แผงวงจรทองแดงวาง

ในฐานะผู้ให้บริการระบบอิเล็กทรอนิกส์รายสำคัญ นวัตกรรมทางเทคโนโลยีของแผงวงจรจึงเป็นสิ่งสำคัญแผงวงจรทองแดงวางด้วยการประยุกต์ใช้วัสดุและกระบวนการผลิตที่เป็นเอกลักษณ์ จึงค่อยๆ กลายเป็นกำลังสำคัญในด้านการผลิตอิเล็กทรอนิกส์ โดยนำเสนอแนวทางใหม่ในการแก้ปัญหาความท้าทายในการผลิตแผงวงจรแบบดั้งเดิม ซึ่งแสดงให้เห็นถึงข้อได้เปรียบที่สำคัญในการปรับปรุงประสิทธิภาพของแผงวงจรและเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการผลิต

1 หลักการพื้นฐานและองค์ประกอบของแผงวงจรทองแดง
แกนกลางของแผงวงจรทองแดงวางอยู่ในวัสดุหลักของทองแดงเพสต์ โดยทั่วไปแล้วเนื้อทองแดงจะทำโดยการผสมผงทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูง-กับสารยึดเกาะอินทรีย์ สารเติมแต่ง ฯลฯ ในหมู่ผงทองแดงในฐานะตัวสื่อกระแสไฟฟ้า มีบทบาทสำคัญในการนำกระแสไฟฟ้าในแผงวงจรเนื่องจากมีการนำไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม สารยึดเกาะอินทรีย์มีบทบาทในการกระจายตัวของผงทองแดงอย่างสม่ำเสมอและเกาะติดกับสารตั้งต้น ทำให้มั่นใจได้ว่าเนื้อทองแดงสามารถคงรักษาตำแหน่งที่กำหนดไว้ล่วงหน้าได้อย่างเสถียรในระหว่างการประมวลผลและการใช้งานในภายหลัง ทำให้เกิดเส้นนำไฟฟ้าที่เชื่อถือได้ สารเติมแต่งมีหลายประเภท รวมถึงสารรีโอโลจี สารต้านอนุมูลอิสระ ฯลฯ ซึ่งใช้ในการปรับความสามารถในการไหลของเพสต์ทองแดง ป้องกันผงทองแดงจากการออกซิไดซ์ระหว่างการเตรียมและการใช้งาน และรับประกันคุณภาพและประสิทธิภาพของเพสต์ทองแดง

จากมุมมองขององค์ประกอบ แผงวงจรทองแดงแบบเพสต์จะขึ้นอยู่กับพื้นผิว และวัสดุพื้นผิวทั่วไป ได้แก่ พื้นผิวเซรามิก FR4 ฯลฯ วัสดุพื้นผิวที่แตกต่างกันเหมาะสำหรับสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกันเนื่องจากคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น พื้นผิวเซรามิกมีความทนทานต่ออุณหภูมิสูงได้ดีและมีสมรรถนะเป็นฉนวนสูง ทำให้เหมาะสำหรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่มีข้อกำหนดที่เข้มงวดในการกระจายความร้อนและประสิทธิภาพทางไฟฟ้า สารตั้งต้น FR4 ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคและสาขาอื่นๆ เนื่องจากมีต้นทุนต่ำและเทคโนโลยีการประมวลผลที่สมบูรณ์ บนวัสดุพิมพ์ ทองแดงจะถูกพิมพ์ในตำแหน่งที่กำหนดไว้ล่วงหน้าผ่านกระบวนการพิมพ์เฉพาะเพื่อสร้างรูปแบบวงจรที่แม่นยำ รูปแบบเหล่านี้ได้รับการประมวลผลตามมา เช่น การอบแห้งและการเผาผนึกเพื่อระเหยหรือทำให้ส่วนประกอบอินทรีย์แข็งตัวในทองแดงเพสต์ และผงทองแดงจะเผาผนึกเข้าด้วยกันเพื่อสร้างเส้นทางนำไฟฟ้าที่แน่นหนา ดังนั้นจึงสร้างระบบนำไฟฟ้าของแผงวงจรที่สมบูรณ์

2, กระบวนการผลิตแผงวงจรทองแดงวาง
(1) การเตรียมทองแดงเพสต์
การเตรียมทองแดงเพสต์คุณภาพสูง-เป็นขั้นตอนหลักในการผลิตแผงวงจรทองแดงเพสต์ ประการแรก เลือกผงทองแดงที่มีความบริสุทธิ์สูง- ซึ่งโดยทั่วไปจะต้องมีความบริสุทธิ์มากกว่า 99% เพื่อให้แน่ใจว่ามีการนำไฟฟ้าที่ดี ขนาดอนุภาคและการกระจายตัวของผงทองแดงมีผลกระทบอย่างมากต่อคุณสมบัติของทองแดงเพสต์ โดยทั่วไปแล้ว ผงทองแดงที่มีขนาดอนุภาคตั้งแต่ 1-50 μm จะถูกเลือกตามความต้องการในการใช้งานเฉพาะ และผงทองแดงที่มีขนาดอนุภาคต่างกันจะถูกผสมในสัดส่วนที่กำหนดผ่านกระบวนการเฉพาะเพื่อเพิ่มความหนาแน่นและการนำไฟฟ้าของทองแดงเพสต์ให้เหมาะสม

(2) กระบวนการพิมพ์
การพิมพ์เป็นขั้นตอนสำคัญในการถ่ายโอนส่วนผสมทองแดงลงบนพื้นผิวเพื่อสร้างรูปแบบของวงจรอย่างแม่นยำ กระบวนการพิมพ์ที่ใช้กันทั่วไป ได้แก่ การพิมพ์สกรีนและการพิมพ์แบบเคลือบด้วยมีดโกน การพิมพ์สกรีนเป็นวิธีการทั่วไป ซึ่งเกี่ยวข้องกับการทำแผ่นพิมพ์สกรีนด้วยรูปแบบวงจรเฉพาะ วางทองแดงลงบนหน้าจอ และใช้แรงกดบนหน้าจอโดยใช้เครื่องขูดเพื่อถ่ายโอนทองแดงผ่านพื้นที่เปิดบนหน้าจอไปยังพื้นผิวของวัสดุพิมพ์ จึงสร้างรูปแบบวงจรการวางทองแดงที่สอดคล้องกับรูปแบบของหน้าจอ ในกระบวนการพิมพ์สกรีน พารามิเตอร์ต่างๆ เช่น ขนาดตาข่ายของหน้าจอ ความแข็งและแรงกดของมีดโกน และความเร็วในการพิมพ์ ล้วนส่งผลต่อคุณภาพของการพิมพ์แบบวางทองแดง เช่น ความชัดเจนของเส้นและความสม่ำเสมอของความหนา

(3) การอบแห้งและการเผาผนึก
หลังจากการพิมพ์ แผงวงจรทองแดงเพสต์จะต้องทำให้แห้งเพื่อกำจัดสารระเหย เช่น ความชื้นและตัวทำละลายอินทรีย์บางชนิด มีวิธีการทำให้แห้งหลายวิธี โดยทั่วไปได้แก่ การใช้เตาอบ เครื่องอบอินฟราเรด หรือเครื่องอบไมโครเวฟ กระบวนการทำให้แห้งจำเป็นต้องควบคุมอุณหภูมิและเวลาที่เหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าสารระเหยจะถูกกำจัดออกไปจนหมด โดยไม่ส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการยึดเกาะระหว่างทองแดงเพสต์กับซับสเตรต รวมถึงโครงสร้างภายในของทองแดงเพสต์

3 ข้อดีด้านประสิทธิภาพของแผงวงจรวางทองแดง
(1) ประสิทธิภาพการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม
ทองแดงนั้นเป็นโลหะที่มีความนำไฟฟ้าได้ดีเยี่ยม โดยอยู่ในอันดับต้นๆ ในแง่ของการนำไฟฟ้าในบรรดาโลหะทั่วไป ในแผงวงจรทองแดงเพสต์ เส้นนำไฟฟ้าที่เกิดจากทองแดงเพสต์ที่ได้รับการแบ่งสัดส่วนและแปรรูปอย่างเหมาะสม สามารถลดความต้านทานและปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งผ่านกระแสไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพ เมื่อเปรียบเทียบกับกระบวนการผลิตแผงวงจรแบบเดิมๆ เช่น การแกะสลัก แผงวงจรทองแดงแบบเพสต์มีข้อได้เปรียบที่สำคัญในด้านการนำไฟฟ้า วิธีการแกะสลักย่อมทำให้เกิดความเสียหายต่อพื้นผิวของฟอยล์ทองแดงที่เก็บไว้ในระหว่างกระบวนการเอาฟอยล์ทองแดงส่วนเกินออกอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เพิ่มความต้านทาน แผงวงจรทองแดงแบบเพสต์จะสร้างเส้นนำไฟฟ้าผ่านการพิมพ์โดยตรงและการเผาผนึก ช่วยลดความเสียหายนี้ และทำให้ค่าการนำไฟฟ้าของเส้นนำไฟฟ้าใกล้เคียงกับค่าการนำไฟฟ้าโดยธรรมชาติของทองแดงมากขึ้น ตัวอย่างเช่น แผงวงจรทองแดงที่เตรียมโดยใช้กระบวนการเฉพาะสามารถมีความต้านทานต่ำของชั้นสื่อกระแสไฟฟ้าได้ต่ำถึง 2.26 × 10 ⁻⁸ω/m (ทองแดงบริสุทธิ์มีความต้านทาน 1.75 × 10 ⁻⁸ω/m) ซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการสูงสำหรับการนำไฟฟ้าในการใช้งานอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ เช่น-สายส่งข้อมูลความเร็วสูงและวงจรความถี่สูง-

(2) ประสิทธิภาพการกระจายความร้อนที่ดี
ในระหว่างการทำงานของอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ การสร้างความร้อนเป็นปัญหาที่พบบ่อย โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบอิเล็กทรอนิกส์บูรณาการที่มีกำลังสูง-และความหนาแน่นสูง- ประสิทธิภาพการกระจายความร้อนส่งผลโดยตรงต่อความเสถียรและอายุการใช้งานของอุปกรณ์ ทองแดงมีค่าการนำความร้อนที่ดีและเส้นนำไฟฟ้าที่วางทองแดงในแผงวงจรทองแดงสามารถถ่ายเทความร้อนที่เกิดจากชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์ได้อย่างมีประสิทธิภาพขณะนำกระแสไฟฟ้า สำหรับแผงวงจรบางตัวที่ใช้เทคโนโลยีรูปลั๊กทองแดงหรือทองแดงเพสต์ ความร้อนสามารถดำเนินการได้อย่างรวดเร็วไปยังชั้นอื่นๆ หรืออุปกรณ์กระจายความร้อนของแผงวงจรผ่านทางทองแดงที่เติมผ่านรู ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการกระจายความร้อนโดยรวมของแผงวงจรได้อย่างมาก ในแผงวงจรของอุปกรณ์ติดตั้งไฟ LED กำลังสูง- กระบวนการเจาะรูปลั๊กด้วยทองแดงจะเพิ่มพื้นที่การนำความร้อนอย่างมาก เสาทองแดงสามารถถ่ายเทความร้อนไปยังอีกด้านหนึ่งของแผงวงจรได้อย่างรวดเร็ว เมื่อรวมกับทองแดงนำความร้อนสูง (ค่าสัมประสิทธิ์การนำความร้อน 8w/mk) จะสามารถลดอุณหภูมิการทำงานของชิป LED ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ยืดอายุการใช้งานของฟิกซ์เจอร์ และปรับปรุงประสิทธิภาพการส่องสว่าง

(3) ความแข็งแรงของโครงสร้างที่สูงขึ้น
ในกระบวนการผลิตแผงวงจรทองแดงหลังจากการเผาผนึก ทองแดงจะก่อให้เกิดพันธะที่แข็งแกร่งระหว่างอนุภาคผงทองแดง ทำให้เกิดโครงสร้างที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่มีความแข็งแรงบางอย่างบนพื้นผิว สำหรับแผงวงจรที่ใช้เทคโนโลยีรูเจาะทองแดง-หรือรูเสียบ หลังจากที่ทองแดงที่เติมลงในรูทะลุ-แข็งตัวแล้ว ก็เหมือนกับการสร้างแท่งเหล็กภายในแผงวงจร ซึ่งช่วยเพิ่มคุณสมบัติทางกลได้อย่างมาก เช่น ความต้านทานการดัดงอและความต้านทานการสั่นสะเทือนของแผงวงจร ความแข็งแรงของโครงสร้างที่สูงขึ้นนี้ช่วยให้แผงวงจรทองแดงเพสต์สามารถปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมการใช้งานที่ซับซ้อนได้ดีขึ้น รักษาความสมบูรณ์และความเสถียรของวงจรแม้อยู่ภายใต้ผลกระทบภายนอก และลดความล้มเหลวของวงจรที่เกิดจากความเสียหายทางกล ในบางสาขา เช่น อุปกรณ์ควบคุมอุตสาหกรรมและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์ อุปกรณ์อาจได้รับแรงภายนอก เช่น การสั่นสะเทือนและแรงกระแทกระหว่างการทำงาน แผงวงจรทองแดงที่มีความแข็งแรงของโครงสร้างที่ดี สามารถทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือเพื่อให้มั่นใจว่าอุปกรณ์ทำงานได้ตามปกติ

(4) ข้อได้เปรียบด้านสิ่งแวดล้อม
กระบวนการผลิตแผงวงจรแบบดั้งเดิม เช่น การแกะสลัก จะสร้างของเหลวเสียจำนวนมาก ซึ่งประกอบด้วยไอออนทองแดงและกรดที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจำนวนมาก การรักษาภายหลัง-เป็นเรื่องยากและมีผลกระทบอย่างมากต่อสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของมนุษย์ กระบวนการผลิตแผงวงจรทองแดงค่อนข้างเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ในระหว่างการเตรียมและการพิมพ์ทองแดงเพสต์ ไม่จำเป็นต้องใช้สารเคมีอันตรายจำนวนมาก และของเสียที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการผลิตก็ค่อนข้างน้อย ในเวลาเดียวกัน การใช้เทคโนโลยีการเผาผนึกด้วยแก๊สป้องกันสามารถกำจัดการใช้สารประกอบต้าน-ออกซิเดชันอย่างกว้างขวาง หลีกเลี่ยงมลพิษจากวัตถุดิบที่มากเกินไป และลดผลกระทบด้านลบต่อสิ่งแวดล้อมโดยรวม ซึ่งตรงตามข้อกำหนดการพัฒนาของอุตสาหกรรมการผลิตอิเล็กทรอนิกส์สมัยใหม่เพื่อการปกป้องสิ่งแวดล้อมและสิ่งแวดล้อม