Sebagai pembawa utama sistem elektronik, inovasi teknologi papan sirkuit sangatlah penting.Papan sirkuit pasta tembaga, dengan aplikasi material dan proses manufakturnya yang unik, secara bertahap muncul sebagai kekuatan baru di bidang manufaktur elektronik. Ini memberikan pendekatan baru untuk memecahkan tantangan dalam pembuatan papan sirkuit tradisional, menunjukkan keuntungan signifikan dalam meningkatkan kinerja papan sirkuit dan mengoptimalkan proses produksi.
1, Prinsip dasar dan komposisi papan sirkuit pasta tembaga
Inti dari papan sirkuit pasta tembaga terletak pada bahan utama pasta tembaga. Pasta tembaga biasanya dibuat dengan mencampurkan-bubuk tembaga dengan kemurnian tinggi dengan pengikat organik, bahan tambahan, dll. Diantaranya, bubuk tembaga, sebagai badan konduktif, berperan penting dalam menghantarkan arus pada papan sirkuit karena konduktivitasnya yang sangat baik. Pengikat organik berperan dalam menyebarkan bubuk tembaga secara merata dan menempelkannya ke substrat, memastikan bahwa pasta tembaga dapat dipertahankan secara stabil pada posisi yang telah ditentukan selama pemrosesan dan penggunaan selanjutnya, sehingga membentuk garis konduktif yang andal. Ada berbagai jenis bahan tambahan, termasuk bahan reologi, antioksidan, dll., yang digunakan untuk mengatur daya alir pasta tembaga, mencegah oksidasi bubuk tembaga selama persiapan dan penggunaan, serta memastikan kualitas dan stabilitas kinerja pasta tembaga.
Dari perspektif komposisi, papan sirkuit pasta tembaga didasarkan pada substrat, dan bahan substrat yang umum mencakup substrat keramik, FR4, dll. Bahan substrat yang berbeda cocok untuk skenario aplikasi yang berbeda karena sifat fisik dan kimianya yang berbeda. Misalnya, substrat keramik memiliki ketahanan suhu tinggi yang baik dan kinerja insulasi yang tinggi, sehingga cocok untuk perangkat elektronik dengan persyaratan ketat untuk pembuangan panas dan kinerja listrik; Substrat FR4 banyak digunakan dalam elektronik konsumen dan bidang lainnya karena biayanya yang rendah dan teknologi pemrosesan yang matang. Pada substrat, pasta tembaga dicetak pada posisi yang telah ditentukan melalui proses pencetakan tertentu untuk membentuk pola sirkuit yang tepat. Pola-pola ini menjalani pemrosesan selanjutnya seperti pengeringan dan sintering untuk menguapkan atau memadatkan komponen organik dalam pasta tembaga, dan bubuk tembaga disinter bersama untuk membentuk jalur konduktif yang rapat, sehingga membangun sistem konduktif papan sirkuit yang lengkap.
2, Proses pembuatan papan sirkuit pasta tembaga
(1) Pembuatan pasta tembaga
Mempersiapkan-pasta tembaga berkualitas tinggi adalah langkah utama dalam membuat papan sirkuit pasta tembaga. Pertama, bubuk tembaga dengan kemurnian-tinggi dipilih, yang biasanya harus memiliki kemurnian di atas 99% untuk memastikan konduktivitas yang baik. Ukuran partikel dan distribusi bubuk tembaga mempunyai pengaruh yang signifikan terhadap sifat pasta tembaga. Umumnya, bubuk tembaga dengan ukuran partikel berkisar antara 1-50 μm dipilih sesuai dengan persyaratan aplikasi spesifik, dan ukuran partikel bubuk tembaga yang berbeda dicampur dalam proporsi tertentu melalui proses khusus untuk mengoptimalkan kepadatan massal dan konduktivitas pasta tembaga.
(2) Proses pencetakan
Pencetakan adalah langkah penting dalam mentransfer pasta tembaga secara akurat ke substrat untuk membentuk pola sirkuit. Proses pencetakan yang umum digunakan meliputi sablon dan pencetakan pelapis scraper. Sablon adalah metode umum yang melibatkan pembuatan pelat sablon dengan pola sirkuit tertentu, penempatan pasta tembaga pada layar, dan pemberian tekanan tertentu pada layar menggunakan pengikis untuk memindahkan pasta tembaga melalui area bukaan pada layar ke permukaan substrat, sehingga membentuk pola sirkuit pasta tembaga yang sesuai dengan pola layar. Dalam proses sablon, parameter seperti ukuran mesh layar, kekerasan dan tekanan scraper, serta kecepatan pencetakan semuanya dapat mempengaruhi kualitas pencetakan pasta tembaga, seperti kejelasan garis dan keseragaman ketebalan.
(3) Pengeringan dan sintering
Setelah dicetak, papan sirkuit pasta tembaga perlu dikeringkan untuk menghilangkan zat yang mudah menguap seperti kelembapan dan beberapa pelarut organik. Ada berbagai macam metode pengeringan, umumnya termasuk menggunakan oven, pengering inframerah, atau pengering microwave. Proses pengeringan memerlukan pengendalian suhu dan waktu yang tepat untuk memastikan bahwa zat-zat yang mudah menguap benar-benar hilang tanpa mempengaruhi kinerja adhesi antara pasta tembaga dan substrat, serta struktur internal pasta tembaga.
3, Keunggulan kinerja papan sirkuit pasta tembaga
(1) Kinerja konduktivitas yang sangat baik
Tembaga sendiri merupakan logam dengan konduktivitas yang sangat baik, menempati peringkat teratas dalam hal konduktivitas listrik di antara logam-logam biasa. Pada papan sirkuit pasta tembaga, garis konduktif yang dibentuk oleh pasta tembaga yang telah proporsional dan diproses dengan benar dapat secara efektif mengurangi hambatan dan meningkatkan efisiensi transmisi arus. Dibandingkan dengan proses pembuatan papan sirkuit tradisional seperti etsa, papan sirkuit pasta tembaga memiliki keunggulan signifikan dalam konduktivitas. Metode etsa pasti akan menyebabkan kerusakan tertentu pada permukaan foil tembaga yang tertahan selama proses menghilangkan kelebihan foil tembaga, sehingga meningkatkan resistensi; Papan sirkuit pasta tembaga membentuk garis konduktif melalui pencetakan langsung dan sintering, mengurangi kerusakan ini dan membuat konduktivitas garis konduktif mendekati konduktivitas bawaan tembaga. Misalnya, papan sirkuit pasta tembaga yang dibuat menggunakan proses tertentu dapat memiliki resistivitas lapisan konduktif yang rendah hingga 2,26 × 10 ⁻⁸ω/m (tembaga murni memiliki resistivitas 1,75 × 10 ⁻⁸ω/m), yang dapat memenuhi persyaratan konduktivitas yang tinggi dalam aplikasi perangkat elektronik seperti jalur transmisi data berkecepatan tinggi dan sirkuit frekuensi tinggi.
(2) Kinerja pembuangan panas yang baik
Selama pengoperasian perangkat elektronik, timbulnya panas adalah masalah umum, terutama pada sistem elektronik terintegrasi-berdaya tinggi,-densitas tinggi. Kinerja pembuangan panas secara langsung mempengaruhi stabilitas dan masa pakai peralatan. Tembaga memiliki konduktivitas termal yang baik, dan garis konduktif pasta tembaga pada papan sirkuit pasta tembaga dapat secara efektif mentransfer panas yang dihasilkan oleh komponen elektronik sambil menghantarkan arus. Untuk beberapa papan sirkuit yang menggunakan teknologi lubang tembus pasta tembaga atau lubang sumbat pasta tembaga, panas dapat dengan cepat dialirkan ke lapisan lain atau perangkat pembuangan panas pada papan sirkuit melalui pasta tembaga yang diisi melalui lubang, sehingga sangat meningkatkan efisiensi pembuangan panas papan sirkuit secara keseluruhan. Pada papan sirkuit perlengkapan pencahayaan LED berdaya tinggi, proses lubang sumbat pasta tembaga sangat meningkatkan area konduktivitas termal. Pilar tembaga dapat dengan cepat memindahkan panas ke sisi lain papan sirkuit. Dikombinasikan dengan pasta tembaga konduktivitas termal yang tinggi (koefisien konduktivitas termal 8w/mk), secara efektif dapat mengurangi suhu pengoperasian chip LED, memperpanjang masa pakai perlengkapan, dan meningkatkan efisiensi cahaya.
(3) Kekuatan struktural yang lebih tinggi
Dalam proses produksi papan sirkuit pasta tembaga, setelah sintering, pasta tembaga membentuk ikatan yang kuat antara partikel bubuk tembaga, membentuk struktur konduktif dengan kekuatan tertentu pada substrat. Untuk papan sirkuit yang menggunakan teknologi pasta tembaga melalui-lubang atau lubang sumbat, setelah pasta tembaga yang diisi dalam lubang-memadat, hal ini seperti membuat batang baja di dalam papan sirkuit, yang secara signifikan meningkatkan sifat mekanik seperti ketahanan terhadap tekukan dan ketahanan getaran pada papan sirkuit. Kekuatan struktural yang lebih tinggi ini memungkinkan papan sirkuit pasta tembaga beradaptasi lebih baik dengan lingkungan penggunaan yang kompleks, menjaga integritas dan stabilitas sirkuit bahkan di bawah pengaruh eksternal tertentu, dan mengurangi kegagalan sirkuit yang disebabkan oleh kerusakan mekanis. Di beberapa bidang seperti peralatan kontrol industri dan elektronik otomotif, peralatan tersebut mungkin terkena kekuatan eksternal seperti getaran dan benturan selama pengoperasian. Papan sirkuit pasta tembaga, dengan kekuatan struktural yang baik, dapat bekerja dengan andal untuk memastikan pengoperasian normal peralatan.
(4) Keuntungan lingkungan
Proses pembuatan papan sirkuit tradisional, seperti etsa, menghasilkan limbah cair dalam jumlah besar, yang mengandung sejumlah besar ion tembaga dan asam korosif. Pasca-pengobatannya sulit dan berdampak signifikan terhadap lingkungan dan kesehatan manusia. Proses produksi papan sirkuit pasta tembaga relatif ramah lingkungan. Selama penyiapan dan pencetakan pasta tembaga, tidak perlu menggunakan bahan kimia berbahaya dalam jumlah besar, dan limbah yang dihasilkan selama proses produksi relatif kecil. Pada saat yang sama, penggunaan teknologi sintering berpelindung gas dapat menghilangkan penerapan senyawa anti-oksidasi secara ekstensif, menghindari polusi bahan mentah yang berlebihan, dan secara keseluruhan mengurangi dampak negatif terhadap lingkungan, sehingga memenuhi persyaratan pengembangan industri manufaktur elektronik modern untuk perlindungan lingkungan dan lingkungan.