اختراق اختناقات تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور الحراري: تحليل متعمق لملء راتنجات الفراغ للكتل النحاسية المدمجة

مع التطور السريع لاتصالات 5G, الذكاء الاصطناعي, وتقنيات الحوسبة عالية السرعة, الطلب على الأداء الحراري المتفوق في مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور (لوحات الدوائر المطبوعة) أصبحت المعدات الإلكترونية أكثر صرامة. بحسب بريسمارك, من المتوقع أن يصل حجم السوق العالمية لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذات متطلبات التبديد الحراري العالية $4.78 مليار في 2023, مع معدل نمو سنوي مركب يتجاوز 9.2%. وخاصة في مجال الترددات العالية و مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالية السرعة, أصبح ارتفاع درجة الحرارة الموضعية عاملاً حاسماً يؤثر على موثوقية الجهاز.

القيود الفنية لعمليات كتلة النحاس التقليدية المدمجة

تشتمل عملية الصناعة السائدة الحالية لتضمين الكتل النحاسية على التجهيز المسبق للوحة الأساسية والتجهيز المسبق (ص) قبل التصفيح, وضع كتلة النحاس أثناء عملية التصفيح, والاعتماد على تدفق راتنج PP لاستكمال التضمين والتثبيت. بينما تستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع, لديها اثنين من القيود الهامة:

أولاً, يجب أن يحتوي البولي بروبيلين المستخدم في التصفيح على محتوى راتنجي كافٍ. وفقًا لمعيار IPC-4101E, يجب أن يحتوي PP ذو المحتوى العالي من الراتنج على محتوى راتينج 68% ± 5%. إذا كان حجم الراتنج غير كاف, يحدث الفراغ حول منطقة تعبئة الكتلة النحاسية, تشكيل فجوات ملحوظة.

ثانيًا, يجب التحكم بدقة في تدفق PP. وفقًا للمواصفة IPC-TM-650 2.3.17 طريقة الاختبار, يجب التحكم في اللزوجة الديناميكية لـ PP ضمن نطاق 800-1,500 باسكال (عند 180 درجة مئوية). إذا كان التدفق مرتفعًا جدًا, يمكن أن يتدفق الراتنج الزائد إلى مناطق الفجوة, مما تسبب في مجاعة الراتنج في مناطق الدائرة المجاورة, مما يؤدي إلى سوء التصفيح وحدوث شقوق داخلية داخل اللوحة (شكل 2).

هذه القيود تجعل الطرق التقليدية غير مناسبة مؤشر التنمية البشرية المنتجات المصنعة باستخدام التصفيح المتراكم المتسلسل. لمواجهة هذا التحدي الصناعة, ظهرت طريقة ملء الراتنج الفراغي.

مبدأ العملية والمزايا التقنية لملء راتنج الفراغ

تعتمد طريقة ملء الراتنج الفراغي أسلوبًا تقنيًا مختلفًا تمامًا: أولاً, يتم إجراء التوجيه الدقيق على اللوحة المصفحة لإنشاء تجاويف; ثم يتم وضع الكتل النحاسية وتثبيتها; تليها حشوة الراتنج تحت ظروف الفراغ; بعد معالجة الراتنج, الخطوة الأخيرة هي الطحن. تدفق المعالجة الكامل هو: تلبيسة ← تصفيح ← توجيه ← وضع كتلة النحاس ← حشوة الراتنج ← الطحن ← العمليات اللاحقة.

توفر هذه الطريقة مزايا كبيرة مقارنة بالعملية التقليدية:

• تنطبق على الهياكل المعقدة مثل لوحات HDI

• نتائج تعبئة موحدة وموثوقة أكثر

• القدرة على إعادة العمل والإصلاح

• تقريبًا 30% تحسين كفاءة الإنتاج

• تخفيض التكلفة بحوالي 15-20%

تصميم المعلمات الرئيسية والتحقق من صحتها لعملية ملء الفراغ

تصميم تجويف الشكل والحجم الأمثل

وفقا لمتطلبات صارمة من عميل كبير, يجب أن يكون حجم تعبئة الراتينج حول الكتلة النحاسية أقل من 0.254 مم. مع الأخذ في الاعتبار دقة آلة التوجيه الداخلية التي تبلغ ±0.075 مم, يجب أن يرضي تصميم حجم التجويف: 2أ + ب ≥ 0.179 مم (أو 2 أ + ب ≥ 0.204 مم). بالتالي, تم تصميم أربعة مخططات لحجم التجويف:
① أ=0.05 ملم, ب = 0.050 مم
②أ=0.05 ملم, ب = 0.075 ملم
③ أ = 0.05 مم, ب = 0.100 مم
④ أ = 0.075 مم, ب = 0.050 مم

كما تم اختبار ثلاثة تصاميم على شكل تجويف:

• الشكل أ: المستطيل القياسي

• الشكل ب: مستطيل مضاف إليه نتوء في منتصف كل ضلع

• الشكل ج: مستطيل مع نتوء مضاف 1 مم من كل زاوية من الجوانب الأربعة

استخدام ألواح الاختبار بسمك 1.00 مم والكتل النحاسية بسمك 0.98 مم, ثابتة بشريط مقاوم لدرجات الحرارة العالية, تم إجراء تعبئة تجريبية بدون راتينج على آلة تعبئة الفراغ. أظهرت النتائج أن الشكل C (مستطيل مع نتوءات الزاوية) قدمت أفضل أداء مضاد للدوران ومضاد للحركة, وتم اختياره للتحقق من الصحة لاحقًا.

اختيار مواد فيلم تثبيت كتلة النحاس

مع الأخذ في الاعتبار سهولة تثبيت كتلة النحاس وإزالتها, وكذلك الاستقرار الحراري أثناء الخبز, يحتاج فيلم التثبيت إلى تلبية متطلبات مقاومة درجات الحرارة العالية والابتذال المناسب. وتمت مقارنة مادتين: فيلم PE وشريط مقاوم لدرجات الحرارة العالية.

• على الفيلم: مقاومة الحرارة غير كافية (الحد الأقصى 150 درجة مئوية), عرضة للتشوه أثناء الخبز.

• شريط مقاوم لدرجات الحرارة العالية: يتحمل درجات حرارة أعلى من 200 درجة مئوية, لديه ابتذال معتدل, ولا يترك أي بقايا عند الإزالة.

أشارت النتائج التجريبية بوضوح إلى أن الشريط المقاوم لدرجة الحرارة العالية هو الخيار الأمثل لفيلم التثبيت المتضمن لكتلة النحاس.

تحسين فرق الارتفاع بين كتلة النحاس وسطح اللوحة

تم تصميم مخططين لفرق الارتفاع للتحقق من صحتها:

• مخطط 1: كتلة النحاس 20μm أعلى من سطح اللوحة

• مخطط 2: كتلة النحاس 40μm أعلى من سطح اللوحة

أشارت النتائج التجريبية إلى عدم وجود مشكلات عدم تطابق مع أي من المخططين. لكن, من منظور عملية الطحن اللاحقة, يعد فرق الارتفاع بمقدار 20 ميكرومتر أكثر ملاءمة للتحكم في كمية الطحن وتقليل وقت العملية.

تحسين معلمة ملء الراتنج

بناءً على حجم وشكل التجويف المصمم مسبقًا, والنظر في مواصفات شبكة ملء الشاشة الداخلية شائعة الاستخدام, تم استخدام شبكة 43T لملء الفراغ. تم تصميم مخططات التعبئة ذات المرور الواحد والممرين. تم فحص تأثير ملء الراتنج في منطقة كتلة النحاس بعد التعبئة:

• ملء تمريرة واحدة: معدل التعبئة تقريبا. 85-90%, مع وجود فقاعات صغيرة.

• ملء تمريرتين: يصل معدل التعبئة إلى أكثر من ذلك 98%, مع عدم وجود عيوب واضحة.

بوضوح, إن استخدام شبكة 43T لملء الراتينج ثنائي المسار يلبي متطلبات حجم الراتينج لمنطقة فجوة الكتلة النحاسية, ضمان نتائج تعبئة موثوقة.

دراسة مقارنة حول طرق وضع الخبز

بعد ملء الراتنج, مطلوب الخبز للعلاج. تتوفر طريقتان لوضع الخبز داخل الشركة:

• التنسيب العمودي: على حاملات الرف

• التنسيب الأفقي: على تكديس الصواني

أظهرت النتائج التجريبية بوضوح أن الوضع الرأسي على حاملات الرف كان غير متوافق. السبب الرئيسي هو أن الراتينج المملوء يظل قابلاً للتدفق أثناء الخبز, وتحت الجاذبية, يتدفق إلى الأسفل, مما يسبب فقدان الراتنج من الفجوات ويؤدي إلى تكوين الفراغات. لم يظهر الوضع الأفقي على صواني التراص أي تشوهات وهي طريقة الخبز الموصى بها.

التحقق من موثوقية المنتج ونتائج الاختبار

بناءً على استنتاجات البحث من نقاط التحكم الرئيسية أعلاه, تم إنتاج مجموعة من منتجات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذات الكتلة النحاسية بشكل تجريبي, و 10 تم اختيار العينات بشكل عشوائي لاختبار الموثوقية الشاملة. وشملت عناصر الاختبار:

اختبار لحام إنحسر

وفقًا لمعيار IPC-6012E, 6 دورات لحام انحسر خالية من الرصاص (درجة الحرارة القصوى 260 درجة مئوية) أجريت. جميع العينات مرت دون التصفيح, تقرحات, أو تكسير.

اختبار الإجهاد الحراري

بعد IPC-TM-650 2.6.8 طريقة, تم إجراء اختبار اللحام العائم عند 288 درجة مئوية ± 5 درجة مئوية 20 ثواني. وأظهرت جميع العينات أي تشوهات.

اختبار الدراجات الحرارية

وفقًا لمعيار IPC-9701A, 1000 أجريت دورات من -55 درجة مئوية إلى 125 درجة مئوية. حافظت جميع العينات على الأداء الكهربائي الطبيعي والسلامة الهيكلية.

طاولة: ملخص نتائج اختبار الموثوقية

آفاق التطبيق والقيمة التجارية لطريقة ملء الفراغ

إن طريقة ملء الراتنج الفراغي لتضمين الكتل النحاسية لا تتغلب فقط على قيود الطرق التقليدية ولكنها توفر أيضًا قيمة تجارية كبيرة لصناعة ثنائي الفينيل متعدد الكلور:

ترجمة المزايا التقنية إلى قيمة تجارية

• تحسين العائد: يقلل من الخردة الناجمة عن الفراغ والشقوق, زيادة العائد بنحو 12-15%.

• تخفيض التكلفة: يبسط تدفق العملية, خفض تكاليف الإنتاج بنسبة 15-20%.

• التطبيقات الموسعة: تمكن من استخدام تكنولوجيا تبديد الحرارة كتلة النحاس المدمجة في منتجات اتش دي اي, فتح مساحات سوقية جديدة.

مجالات تطبيق واسعة

هذه التكنولوجيا مناسبة بشكل خاص ل:

• 5G قاعدة محطة مكبر كهربائي ثنائي الفينيل متعدد الكلور

• اللوحات الأم للخادم عالي السرعة

• وحدات التحكم الإلكترونية للسيارات (وحدات التحكم الإلكترونية)

• لوحات إضاءة LED عالية الطاقة

• وحدات الطاقة الصناعية

الاستنتاج والتوقعات

تتحقق هذه المقالة بشكل منهجي من جدوى وموثوقية طريقة ملء راتينج الفراغ في تكنولوجيا ثنائي الفينيل متعدد الكلور للكتلة النحاسية المدمجة من خلال التجارب. الاستنتاجات الرئيسية هي كما يلي:

1. شكل التجويف باستخدام مستطيل به نتوءات 1 مم من كل زاوية (الشكل ج) يمنع بشكل فعال حركة كتلة النحاس والدوران.

2. إن استخدام الشريط المقاوم لدرجة الحرارة العالية كفيلم تثبيت الكتلة النحاسية يضمن فعالية التثبيت ويسهل عملية الإزالة اللاحقة.

3. إن اختلافات الارتفاع 20μm و 40μm بين قيمة تصميم كتلة النحاس وسمك اللوحة ممكنة, ولكن يوصى باستخدام مخطط 20 ميكرومتر من منظور التحكم في العملية.

4. إن استخدام شبكة 43T لملء الراتينج ثنائي المسار يضمن تعبئة كافية ومتسقة.

5. إن الوضع الأفقي على صواني التكديس أثناء الخبز يمنع عيوب الحشو الناتجة عن تدفق الراتنج.

مقارنة بطريقة التصفيح التقليدية لتضمين الكتل النحاسية, توفر طريقة ملء الراتنج الفراغي مزايا كبيرة بما في ذلك الكفاءة الأعلى, تكلفة أقل, قابلية إعادة تشغيل أعلى, ومدى ملاءمتها للوحات HDI. مع استمرار زيادة متطلبات التبديد الحراري في المعدات الإلكترونية, من المتوقع أن تصبح هذه التقنية الجديدة خيارًا حاسمًا لعملية تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي التبديد الحراري.

لمهندسي التصميم والمتخصصين في مجال المشتريات الذين يبحثون عن حلول PCB عالية التبديد الحراري, يوصى بالدخول في مناقشات تفصيلية مع المحترفين موردي ثنائي الفينيل متعدد الكلور. [انقر فوق هذا الارتباط لتنزيل تقرير تصنيع المنتجات التفصيلي لشركتنا للحصول على الحلول المثلى والدعم الفني المصمم خصيصًا لتطبيقات محددة.]

يمكن لمقدمي خدمات تصنيع ثنائي الفينيل متعدد الكلور عالي الجودة تقديم خدمات شاملة بدءًا من استشارات التصميم وحتى الإنتاج الحجمي ثنائي الفينيل متعدد الكلور, ضمان الأداء الحراري الممتاز للمنتج وتقصير وقت طرحه في السوق.