برد مدار چاپی آلومینیومی 2 لایه 2025: 3 چالش فنی اصلی + راه حل ها (جدول کنترل کیفیت در کل فرآیند)

تصاویری که توسط مشتری به وجود آمده است

در بخش الکترونیک با قدرت بالا، PCB های 2 لایه ای آلومینیومی تبدیل به "مكون های ضروری" برای نورپردازی LED، ماژول های قدرت EV و کنترل کننده های قدرت صنعتی شده اند.به لطف قابلیت های بسیار خوبی از انتشار گرمابر اساس گزارش "گرند ویو ریسرچ"، حجم بازار جهانی PCB های آلومینیومی در سال 2023 به 1.8 میلیارد دلار رسیده است.با PCB های 2 لایه ای آلومینیومی که 35٪ را تشکیل می دهند و با نرخ سالانه بیش از 25٪ رشد می کنندبا این حال، بهره وری تولید آنها برای مدت طولانی کمتر از PCB های سنتی FR4 بوده است (به طور متوسط بهره وری 75٪ در مقابل 90٪ برای FR4) ، با مشکلات اصلی در سه چالش فنی قرار دارد:سازگاری بین پایه آلومینیومی و لایه دی الکتریک، ثبات حرارتی رزین ها و چسبندگی ماسک های جوش دهنده. این مسائل نه تنها هزینه های تولید را افزایش می دهند بلکه همچنین خطر خرابی تجهیزات را به دلیل گرم شدن بیش از حد و مدار کوتاه ایجاد می کنند.یک سازنده خودرو یک بار با هزاران خودرو پس از دو لایه آلومینیوم پایه PCB delamination ناشی از خرابی ماژول قدرت EV روبرو شد.

این مقاله به طور عمیق نقاط درد فنی اصلی در تولید PCB پایه آلومینیوم 2 لایه را تجزیه و تحلیل می کند ، راه حل های عملی را بر اساس بهترین شیوه های صنعت ارائه می دهد ،و شامل یک جدول فرآیند بازرسی کیفیت برای کمک به تولید کنندگان برای بهبود محصولات و کاهش خطرات.

نکات کلیدی
1کنترل کیفیت اتصال: استفاده از فشار گرم خلاء (در دمای 170-180°C،فشار 30-40kg/cm2) در ترکیب با درمان سطح پلاسما می تواند نرخ جداسازی بین پایه آلومینیوم و لایه دی الکتریک را به کمتر از 0 کاهش دهد.5٪، که بسیار بیشتر از نرخ جداسازی از فشار گرم سنتی است (3.5-5.0٪).
2معیارهای انتخاب رزین: برای سناریوهای قدرت متوسط تا بالا (به عنوان مثال، چراغ های جلو خودرو LED) ، اولویت رزین های اپوکسی سرامیکی پر شده (رسانندگی حرارتی 1.2-2.5 W/mK) را داشته باشید.برای سناریوهای دمای بالا (e(به عنوان مثال، کوره های صنعتی) ، رزین های پلی آمید را انتخاب کنید (مقاومت دمایی 250 تا 300 درجه سانتیگراد) برای جلوگیری از ترک در چرخه حرارتی.
3. پیشگیری از نقص ماسک جوش: سطح پایه آلومینیوم باید تحت درمان "زخم زدایی → ترشی → آنودیزاسیون" قرار گیرد. چسبندگی باید در آزمون های قطعه متقاطع به درجه 5B (بدون پوست) برسد ،و قطر سوراخ سوزن شناسایی شده توسط AOI باید <0 باشد.1ميلي متر که مي تونه خطر قطع شرايط کوتاه رو 90 درصد کاهش بده
4. بازرسی کیفیت کامل فرآیند: موارد بازرسی اجباری شامل تشخیص نقص فوق صوتی (پس از لامیناسیون) ، آزمایش رسانایی حرارتی لیزر فلش (پس از سخت شدن رزین) ،و آزمایش های هواپیمایی (برای ویاس های آماده)انطباق با استانداردهای IPC می تواند بازده را به بیش از 88٪ افزایش دهد.

3 چالش های فنی اصلی در تولید PCB پایه آلومینیوم 2 لایه
منحصر به فرد بودن ساختاری PCB های پایه ای دو لایه آلومینیومی (سیب زمینی آلومینیومی + لایه دی الکتریک + ورق مس دو لایه ای) باعث می شود فرآیند تولید آنها بسیار پیچیده تر از PCB های FR4 باشد. The inherent "compatibility gap" between the metallic properties of aluminum and the non-metallic nature of dielectric layers and solder masks means that even minor process deviations can lead to fatal defects.

چالش ۱: عدم اتصال بین پایه آلومینیوم و لایه دی الکتریک (دلمینیشن، حباب ها)
پیوند "اولین مانع حیاتی" در تولید PCB های 2 لایه ای آلومینیومی است.و قدرت اتصال بین پایه آلومینیوم و لایه دی الکتریک به طور مستقیم قابلیت اطمینان طولانی مدت PCB را تعیین می کندبا این حال، خواص شیمیایی آلومینیوم و کنترل نامناسب فرآیند اغلب منجر به شکست اتصال می شود.

علل اصلی: تفاوت مواد و انحراف در فرآیند
1فیلم اکسید روی سطح آلومینیوم مانع از اتصال می شود: آلومینیوم به سرعت یک فیلم اکسید Al2O3 با ضخامت 2-5nm را در هوا تشکیل می دهد. این فیلم بی اثر است و نمی تواند با رزین لایه دی الکتریک به صورت شیمیایی واکنش نشان دهد.که منجر به عدم قدرت اتصال کافی می شود.اگر فیلم اکسید قبل از پردازش به طور کامل برداشته نشود، در طول چرخه حرارتی (به عنوان مثال، -40 °C ~ 125 °C) از لایه دی الکتریک جدا می شود و باعث از هم جدا شدن می شود.
2عدم تطابق CTE باعث ایجاد استرس حرارتی می شود: ضریب انبساط حرارتی آلومینیوم 23ppm/°C است، در حالی که از لایه های دی الکتریک معمولی (به عنوان مثال،این مقدار فقط 15ppm/°C است.هنگامی که PCB تحت نوسانات دمایی قرار می گیرد، پایه آلومینیوم و لایه دی الکتریک به درجه های مختلف گسترش می یابند و انقباض می کنند.ایجاد استرس پاره شدن در طول زمان که باعث ترک لایه پیوند می شود.
3پارامترهای لامینیشن کنترل نشده نقص هایی را ایجاد می کنند: در فشار گرم سنتی،نوسانات دمایی (بیش از ±5°C) یا فشار نامنظم منجر به جریان نامنظم لایه دی الکتریک رزین می شود، در حالی که دمای بیش از حد باعث بیش از حد خشک شدن رزین می شود (که آن را شکننده می کند و مقاومت چسبندگی را کاهش می دهد).

تاثیرات: از خرابی عملکردی تا خطرات ایمنی
1. سقوط عملکرد عایق بندی: شکاف در لایه دی الکتریک پس از جداسازی باعث خرابی الکتریکی می شود (به ویژه در سناریوهای ولتاژ بالا مانند اینورترهای EV)که منجر به شارژ و خرابی تجهیزات می شود..
2.شکست تبعیض حرارتی: عملکرد اصلی پایه آلومینیوم هدایت حرارتی است.و قطعات با قدرت بالابه عنوان مثال، لامپ های LED 20W) به دلیل از بین رفتن گرما ضعیف می سوزانند و طول عمر آنها را از 50،000 ساعت به 10،000 ساعت کاهش می دهند.
3.از دست دادن جرم: یک تولید کننده LED یک بار با فشار گرم سنتی 4.8٪ میزان قطع لایه را تجربه کرد، که منجر به خراب شدن 5،000 PCB های 2 لایه ای آلومینیومی و خسارت مستقیم بیش از 30 دلار,000.

روش های تشخیص نقص
a. تشخیص نقص فوق صوتی: استفاده از یک سُند با فرکانس بالا 20-50MHz می تواند از لایه کشی یا حباب های بزرگتر از 0.1mm، مطابق با استاندارد IPC-A-600G 2، تشخیص دهد.4.3.
b.بررسی کشش: بر اساس استاندارد 2 IPC-TM-650.4.9، قدرت چسبندگی باید ≥1.5kg/cm باشد (قوه پوست بین ورق مس و پایه آلومینیومی) ؛ مقادیر پایین تر از این مقدار غیر واجد شرایط محسوب می شوند.
c. آزمایش شوک حرارتی: پس از 100 چرخه در -40 °C ~ 125 °C، هیچ گونه از هم جدا شدن یا ترک شدن در نظر گرفته نمی شود؛ در غیر این صورت، فرآیند پیوند نیاز به بهینه سازی دارد.

مقایسه عملکرد فرآیندهای مختلف پیوند

چالش 2: نقص های چرخه حرارتی ناشی از عملکرد ناکافی رزین (شکستگی، حباب)
رزین هم به عنوان "پل رسانای حرارتی" و هم به عنوان "چسب ساختاری" در PCB های 2 لایه ای آلومینیومی عمل می کند. با این حال، اگر ثبات حرارتی و روان بودن آن با سناریوی کاربرد مطابقت نداشته باشد،نقایص مرگبار در طول پردازش یا استفاده رخ می دهد.

علل اصلی: انتخاب نادرست رزین و فرآیند خشک شدن نادرست
1عدم تطابق بین رسانایی حرارتی رزین و سناریو: استفاده از رزین های سرامیکی گران قیمت برای سناریوهای کم مصرف هزینه ها را افزایش می دهد، در حالی که استفاده از رزین های اپوکسی معمولی ( رسانایی حرارتی 0.3-0.8 W/mK) برای سناریوهای قدرت بالا (e.به عنوان مثال، ماژول های شارژ EV) باعث تجمع گرما می شود. رزین برای مدت طولانی در حالت دمای بالا (> 150 ° C) باقی می ماند، که منجر به کربن و ترک می شود.

2طراحی منحنی سخت گیری غیرمنطقی: سخت گیری رزین نیاز به سه مرحله دارد: "گرم کردن → دمای ثابت → خنک کردن":
a.سرعت گرم شدن بیش از حد سریع (>5°C/min) مانع از فرار اجزای ناپایدار در رزین در زمان (تشکیل حباب) می شود.
b. زمان دمای ثابت ناکافی (<15 دقیقه) منجر به سخت شدن ناقص می شود (سختی رزین پایین، مستعد به پوشیدن) ؛
c. سرعت خنک شدن بیش از حد سریع (>10 °C/min) باعث ایجاد فشار داخلی می شود و باعث ترک رزین می شود.

3سازگاری ضعیف بین رزین و پایه آلومینیوم: برخی از رزین ها (به عنوان مثال، رزین های فینولیک معمولی) چسبندگی ضعیف به پایه آلومینیوم دارند و تمایل به "جداسازی رابط" پس از خشک شدن دارند.در محیط های مرطوب (eبه عنوان مثال، LEDهای بیرونی) ، رطوبت به رابط نفوذ می کند و پیری رزین را تسریع می کند.

تاثیرات: تخریب عملکرد و کاهش طول عمر
a.شکست رسانایی حرارتی: یک سازنده EV زمانی از رزین اپوکسی معمولی (رسانندگی حرارتی 0.6 W/mK) برای ساخت PCB های قدرت استفاده می کرد.باعث می شود دمای کار ماژول به 140°C برسد (از حد طراحی 120°C فراتر رود) و بهره وری شارژ از 95٪ به 88٪ کاهش یابد.
ب. مدار کوتاه ناشی از ترک شدن رزین: رزین ترک شده مدار های ورق مس را در معرض قرار می دهد. در حضور آب یا گرد و غبار فشرده، این باعث ایجاد مدار کوتاه بین مدار های مجاور می شود.که منجر به خرابی تجهیزات می شود ((به عنوان مثال، خاموش شدن ناگهانی کنترل کننده های صنعتی).
d. نوسانات کیفیت دسته: پارامترهای سخت سازی کنترل نشده باعث تفاوت 15 درصدی در سختی رزین (با تست کننده سختی ساحل) در یک دسته می شود.برخی از PCB ها در طول نصب به دلیل رزین بیش از حد نرم شکسته می شوند.

مقایسه عملکرد رزین های مختلف (پارامترهای کلیدی)

نکات کلیدی برای بهینه سازی فرآیند سفت کردن رزین
a.سرعت گرمایش: با کنترل در ۲ تا ۳ درجه سانتیگراد در دقیقه برای جلوگیری از جوش و شکل گیری حباب در اجزای فرار.
ب. دمای ثابت/زمان: 150°C/20 دقیقه برای رزین اپوکسی معمولی، 170°C/25 دقیقه برای رزین سرامیکی پر شده و 200°C/30 دقیقه برای پولی میید.
c. نرخ خنک کننده: ≤5°C/min. خنک کننده مرحله ای (به عنوان مثال، 150°C→120°C→80°C، با عایق 10 دقیقه در هر مرحله) می تواند برای کاهش استرس داخلی استفاده شود.

چالش سوم: شکست چسبندگی ماسک جوش و نقص های سطحی (پیدایش، سوراخ های سوزن)
ماسک جوش دهنده به عنوان "سطح محافظ" PCB های 2 لایه ای آلومینیومی عمل می کند ، مسئول عایق بندی ، مقاومت در برابر خوردگی و جلوگیری از آسیب مکانیکی است.صافی و بی عمل بودن شیمیایی سطح پایه آلومینیوم باعث می شود چسبیدن ماسک جوشگر دشوار باشد، که منجر به نقص های مختلف می شود.

علل اصلی: درمان سطحی ناکافی و نقص های فرآیند پوشش
1پاکسازی سطح پایه آلومینیوم ناقص: در طول پردازش، سطح پایه آلومینیوم به راحتی روغن (سیال برش، اثر انگشت) یا مقیاس اکسید را حفظ می کند.رزین ماسک جوش نمی تواند به طور محکم با پایه آلومینیومی پیوند یابد و تمایل به پوست کردن پس از خشک شدن دارد.
2فرآیند درمان سطحی نامناسب: تمیز کردن شیمیایی معمولی فقط روغن سطحی را از بین می برد اما نمی تواند فیلم اکسید (Al2O3) را از بین ببرد.چسبندگی بین ماسک جوش و پایه آلومینیومی تنها به درجه 3B (بر اساس استاندارد ISO 2409) می رسد.لایه های آنودیزه نشده منافذ را حفظ می کنند و رزین ماسک جوش در طول پوشش به این منافذ نفوذ می کند و سوراخ های سوزن ایجاد می کند.
3پارامترهای پوشش کنترل نشده: در طول چاپ صفحه نمایش، فشار نابرابر فشار (به عنوان مثال فشار لبه ناکافی) باعث ضخامت نابرابر ماسک جوش (ضخامت محلی <15μm) می شود.و مناطق نازک مستعد شکستن هستنددرجه حرارت خشک کردن بیش از حد بالا (> 120 ° C) باعث خشک شدن زودرس سطح ماسک جوش کننده می شود، محلول ها را در داخل گیر می کند و حباب ها را تشکیل می دهد.

تاثیرات: کاهش خطرات ایمنی و قابلیت اطمینان
a.شکست مدار به دلیل خوردگی: پس از پاک شدن ماسک جوش ، پایه آلومینیوم و ورق مس در معرض هوا قرار می گیرند. در سناریوهای بیرونی (به عنوان مثال ، PCB های چراغ خیابانی) ،آب باران و اسپری نمک باعث خوردگی می شود، افزایش مقاومت مدار و کاهش روشنایی LED بیش از 30٪
ب. مدار کوتاه ناشی از سوراخ های پین: سوراخ های پین بزرگتر از 0.1 میلی متر تبدیل به "کانال های رسانا می شوند." گرد و غبار و مواد فلزي که وارد اين سوراخ ها مي شوند باعث شارژ ميان جوانهاي متصل به هم مي شوند"، مدار کوتاه در PCB های EV باعث انفجار فیوز می شود.
c. رد مشتری به دلیل ظاهر ضعیف: ماسک های جوش و حباب های نامناسب بر ظاهر PCB تأثیر می گذارد. یک تولید کننده الکترونیک مصرفی یک بار 3،3 را رد کرد.000 PCB های دو لایه ای آلومینیومی به دلیل این مشکل، با هزینه های بازسازی بیش از 22 دلار000.

مقایسه عملکرد فرآیندهای درمان سطح پایه آلومینیوم

نکات کلیدی برای بهینه سازی فرآیند پوشش ماسک سولدر
a. انتخاب صفحه نمایش: برای اطمینان از ضخامت یکنواخت ماسک جوش (20-30μm) از صفحه نمایش پلی استر 300-400 میش استفاده کنید.
b. پارامترهای اسکیوگی: فشار 5-8kg، زاویه 45-60°، سرعت 30-50mm/s برای جلوگیری از از دست دادن چاپ یا ضخامت نامنظم.
ج. خشک کردن و خشک کردن: خشک کردن دو مرحله ای ≈80 °C / 15 دقیقه (پیش خشک کردن برای حذف حلال) و 150 °C / 30 دقیقه (پاک کردن کامل) برای جلوگیری از تشکیل حباب.

تولید دو لایه PCB پایه آلومینیوم: راه حل های معتبر و بهترین شیوه ها
برای مقابله با سه چالش فوق،تولید کنندگان پیشرو در صنعت تولید PCB های 2 لایه آلومینیوم را از 75٪ به بیش از 88٪ افزایش داده اند از طریق "بهبودی فرآیند + ارتقاء تجهیزات + افزایش بازرسی کیفیت." در زیر راه حل های معتبر و عملی وجود دارد.

راه حل ۱: فرآیند اتصال دقیق
ایده اصلی: از بین بردن فیلم های اکسید + کنترل دقیق پارامترهای فشار گرم

1.معالجه اولیه سطح پایه آلومینیوم: تمیز کردن پلاسما
استفاده از پاک کننده پلاسما جوی (قدرت 500-800W، گاز: آرگون + اکسیژن) برای تمیز کردن سطح پایه آلومینیوم برای 30-60s. پلاسما فیلم اکسید (Al2O3) را تجزیه می کند و گروه های فعال هیدروکسیل (-OH) را تشکیل می دهد,افزایش قدرت پیوند شیمیایی بین رزین لایه دی الکتریک و پایه آلومینیوم بیش از 40٪. آزمایشات توسط یک تولید کننده PCB EV نشان داد که پس از درمان پلاسما،نیروی کشش چسب از 1 افزایش یافت.2kg/cm تا 2.0kg/cm، که به مراتب بالاتر از استانداردهای IPC است.

2تجهیزات لایه بندی: فشار گرم خلاء + نظارت در زمان واقعی، یک فشار گرم خلاء با سیستم کنترل دمای PID (درجه خلاء ≤-0.095MPa) را انتخاب کنید تا به دست آورید:
a.کنترول دمای: نوسان ±2°C (به عنوان مثال دمای لایه بندی برای رزین سرامیکی پر شده 175°C است، با انحراف واقعی ≤±1°C)
b. کنترل فشار: دقت ±1kg/cm2 با تنظیم فشار منطقه ای (ضغط لبه 5٪ بالاتر از فشار مرکز) برای جلوگیری از جریان نابرابر لایه دی الکتریک؛
c. کنترل زمان: تنظیم شده بر اساس نوع رزین (به عنوان مثال، زمان لایه بندی 30 دقیقه برای رزین پلی آمید) برای جلوگیری از خشک شدن یا بیش از حد خشک شدن.

3. بازرسی پس از اتصال: 100٪ تشخیص نقص فوق صوتی
بلافاصله پس از لامیناسیون، با یک سُند فوق صوتی 20MHz برای تشخیص لامیناسیون و حباب ها اسکن کنید. PCB ها را با حباب های ≥0 علامت گذاری کنید.قطر 2 میلی متر یا لایه کشی ≥1 میلی متر در طول به عنوان غیر واجد شرایط و آنها را دوباره کار (معالجه مجدد پلاسما + لایه کشی)، با بازده بازکاری بیش از 90٪

مورد درخواست
پس از اتخاذ راه حل "پلازما تمیز کردن + فشار گرم خلاء"، یک تولید کننده چراغ های خیابانی LED میزان لایه کشی PCB های پایه ای دو لایه آلومینیوم را از 4.5٪ به 0.3٪ کاهش داد.دمای کار ماژول های چراغ های خیابانی از 135°C به 110°C کاهش یافت، طول عمر از 30،000 ساعت به 50،000 ساعت افزایش یافت و هزینه های پس از فروش 60٪ کاهش یافت.

راه حل ۲: انتخاب رزین و بهینه سازی سفت شدن
ایده اصلی: تطبیق رزین ها با سناریوها + منحنی های درمان دیجیتال
1راهنمای انتخاب رزین (بر اساس قدرت / محیط زیست)
a.قدرت کم (<5W): رزین اپوکسی معمولی (هزینه کم، به عنوان مثال رزین درجه FR-4) برای سنسورهای داخلی و LED های کوچک.
ب.قدرت متوسط (5-20W): رزین اپوکسی سرامیکی پر شده (به عنوان مثال رزین حاوی 60٪ آلومینا، رسانایی حرارتی 2.0 W/mK) برای چراغ های جلو خودرو و چراغ های سقف LED خانگی.
c.قدرت بالا (>20W): رزین اپوکسی اصلاح شده سیلیکون (مقاومت خوب به شوک حرارتی) یا رزین پلی آمید (مقاومت در دمای بالا) برای ماژول های شارژ EV و کنترل کننده های قدرت صنعتی.
d. محیط های با دمای بالا (>180°C): رزین پلیایمید (مقاومت دمایی 300°C) برای تجهیزات نظامی و هوافضا.

2.کنترل دیجیتالی فرآیند سفت شدن استفاده از یک اجاق سفت کردن با یک سیستم کنترل PLC و پیش تنظیم "کرب های سفت شدن سفارشی". به عنوان مثال، منحنی رزین اپوکسی سرامیکی پر شده:
مرحله گرمایش: 2°C/ دقیقه، از دمای اتاق به 170°C (65 دقیقه)
b. درجه حرارت ثابت: 170°C برای 25 دقیقه (برای اطمینان از سخت شدن کامل رزین)
c. مرحله خنک کننده: 3°C/ دقیقه، از 170°C تا 80°C (30 دقیقه) ، سپس خنک کننده طبیعی به دمای اتاق.
کنترل دیجیتال تغییرات سختی رزین را در همان دسته به ± 3٪ کاهش می دهد (با تست کننده سختی Shore D آزمایش شده است) ، بسیار بهتر از ± 10٪ کوره های سنتی.

3بررسی عملکرد رزین: آزمایش مقاومت حرارتی
پس از خشک کردن، نمونه گیری تصادفی و انجام آزمایش هادی گرما با فلش لیزر (بر اساس استاندارد ASTM E1461) برای اطمینان از انحراف هادی گرما ≤±10٪.به طور همزمان آزمایش مقاومت حرارتی را انجام دهید (بر اساس IPC-TM-650 استاندارد 2).6.2برای مثال مقاومت حرارتی PCB های EV باید ≤0.8°C/W باشد؛ در غیر این صورت، نسبت رزین یا پارامترهای سخت سازی را تنظیم کنید.

مورد درخواست
یک تولید کننده EV در ابتدا از رزین اپوکسی معمولی (رسانش حرارتی 0.6 W / mK) برای ساخت PCB های ماژول شارژ استفاده می کرد که در نتیجه دمای ماژول 140 ° C است.پس از تغییر به رزین اپوکسی سرامیکی پر شده.2 W/mK) و بهینه سازی منحنی سفت شدن، دمای ماژول به 115 °C کاهش یافت و بهره وری شارژ از 88٪ به 95٪ بهبود یافت و نیازهای شارژ سریع را برآورده کرد.

راه حل ۳: بهینه سازی چسبندگی ماسک جوش ◄ حل مشکلات پوست و سوراخ
ایده اصلی: تصفیه سطح دقیق + تشخیص نقص کامل فرآیند
1.معامله سطح پایه آلومینیوم سه مرحله ایبرای سناریوهای با قابلیت اطمینان بالا (به عنوان مثال ، EVs ، نظامی) ، فرآیند "پلازما تمیز کردن → آنودیزاسیون → مهر و موم" سه مرحله ای را اتخاذ کنید:
a.پلازما تمیز کردن: حذف فیلم های اکسید و روغن (30s، آرگون + اکسیژن) ؛
ب.آنودیزه کردن: الکترولیز در محلول اسید سولفوریک (سفت جریان 1.5A/dm2، 20min) برای تشکیل یک فیلم اکسید 10-15μm ضخیم (ساختارهای متخلخل برای افزایش چسبندگی)
c. مهر و موم: مهر و موم نمک نیکل (80 °C، 15 دقیقه) برای مسدود کردن منافذ در فیلم اکسید و جلوگیری از رزین ماسک جوش از نفوذ و تشکیل سوراخ های سوزن.
پس از درمان، خشکی سطح پایه آلومینیوم به Ra 1.0μm می رسد، چسبندگی ماسک جوشگر به درجه 5B (ISO 2409) می رسد و مقاومت به اسپری نمک به 500 ساعت بدون زنگ بهبود می یابد.

2پوشش ماسک جوش: چاپ صفحه + 100٪ بازرسی AOI
a. فرآیند پوشش: صفحه نمایش ۳۵۰ میش، فشار فشار ۶ کیلوگرم، زاویه ۵۰ درجه، سرعت ۴۰ میلی متری در ثانیه برای اطمینان از ضخامت ماسک جوش 20-25μm (یکسانی ±2μm)
ب. خشک کردن و خشک کردن: پیش خشک کردن در 80 درجه سانتیگراد / 15 دقیقه ، خشک کردن کامل در 150 درجه سانتیگراد / 30 دقیقه برای جلوگیری از پوسته شدن سطح.
c. تشخیص نقص: استفاده از یک آشکارساز 2D + 3D AOI (ذکاوت 10μm) برای 100٪ بازرسی سوراخ های پین (≤ 0.1mm واجد شرایط است) ، پوست کردن (هیچ پوست کردن لبه واجد شرایط نیست) ،و ضخامت نامنظم (اختلاف ≤10٪ واجد شرایط است)محصولات غیر واجد شرایط دوباره پوشش داده می شوند یا خرد می شوند.

مورد درخواست
پس از اتخاذ راه حل "معالجه سه مرحله ای سطح + 100٪ بازرسی AOI"، یک تولید کننده صفحه نمایش LED در فضای باز میزان پوست شدن ماسک جوش را از 8٪ به 0 کاهش داد.5٪ و نرخ سوراخ از 5٪ به 0٪.2٪ نمایشگرها در یک محیط اسپری نمک ساحلی برای 2 سال بدون خرابی خوردگی کار می کردند.

سیستم بازرسی کیفیت فرآیند کامل برای PCB های 2 لایه ای آلومینیومی (با جدول استاندارد)
راه حل نهایی برای چالش های تولید در یک سیستم بازرسی کیفیت کامل فرآیند است که ترکیبی از "پیشگیری + تشخیص" است." در زیر یک سیستم بازرسی کیفیت است که مطابق با استانداردهای IPC و ASTM توسعه یافته است، که می تواند به طور مستقیم اجرا شود.

جدول بازرسی کیفیت کامل فرآیند (بستهای اصلی)

انتخاب توصیه شده از تجهیزات اصلی کنترل کیفیت
a. سطح ورودی (تولید کنندگان کوچک و متوسط): آشکارسازان نقص فوق صوتی اساسی (به عنوان مثال ، Olympus EPOCH 650) ، آزمایش کننده های قطعات دستی و آزمایش کننده های سختی ساحل. هزینه: تقریباً 15 دلار ،000، پاسخگویی به نیازهای اساسی بازرسی کیفیت.
b. سطح متوسط تا بالا (تولید کنندگان بزرگ / سناریوهای قابلیت اطمینان بالا): 2D + 3D AOI (به عنوان مثال، Koh Young KY-8030) ، آزمایش کننده های رسانایی حرارتی لیزر فلش (به عنوان مثال، Netzsch LFA 467) ،و تست کننده های کاملا خودکار سُند پرنده (e.به عنوان مثال، سيكا پيلوت V8).000، امکان تشخیص کاملا خودکار و بهبود کارایی را فراهم می کند.

سوالات متداول در مورد تولید PCB پایه آلومینیوم 2 لایه
1دلیل اصلی تولید PCB های 2 لایه ای آلومینیومی سخت تر از PCB های FR4 معمولی چیست؟
هسته اصلی در سازگاری مواد و پیچیدگی فرآیند است:
a.از نظر مواد، تفاوت CTE بین لایه های آلومینیومی (23ppm/°C) و دی الکتریک (15ppm/°C) بزرگ است و به راحتی باعث ایجاد استرس حرارتی می شود.در حالی که تفاوت CTE بین FR4 (110ppm/°C) و ورق مس (17ppm/°C) می تواند با رزین پف شودکه نیازی به درمان اضافی ندارد.
b. از نظر فرآیندهای، PCB های مبتنی بر آلومینیوم دو لایه نیاز به درمان های سطحی پایه آلومینیوم اضافی (به عنوان مثال، تمیز کردن پلاسما، آنودیزاسیون) و اتصال مطبوعات گرم خلاء ٪ 30 بیشتر از FR4 دارند؛FR4 می تواند به طور مستقیم حفاری و حک شده با بالغ، فرآیندهای ساده.

2چگونه به سرعت تعیین کنیم که آیا انتخاب رزین مناسب است؟
یک قضاوت مقدماتی می تواند با استفاده از فرمول تطبیق "رسانش گرما-قدرت" انجام شود:

رسانایی حرارتی رزین مورد نیاز (W/mK) ≥ قدرت قطعات (W) × افزایش دمای مجاز (°C) / منطقه تبعید گرما (m2)

به عنوان مثال: برای یک قطعه LED 20W با افزایش دمای مجاز 50 °C و ناحیه تبعید گرما 0.001m2 ، رسانایی حرارتی مورد نیاز ≥ (20 × 50 / 0.001 = 1000؟پوشش مقاومت حرارتی (مقاومت حرارتی پایه آلومینیوم + مقاومت حرارتی رزین) باید در نظر گرفته شود.برای ساده سازی: رزین های سرامیکی پر شده با 1.2-2.5 W/mK برای قدرت متوسط (5-20W) و رزین های با ≥2.0 W/mK برای قدرت بالا (> 20W) را انتخاب کنید

3آیا می توان ماسک های جوش داده شده را دوباره کار کرد؟
بستگی به شرایط داره
a.اگر ناحیه پوسته شدن < 5٪ باشد و هیچ باقیمانده رزینی وجود نداشته باشد، کار مجدد می تواند با استفاده از "پلیش ورق ماسه 2000 میش → تمیز کردن الکل ایزوپروپیل → پوشش مجدد ماسک جوش → سفت شدن انجام شود."بايد دوباره آزمايش شد که چسبيدن بعد از بازسازي (تا به درجه 5B برسد).
ب.اگر ناحیه پوسته شدن > 5٪ باشد یا رزین باقیمانده روی سطح پایه آلومینیوم وجود داشته باشد (سخت برای حذف) ، از بین بردن برای جلوگیری از پوسته شدن مجدد پس از کار مجدد توصیه می شود.

نتیجه گیری: "کلیدهای موفقیت آمیز" و روند آینده در تولید PCB پایه آلومینیوم 2 لایه

The manufacturing challenges of 2-layer aluminum base PCBs essentially stem from the "compatibility conflict between metallic and non-metallic materials"—the heat conduction advantage of aluminum conflicts with the process requirements of dielectric layers and solder masksهسته حل این مشکلات به یک پیشرفت تکنولوژیکی واحد تکیه نمی کند بلکه بر "کنترل دقیق جزئیات فرآیند" است:از برداشتن فیلم های اکسید 1 نانومتری بر روی سطح پایه آلومینیوم تا کنترل دمای ±2 °C از سخت سازی رزین، و یکسانی ضخامت 10μm از ماسک جوش هر مرحله باید مطابق با استانداردها اجرا شود.

در حال حاضر صنعت راه حل های بالغ را توسعه داده است: فشار گرم خلاء + درمان پلاسما برای حل مشکلات چسبندگی،انتخاب رزین مبتنی بر سناریو + سخت گیری دیجیتال برای حل مشکلات ثبات حرارتیاین راه حل ها می توانند بهره وری را به بیش از 88٪ افزایش دهند و هزینه ها را به میزان 20-30٪ کاهش دهند و به طور کامل نیازهای LED ها، EV ها،و الکترونیک صنعتی.

در آینده، با محبوبیت تجهیزات الکترونیکی با قدرت بالا (به عنوان مثال، سیستم عامل های الکتریکی 800 ولت، اینورترهای ذخیره سازی انرژی با قدرت بالا) ، تقاضا برای PCB های 2 لایه آلومینیومی همچنان رشد خواهد کرد.و فن آوری های تولیدی به سمت "دقیق تر و اتوماسیون بیشتر" حرکت خواهند کرد: بازرسی بصری هوش مصنوعی در زمان واقعی حباب های چسبندگی را شناسایی می کند (دقت تا 0.05 میلی متر) ، یادگیری ماشین به طور خودکار منحنی های سخت سازی را بهینه می کند (تنظیم پارامترها بر اساس دسته های رزین) ،و تکنولوژی چاپ سه بعدی می تواند برای لایه های دی الکتریک سفارشی (تأثیر بر ساختارهای پایه آلومینیوم پیچیده) استفاده شود..

برای تولید کنندگان،تسلط بر فن آوری های اصلی تولید PCB های مبتنی بر آلومینیوم دو لایه نه تنها رقابت پذیری محصول را بهبود می بخشد بلکه همچنین "مزیت اولین حرکت" را در بازار الکترونیک با قدرت بالا به دست می آوردبعد از همه، در عصر الکترونیک دنبال کردن "فاصله گرما کارآمد و قابلیت اطمینان بالا،" اهمیت PCB های دو لایه ای آلومینیومی فقط افزایش خواهد یافت" و حل چالش های تولید اولین گام برای استفاده از این فرصت است..