Dibidang papan sirkuit cetakmanufaktur, produk elektronik terus berkembang menuju miniaturisasi dan kinerja tinggi, dan penerapan papan sirkuit cetak multi-lapisan menjadi semakin luas. 16 papan sirkuit cetak berlapis banyak digunakan di banyak-bidang kelas atas seperti komunikasi, komputer, ruang angkasa, dll. karena kemampuannya untuk memenuhi kebutuhan desain sirkuit yang kompleks. Proses laminasi, sebagai penghubung inti dalam proses pembuatan papan sirkuit cetak multi-lapisan, memainkan peran yang menentukan dalam kualitas dan kinerja papan sirkuit cetak. Diantaranya, kontrol yang tepat terhadap kurva suhu laminasi adalah hal yang paling penting, karena hal ini secara langsung mempengaruhi indikator-indikator utama seperti kekuatan ikatan antar lapisan, stabilitas dimensi, dan kinerja listrik.
Ikhtisar proses laminasi papan sirkuit cetak 16 lapis
Laminasi papan sirkuit cetak 16 lapis melibatkan penumpukan 16 lapis papan sirkuit bagian dalam yang diproses dengan hati-hati, lembaran setengah kering, dan foil tembaga bagian luar dalam urutan penumpukan tertentu. Kemudian, di bawah kondisi suhu tinggi dan tekanan tinggi, resin dalam lembaran semi-cured dialirkan dan diawetkan sepenuhnya, sehingga mengikat lapisan-lapisan tersebut dengan erat menjadi satu kesatuan. Proses ini mungkin tampak sederhana, namun sebenarnya melibatkan pengetahuan kompleks dari berbagai disiplin ilmu seperti ilmu material, termodinamika, dan mekanika fluida. Setiap penyimpangan pada tautan apa pun dapat menyebabkan masalah kualitas yang serius seperti delaminasi, lengkungan, dan kekosongan pada papan sirkuit cetak.
Pengaruh karakteristik bahan laminasi terhadap kurva suhu
Dalam laminasi papan sirkuit cetak 16 lapis, bahan yang digunakan terutama meliputi bahan substrat bagian dalam, lembaran semi-cured, dan foil tembaga. Bahan yang berbeda memiliki koefisien muai panas, suhu transisi gelas, dan karakteristik pengawetan resin yang berbeda, yang menentukan kurva suhu yang perlu disesuaikan selama proses laminasi.
Bahan substrat bagian dalam sering kali menggunakan bahan berbasis resin epoksi seperti FR-4, dan koefisien muai panasnya bervariasi dalam arah yang berbeda. Selama proses pemanasan, jika suhu berubah terlalu cepat atau tidak merata, hal ini dapat menyebabkan tekanan termal yang signifikan pada substrat bagian dalam, yang menyebabkan deformasi atau bahkan patahnya sirkuit. Sebagai bahan pengikat antarlapisan, resin lembaran setengah kering mulai melunak dan mengalir dalam kisaran suhu tertentu, dan mengalami reaksi ikatan silang dan pengawetan pada suhu tinggi. Foil tembaga memiliki konduktivitas listrik dan termal yang baik, tetapi juga dapat mengalami pemuaian dan kontraksi termal selama perubahan suhu, dan koefisien muai panasnya tidak sesuai dengan bahan substrat, yang dapat dengan mudah menyebabkan konsentrasi tegangan pada antarmuka antar lapisan.
Misalnya, ketika kisaran suhu pengawetan resin dalam film semi-curing sempit, laju pemanasan dan waktu insulasi perlu dikontrol secara akurat dalam desain kurva suhu laminasi untuk memastikan bahwa resin mengeras sepenuhnya dalam kisaran suhu yang sesuai, sekaligus menghindari masalah pengawetan yang tidak lengkap atau berlebihan karena suhu tinggi atau rendah.
Tahapan penting kurva suhu untuk laminasi papan sirkuit cetak 16 lapis
Tahap pemanasan: Mulai dari suhu ruangan, naikkan suhu secara bertahap. Tujuan utama dari tahap ini adalah untuk membuat resin dalam lembaran semi-cured melunak dan memiliki tingkat fluiditas tertentu, sehingga dapat mengisi celah kecil di antara setiap lapisan pada tekanan berikutnya. Kontrol laju pemanasan sangat penting, dan umumnya disarankan untuk mengontrolnya pada 1,5-2 derajat/menit. Jika laju pemanasan terlalu cepat, tegangan termal yang signifikan akan timbul di dalam material karena gradien suhu yang besar, yang dapat menyebabkan deformasi sirkuit bagian dalam, pemisahan lapisan tembaga dari substrat, dan masalah lainnya; Jika laju pemanasan terlalu lambat akan memperpanjang siklus produksi dan mengurangi efisiensi produksi.
Tahap isolasi: Ketika suhu naik ke kisaran suhu puncak reaksi pengawetan resin setengah kering, suhu konstan perlu dipertahankan untuk jangka waktu tertentu, biasanya 60-90 menit. Pada tahap ini, resin mengalami reaksi ikatan silang dan pengawetan, membentuk struktur jaringan tiga dimensi yang mengikat material setiap lapisan secara kuat. Keakuratan suhu insulasi secara langsung mempengaruhi derajat pengawetan dan kekuatan ikatan resin. Jika suhu terlalu tinggi, resin dapat mengeras secara berlebihan, menyebabkan material menjadi rapuh dan sifat mekaniknya menurun; Suhu rendah, proses pengawetan tidak sempurna, ikatan antar lapisan tidak mencukupi, dan mudah terjadinya delaminasi. Untuk papan sirkuit cetak 16 lapis, karena banyaknya lapisan, perpindahan dan distribusi panas menjadi relatif rumit. Yang lebih penting lagi adalah memastikan keseragaman suhu di seluruh papan selama tahap isolasi untuk memastikan efek pengawetan yang konsisten untuk setiap lapisan.
Tahap pendinginan: Setelah insulasi selesai, suhu perlu diturunkan secara bertahap agar papan laminasi menjadi dingin dan mengeras. Laju pendinginan juga perlu dikontrol secara ketat, biasanya pada 2-3 derajat/menit. Laju pendinginan yang berlebihan dapat menyebabkan tekanan penyusutan yang signifikan di dalam papan laminasi, menyebabkan papan sirkuit cetak melengkung dan berubah bentuk, dan dalam kasus yang parah, bahkan menyebabkan kerusakan sirkuit. Jika pendinginan terlalu lambat akan mempengaruhi efisiensi produksi. Selama proses pendinginan, perhatian juga harus diberikan pada kestabilan suhu dan kelembaban lingkungan untuk menghindari dampak buruk terhadap kualitas papan laminasi yang disebabkan oleh perubahan kondisi eksternal.