2025-10-15
Citra-citra yang dibuat oleh pelanggan
Dalam sektor elektronik bertenaga tinggi, PCB berbasis aluminium 2 lapis telah menjadi "komponen penting" untuk pencahayaan LED, modul daya EV, dan pengontrol daya industri,berkat kemampuan disipasi panas mereka yang sangat baikMenurut laporan Grand View Research, ukuran pasar PCB berbasis aluminium global mencapai $ 1,8 miliar pada tahun 2023,dengan PCB basis aluminium dua lapisan menyumbang 35% dan tumbuh pada tingkat tahunan lebih dari 25%Namun, hasil manufaktur mereka telah lama lebih rendah daripada PCB FR4 tradisional (hasil rata-rata 75% vs 90% untuk FR4), dengan kemacetan utama terletak pada tiga tantangan teknis:kompatibilitas antara dasar aluminium dan lapisan dielektrik, stabilitas termal dari resin, dan perekatannya dari topeng pemadam.produsen mobil pernah menghadapi panggilan kembali ribuan kendaraan setelah delaminasi PCB basis aluminium 2 lapisan menyebabkan kerusakan modul daya EV.
Artikel ini akan menganalisis secara mendalam titik-titik nyeri teknis utama dalam pembuatan PCB basis aluminium 2 lapis, memberikan solusi yang dapat ditindaklanjuti berdasarkan praktik terbaik industri,dan menyertakan tabel proses inspeksi kualitas untuk membantu produsen meningkatkan hasil dan mengurangi risiko.
Hal-Hal Utama
1Pengendalian Kualitas Pengikat: Mengadopsi penekanan panas vakum (suhu 170-180°C,tekanan 30-40kg/cm2) dikombinasikan dengan perawatan permukaan plasma dapat mengurangi tingkat delaminasi antara basis aluminium dan lapisan dielektrik ke bawah 00,5%, jauh melampaui tingkat delaminasi dari penekanan panas tradisional (3,5-5,0%).
2Kriteria Pemilihan Resin: Untuk skenario daya menengah hingga tinggi (misalnya, lampu depan otomotif LED), prioritaskan resin epoksi yang diisi keramik (konduktivitas termal 1,2-2,5 W/mK);untuk skenario suhu tinggi (e(misalnya, oven industri), pilih resin poliamida (tahan suhu 250-300°C) untuk menghindari retakan pada siklus termal.
3.Pencegahan Cacat Topeng Solder: Permukaan dasar aluminium harus menjalani perawatan "degreasing → pickling → anodization".dan diameter lubang pin yang terdeteksi oleh AOI harus <0.1mm, yang dapat mengurangi risiko sirkuit pendek sebesar 90%.
4.Pemeriksaan Kualitas Proses Lengkap: Item inspeksi wajib termasuk deteksi cacat ultrasonik (setelah laminasi), pengujian konduktivitas termal flash laser (setelah pengerasan resin),dan pengujian probe terbang (untuk vias selesai)Kepatuhan terhadap standar IPC dapat meningkatkan hasil hingga lebih dari 88%.
3 Tantangan Teknis Utama dalam Manufaktur PCB Basis Aluminium 2 Lapisan
Keunikan struktural PCB basis aluminium 2 lapis (substrat aluminium + lapisan dielektrik + foil tembaga dua lapis) membuat proses manufaktur mereka jauh lebih kompleks daripada PCB FR4. 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.
Tantangan 1: Gagalnya Ikatan Antara Dasar Aluminium dan Lapisan Dielektrik (Delaminasi, Gelembung)
Ikatan adalah "halangan kritis pertama" dalam pembuatan PCB basis aluminium 2 lapis,dan kekuatan ikatan antara dasar aluminium dan lapisan dielektrik secara langsung menentukan keandalan jangka panjang dari PCBNamun, sifat kimia aluminium dan kontrol proses yang tidak tepat sering menyebabkan kegagalan ikatan.
Penyebab Utama: Perbedaan Bahan dan Penyimpangan Proses
1Film oksida pada permukaan aluminium menghambat ikatan: Aluminium dengan cepat membentuk film oksida Al2O3 dengan ketebalan 2-5nm di udara. Film ini inert dan tidak dapat bereaksi kimia dengan resin lapisan dielektrik,mengakibatkan kekuatan ikatan yang tidak cukupJika tidak benar-benar dihapus sebelum pengolahan, film oksida akan terpisah dari lapisan dielektrik selama siklus termal (misalnya, -40 °C ~ 125 °C), menyebabkan delaminasi.
2.CTE Mismatch Generates Thermal Stress: Koefisien ekspansi termal (CTE) aluminium adalah 23ppm/°C, sedangkan lapisan dielektrik umum (misalnya,Epoxy resin) hanya 15 ppm/°C ∙ perbedaan 53%Ketika PCB mengalami fluktuasi suhu, dasar aluminium dan lapisan dielektrik melebar dan berkontraksi dengan derajat yang berbeda,menghasilkan tegangan robek dari waktu ke waktu yang menyebabkan retakan lapisan ikatan.
3.Parameter laminasi yang tidak terkendali Memperkenalkan cacat: Dalam penekanan panas tradisional,Fluktuasi suhu (lebih dari ± 5°C) atau tekanan yang tidak merata menyebabkan aliran lapisan dielektrik resin yang tidak merata. Tekanan lokal yang tidak cukup membuat gelembung udara., sedangkan suhu yang berlebihan menyebabkan over-harding dari resin (membuatnya rapuh dan mengurangi ketahanan perekat).
Dampak: Dari Kegagalan Fungsional ke Risiko Keamanan
1Keruntuhan Kinerja Isolasi: Celah di lapisan dielektrik setelah delaminasi menyebabkan kerusakan listrik (terutama dalam skenario tegangan tinggi seperti inverter EV),menyebabkan sirkuit pendek dan kelelahan peralatan.
2.Gagal Dissipasi Panas: Fungsi inti dari dasar aluminium adalah konduksi panas. Delaminasi menyebabkan peningkatan tajam dalam ketahanan termal (dari 0,5 ° C / W ke lebih dari 5 ° C / W),dan komponen bertenaga tinggi (e. misalnya, LED 20W) terbakar karena disipasi panas yang buruk, mengurangi umur mereka dari 50.000 jam menjadi 10.000 jam.
3.Losses Massa Rework: Seorang produsen LED pernah mengalami tingkat delaminasi 4,8% dengan penekanan panas tradisional, yang mengakibatkan penghancuran 5,000 PCB berbasis aluminium 2 lapis dan kerugian langsung melebihi $ 30,000.
Metode Deteksi Cacat
a. Deteksi Cacat Ultrasonik: Menggunakan probe frekuensi tinggi 20-50MHz dapat mendeteksi delaminasi atau gelembung yang lebih besar dari 0,1 mm, sesuai dengan Standar IPC-A-600G 2.4.3.
b.Pengujian ketegangan: Menurut IPC-TM-650 Standard 2.4.9, kekuatan perekatannya harus ≥1,5 kg/cm (kekuatan pelumas antara foil tembaga dan dasar aluminium); nilai di bawah ini dianggap tidak memenuhi syarat.
c. Uji kejut termal: Tidak ada delaminasi atau retakan setelah 100 siklus pada -40 °C ~ 125 °C dianggap memenuhi syarat; jika tidak, proses ikatan perlu dioptimalkan.
Perbandingan kinerja dari proses pengikatan yang berbeda
Proses Pengikatan | Jangkauan suhu (°C) | Jangkauan tekanan (kg/cm2) | Waktu pemrosesan (menit) | Tingkat delaminasi (%) | Tingkat Penarikan Ledakan Termal (100 Siklus) | Skenario Aplikasi |
---|---|---|---|---|---|---|
Pengikat Hot Press Tradisional | 160-170 | 25-30 | 15-20 | 3.5-5.0 | 75-80% | LED konsumsi daya rendah (misalnya, lampu indikator) |
Pengikatan dengan pencet panas vakum | 170-180 | 30-40 | 20-25 | 0.3-0.8 | 98-99% | Sumber daya listrik EV bertenaga tinggi, lampu jalan LED |
Pencet panas vakum + Pengolahan plasma | 170-180 | 30-40 | 25-30 | 0.1-0.3 | Lebih dari 99,5% | Skenario keandalan tinggi (militer, kedirgantaraan) |
Tantangan 2: Cacat siklus termal yang disebabkan oleh kinerja resin yang tidak memadai (Cracking, Bubbles)
Resin bertindak sebagai "jembatan konduksi panas" dan "lepatan struktural" dalam PCB basis aluminium 2-lapisan.cacat fatal akan terjadi selama pengolahan atau penggunaan.
Penyebab Utama: Pemilihan resin yang tidak benar dan proses pengerasan yang tidak tepat
1Ketidakcocokan Antara Konduktivitas Termal Resin dan Skenario: Menggunakan resin keramik yang mahal untuk skenario daya rendah meningkatkan biaya, sementara menggunakan resin epoksi biasa (konduktivitas termal 0,3-0.8 W/mK) untuk skenario daya tinggi (e.misalnya, modul pengisian EV) menyebabkan akumulasi panas. resin tetap dalam keadaan suhu tinggi (> 150 ° C) untuk waktu yang lama, yang menyebabkan karbonisasi dan retakan.
2Desain kurva pengerasan yang tidak masuk akal: pengerasan resin membutuhkan tiga tahap"pemanasan → suhu konstan → pendinginan":
a.Kecepatan pemanasan yang terlalu cepat (>5°C/menit) mencegah komponen volatil dalam resin untuk melarikan diri pada waktunya (membentuk gelembung);
b. Waktu suhu konstan yang tidak cukup (<15 menit) mengakibatkan pengerasan yang tidak lengkap (kekerasan resin rendah, rentan terhadap keausan);
c. Kecepatan pendinginan yang terlalu cepat (> 10 °C/menit) menghasilkan tekanan internal, menyebabkan retakan resin.
3.Kompatibilitas yang buruk antara resin dan basis aluminium: Beberapa resin (misalnya, resin fenolik biasa) memiliki adhesi yang buruk terhadap basis aluminium dan cenderung "pemisahan antarmuka" setelah pengerasan.Dalam lingkungan lembab (e(misalnya, LED luar), kelembaban meresap ke antarmuka, mempercepat penuaan resin.
Dampak: Performance Degradation dan Penurunan Umur
a.Gagal Konduktivitas Panas: Seorang produsen EV pernah menggunakan resin epoksi biasa (konduktivitas termal 0,6 W/mK) untuk membuat PCB daya,menyebabkan suhu operasi modul mencapai 140°C (melampaui batas desain 120°C) dan efisiensi pengisian turun dari 95% menjadi 88%.
b.Sirkuit Singkat yang disebabkan oleh Resin Cracking: resin retak mengekspos sirkuit foil tembaga.menyebabkan downtime peralatan (e.g., penutupan tiba-tiba pengontrol industri).
d. Fluktuasi Kualitas Batch: Parameter pengerasan yang tidak terkendali menyebabkan perbedaan 15% dalam kekerasan resin (diuji dengan Shore hardness tester) dalam batch yang sama.Beberapa PCB pecah selama pemasangan karena resin yang terlalu lunak.
Perbandingan kinerja dari resin yang berbeda (parameter kunci)
Jenis resin | Konduktivitas termal (W/mK) | Stabilitas siklus termal (-40°C~125°C, 1000 siklus) | Ketahanan suhu maksimum (°C) | Kekuatan dielektrik (kV/mm) | Biaya Relatif | Skenario Aplikasi |
---|---|---|---|---|---|---|
Resin Epoxy Biasa | 0.3-0.8 | Tingkat retak 15-20% | 120-150 | 15-20 | 1.0 | Indikator LED daya rendah, sensor kecil |
Resin Epoxy yang Diisi Keramik | 1.2-2.5 | Tingkat retak 3-5% | 180-200 | 20-25 | 2.5-3.0 | Lampu depan otomotif LED, modul tegangan rendah EV |
Resin epoksi yang dimodifikasi silikon | 0.8-1.2 | Tingkat retak 2-4% | 160-180 | 18-22 | 2.0-2.2 | Layar LED luar (tahan kelembaban) |
Resin Polyimide | 0.8-1.5 | Tingkat retak 1-2% | 250 sampai 300 | 25-30 | 4.0-5.0 | Sensor oven industri, peralatan militer |
Poin-poin Kunci untuk Optimalisasi Proses Pembuatan Resin
a.Kecepatan pemanasan: Dikendalikan pada 2-3°C/menit untuk mencegah komponen volatil dari mendidih dan membentuk gelembung.
b.Suhu/Waktu Konstan: 150°C/20min untuk resin epoksi biasa, 170°C/25min untuk resin yang diisi keramik, dan 200°C/30min untuk polyimide.
c.Kecepatan pendinginan: ≤5°C/menit. Pendinginan bertahap (misalnya, 150°C→120°C→80°C, dengan isolasi 10 menit di setiap tahap) dapat digunakan untuk mengurangi tekanan internal.
Tantangan 3: Kegagalan Adhesi Masker Solder dan Cacat Permukaan (Mengupas, Lubang Pin)
Topeng pengemasan berfungsi sebagai "lapisan pelindung" dari PCB basis aluminium 2-lapisan, bertanggung jawab untuk isolasi, ketahanan korosi, dan pencegahan kerusakan mekanis.kelancaran dan kemandirian kimia dari permukaan dasar aluminium membuat perekat topeng pengisap sulit, menyebabkan berbagai cacat.
Penyebab Utama: Pengolahan Permukaan yang Tidak Memadai dan Kecacatan Proses Lapisan
1.Pembersihan permukaan dasar aluminium yang tidak lengkap: Selama pengolahan, permukaan dasar aluminium dengan mudah mempertahankan minyak (cairan pemotong, sidik jari) atau sisik oksida.Resin topeng solder tidak dapat ikatan erat dengan dasar aluminium dan cenderung mengelupas setelah pengerasan.
2Proses Pengolahan Permukaan yang Tidak Tepat: Pembersihan kimia konvensional hanya menghilangkan minyak permukaan tetapi tidak dapat menghilangkan film oksida (Al2O3).Adhesi antara topeng pemadaman dan dasar aluminium hanya mencapai Kelas 3B (menurut ISO 2409 StandardLapisan anodisasi yang tidak disegel mempertahankan pori-pori, dan resin topeng solder meresap ke pori-pori ini selama pelapisannya, membentuk lubang pin.
3Parameter Lapisan yang Tidak Dikendalikan: Selama pencetakan layar, tekanan squeegee yang tidak merata (misalnya, tekanan tepi yang tidak cukup) menyebabkan ketebalan topeng solder yang tidak merata (ketebalan lokal < 15μm),dan daerah tipis rentan terhadap kerusakan. Suhu pengeringan yang terlalu tinggi (> 120°C) menyebabkan pengeringan permukaan topeng pematatan yang prematur, menangkap pelarut di dalam dan membentuk gelembung.
Dampak: Mengurangi Risiko Keandalan dan Keamanan
a.Gagal Sirkuit Karena Korosi: Setelah pengelupasan topeng solder, dasar aluminium dan foil tembaga terpapar udara.Air hujan dan semprotan garam menyebabkan korosi, meningkatkan resistensi sirkuit dan mengurangi kecerahan LED lebih dari 30%.
b.Sirkuit Singkat yang disebabkan oleh Lubang Pin: Lubang Pin yang lebih besar dari 0,1 mm menjadi "saluran konduktif." debu atau logam puing-puing masuk lubang ini menyebabkan sirkuit pendek antara sendi solder berdekatan, sirkuit pendek di EV PCB memicu peledak peledak.
c. Penolakan Pelanggan Karena Penampilan Miskin: Topeng solder yang tidak merata dan gelembung mempengaruhi penampilan PCB.000 PCB basis aluminium 2 lapis karena masalah ini, dengan biaya rework melebihi $ 22,000.
Perbandingan Kinerja Proses Pengolahan Permukaan Basis Aluminium
Proses Pengolahan Permukaan | Langkah Utama | Waktu pemrosesan (menit) | Tingkat Adhesi (ISO 2409) | Ketahanan Semprotan Garam (500 jam, Tingkat Karat) | Karat permukaan (Ra, μm) | Biaya Relatif |
---|---|---|---|---|---|---|
Pembersihan Kimia Biasa | Pengurangan lemak → Penggorengan → Cuci dengan air | 10-15 | 3B-4B (Pengelupasan tepi) | 8-10% | 0.2-0.3 | 1.0 |
Passivasi Kimia | Pengurangan lemak → Penggorengan → Passifikasi (kromat) → Cuci air | 15-20 | 2B-3B (Minior Peeling) | 3-5% | 0.3-0.4 | 1.8 |
Anodisasi (Dedup) | Pengurangan lemak → Anodisasi → Penutup (Garam Nikel) → Cuci dengan air | 25-30 | 5B (Tidak Mengupas) | < 1% | 0.8-1.0 | 3.5 |
Pembersihan Plasma + Anodisasi | Pembersihan Plasma → Anodisasi → Penutup | 30-35 | 5B+ (Lebih dari Adhesi Standar) | < 0,5% | 1.0-1.2 | 4.2 |
Poin-poin Kunci untuk Optimalisasi Proses Lapisan Topeng Solder
a.Pilihan layar: Gunakan layar poliester 300-400 mesh untuk memastikan ketebalan topeng solder yang seragam (20-30μm).
b. Parameter Squeegee: Tekanan 5-8kg, sudut 45-60°, kecepatan 30-50mm/s untuk menghindari hilangnya cetakan atau ketebalan yang tidak merata.
c. Pengeringan dan Pengeringan: Pengeringan dua tahap ∼80°C/15min (pre-drying untuk menghilangkan pelarut) dan 150°C/30min (pengeringan penuh) untuk mencegah pembentukan gelembung.
Manufaktur PCB Basis Aluminium 2 Lapisan: Solusi Otoritatif dan Praktik Terbaik
Untuk mengatasi tiga tantangan di atas,produsen industri terkemuka telah meningkatkan hasil PCB basis aluminium 2-lapisan dari 75% menjadi lebih dari 88% melalui "optimalisasi proses + peningkatan peralatan + peningkatan inspeksi kualitas." Di bawah ini adalah solusi yang dapat diterapkan.
Solusi 1: Proses pengikat presisi Mengatasi masalah delaminasi dan gelembung
Ide inti: Menghilangkan film oksida + Mengontrol Parameter Hot Press dengan tepat
1.Perlakuan awal permukaan dasar aluminium: Pembersihan plasma
Gunakan pembersih plasma atmosfer (kekuatan 500-800W, gas: argon + oksigen) untuk membersihkan permukaan dasar aluminium selama 30-60s. Plasma memecah film oksida (Al2O3) dan membentuk gugus aktif hidroksil (-OH),meningkatkan kekuatan ikatan kimia antara resin lapisan dielektrik dan basis aluminium lebih dari 40%.kekuatan tarik perekat meningkat dari 1.2kg/cm sampai 2,0kg/cm, jauh melebihi standar IPC.
2. Peralatan laminasi: Vacuum Hot Press + Real-Time MonitoringPilih vacuum hot press dengan sistem kontrol suhu PID (gelar vakum ≤-0,095MPa) untuk mencapai:
a. Kontrol suhu: Fluktuasi ±2°C (misalnya, suhu laminasi untuk resin yang diisi keramik adalah 175°C, dengan penyimpangan aktual ≤±1°C);
kontrol tekanan: presisi ±1kg/cm2, dengan pengaturan tekanan zona (tekanan tepi 5% lebih tinggi dari tekanan pusat) untuk menghindari aliran lapisan dielektrik yang tidak merata;
c. Kontrol waktu: diatur sesuai dengan jenis resin (misalnya, waktu laminasi 30 menit untuk resin poliamid) untuk mencegah under-harding atau over-harding.
3.Pemeriksaan Pasca Pengikatan: 100% Deteksi Cacat Ultrasonik
Segera setelah laminasi, scan dengan probe ultrasonik 20MHz untuk mendeteksi delaminasi dan gelembung.2 mm diameter atau delaminasi ≥1 mm panjang sebagai tidak berkualitas dan mengolahnya kembali (perawatan plasma ulang + laminasi), dengan hasil pengolahan lebih dari 90%.
Kasus aplikasi
Setelah mengadopsi solusi "plasma cleaning + vacuum hot pressing", produsen lampu jalan LED mengurangi tingkat delaminasi PCB basis aluminium dua lapisan dari 4,5% menjadi 0,3%.Suhu operasi modul lampu jalan turun dari 135°C menjadi 110°C, jangka hidup diperpanjang dari 30.000 jam menjadi 50.000 jam, dan biaya purna jual menurun sebesar 60%.
Solusi 2: Seleksi resin dan pengoptimalan pengerasan
Ide inti: Cocokkan resin dengan skenario + kurva pengerasan digital
1.Panduan Pemilihan Resin (Menurut Daya/Lingkungan)
a.Power rendah (<5W): resin epoksi biasa (biaya rendah, misalnya, resin kelas FR-4) untuk sensor dalam ruangan dan LED kecil.
b.Medium Power (5-20W): resin epoksi yang diisi keramik (misalnya, resin yang mengandung 60% alumina, konduktivitas termal 2,0 W/mK) untuk lampu depan mobil dan lampu langit-langit LED rumah tangga.
c.Kekuatan tinggi (> 20W): resin epoksi yang dimodifikasi silikon (tahan terhadap kejutan termal yang baik) atau resin poliamid (tahan terhadap suhu tinggi) untuk modul pengisian EV dan pengontrol daya industri.
d.Lingkungan suhu tinggi (>180°C): resin poliamida (tahan suhu 300°C) untuk peralatan militer dan aerospace.
2.Kontrol Digital Proses Pengeringan Gunakan oven pengeringan dengan sistem kontrol PLC dan atur "kurva pengeringan yang disesuaikan".
a. Tahap pemanasan: 2°C/menit, dari suhu kamar hingga 170°C (65min);
b. Tahap suhu konstan: 170°C selama 25 menit (untuk memastikan pengerasan resin yang lengkap);
c. Tahap pendinginan: 3°C/menit, dari 170°C sampai 80°C (30 menit), kemudian pendinginan alami ke suhu kamar.
Kontrol digital mengurangi variasi kekerasan resin dalam batch yang sama menjadi ± 3% (diuji dengan Shore D hardness tester), jauh lebih baik daripada ± 10% dari oven pengeras tradisional.
3.Verifikasi Kinerja Resin: Uji ketahanan termal
Setelah pengerasan, sampel secara acak dan melakukan pengujian konduktivitas termal flash laser (sesuai dengan Standar ASTM E1461) untuk memastikan penyimpangan konduktivitas termal ≤±10%.Pada saat yang sama melakukan pengujian ketahanan termal (per IPC-TM-650 Standar 2.6.2.1) misalnya, ketahanan termal dari PCB tenaga EV harus ≤ 0,8 °C/W; jika tidak, sesuaikan rasio resin atau parameter pengerasan.
Kasus aplikasi
Sebuah produsen EV awalnya menggunakan resin epoksi biasa (konduktivitas termal 0,6 W/mK) untuk membuat PCB modul pengisian, menghasilkan suhu modul 140 °C.Setelah beralih ke resin epoksi yang diisi keramik (konduktivitas termal 2.2 W/mK) dan mengoptimalkan kurva pengerasan, suhu modul turun menjadi 115°C, dan efisiensi pengisian pulih dari 88% menjadi 95%, memenuhi persyaratan pengisian cepat.
Solusi 3: Optimasi Adhesi Masker Solder Mengatasi Masalah Pengelupasan dan Lubang Pinhole
Ide inti: Perawatan permukaan presisi + Deteksi cacat proses penuh
1.Perawatan Permukaan Dasar Aluminium Tiga LangkahUntuk skenario keandalan tinggi (misalnya, EV, militer), mengadopsi proses "pembersihan plasma → anodisasi → penyegelan" tiga langkah:
a.Pembersihan Plasma: Hapus film oksida dan minyak (30s, argon + oksigen);
b.Anodisasi: Elektrolisis dalam larutan asam sulfat (ketumpatan arus 1,5A/dm2, 20min) untuk membentuk film oksida 10-15μm tebal (struktur berpori untuk meningkatkan adhesi);
c. Penutup: Penutup garam nikel (80 °C, 15 menit) untuk memblokir pori-pori dalam film oksida dan mencegah resin topeng solder meresap dan membentuk lubang pin.
Setelah diobati, kekasaran permukaan dasar aluminium mencapai Ra 1,0μm, adhesi topeng solder mencapai Kelas 5B (ISO 2409), dan ketahanan semprotan garam ditingkatkan menjadi 500 jam tanpa karat.
2Lapisan Topeng Solder: Pencetakan Layar + 100% Inspeksi AOI
a.Proses Lapisan: layar 350-mesh, tekanan squeegee 6kg, sudut 50°, kecepatan 40mm/s untuk memastikan ketebalan topeng solder 20-25μm (seragam ±2μm);
b. Pengeringan dan Pengeringan: 80°C/15min pra-pengeringan, 150°C/30min pengeringan penuh untuk menghindari kerak permukaan;
c.Deteksi cacat: Gunakan detektor 2D + 3D AOI (resolusi 10μm) untuk inspeksi 100% lubang pin (≤ 0,1mm memenuhi syarat), pengelupasan (tidak ada pengelupasan tepi memenuhi syarat),dan ketebalan yang tidak merata (penyesuaian ≤10% memenuhi syarat)Produk yang tidak memenuhi syarat dilapisi ulang atau dibuang.
Kasus aplikasi
Setelah mengadopsi solusi "pengolahan permukaan tiga langkah + inspeksi AOI 100%", produsen layar LED luar ruangan mengurangi tingkat pengelupasan topeng solder dari 8% menjadi 0.5% dan tingkat lubang pin dari 5% menjadi 0.2%. Layar beroperasi di lingkungan semprotan garam pesisir selama 2 tahun tanpa kegagalan korosi.
Sistem Inspeksi Kualitas Proses Lengkap untuk PCB Dasar Aluminium 2 Lapisan (Dengan Tabel Standar)
Solusi akhir untuk tantangan manufaktur terletak pada sistem inspeksi kualitas proses penuh yang menggabungkan "pencegahan + deteksi." Di bawah ini adalah sistem inspeksi kualitas yang dikembangkan sesuai dengan standar IPC dan ASTM, yang dapat diterapkan secara langsung.
Tabel Inspeksi Kualitas Proses Lengkap (Bagian Utama)
Tahap Pembuatan | Item Pemeriksaan | Peralatan Pemeriksaan | Standar Referensi | Batas Kualifikasi | Rasio Inspeksi | Penanganan Produk yang Tidak Berkualifikasi |
---|---|---|---|---|---|---|
Pengolahan Pra Dasar Aluminium | Film Minyak/Oksida Permukaan | Interferometer Cahaya Putih + Meter Sudut Kontak | IPC-TM-650 2.3.18 | Sudut kontak ≤ 30° (hidrofilik, tanpa minyak); Ketebalan film oksida ≤1nm | 100% | Pembersihan plasma kembali |
Setelah Laminasi | Delaminasi, Gelembung | 20MHz Ultrasonik Detektor Cacat | IPC-A-600G 2.4.3 | Tidak ada delaminasi; diameter gelembung < 0,2 mm dan jumlah < 3 / m2 | 100% | Laminasi ulang atau serpihan |
Setelah Resin Mengeras | Konduktivitas Termal, Kekerasan | Laser Flash Thermal Conductivity Tester, Shore D Hardness Tester | ASTM E1461, IPC-4101B | Penyimpangan konduktivitas panas ± 10%; Kekerasan ≥ 85D | 5% (Sampling) | Sesuaikan kurva pengerasan, reproduksi |
Setelah Lapisan Topeng Solder | Adhesi, Lubang Pin, Ketebalan | Tester Potongan silang, 2D+3D AOI, Pengukur Ketebalan | ISO 2409, IPC-A-600G 2.8.1 | Kelas Adhesi 5B; Lubang Pin < 0,1 mm; Ketebalan 20-25μm | 100% | Masker atau serpihan pemadatan yang dilapisi ulang |
Produk jadi | Melalui Konduktivitas, Resistensi Termal | Penguji Probe Terbang, Penguji Rintangan Termal | IPC-TM-650 2.6.2.1 | Melalui konduktivitas 100%; Resistensi termal ≤10% dari nilai desain | 100% | Vias perbaikan atau serpihan |
Produk jadi | Ketahanan suhu (kejut termal) | Kamar dengan suhu rendah tinggi | IEC 60068-2-14 | Tidak ada cacat setelah 100 siklus pada -40°C~125°C | 1% (Sampling) | Menganalisis penyebab kegagalan, mengoptimalkan proses |
Rekomendasi Pemilihan Peralatan Pemeriksaan Kualitas Utama
a.Entry-Level (Produsen Kecil dan Menengah): Detektor cacat ultrasonik dasar (misalnya, Olympus EPOCH 650), tester cross-cut manual, dan Shore hardness testers.000, memenuhi kebutuhan dasar inspeksi kualitas.
b.Rentang menengah hingga tinggi (Produsen Besar/Skenario Keandalan Tinggi): 2D+3D AOI (misalnya, Koh Young KY-8030), penguji konduktivitas termal flash laser (misalnya, Netzsch LFA 467),dan penguji satelit terbang otomatis (e.g., Seica Pilot V8). Biaya: sekitar $ 75.000-$ 150,000, memungkinkan deteksi sepenuhnya otomatis dan meningkatkan efisiensi.
FAQ: Pertanyaan Umum Tentang Manufaktur PCB Basis Aluminium 2 Lapisan
1. Apa alasan utama PCB basis aluminium 2 lapisan lebih sulit untuk memproduksi daripada PCB FR4 biasa?
Intinya terletak pada kompatibilitas bahan dan kompleksitas proses:
a.Dalam hal bahan, perbedaan CTE antara lapisan aluminium (23ppm/°C) dan lapisan dielektrik (15ppm/°C) besar, mudah menghasilkan tegangan termal;sedangkan perbedaan CTE antara FR4 (110ppm/°C) dan foil tembaga (17ppm/°C) dapat dipadam oleh resin, tidak memerlukan perawatan tambahan.
Dalam hal proses, PCB basis aluminium 2 lapis membutuhkan perawatan permukaan basis aluminium tambahan (misalnya, pembersihan plasma, anodisasi) dan ikatan pers panas vakum ∼30% lebih banyak langkah daripada FR4;FR4 dapat langsung dibor dan diukir dengan matang, proses sederhana.
2Bagaimana cara menentukan dengan cepat apakah pilihan resin yang tepat?
Penghakiman awal dapat dibuat dengan menggunakan rumus pencocokan "konduktivitas termal daya":
Konduktivitas termal resin yang diperlukan (W/mK) ≥ Daya komponen (W) × Peningkatan suhu yang diizinkan (°C) / Luas disipasi panas (m2)
Misalnya: Untuk komponen LED 20W dengan kenaikan suhu yang diizinkan sebesar 50 °C dan area disipasi panas 0,001m2, konduktivitas termal yang diperlukan ≥ (20×50)/0,001 = 1000?superposisi resistensi termal (resistensi termal basis aluminium + resistensi termal resin) harus dipertimbangkanUntuk kesederhanaan: pilih resin yang diisi keramik dengan 1,2-2,5 W/mK untuk daya menengah (5-20W) dan resin dengan ≥2,0 W/mK untuk daya tinggi (>20W)
3Dapatkah topeng solder yang dikupas diolah kembali?
Itu tergantung pada situasinya:
a.Jika area pengelupasan < 5% dan tidak ada residu resin, pengolahan ulang dapat dilakukan melalui " 2000-mesh sandpaper polishing → isopropyl alcohol cleaning → re-coating solder mask → curing." Adhesi setelah rework harus diuji lagi (untuk mencapai kelas 5B).
b.Jika area pengelupasan > 5% atau ada residu resin pada permukaan dasar aluminium (susah untuk dihapus), perlu dihilangkan agar tidak mengelupasi kembali setelah pengolahan ulang.
Kesimpulan: "Kunci Terobosan" dan Tren Masa Depan dalam Manufaktur PCB Basis Aluminium 2 Lapisan
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 masksInti untuk memecahkan masalah ini tidak bergantung pada terobosan teknologi tunggal tetapi pada "kontrol yang tepat dari rincian proses":dari penghapusan film oksida 1nm pada permukaan dasar aluminium hingga kontrol suhu ± 2 °C pengeras resin, dan keseragaman ketebalan 10μm dari topeng pengisap setiap langkah harus dilakukan sesuai dengan standar.
Saat ini industri telah mengembangkan solusi yang matang: vacuum hot pressing + perawatan plasma untuk memecahkan masalah perekat,pilihan resin berdasarkan skenario + pengerasan digital untuk memecahkan masalah stabilitas termal, dan anodisasi + 100% inspeksi AOI untuk memecahkan masalah topeng pematangan. solusi ini dapat meningkatkan hasil hingga lebih dari 88% dan mengurangi biaya sebesar 20-30%, sepenuhnya memenuhi kebutuhan LED, EV,dan elektronik industri.
Di masa depan, dengan popularitas peralatan elektronik bertenaga tinggi (misalnya, platform EV 800V, inverter penyimpanan energi bertenaga tinggi), permintaan untuk PCB basis aluminium 2 lapis akan terus tumbuh,dan teknologi manufaktur akan bergerak menuju "teknisitas yang lebih tinggi dan otomatisasi yang lebih besar": Pemeriksaan visual AI akan secara real time mengidentifikasi gelembung perekat (keakuratan hingga 0,05 mm), pembelajaran mesin akan secara otomatis mengoptimalkan kurva pengerasan (mengatur parameter berdasarkan batch resin),dan teknologi pencetakan 3D dapat digunakan untuk lapisan dielektrik yang disesuaikan (mengadaptasi struktur dasar aluminium yang kompleks).
Untuk produsen,penguasaan teknologi manufaktur inti dari PCB basis aluminium 2 lapisan tidak hanya meningkatkan daya saing produk tetapi juga merebut "keuntungan penggerak pertama" di pasar elektronik bertenaga tinggiSetelah semua, di era elektronik mengejar "efisien disipasi panas dan keandalan tinggi," pentingnya PCB basis aluminium 2 lapis hanya akan meningkat dan memecahkan tantangan manufaktur adalah langkah pertama untuk merebut kesempatan ini.
Kirim pertanyaan Anda langsung ke kami