높은 열 PCB 제조 병목 현상을 통과합니다: 임베디드 구리 블록에 대한 진공 수지 충전에 대한 심층 분석

5G 통신의 빠른 개발로, 인공지능, 고속 컴퓨팅 기술, 우수한 열 성능에 대한 수요 PCB (인쇄 회로 기판) 전자 장비가 점점 엄격 해지고 있습니다. Prismark에 따르면, 열 소산 요구 사항이 높은 PCB의 글로벌 시장 규모는 도달 할 것으로 예상됩니다. $4.78 10 억입니다 2023, CAGR이 초과됩니다 9.2%. 특히 고주파 영역에서 고속 PCB, 현지화 된 과열은 장치 신뢰성에 영향을 미치는 중요한 요소가되었습니다..

전통적인 내장 구리 블록 공정의 기술적 한계

구리 블록을 포함시키기위한 현재의 주류 산업 프로세스에는 핵심 보드와 Prepreg가 사전 윈도우 (PP) 라미네이션 전에, 라미네이션 과정에서 구리 블록을 배치합니다, PP 수지의 흐름에 의존하여 임베딩 및 고정을 완료합니다.. 이 방법은 널리 사용됩니다, 두 가지 중요한 제한이 있습니다:

첫째로, 라미네이션에 사용되는 PP에는 충분한 수지 함량이 있어야합니다.. IPC-4101E 표준에 따르면, 고해상도 PP에는 수지 함량이 있어야합니다 68% ± 5%. 수지 부피가 충분하지 않은 경우, 구리 블록 충전 영역 주변에서 공동성이 발생합니다, 눈에 띄는 격차를 형성합니다.

둘째로, PP의 흐름은 정확하게 제어되어야합니다. IPC-TM-650에 따르면 2.3.17 테스트 방법, PP의 동적 점도는 800-1,500 우선권 (180 ° C에서). 흐름이 너무 높으면, 과도한 수지는 갭 영역으로 유입 될 수 있습니다, 인근 회로 영역에서 수지 기아를 유발합니다, 보드 내에서 불량한 라미네이션 및 내부 균열로 이어짐 (수치 2).

이러한 한계는 전통적인 방법을 부적합하게 만듭니다 HDI 순차적 인 빌드 업 라미네이션을 사용하여 제조 된 제품. 이 산업 도전을 해결하기 위해, 진공 수지 충전 방법이 나타났습니다.

진공 수지 충전의 프로세스 원리 및 기술적 장점

진공 수지 충전 방법은 완전히 다른 기술적 접근 방식을 채택합니다.: 첫 번째, 정밀 라우팅은 적층 보드에서 수행되어 공동을 생성합니다.; 그런 다음 구리 블록을 배치하고 고정시킵니다; 진공 조건 하에서 수지 충전; 수지 경화 후, 마지막 단계는 연삭입니다. 완전한 처리 흐름은 다음과 같습니다: 패널 화 → 라미네이션 → 라우팅 → 구리 블록 배치 → 수지 충전 → 그라인딩 → 후속 공정.

이 방법은 전통적인 프로세스에 비해 상당한 이점을 제공합니다:

• 복잡한 구조에 적용됩니다 HDI 보드

• 보다 균일하고 신뢰할 수있는 충전 결과

• 재 작업 및 수리 기능

• 약 30% 생산 효율성 향상

• 약의 비용 절감 15-20%

진공 충전 공정을위한 주요 매개 변수 설계 및 검증

공동 모양 및 크기 최적화 설계

주요 고객의 엄격한 요구 사항에 따라, 구리 블록 주변의 수지 충전 크기는 0.254mm 미만이어야합니다.. ± 0.075mm의 내부 라우팅 기계 정확도를 고려합니다, 공동 크기 설계는 만족해야합니다: 2에이 + b ≤ 0.179mm (또는 2A + b ≤ 0.204mm). 따라서, 4 개의 캐비티 크기 체계가 설계되었습니다:
① a = 0.05mm, B = 0.050mm
② a = 0.05mm, B = 0.075mm
③ a = 0.05mm, b = 0.100mm
④ a = 0.075mm, B = 0.050mm

3 개의 공동 모양 설계도 테스트되었습니다:

• 모양 a: 표준 사각형

• 모양 b: 양쪽의 중간 점에 돌출부가 추가 된 사각형

• 모양 c: 4면 모두의 각 모서리에서 1mm가 추가 된 돌출부가있는 사각형

두께가 1.00mm이고 두께가 0.98mm 인 구리 블록의 테스트 보드 사용, 고온 저항 테이프로 고정, 진공 충전 기계에서 수지가없는 시험 충전물이 수행되었습니다.. 결과는 형상 c를 보여 주었다 (코너 돌기가있는 사각형) 최고의 반전 및 운동 방지 성능을 제공했습니다, 후속 검증을 위해 선택되었습니다.

구리 블록 고정 필름 재료 선택

구리 블록 고정 및 제거의 용이성을 고려합니다, 베이킹 중 열 안정성뿐만 아니라, 고정 필름은 고온 저항과 적절한 도구에 대한 요구 사항을 충족해야합니다.. 두 가지 재료를 비교했습니다: PE 필름 및 고온 저항성 테이프.

• 영화에서: 열 저항이 충분하지 않습니다 (최대 150 ° C), 베이킹 중에 변형이 발생하기 쉽습니다.

• 고온 저항 테이프: 200 ° C 이상의 온도를 견딜 수 있습니다, 적당한 끈적함이 있습니다, 제거시 잔류 물을 남기지 않습니다.

실험 결과 고온 내성 테이프가 고정 필름을 포함시키는 구리 블록을위한 최적의 선택임을 분명히 나타 냈습니다..

구리 블록과 보드 표면의 높이 차이 최적화

두 가지 높이 차이 체계가 검증을 위해 설계되었습니다:

• 계획 1: 보드 표면보다 20μm 더 높은 구리 블록

• 계획 2: 보드 표면보다 40μm 더 높은 구리 블록

실험 결과는 두 체계에 대한 불일치 문제가 없음을 나타냅니다. 하지만, 후속 연삭 과정의 관점에서, 20μm 높이 차이는 그라인딩 양을 제어하고 공정 시간을 줄이는 데 더 도움이됩니다..

수지 충전 매개 변수 최적화

이전에 디자인 된 공동 크기와 모양을 기반으로합니다, 일반적으로 사용되는 내부 충전 화면 메쉬 사양을 고려합니다, 진공 충전에 43T 메쉬를 사용 하였다. 1 패스 및 2 패스 충전 체계가 설계되었습니다. 구리 블록 영역의 수지 충전 효과는 충전 후 검사되었습니다.:

• 1 패스 충전: 충전 속도 약. 85-90%, 작은 거품이 존재합니다.

• 2 패스 충전: 충전 속도가 끝납니다 98%, 명백한 결함이 없습니다.

분명히, 2 패스 수지 충전 용 43T 메쉬 사용 구리 블록 갭 영역의 수지 부피 요구 사항을 충족합니다., 신뢰할 수있는 충전 결과 보장.

베이킹 배치 방법에 대한 비교 연구

수지 충전 후, 경화를위한 베이킹이 필요합니다. 두 가지 베이킹 배치 방법을 사내에서 사용할 수있었습니다:

• 수직 배치: 랙 캐리어에서

• 수평 배치: 스태킹 트레이

실험 결과는 랙 캐리어의 수직 배치가 비준수임을 분명히 보여주었습니다.. 주된 이유는 가득 찬 수지가 베이킹 중에 유동성이 유지되기 때문입니다., 그리고 중력 아래, 아래로 흐릅니다, 틈으로 인한 수지 손실을 유발하고 공극 형성을 초래합니다.. 스태킹 트레이의 수평 배치는 이상이 없었으며 권장되는 베이킹 방법입니다..

제품 신뢰성 검증 및 테스트 결과

위의 주요 제어 지점의 연구 결론을 기반으로, 임베디드 구리 블록 PCB 제품의 배치가 시험 생산되었습니다., 그리고 10 포괄적 인 신뢰성 테스트를 위해 샘플을 무작위로 선택했습니다. 테스트 항목 포함:

리플 로우 납땜 테스트

IPC-6012E 표준에 따르면, 6 무연 리플 로우 납땜주기 (피크 온도 260 ° C) 수행되었습니다. 모든 샘플은 박리없이 통과되었습니다, 물집, 또는 크래킹.

열 응력 테스트

IPC-TM-650에 이어 2.6.8 방법, 288 ° C ± 5 ° C에서의 플로트 납땜 테스트를 수행했습니다. 20 초. 모든 샘플은 이상을 보이지 않았다.

열 사이클링 테스트

IPC-9701A 표준에 따르면, 1000 -55 ℃ 내지 125 ℃의 사이클이 수행되었다. 모든 샘플은 정상적인 전기 성능과 구조적 무결성을 유지했습니다.

테이블: 신뢰성 테스트 결과 요약

진공 충전 방법의 응용 전망 및 상업적 가치

구리 블록을 임베딩하기위한 진공 수지 충전 방법은 전통적인 방법의 한계를 극복 할뿐만 아니라 PCB 산업에 상당한 상업적 가치를 제공합니다.:

기술적 이점을 상업적 가치로 변환합니다

• 개선 된 수율: 공극과 균열로 인한 스크랩을 줄입니다, 대략 수율 증가 12-15%.

• 비용 절감: 프로세스 흐름을 단순화합니다, 생산 비용 절감 15-20%.

• 확장 된 응용 프로그램: 내장 된 구리 블록 블록 열 소산 기술의 사용을 가능하게합니다. HDI 제품, 새로운 시장 공간을 여는 것.

광범위한 응용 분야

이 기술은 특히 적합합니다:

• 5G 기지국 전력 증폭기 PCB

• 고속 서버 마더 보드

• 자동차 전자 제어 장치 (씌우다)

• 고출력 LED 조명 보드

• 산업 전력 모듈

결론과 전망

이 기사는 실험을 통한 임베디드 구리 블록 PCB 기술에서 진공 수지 충전 방법의 타당성과 신뢰성을 체계적으로 검증합니다.. 주요 결론은 다음과 같습니다:

1. 각 모서리에서 1mm에서 돌출부가있는 사각형을 사용한 캐비티 모양 (모양 c) 구리 블록 이동 및 회전을 효과적으로 방지합니다.

2. 구리 블록 고정 필름으로 고온 저항성 테이프를 사용하면 고정 효과를 보장하고 후속 제거를 용이하게합니다..

3. 구리 블록과 보드 두께 설계 값 사이의 20μm 및 40μm 높이 차이는 모두 가능합니다., 그러나 20μm 구성표는 프로세스 제어 관점에서 권장됩니다..

4. 2 패스 수지 충전에 43T 메쉬를 사용하여 충분하고 일관된 충전물을 보장합니다..

5. 베이킹 중 스태킹 트레이의 수평 배치는 수지 흐름으로 인한 충전 결함을 방지합니다..

구리 블록을 포함시키는 전통적인 라미네이션 방법과 비교, 진공 수지 충전 방법은 더 높은 효율을 포함하여 상당한 이점을 제공합니다., 저렴한 비용, 더 높은 재 작업 가능성, 및 HDI 보드에 대한 적합성. 전자 장비의 열산 요구 사항이 계속 증가함에 따라, 이 새로운 기술은 높은 열 소산 PCB 제조를위한 중요한 프로세스 선택이 될 준비가되어 있습니다..

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