În calitate de purtător cheie al sistemelor electronice, inovația tehnologică a plăcilor de circuite este crucială.Plăci de circuite cu pastă de cupru, cu aplicațiile lor unice de materiale și procesele de fabricație, au apărut treptat ca o forță emergentă în domeniul producției electronice. Acesta oferă o nouă abordare pentru rezolvarea provocărilor din fabricarea tradițională a plăcilor de circuite, demonstrând avantaje semnificative în îmbunătățirea performanței plăcilor de circuite și optimizarea proceselor de producție.
1, Principiile de bază și compoziția plăcii de circuite cu pastă de cupru
Miezul plăcilor de circuite cu pastă de cupru se află în materialul cheie al pastei de cupru. Pasta de cupru este de obicei obținută prin amestecarea-pudrei de cupru de înaltă puritate cu lianți organici, aditivi etc. Printre acestea, pulberea de cupru, ca corp conductor, joacă un rol crucial în conducerea curentului în plăcile de circuite datorită conductibilității sale excelente. Lianții organici joacă un rol în dispersarea uniformă a pulberii de cupru și aderarea acesteia la substrat, asigurând că pasta de cupru poate fi menținută stabil în poziția predeterminată în timpul prelucrării și utilizării ulterioare, formând linii conductoare fiabile. Există diferite tipuri de aditivi, inclusiv agenți reologici, antioxidanți etc., care sunt utilizați pentru a regla curgerea pastei de cupru, pentru a preveni oxidarea pulberii de cupru în timpul preparării și utilizării și pentru a asigura calitatea și stabilitatea performanței pastei de cupru.
Din perspectiva compoziției, plăcile de circuite cu pastă de cupru se bazează pe substraturi, iar materialele de substrat obișnuite includ substraturi ceramice, FR4 etc. Diferitele materiale de substrat sunt potrivite pentru diferite scenarii de aplicare datorită proprietăților lor fizice și chimice diferite. De exemplu, substraturile ceramice au o rezistență bună la temperaturi ridicate și o performanță ridicată de izolare, făcându-le potrivite pentru dispozitivele electronice cu cerințe stricte de disipare a căldurii și performanțe electrice; Substratul FR4 este utilizat pe scară largă în electronica de larg consum și în alte domenii datorită costului scăzut și tehnologiei de procesare mature. Pe substrat, pasta de cupru este imprimată în poziții predeterminate prin procese specifice de imprimare pentru a forma modele precise de circuite. Aceste modele sunt supuse procesării ulterioare, cum ar fi uscarea și sinterizarea pentru a se evapora sau solidifica componentele organice din pasta de cupru, iar pulberile de cupru se sinterizează împreună pentru a forma căi conductoare strânse, construind astfel un sistem conductiv complet al plăcii de circuite.
2, Procesul de fabricație a plăcii de circuite cu pastă de cupru
(1) Prepararea pastei de cupru
Pregătirea-pastei de cupru de înaltă calitate este pasul principal în realizarea plăcilor de circuite cu pastă de cupru. În primul rând, este selectată pulbere de cupru de înaltă puritate-, care de obicei trebuie să fie peste 99% puritate pentru a asigura o bună conductivitate. Dimensiunea particulelor și distribuția pulberii de cupru au un impact semnificativ asupra proprietăților pastei de cupru. În general, pulberea de cupru cu dimensiuni ale particulelor cuprinse între 1-50 μm este selectată în funcție de cerințele specifice aplicației, iar diferite dimensiuni ale particulelor de pulbere de cupru sunt amestecate într-o anumită proporție prin procese specifice pentru a optimiza densitatea în vrac și conductivitatea pastei de cupru.
(2) Proces de imprimare
Imprimarea este un pas crucial în transferul precis al pastei de cupru pe un substrat pentru a forma modele de circuite. Procesele de imprimare utilizate în mod obișnuit includ imprimarea serigrafică și imprimarea cu acoperire cu racletă. Serigrafia este o metodă obișnuită, care implică realizarea unei plăci de serigrafie cu modele de circuite specifice, plasarea pastei de cupru pe ecran și aplicarea unei anumite presiuni pe ecran cu ajutorul unei raclete pentru a transfera pasta de cupru prin zona de deschidere de pe ecran pe suprafața substratului, formând astfel un model de circuit de pastă de cupru compatibil cu modelul ecranului. În procesul de serigrafie, parametri cum ar fi dimensiunea ochiului de plasă a ecranului, duritatea și presiunea racletei și viteza de imprimare pot afecta calitatea imprimării cu pastă de cupru, cum ar fi claritatea liniei și uniformitatea grosimii.
(3) Uscarea și sinterizarea
După imprimare, placa de circuit cu pastă de cupru trebuie să fie uscată pentru a îndepărta substanțele volatile, cum ar fi umiditatea și unii solvenți organici. Există diferite metode de uscare, inclusiv utilizarea cuptoarelor, uscătoarelor cu infraroșu sau uscătoarelor cu microunde. Procesul de uscare necesită controlul temperaturii și timpului adecvat pentru a se asigura că substanțele volatile sunt complet îndepărtate fără a afecta performanța de aderență dintre pasta de cupru și substrat, precum și structura internă a pastei de cupru.
3, Avantajele de performanță ale plăcilor de circuite cu pastă de cupru
(1) Performanță excelentă de conductivitate
Cuprul în sine este un metal cu o conductivitate excelentă, ocupându-se în topul conductivității electrice printre metalele obișnuite. În plăcile de circuite cu pastă de cupru, liniile conductoare formate din pastă de cupru care a fost proporționată și procesată corespunzător pot reduce în mod eficient rezistența și pot îmbunătăți eficiența transmisiei curentului. În comparație cu procesele tradiționale de fabricare a plăcilor de circuite, cum ar fi gravarea, plăcile de circuite cu pastă de cupru au avantaje semnificative în ceea ce privește conductivitatea. Metoda de gravare va provoca inevitabil anumite daune la suprafața foliei de cupru reținute în timpul procesului de îndepărtare a foliei de cupru în exces, crescând rezistența; Placa de circuite cu pastă de cupru formează linii conductoare prin imprimare directă și sinterizare, reducând această deteriorare și facând conductivitatea liniilor conductoare mai aproape de conductivitatea inerentă a cuprului. De exemplu, plăcile de circuite cu pastă de cupru preparate folosind procese specifice pot avea o rezistivitate scăzută a stratului conductiv de până la 2,26 × 10 ⁻⁸ω/m (cuprul pur are o rezistivitate de 1,75 × 10 ⁻⁸ω/m), care poate îndeplini cerințele ridicate de conductivitate în aplicațiile de transmisie de date înalte, cum ar fi liniile de transmisie de date cu viteză mare. circuite de-înaltă frecvență.
(2) Performanță bună de disipare a căldurii
În timpul funcționării dispozitivelor electronice, generarea de căldură este o problemă comună, în special în sistemele electronice integrate de-putere mare,-înaltă densitate. Performanța de disipare a căldurii afectează direct stabilitatea și durata de viață a echipamentului. Cuprul are o conductivitate termică bună, iar liniile conductoare de pastă de cupru din plăcile de circuite cu pastă de cupru pot transfera eficient căldura generată de componentele electronice în timp ce conduc curentul. Pentru unele plăci de circuite care utilizează tehnologia cu pastă de cupru prin orificiu-sau pastă de cupru, căldura poate fi condusă rapid către alte straturi sau dispozitive de disipare a căldurii ale plăcii de circuite prin pasta de cupru umplută prin orificii, îmbunătățind considerabil eficiența generală de disipare a căldurii a plăcii de circuite. În placa de circuite a corpurilor de iluminat cu LED-uri de mare-putere, procesul de găuri a dopului cu pastă de cupru mărește foarte mult aria de conductivitate termică. Stâlpul de cupru poate transfera rapid căldura pe cealaltă parte a plăcii de circuit. Combinat cu pasta de cupru cu conductivitate termică ridicată (coeficient de conductivitate termică de 8w/mk), poate reduce în mod eficient temperatura de funcționare a cipurilor LED, poate prelungi durata de viață a dispozitivului și poate îmbunătăți eficiența luminoasă.
(3) Rezistență structurală mai mare
În procesul de producție a plăcilor de circuite cu pastă de cupru, după sinterizare, pasta de cupru formează o legătură puternică între particulele de pulbere de cupru, formând o structură conductivă cu o anumită rezistență pe substrat. Pentru plăcile de circuite care utilizează tehnologia pastei de cupru prin-găuri sau orificii pentru dop, după ce pasta de cupru umplută în orificiul-performant se solidifică, este ca și cum construiești bare de oțel în interiorul plăcii de circuit, îmbunătățind semnificativ proprietățile mecanice, cum ar fi rezistența la îndoire și rezistența la vibrații a plăcii de circuit. Această rezistență structurală mai mare permite plăcilor de circuite cu pastă de cupru să se adapteze mai bine la mediile complexe de utilizare, să mențină integritatea și stabilitatea circuitului chiar și sub anumite impacturi externe și să reducă defecțiunile circuitelor cauzate de deteriorarea mecanică. În unele domenii, cum ar fi echipamentele de control industrial și electronica auto, echipamentul poate fi supus unor forțe externe, cum ar fi vibrații și impact în timpul funcționării. Plăcile de circuite din pastă de cupru, cu rezistența lor structurală bună, pot funcționa în mod fiabil pentru a asigura funcționarea normală a echipamentului.
(4) Avantaje de mediu
Procesele tradiționale de fabricare a plăcilor de circuite, cum ar fi gravarea, generează o cantitate mare de lichid rezidual, care conține o cantitate mare de ioni de cupru și acizi corozivi. Post-tratamentul este dificil și are un impact semnificativ asupra mediului și asupra sănătății umane. Procesul de producție al plăcilor de circuite cu pastă de cupru este relativ ecologic. În timpul pregătirii și tipăririi pastei de cupru, nu este nevoie să folosiți o cantitate mare de substanțe chimice nocive, iar deșeurile generate în timpul procesului de producție sunt relativ mici. În același timp, utilizarea tehnologiei de sinterizare protejată cu gaz poate elimina aplicarea extinsă a compușilor anti-oxidare, poate evita poluarea excesivă cu materiile prime și, în general, poate reduce impactul negativ asupra mediului, ceea ce îndeplinește cerințele de dezvoltare ale industriei moderne de producție electronică pentru protecția ecologică și a mediului.