alcune bolle potrebbero espandersi durante la lavorazione o l'utilizzo successivi, portando alla separazione degli strati intermedi; Nei casi più gravi, le bolle possono danneggiare l'isolamento tra i circuiti e comportare il rischio di dispersioni elettriche.
Cause principali: ① La conservazione impropria del preimpregnato assorbe l'umidità dall'aria, provocandone l'evaporazione e la formazione di bolle durante la laminazione; ② Sulla superficie del substrato interno sono presenti sostanze inquinanti come macchie d'olio e polvere, che ostacolano il legame tra la resina e il substrato e formano residui d'aria; ③ La velocità di riscaldamento della laminazione è troppo elevata, causando lo scioglimento della resina nel preimpregnato e il flusso più veloce della velocità di scarico dell'aria, con conseguente aria intrappolata tra gli strati; ④ Il contenuto di resina nel prepreg non è sufficiente per riempire gli spazi tra gli strati, lasciando degli spazi vuoti.
Strategia di risposta:
Pretrattamento del materiale: il prepreg deve essere conservato in un ambiente asciutto e sigillato e asciugato secondo i requisiti prima dell'uso per rimuovere l'umidità; Il substrato interno deve essere pulito (ad esempio con la pulizia a ultrasuoni) prima della laminazione per garantire che la superficie sia priva di olio e polvere e deve essere asciugato prima di iniziare il processo di laminazione.
Ottimizzazione dei parametri di processo: rallentare moderatamente la velocità di riscaldamento e mantenere un certo periodo di tempo durante la fase in cui la resina inizia a sciogliersi (zona a bassa temperatura), consentendo all'aria intercalare di essere completamente scaricata; Allo stesso tempo, controlla il ritmo crescente della pressione di laminazione, aumenta gradualmente la pressione durante il processo di riscaldamento e favorisce lo scarico dell'aria e il flusso della resina.
Ispezione del materiale: controllare il contenuto di resina e la scorrevolezza del prepreg prima dell'uso per evitare di utilizzare prepreg con contenuto di resina insufficiente o invecchiamento.
2. Stratificazione degli strati intermedi: la struttura multi-strato si "stacca", determinando una significativa diminuzione della resistenza meccanica
Manifestazione del problema: quando i pannelli laminati multi-strato sono soggetti a impatto esterno o lavorazione successiva (come la perforazione), si verifica la separazione degli strati intermedi; Piegando la tavola a mano, puoi sentire chiaramente la "allentamento" tra gli strati e, nei casi più gravi, puoi persino vedere direttamente gli spazi tra gli strati.
Cause principali: ① Indurimento incompleto della resina preimpregnata e forza di adesione interstrato insufficiente; ② La temperatura di laminazione è troppo bassa o il tempo di isolamento è insufficiente, con conseguente reticolazione-e indurimento della resina insufficienti; ③ La rugosità superficiale del substrato interno è insufficiente e la resina non può formare una struttura di "ancoraggio", con conseguente debole adesione; ④ Una pressione di laminazione insufficiente fa sì che ciascuno strato di materiale non aderisca saldamente e la resina non possa penetrare completamente nella superficie del substrato.
Strategia di risposta:
Calibrazione dei parametri di processo: regolare la temperatura di laminazione e il tempo di isolamento in base alle caratteristiche di polimerizzazione del preimpregnato per garantire la completa polimerizzazione della resina ad alte temperature (il grado di polimerizzazione può essere verificato attraverso esperimenti per evitare basse temperature o brevi isolamenti); Allo stesso tempo, aumentare opportunamente la pressione di laminazione per garantire uno stretto contatto tra i materiali di ciascuno strato e favorire un legame sufficiente tra la resina e il substrato.
Trattamento della superficie del substrato: durante il processo di produzione del substrato interno, è necessario garantire che la superficie abbia una ruvidità adeguata (come la formazione di strutture microconcave attraverso il trattamento chimico) per migliorare l'adesione tra la resina e il substrato; Evitare superfici del supporto eccessivamente lisce o la presenza di strati di ossido.
Trattamento post-indurimento: dopo la laminazione e il raffreddamento, è possibile eseguire il trattamento "post-indurimento" in base alle esigenze (ovvero riscaldamento e isolamento a bassa-temperatura) per migliorare ulteriormente il grado di indurimento della resina e aumentare la forza di adesione tra gli strati.
3. Deformazione della tavola: la "deformazione da flessione" complessiva delle tavole multi-strato influisce sul successivo assemblaggio
Manifestazione del problema: dopo la laminazione e il raffreddamento, il pannello multi-strato non mantiene più la planarità e mostra una flessione unidirezionale o bidirezionale (come la forma ad "arco" o "a sella"); Quando la deformazione è grave, la scheda non può adattarsi ai dispositivi di assemblaggio successivi, con conseguente disallineamento della saldatura dei componenti o cattivo contatto del circuito.
Cause principali: ① I coefficienti di dilatazione termica di ciascuno strato di materiale non sono abbinati e la velocità di ritiro dei diversi strati varia notevolmente durante il processo di raffreddamento, causando stress interno e deformazione (come la differenza significativa nei coefficienti di dilatazione termica tra il substrato interno e il preimpregnato); ② La velocità di raffreddamento della laminazione è troppo elevata, il materiale si restringe in modo non uniforme e lo stress interno non può essere rilasciato; ③ Durante la laminazione, la distribuzione della pressione non è uniforme, con la pressione locale troppo alta o troppo bassa, con conseguente restringimento incoerente di ciascuno strato.
Strategia di risposta:
Abbinamento dei materiali: selezionare substrati interni e materiali preimpregnati con coefficienti di dilatazione termica simili per ridurre la differenza nel ritiro da raffreddamento dalla fonte; Se è necessario utilizzare materiali con caratteristiche diverse, lo stress interno può essere bilanciato regolando il rapporto di spessore di ciascuno strato.
Controllo della velocità di raffreddamento: una volta completata la laminazione, viene utilizzato un metodo di "raffreddamento a fasi" per ridurre lentamente la temperatura (come ad esempio mantenere prima calda l'attrezzatura di laminazione per un periodo di tempo e quindi raffreddarla gradualmente a temperatura ambiente), dando al materiale tempo sufficiente per rilasciare lo stress interno ed evitare deformazioni causate dal raffreddamento rapido.
Ottimizzazione della pressione e degli utensili: controllare la distribuzione della pressione dell'attrezzatura di laminazione per garantire che la superficie della piastra di pressione sia piatta e la pressione sia uniforme; Se necessario, utilizzare "contrappesi" o dispositivi specializzati per fissare la scheda durante il processo di raffreddamento e limitare la deformazione.
4. Offset interstrato: "disallineamento" del substrato interno multistrato, errore di connessione del circuito
Manifestazione del problema: dopo la laminazione, la deviazione dell'allineamento dei modelli di circuito su ciascuno strato di substrato interno supera l'intervallo consentito, causando il disallineamento dei fori (come i fori conduttivi) che dovrebbero essere conduttivi con i modelli di circuito, rendendo impossibile ottenere connessioni del circuito interstrato; Nei casi più gravi, il circuito di offset potrebbe cortocircuitare con il cablaggio dello strato adiacente.
Cause principali: ① I segni di posizionamento del substrato interno sono sfocati o danneggiati prima della laminazione, con conseguenti errori di allineamento durante l'impilamento; ② Durante il processo di laminazione, la pressione sul pannello non è uniforme o il tasso di espansione locale del materiale è diverso quando riscaldato, con conseguente spostamento del substrato interno; ③ Durante l'operazione di impilamento, l'operatore ha allineato manualmente la deviazione e non l'ha corretta in modo tempestivo.
Strategia di risposta:
Ottimizzazione dei segni di posizionamento: durante la produzione del substrato interno, assicurarsi che i segni di posizionamento (come fori di riferimento e linee di allineamento) siano chiari, completi e posizionati in posizioni facilmente riconoscibili sul bordo del pannello; Controllare i contrassegni prima della laminazione e rimuovere i substrati con contrassegni sfocati.
Controllo di impilamento e laminazione: utilizzo di apparecchiature di impilamento automatizzate anziché funzionamento manuale per migliorare la precisione dell'allineamento; Controllare la velocità di riscaldamento durante la laminazione per evitare un'espansione irregolare del materiale causata da un improvviso aumento della temperatura locale; Allo stesso tempo, garantire una pressione uniforme sulla piastra di pressione e ridurre la possibilità di spostamento del substrato.
Rilevamento e correzione della deviazione: dopo la laminazione, controllare l'allineamento tra gli strati tramite apparecchiature di rilevamento a raggi X. Se viene rilevata una leggera deviazione, regolare la posizione di foratura nella lavorazione successiva (entro l'intervallo di deviazione consentito); Se la deviazione è grave, analizzare la causa in modo tempestivo e adattare il processo per evitare problemi batch.
3, Controllo preventivo del processo di laminazione di schede multi-strato: garanzia di qualità più importante della risposta
In effetti, la risposta al problema della laminazione è migliore della “prevenzione anticipata”. Oltre alle strategie mirate per problemi specifici, l’istituzione di un sistema di controllo preventivo durante l’intero processo può ridurre sostanzialmente la probabilità che si verifichi un problema
Gestione del ciclo completo del materiale: i materiali preimpregnati e i substrati interni devono essere conservati come richiesto (a temperatura asciutta e costante) e lo stato del materiale (come la fluidità della resina dei materiali preimpregnati e la pulizia della superficie dei substrati) deve essere controllato regolarmente per evitare l'uso di materiali scaduti o deteriorati;
Standardizzazione dei parametri di processo: sviluppare parametri di laminazione chiari (temperatura, pressione, velocità di riscaldamento, tempo di isolamento) per schede multi-strato con specifiche diverse e calibrare regolarmente le apparecchiature (come sensori di temperatura e strumenti di pressione) per garantire un'esecuzione accurata dei parametri;
Controllo ambientale: l'officina di laminazione deve mantenere temperatura e umidità costanti (solitamente 20-25 gradi, 40% -60% di umidità) per evitare fluttuazioni della temperatura e dell'umidità ambientale che influiscono sulle proprietà del materiale e sulla stabilità del processo; Allo stesso tempo, garantire la prevenzione della polvere in officina e ridurre l'inquinamento da polvere nell'aria;
Standard operativi del personale: gli operatori devono seguire una formazione professionale, avere familiarità con le caratteristiche dei materiali e i requisiti del processo ed evitare problemi causati da un funzionamento improprio (come forza irregolare durante l'impilamento e pulizia incompleta).