عملية تصفيح ثنائي الفينيل متعدد الكلور:تحليل للتقنيات الأساسية في تصنيع ألواح الدارات الكهربائية متعددة الطبقات

تُعد عملية تصفيح ثنائي الفينيل متعدد الكلور خطوة حاسمة في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات. وهي تنطوي على ربط الطبقات الموصلة (رقائق النحاس) والطبقات العازلة (ما قبل التصنيع) ومواد الركيزة تحت درجة حرارة وضغط مرتفعين لتشكيل هيكل دائرة متعددة الطبقات مع وصلات بينية عالية الكثافة. وتحدد هذه العملية بشكل مباشر القوة الميكانيكية والأداء الكهربائي والموثوقية طويلة الأجل لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور، وهي بمثابة الأساس التقني لتصغير الأجهزة الإلكترونية الحديثة وتطويرها بترددات عالية.

المبادئ والوظائف الأساسية لعملية تصفيح ثنائي الفينيل متعدد الكلور

تستخدم عملية التصفيح بشكل أساسي خصائص التدفق والمعالجة لراتنجات التصلب بالحرارة تحت درجة حرارة عالية لتحقيق الترابط الدائم للمواد متعددة الطبقات في بيئة ضغط يتم التحكم فيها بدقة. وتشمل وظائفها الرئيسية ما يلي:

• التوصيل البيني الكهربائي: تمكين الوصلات البينية الرأسية بين الدوائر على طبقات مختلفة، مما يوفر الأساس المادي للأسلاك المعقدة.
• الدعم الميكانيكييوفر صلابة هيكلية وثباتًا في الأبعاد لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
• حماية العزل: يعزل الطبقات الموصلة المختلفة من خلال مواد عازلة لمنع حدوث دوائر كهربائية قصيرة.
• الإدارة الحراريةتحسين مسارات تبديد الحرارة من خلال اختيار المواد وهيكل التصفيح.

نظام مواد التصفيح

تركيبة المواد الأساسية

اعتبارات اختيار المواد

• درجة حرارة الانتقال الزجاجي (Tg): Standard FR-4 is 130-140°C, while high-Tg materials can reach 170-180°C.
• ثابت العزل الكهربائي (Dk): تتطلب الدوائر عالية السرعة مواد منخفضة الدك (3.0-3.5).
• عامل التبديد (Df): تتطلب التطبيقات عالية التردد Df &lt؛ 0.005.
• معامل التمدد الحراري (CTE): Z-axis CTE should be below 50ppm/°C to prevent via cracking.

تدفق عملية التصفيح التفصيلي

1. مرحلة ما قبل المعالجة

• إعداد الموادالتحقق من نماذج المواد وأرقام الدفعات وقياس محتوى الراتنج والتدفق.
• معالجة الطبقة الداخلية: الأكسدة لزيادة خشونة السطح وتحسين الالتصاق.
• تصميم مكدس-أعلى-أعلى: اتبع مبادئ التماثل لتجنب الالتواء بسبب عدم تطابق CTE.

2.التراص والمحاذاة

• نظام المحاذاة: Use four-slot holes (+0.1mm tolerance) or X-ray alignment systems (accuracy ±15μm).
• تسلسل التراص: هيكل نموذجي مكون من 8 طبقات: رقائق نحاسية - بولي بروبيلين- بولي بروبيلين- بولي فلوريد الفينيل- بولي بروبيلين- بولي فلوريد الفينيل- بولي فلوريد الفينيل- بولي فلوريد النحاس.

3.التحكم في معلمة دورة التصفيح

4.ما بعد المعالجة والتبريد

• خطوة التبريد: Control cooling rate (1-2°C/min) to reduce internal stress.
• تخفيف التوتر: الحفاظ على درجة حرارة أقل من Tg لفترة لتقليل الإجهاد المتبقي.

تحليل عيوب التصفيح الشائعة والتدابير المضادة لها

التصفيح والفراغات

• الأسبابعدم كفاية تدفق الراتنج، والمواد المتطايرة المتبقية، والتلوث المادي.
• الحلولتحسين منحنى التسخين، وإضافة مرحلة تفريغ الغاز، والتحكم الصارم في الرطوبة البيئية (40٪ رطوبة نسبية).

الالتواء

• الأسبابعدم تطابق CTE، والضغط غير المتكافئ، ومعدل التبريد المفرط.
• الحلولاعتماد تصميم متماثل، وتحسين توزيع الضغط، والتحكم في معدل التبريد.

نقص الراتينج والتعرض للنسيج الزجاجي

• الأسبابالتدفق المفرط للراتنج والضغط المفرط.
• الحلولتحديد PP منخفض التدفق، وتحسين منحنى الضغط، واستخدام قضبان السدود.

تقنيات التصفيح المتقدمة

التصفيح بمساعدة الفراغ

Vacuum-assisted lamination technology significantly enhances the interlayer bonding quality of multilayer circuit boards by performing the process in a full vacuum environment (≤5 mbar). This technique effectively eliminates air and volatiles between layers during pressing, reducing the defect rate caused by bubbles from the traditional 5–8% to less than 1%. It is particularly suitable for manufacturing high-frequency boards and thick copper boards, as these require extremely high consistency in dielectric properties and interlayer thermal conductivity. The vacuum environment ensures that the resin fully fills circuit gaps during the flow phase, forming a uniform dielectric layer that reduces transmission loss of high-frequency signals by 15–20%. In thick copper applications (≥3 oz), vacuum assistance effectively prevents delamination caused by unevenness in the copper foil, increasing interlayer peel strength to over 1.8 N/mm. Modern vacuum lamination equipment also incorporates real-time pressure-sensing systems, with 128-point monitoring, ensuring pressure uniformity within ±5%, which greatly improves production consistency.

تقنية التصفيح المتسلسل

Sequential lamination technology enables the manufacturing of highly complex multilayer boards through multiple pressing stages. This process involves first laminating inner core layers with部分 prepreg to form sub-modules, followed by drilling, plating, and other processes to establish interconnects. Finally, the remaining layers are added in a second lamination. This step-by-step approach allows passive components (such as resistors and capacitors) and special functional layers (e.g., thermally conductive metal substrates) to be embedded between layers, enabling system-in-package integration. In the production of high-end PCBs with 16 or more layers, sequential lamination controls layer-to-layer alignment accuracy within ±25 µm while avoiding cumulative stress generated in single-step pressing. Furthermore, this technology supports hybrid dielectric structures—for example, using low-loss materials (such as modified polyimide) for high-speed signal layers and highly thermally conductive materials for power layers—reducing insertion loss for 56 Gbps high-speed signals by 0.8 dB/cm. Although the production cycle increases by 30%, the yield improves to 98.5%, making it especially suitable for PCBs used in 5G communication equipment and high-end servers.

عملية التصفيح بدرجة حرارة منخفضة

The low-temperature lamination process uses specially modified resin systems to complete lamination at reduced temperatures of 130–150°C, which is 40–50°C lower than conventional methods. Through molecular design of epoxy resins and optimization of catalytic systems, the resin achieves full cross-linking at lower temperatures while maintaining a Tg value ≥160°C. The main advantage is a significant reduction in thermal stress on sensitive components, avoiding material deformation and performance degradation caused by high temperatures. In the manufacturing of flexible circuit boards and rigid-flex boards, low-temperature lamination controls the shrinkage of polyimide substrates to within 0.05% and reduces circuit misalignment to ±15 µm. Additionally, this process notably lowers energy consumption (saving over 30%) and CO₂ emissions, aligning with green manufacturing requirements. The latest advancements involve nano-filler-enhanced low-temperature resins (e.g., incorporating silica nanoparticles), which reduce the interlayer coefficient of thermal expansion (CTE) to 35 ppm/°C, meeting the reliability requirements of automotive electronics in environments ranging from -40°C to 150°C.

مراقبة الجودة والتفتيش

الاختبار التدميري

• تحليل المقاطع المجهرية: التحقق من الترابط بين الطبقات، وملء الراتنج، وجودة جدار الثقب.
• اختبار قوة التقشير: Evaluates adhesion between copper foil and substrate (standard requirement ≥1.0 N/mm).
• اختبار الإجهاد الحراري: Immersion in 288°C solder for 10 seconds to check for delamination.

الاختبارات غير المدمرة

• المسح بالموجات فوق الصوتية: يكتشف الفراغات الداخلية وعيوب التفكك.
• الفحص بالأشعة السينيةيقيّم دقة المحاذاة بين الطبقات وتحديد مواقع المكونات المدمجة.
• اختبار قوة العزل الكهربائي: التحقق من أداء العزل البيني للطبقات البينية.

اتجاهات عملية التصفيح

1. الابتكار في الموادراتنجات معدّلة مملوءة بالنانو ومواد منخفضة الترددات عالية الخسارة، وركائز صديقة للبيئة خالية من الهالوجين.
2. تنقيح العملية: مراقبة الضغط ودرجة الحرارة في الوقت الحقيقي، وتحسين معلمات الذكاء الاصطناعي وتقنية التوأم الرقمي.
3. ذكاء المعدات: شبكات الاستشعار المتكاملة، وأنظمة التحكم التكيفية، والتشخيص عن بُعد، والصيانة.
4. التنمية المستدامة: تقليل استهلاك الطاقة بنسبة تزيد عن 30%، وتقليل انبعاثات المركبات العضوية المتطايرة، وتحسين استخدام المواد.

المتطلبات الخاصة بالتطبيق

الخاتمة

تحدد عملية تصفيح ثنائي الفينيل متعدد الكلور، باعتبارها الخطوة الأساسية في تصنيع لوحات الدوائر متعددة الطبقات، أداء المنتج النهائي وموثوقيته بشكل مباشر. ومع تطور الأجهزة الإلكترونية نحو ترددات وسرعات وكثافات أعلى، تتقدم تكنولوجيا التصفيح نحو مزيد من الدقة والذكاء والاستدامة البيئية. يُعد إتقان مبادئ التصفيح ومواده والتحكم في بارامتراته أمرًا بالغ الأهمية لكل من تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور والتصنيع عالي الجودة.