Elektronik sistemlerin ana taşıyıcısı olarak devre kartlarının teknolojik yeniliği çok önemlidir.Bakır hamurlu devre kartlarıbenzersiz malzeme uygulamaları ve üretim süreçleriyle, elektronik üretim alanında giderek ortaya çıkan bir güç olarak ortaya çıkmıştır. Geleneksel devre kartı imalatındaki zorlukların çözümüne yönelik yeni bir yaklaşım sunarak devre kartı performansının iyileştirilmesinde ve üretim süreçlerinin optimize edilmesinde önemli avantajlar ortaya koyuyor.
1, Bakır macun devre kartının temel prensipleri ve bileşimi
Bakır macunlu devre kartlarının çekirdeği, bakır macununun ana malzemesidir. Bakır macunu genellikle yüksek-saflıktaki bakır tozunun organik bağlayıcılar, katkı maddeleri vb. ile karıştırılmasıyla yapılır. Bunlar arasında iletken gövde olarak bakır tozu, mükemmel iletkenliği nedeniyle devre kartlarında akımın iletilmesinde çok önemli bir rol oynar. Organik bağlayıcılar, bakır tozunun eşit şekilde dağılmasında ve alt tabakaya yapıştırılmasında rol oynayarak, bakır macununun sonraki işlem ve kullanım sırasında önceden belirlenmiş konumda stabil bir şekilde muhafaza edilmesini sağlayarak güvenilir iletken hatlar oluşturmasını sağlar. Bakır hamurunun akışkanlığını ayarlamak, hazırlama ve kullanım sırasında bakır tozunun oksitlenmesini önlemek, bakır hamurunun kalitesini ve performans stabilitesini sağlamak için kullanılan reoloji ajanları, antioksidanlar vb. gibi çeşitli katkı maddeleri bulunmaktadır.
Bileşim açısından bakıldığında, bakır hamurlu devre kartları alt katmanlara dayalıdır ve yaygın alt katman malzemeleri arasında seramik alt katmanlar, FR4 vb. yer alır. Farklı alt katman malzemeleri, farklı fiziksel ve kimyasal özelliklerinden dolayı farklı uygulama senaryoları için uygundur. Örneğin, seramik alt tabakalar iyi bir yüksek sıcaklık direncine ve yüksek yalıtım performansına sahiptir, bu da onları ısı dağıtımı ve elektriksel performans açısından katı gereksinimlere sahip elektronik cihazlar için uygun kılar; FR4 substratı, düşük maliyeti ve olgun işleme teknolojisi nedeniyle tüketici elektroniğinde ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Alt tabaka üzerinde, hassas devre desenleri oluşturmak için bakır macunu belirli baskı işlemleri yoluyla önceden belirlenmiş konumlara basılır. Bu modeller, bakır macunundaki organik bileşenleri buharlaştırmak veya katılaştırmak için kurutma ve sinterleme gibi müteakip işlemlere tabi tutulur ve bakır tozları, sıkı iletken yollar oluşturmak üzere birlikte sinterlenir ve böylece tam bir devre kartı iletken sistemi oluşturulur.
2, bakır macun devre kartının üretim süreci
(1) Bakır macununun hazırlanması
Yüksek-kaliteli bakır macunu hazırlamak, bakır macunu devre kartları yapımında birincil adımdır. İlk olarak, iyi iletkenliği sağlamak için genellikle %99'un üzerinde saflıkta olması gereken yüksek-saflıkta bakır tozu seçilir. Bakır tozunun parçacık boyutu ve dağılımı, bakır hamurunun özellikleri üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Genel olarak, parçacık boyutları 1-50 μm arasında değişen bakır tozu, özel uygulama gereksinimlerine göre seçilir ve bakır macununun yığın yoğunluğunu ve iletkenliğini optimize etmek için farklı parçacık boyutlarındaki bakır tozu, belirli işlemlerle belirli bir oranda karıştırılır.
(2) Yazdırma işlemi
Baskı, devre desenleri oluşturmak için bakır macunun alt tabakaya doğru şekilde aktarılmasında çok önemli bir adımdır. Yaygın olarak kullanılan baskı işlemleri serigrafi baskı ve kazıyıcı kaplama baskıyı içerir. Serigrafi baskı, belirli devre desenlerine sahip bir serigrafi baskı plakası yapmayı, ekrana bakır macunu yerleştirmeyi ve bakır macununu ekrandaki açıklık alanından alt tabakanın yüzeyine aktarmak için bir kazıyıcı kullanarak ekrana belirli bir basınç uygulamayı ve böylece ekran deseniyle tutarlı bir bakır macunu devre modeli oluşturmayı içeren yaygın bir yöntemdir. Serigrafi baskı sürecinde, ekranın ağ boyutu, kazıyıcının sertliği ve basıncı ve baskı hızı gibi parametrelerin tümü, çizgi netliği ve kalınlık bütünlüğü gibi bakır macunu baskısının kalitesini etkileyebilir.
(3) Kurutma ve sinterleme
Baskıdan sonra bakır macunlu devre kartının nem ve bazı organik çözücüler gibi uçucu maddeleri uzaklaştırmak için kurutulması gerekir. Genellikle fırınlar, kızılötesi kurutucular veya mikrodalga kurutucular dahil olmak üzere çeşitli kurutma yöntemleri vardır. Kurutma işlemi, bakır macunu ile altlık arasındaki yapışma performansının yanı sıra bakır macununun iç yapısını etkilemeden uçucu maddelerin tamamen uzaklaştırılmasını sağlamak için uygun sıcaklık ve sürenin kontrol edilmesini gerektirir.
3, Bakır macunlu devre kartlarının performans avantajları
(1) Mükemmel iletkenlik performansı
Bakırın kendisi mükemmel iletkenliğe sahip bir metaldir ve yaygın metaller arasında elektriksel iletkenlik açısından en üst sıralarda yer alır. Bakır macunlu devre kartlarında, uygun şekilde oranlanmış ve işlenmiş bakır macunuyla oluşturulan iletken hatlar, direnci etkili bir şekilde azaltabilir ve akım iletim verimliliğini artırabilir. Aşındırma gibi geleneksel devre kartı üretim süreçleriyle karşılaştırıldığında, bakır macunlu devre kartları iletkenlik açısından önemli avantajlara sahiptir. Aşındırma yöntemi kaçınılmaz olarak fazla bakır folyonun çıkarılması işlemi sırasında tutulan bakır folyonun yüzeyinde belirli bir hasara neden olacak ve direnci artıracaktır; Bakır macunu devre kartı, doğrudan baskı ve sinterleme yoluyla iletken hatlar oluşturarak bu hasarı azaltır ve iletken hatların iletkenliğini bakırın doğal iletkenliğine yaklaştırır. Örneğin, belirli işlemler kullanılarak hazırlanan bakır macunlu devre kartları, iletken katmanın 2,26 × 10 ⁻⁸ω/m kadar düşük bir direncine sahip olabilir (saf bakırın direnci 1,75 × 10 ⁻⁸ω/m'dir), bu da yüksek- hızlı veri iletim hatları ve yüksek- frekans devreleri gibi elektronik cihaz uygulamalarındaki yüksek iletkenlik gereksinimlerini karşılayabilir.
(2) İyi ısı dağılımı performansı
Elektronik cihazların çalışması sırasında ısı üretimi, özellikle yüksek-güçlü, yüksek-yoğunluklu entegre elektronik sistemlerde yaygın bir sorundur. Isı dağıtma performansı, ekipmanın stabilitesini ve servis ömrünü doğrudan etkiler. Bakır iyi bir ısı iletkenliğine sahiptir ve bakır macunu devre kartlarındaki bakır macunu iletken hatları, akımı iletirken elektronik bileşenler tarafından üretilen ısıyı etkili bir şekilde aktarabilir. Bakır macun geçiş deliği veya bakır macun tapa deliği teknolojisini kullanan bazı devre kartları için, ısı, delikler aracılığıyla doldurulan bakır macun yoluyla devre kartının diğer katmanlarına veya ısı dağıtma cihazlarına hızlı bir şekilde iletilebilir, bu da devre kartının genel ısı dağıtım verimliliğini büyük ölçüde artırır. Yüksek-güçlü LED aydınlatma armatürlerinin devre kartında, bakır macunu tapa deliği işlemi, termal iletkenlik alanını büyük ölçüde artırır. Bakır sütun, ısıyı hızla devre kartının diğer tarafına aktarabilir. Yüksek termal iletkenliğe sahip bakır macunu (8w/mk termal iletkenlik katsayısı) ile birleştiğinde, LED çiplerinin çalışma sıcaklığını etkili bir şekilde azaltabilir, armatürün servis ömrünü uzatabilir ve ışık verimliliğini artırabilir.
(3) Daha yüksek yapısal dayanım
Bakır macunu devre kartlarının üretim sürecinde, sinterlemeden sonra bakır macunu, bakır tozu parçacıkları arasında güçlü bir bağ oluşturarak alt tabaka üzerinde belirli bir mukavemete sahip iletken bir yapı oluşturur. Bakır macunu açık delik veya tapa deliği teknolojisini kullanan devre kartları için, açık deliğe doldurulan bakır macunu katılaştıktan sonra bu, devre kartının içine çelik çubuklar inşa etmeye benzer ve devre kartının bükülme direnci ve titreşim direnci gibi mekanik özelliklerini önemli ölçüde artırır. Bu daha yüksek yapısal dayanıklılık, bakır hamurlu devre kartlarının karmaşık kullanım ortamlarına daha iyi uyum sağlamasına, belirli dış etkiler altında bile devre bütünlüğünü ve stabilitesini korumasına ve mekanik hasardan kaynaklanan devre arızalarını azaltmasına olanak tanır. Endüstriyel kontrol ekipmanları ve otomotiv elektroniği gibi bazı alanlarda ekipmanlar çalışma sırasında titreşim ve darbe gibi dış kuvvetlere maruz kalabilmektedir. Bakır hamurlu devre kartları, iyi yapısal mukavemetleri ile, ekipmanın normal çalışmasını sağlamak için güvenilir bir şekilde çalışabilir.
(4) Çevresel avantajlar
Aşındırma gibi geleneksel devre kartı üretim süreçleri, büyük miktarda bakır iyonu ve aşındırıcı asit içeren büyük miktarda atık sıvı üretir. Tedavi sonrası-zordur ve çevre ve insan sağlığı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Bakır hamurlu devre kartlarının üretim süreci nispeten çevre dostudur. Bakır hamurunun hazırlanması ve basılması sırasında büyük miktarda zararlı kimyasalların kullanılmasına gerek yoktur ve üretim sürecinde oluşan atıklar nispeten azdır. Aynı zamanda, gaz korumalı sinterleme teknolojisinin kullanılması, oksidasyon önleyici bileşiklerin kapsamlı uygulamasını ortadan kaldırabilir, aşırı ham madde kirliliğini önleyebilir ve genel olarak çevre üzerindeki olumsuz etkiyi azaltabilir; bu da modern elektronik imalat endüstrisinin yeşil ve çevre korumasına yönelik geliştirme gereksinimlerini karşılar.