Die sich rasant entwickelnde Elektronikindustrie stellt immer höhere Anforderungen an die Leiterplattenfertigungsindustrie (Printed Circuit Board, PCB), darunter eine stetig steigende Anzahl von Lagen, eine immer höhere Leiterbahndichte und zunehmend dünnere Innenlagen, was alles zusammen zur wachsenden Bedeutung vonLagenaufbauund Laminierungstechnologie.
Um Qualitätsprobleme wie Fehlplatzierungen während des Laminierprozesses zu vermeiden, wird in der Regel vor dem Lagenaufbau beim Mehrschichtprozess ein Vorverpressen (Fusion) durchgeführt.PCB-HerstellungsprozessIm Vergleich zur herkömmlichen Fusionstechnologie weist die moderne Fusionstechnologie Vorteile wie hohe Effizienz, einfache Bedienung und geringe Kosten auf, was sie für die Herstellung mehrlagiger Leiterplatten zugänglich macht. Ausgehend von den grundlegenden Technologien der Fusion‑PCB‑Fertigung werden in diesem Artikel die Parameterfaktoren erörtert, die den Fusionseffekt und das Anwendungsniveau der Fusionstechnologie beeinflussen, und es werden zuverlässige Referenzen mit ermittelten optimalen Fusionsparametern bereitgestellt.
Grundlagen der Fusionstechnologie
Als traditionelle Technologie wurde die Niettechnologie in der Leiterplattenherstellung (PCB) weit verbreitet eingesetzt. Dennoch weist die Niettechnologie auch einige Nachteile auf, wie etwa hohe Kosten der Leiterplatte aufgrund der hohen Kosten der Nieten, Fehlplatzierungen infolge von Verformungen der Leiterplatte, die Anfälligkeit der Schablone für Beschädigungen, nietförmige Vertiefungen auf der Leiterplatte usw. Daher wird die Fusionstechnologie zunehmend eingesetzt, um die Niettechnologie zu ersetzen.
Je nach Schmelzeigenschaft des Epoxidharz-Prepregs funktioniert die Fusionstechnologie, indem das Prepreg bei einer bestimmten Temperatur aufgeschmolzen wird, sodass das B-Phasen-Epoxidharz in C-Phasen-Epoxidharz umgewandelt wird und die inneren Lagen durch Klebstoffe miteinander verbunden werden. Die Fusion ist einer der wichtigsten Prozesse während der Laminierung, und ihre Leistung bestimmt direkt das Verhalten der Laminierung. Zu den Schlüsselelementen der Fusionstechnologie gehören:
• Genauigkeit des Positionierungssystems
Die Art des Positionierungssystems steht in direktem Zusammenhang mit der Ausrichtungsgenauigkeit zwischen den inneren Schichten, was wiederum den Prozentsatz der Durchlaufquote beeinflusst. Hervorragende Positionierungssysteme sollten stabil, zuverlässig und gut reproduzierbar sein.
• Fusion Point Design
Der Schmelzpunkt ist ein wesentliches Thema in Bezug auf die Schmelztechnologie mit zahlreichen Formen wie Quadrat, Kreis und Oval. Der Schmelzpunkt sollte hinsichtlich der Fläche angemessen sein, da Schmelzpunkte mit zu kleiner Fläche tendenziell zu einer nicht sehr stabilen Schmelzschweißung führen, während Schmelzpunkte mit zu großer Fläche tendenziell zu einer Bilddurchdringung führen, die möglicherweise weiße Flecken, lose Verbindungen zwischen den inneren Schichten oder Delamination verursachen kann.
• Ebenheit der Ausrüstung
Die Ebenheit der Ausrüstung beeinflusst die Winkligkeit der Leiterplatte während des Fusionsvorgangs, die Kraftverteilung während des Fusionsvorgangs und das Momentengleichgewicht. Unebenheiten führen dazu, dass die Leiterplatte verformt wird, was wiederum zu einer Fehlpositionierung zwischen den Lagen führt.
• Temperatur- und Zeitsteuerung
Im Prozess der Implementierung der Fusionstechnologie sollten Temperatur und Zeit sorgfältig beherrscht und kontrolliert werden, um Verbrennungen, weiße Flecken, Entlötungen und Alterung zu vermeiden. Darüber hinaus spielt der Lagenaufbau der Leiterplatte eine bedeutende Rolle bei der Bestimmung der Fusionswirkung.
Faktoren, die die Fusionsleistung bei der Fusion-PCB-Herstellung beeinflussen
• Schmelzschweißverbindung
Verschiedene Schweißverbindungen und Schweißeffekte sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst, um unterschiedlichen Arten von Schmelzschweißverbindungen gerecht zu werden.
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Form des Schmelzschweißstoßes
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Zwischen L1/2 und PP
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Zwischen L3/4 und PP
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Zwischen L5/6 und PP
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Durchschnittliche Anleihe
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| Kreis |
6,19 |
4,51 |
5,99 |
5,62 |
| 5,81 |
4,82 |
6,07 |
| 6,06 |
5,38 |
5,77 |
| Rechteck |
9,77 |
7,89 |
9,46 |
8,71 |
| 9,90 |
6,78 |
9,58 |
| 8,75 |
6,94 |
9,32 |
Basierend auf der oben dargestellten Tabelle ist die Fläche der rechteckigen Fusionslötverbindung dreimal so groß wie die der kreisförmigen Fusionslötverbindung, weshalb die durch die rechteckige Fusionslötverbindung erzeugte Bindung offensichtlich größer ist als die durch die kreisförmige Fusionslötverbindung erzeugte. Dennoch ist der durch die rechteckige Fusionslötverbindung erzeugte Harzfluss deutlich größer als der durch die kreisförmige Fusionslötverbindung erzeugte. Wenn der Harzfluss zu groß ist, kann ein Teil der Leiterplattenkante möglicherweise höher als die Leiterplatte liegen, was zu einem scheinbaren Druck auf die Leiterplattenkante führen kann. Bei kleinformatigen Leiterplattenprodukten sind die gestaltbaren Fusionspunkte stark begrenzt und die kreisförmigen Fusionslötverbindungen weisen eine kleine Fläche auf, sodass die Fusionsbindung unzureichend ist. Daher sollte eine rechteckige Fusionslötverbindung gewählt und die Fusionspositionen sorgfältig ausgelegt werden. Durch ein geeignetes Einrücken der Leiterplatte nach innen kann der Nachteil eines übermäßigen Harzflusses überwunden werden.
• Schmelztemperatur
Wenn die Fusionstemperatur 300 °C erreicht, ist der Fusionsausdehnungsbereich relativ groß und der Fusionseffekt wird stark beeinträchtigt. Wenn die Fusionstemperatur 270 °C erreicht, ist der Fusionsausdehnungsbereich ungleichmäßig, es besteht Rissgefahr und der Fusionseffekt wird stark beeinträchtigt. Wenn die Fusionstemperatur 285 °C erreicht, ist die Fusionsausdehnung gleichmäßig und es besteht keine Rissgefahr, was zu einem optimalen Fusionseffekt führt. Daher kann geschlossen werden, dass bei gleicher Fusionszeit und gleichem Lagenaufbau 285 °C die beste Fusionstemperatur für die Herstellung von mehrlagigen Leiterplatten ist.
• Fusionszeit
Bei gleicher Fusionstemperatur und gleichem Lagenaufbau beeinflusst eine unterschiedliche Fusionszeit die Fusionsausdehnungsfläche und den Fusionseffekt. Bei einer Fusionszeit von 12 Sekunden ist die Fusionsausdehnungsfläche ungleichmäßig, mit Rissrisiko und schlecht ausgeführtem Fusionseffekt. Bei einer Fusionszeit von 18 Sekunden ist die Fusionsausdehnungsfläche groß, mit schlechtem Fusionseffekt. Bei einer Fusionszeit von 15 Sekunden ist die Fusionsausdehnung gleichmäßig, ohne Rissrisiko und mit optimalem Fusionseffekt. Daher ist bei gleicher Fusionstemperatur und gleichem Lagenaufbau eine Fusionszeit von 15 Sekunden optimal für die Herstellung von mehrlagigen Leiterplatten. Sowohl eine zu lange als auch eine zu kurze Fusionszeit führt zu einem schlechten Fusionseffekt.
• Lagenaufbau
Bei gleicher Fusionstemperatur und Fusionszeit bestimmen unterschiedliche Lagenaufbauten die Fusionsfläche und den Fusionseffekt. Bei gleicher Fusionszeit und Fusionstemperatur ist die Ausdehnungsfläche der Fusion gleichmäßig und rissfrei, wenn Prepreg 2116 verwendet wird, was zu einem optimalen Fusionseffekt führt. Bei gleicher Fusionszeit und Fusionstemperatur ist die Ausdehnungsfläche der Fusion gleichmäßig, jedoch mit Rissen, wenn Prepreg 7628 verwendet wird. Dies zeigt, dass bei gleicher Fusionszeit und Fusionstemperatur ein dünneres Prepreg zu einem besseren Fusionseffekt führt. Daher kann gefolgert werden, dass ein Lagenaufbau mit Prepreg 2116 oder dünner für die Implementierung der Fusionstechnologie bei der Herstellung von mehrlagigen Leiterplatten geeignet ist.
In Übereinstimmung mit der Diskussion in diesem Artikel gibt es viele Faktoren, die den Fusionseffekt beeinflussen: Form der Fusionsschweißnaht, Fusionstemperatur, Fusionszeit und Lagenaufbau. Eine rechteckige Fusionsschweißnaht führt zu einem besseren Fusionseffekt als eine kreisförmige Fusionsschweißnaht. Bei gleichem Lagenaufbau und gleicher Fusionszeit gilt: Je höher die Fusionstemperatur ist, desto größer wird der Fusionsausdehnungsbereich. Eine zu niedrige Fusionstemperatur führt zu einem ungleichmäßigen Fusionsausdehnungsbereich mit Rissrisiken. Je länger die Fusionszeit ist, desto größer wird der Fusionsausdehnungsbereich. Wenn die Fusionszeit 15 Sekunden überschreitet, wird der Fusionsausdehnungsbereich vergrößert, wobei ein schlechter Fusionseffekt entsteht. Je dünner die Prepreg-Struktur ist, desto gleichmäßiger wird die Fusionsausdehnung. Daher ist 2116-Prepreg oder dünner am besten für die Fusion geeignet.
