PCB技術 - 埋設銅ブロックPCBプロセスのプロセス及び注意点

回路基板（PCB）の一般的な放熱設計には、一般的に高密度放熱孔、金属基板または回路基板の板面溶接金属基板などがあり、高密度放熱孔の放熱作用は限られているだけでなく、ドリル空間も浪費されているが、金属基板または回路基板の板面溶接金属基板設計には、金属材料の消費量が大きく、体積が重く、構造設計が制限され、コストが高いなどの欠点がある。埋込銅ブロックPCBはこのような環境の下で生まれたものであり、埋込銅ブロックとは、PCBの一部に銅ブロックを埋込または埋込み、発熱電子部品を直接銅ブロックの上に貼り付け、銅ブロックの高熱伝導性を利用して熱を急速に放出するものである。埋込銅ブロックPCBは良好な放熱作用を果たすことができるだけでなく、同時に板面空間を節約することができ、近年ますます5 G通信装置に応用されている。

埋設銅ブロックPCB製造プロセス

銅塊をPCB内に埋設することは、銅塊とPCB板材に膨張係数、銅塊とPCB板材の圧着厚さなどの差異が存在するため、圧着銅塊の凹み、溢膠、及び銅塊と樹脂の間に亀裂が発生するなど、信頼性に影響し、通常のPCBに比べて圧着難度が大きい。埋設銅ブロックPCBはまず、内層パターン、エッチング、ミリング内溝を順に通過して各内層を作製し、更に1回の圧着によって多層回路基板を形成し、圧着時に銅ブロックを銅ブロック領域に置いてPCB板と一緒に圧着し、更に沈殿銅、板電、バックドリル、樹脂ジャック、2次沈殿銅板電、エッチング、抵抗溶接、表面処理などを経て、完全なPCBを得た。

銅埋め込みPCBの具体的な生産プロセスは以下の通りである

1、内層：オープン→内層パターン→内層エッチング→OPEパンチ→ミリング内槽（銅ブロック領域ミリング溝）→内層AOI→ブラウン化→ベーキングプレート→（転圧着）

2、外層：圧着（銅ブロックを板と一緒に圧着）→ストリーマ除去→セラミック研磨板1→スライス分析1→ターゲットビットホールドリル→外層ドリル→ベーキング板→plasma処理を通過→斜辺銅鑼プラットフォーム→外層沈殿銅1→全板めっき1→パターンめっき1（錫めっきのみ、銅めっきなし）→バックドリル→外層エッチング1（バックドリルをエッチングした後に残った銅線、後退錫をエッチング）→樹脂栓→セラミック研磨板2→スライス分析2→外層沈殿銅2→全板めっき2→外層パターン→パターンめっき2→二次穴あけ→外層エッチング2→インピーダンス試験→外層AOI→シルク印刷抵抗溶接/ワード→インピーダンス試験→沈殿ニッケル金→電気試験→成形→FQC→FQA→包装

埋設銅ブロックの注意点

1、銅ブロックPCBは高速板材と埋設銅ブロック技術を採用し、圧着過程において高速板材の収縮状況を考慮するだけでなく、埋設銅ブロックの影響も考慮しなければならず、圧着板の厚さも制御の重点である。

2、製作過程において、まず芯板の材料を開けてから板を焼いて、板内の熱応力を解放して、上昇と収縮の一致性を保証する。試験板を投入し、係数FAは各層の最適係数をつかみ、資料の収縮データベースを構築する。ドリル及び外層パターンの伸縮係数は範囲を限定し、完成品パターンの精度を確保する。圧着前に「溶着+リベット」のパイプを用いて圧着前の事前位置合わせ精度を向上させる。

3、コアプレートはプリミリング溝を採用し、圧着時に銅ブロックをこれらのプリミリング溝に入れてプレートと一緒に圧着し、埋め込まれた銅ブロックは平らであることを要求し、圧板後の銅ブロックの高低差を防止し、銅ブロックを入れた後も平らに移動して圧入する必要があり、銅ブロックが溝壁に斜めに寄りかかっていないことを確認する。圧着板厚、フライス溝寸法は銅ブロック寸法と厳密に制御しなければならず、銅ブロックの埋込溝における緩すぎたりきつすぎたり、銅ブロックの板材厚さに対する相対性は圧着過程におけるサイズに影響を与え、流動性が十分でなく、板厚が均一でなく、銅ブロック表面や局所的なサイズ不足などの問題に拡散し、外観品質と信頼性に影響を与える。製品製作過程において、圧着FAは実際の試験板圧着板厚に基づいて、銅塊厚を確認する。溝の縁に凸点を設計し、銅ブロックが中央にあることを確認します。積層板を圧着し、離型膜とアルミニウムシートにPPを追加し、緩衝を追加し、圧着平坦と流動ゴムが十分であることを確保する。同時にDOE試験により最適圧着パラメータを決定した。

4、高アスペクト比及び高周波板材の水表面張力に対する影響を受けたため、孔壁は薬水に均一で良好な付着力を提供できず、伝統的な化学的な掘削方法、すなわち「KMnO 4+NaOH」の咬食を採用し、掘削汚れ不足を生じやすい。研究は電気パルプ（Plasma）を用いてゴムを除去し、Plasmaパラメータを用いて咬食量を（0.4±0.1）mg/c㎡に制御した。全板めっき後のガラス繊維白化測定要求≤150μ m、実測値51.87μ m。 正凹食要求5μ m~80 μ m、実測値10.3μ m、図7のように製品ガラス繊維の白化と正凹食の要求を満たす。

5、バックドリルは二次穴あけのパイプを通じて、すでに電気めっきが完成したPTH（銅めっき孔技術）の孔内を電気信号伝送に不利な孔銅を除去し、バックドリル後に残った導体残根（Stub）が短いほど、信号伝送の完全性に有利である。お客様は一般的に、Stub制御能力が≦0.25 mmに達することを明確に要求しています。複数グループのバックドリルの深さが異なり、各グループのバックドリルに必要な残根値も異なり、バックドリルは大きいのではないでしょうか。バックドリル分布領域に基づいて、25点測定板厚を設定し、板厚の最大値、最小値、極差値を探し出し、板厚の極差が最大のバックプレートを選択し、同じ層に同じ深さを設定してバックドリルを行う。板厚の最も大きいところと板厚の最も薄いところの裏穴あけスライスを取り、スライス位置の板厚、残根長さを測定し、スライス厚の極差、残根極差、両者の間の比を計算した。

モデリングモデリング：スライス残根制御＝（実際のスライス厚さ－測定板厚最小値）× 係数（残根極差とスライス板厚極差比）。バックドリルの作成結果をフォローし、バックドリル制御残根長は顧客要求を満たす必要があり、バックドリル制御余厚は厚さ要求を満たす必要がある。

6、樹脂栓孔、銅ブロックPCBを埋め込んで穴をあけた後、樹脂栓孔を行う必要があるが、高厚径比、多種類の穴径の裏栓樹脂栓孔の製作難易度が大きく、樹脂栓孔の空洞、栓孔の不完全などの問題を招きやすい。

樹脂栓の前に板を乾燥処理し、孔内に水分がないことを保証し、孔内の水分による後続の孔銅と樹脂の層状化を防止する。樹脂使用前に攪拌脱泡処理を行い、樹脂内部の気泡を除去し、樹脂粘度を低下させ、高厚径比樹脂ジャックに条件を創造する。「選択的真空栓+両面対栓」の配管を用いて樹脂栓を行い、高アスペクト比の小孔樹脂栓がふっくらしていることを確保し、孔内の気泡を根絶する。樹脂栓をした後、段階的に焼成した配管を用いて樹脂を予備硬化する。

具体的なベーキングパラメータは：80℃で20 min硬化し、100℃で20 min硬化し、130℃で20 min硬化し、150℃で30 min硬化し、樹脂と孔銅の間に分離が発生し、樹脂に亀裂が発生するなどの品質問題を防止する。同時に樹脂が完全に硬化していないため、樹脂を研磨するために有利な条件を作り出し、ベルト研磨板は研磨不浄で複数回の研磨による板面の変形、銅厚不足などの問題を回避した。バックドリル樹脂栓の製造をフォローするには、孔内の樹脂脂栓が豊満で、孔内に気泡、空洞、孔口が平らで、樹脂割れなどの品質問題がなく、樹脂栓が合格している必要がある。

7、インピーダンス制御、高速回路信号の完全性の制御と実現、伝送線のインピーダンス制御と直接関係があり、本製品のインピーダンス線の分布は均一ではなく、線幅の極差が大きく、インピーダンス値の公差は正常に±10%で制御し、一部のインピーダンス値は±8%で制御する。製造過程において、インピーダンスFAは実際の測定インピーダンスに基づいて製品の有効Dk値を逆算する。動的補償を使用して、独立線と密線の差異補償を行い、線幅の差異を小さくします。

埋め込み銅ブロックPCB積層

電子製品が動作中に消費する電気エネルギーは、有用な仕事を除いて、大部分は熱に変換され、これらの熱は電子製品内の温度を急速に上昇させ、もしこれらの熱をタイムリーに放出しなければ、一部の電子部品が過熱で失効し、さらに電子製品の信頼性に影響を与える可能性がある。電子製品の軽量、薄さ、短さ、小化の方向への発展、および大電力電子部品の応用と普及に伴い、電子製品の有効放熱面積はますます小さくなり、放熱需要はますます大きくなっている。次世代の情報技術、省エネと新エネルギー自動車、電力装備、航空宇宙などの分野の発展に伴い、放熱問題の解決が目前に迫っている。埋設銅ブロックPCBは高い熱伝導性と高い放熱性を有し、特殊な応用分野において高出力電子部品の放熱問題を効果的に解決することができる。埋込銅ブロックPCBは良好な放熱作用を果たすことができるだけでなく、同時に回路基板の板面空間を節約することができ、広い応用の将来性を持っている。