2025 PCB βάσης αλουμινίου 2 στρωμάτων: 3 βασικές τεχνολογικές προκλήσεις + λύσεις (Πίνακας πλήρους διαδικασίας QC)

Φωτογραφίες ανθρωποποιημένες από τους πελάτες

Στον τομέα των ηλεκτρονικών συσκευών υψηλής ισχύος, τα διπλάσια πλαίσια PCB με βάση το αλουμίνιο έχουν γίνει "ουσιώδη συστατικά" για φωτισμό LED, μονάδες ισχύος ηλεκτρικών οχημάτων και βιομηχανικούς ελεγκτές ισχύος,χάρη στις εξαιρετικές δυνατότητες διάσπασης θερμότηταςΣύμφωνα με μια έκθεση της Grand View Research, το παγκόσμιο μέγεθος αγοράς PCB με βάση το αλουμίνιο έφτασε τα 1,8 δισεκατομμύρια δολάρια το 2023,με διστρωτή βάση αλουμινίου PCB που αντιπροσωπεύει το 35% και αυξάνεται με ετήσιο ρυθμό άνω του 25%Ωστόσο, η απόδοση παραγωγής τους ήταν εδώ και πολύ καιρό χαμηλότερη από εκείνη των παραδοσιακών FR4 PCB (μέση απόδοση 75% έναντι 90% για το FR4), με βασικά προβλήματα να βρίσκονται σε τρεις τεχνικές προκλήσεις:συμβατότητα μεταξύ της βάσης αλουμινίου και της διηλεκτρικής στρώσηςΤα προβλήματα αυτά όχι μόνο αυξάνουν το κόστος παραγωγής, αλλά επίσης διατρέχουν κίνδυνο βλάβης του εξοπλισμού λόγω υπερθέρμανσης και βραχυκυκλωμάτων.Μια αυτοκινητοβιομηχανία αντιμετώπισε μια ανάκληση χιλιάδων οχημάτων μετά από αποστρωματισμό PCB 2 στρώσεων από αλουμίνιο που προκάλεσε δυσλειτουργίες στο ηλεκτρικό σύστημα..

Αυτό το άρθρο θα αναλύσει σε βάθος τα βασικά τεχνικά σημεία δυσκολίας στην κατασκευή PCB με βάση αλουμίνιο 2 στρώσεων, θα παρέχει λύσεις που βασίζονται στις βέλτιστες πρακτικές της βιομηχανίας,και να περιλαμβάνει έναν πίνακα διαδικασιών ελέγχου ποιότητας για να βοηθήσει τους κατασκευαστές να βελτιώσουν τις αποδόσεις και να μειώσουν τους κινδύνους.

Βασικά συμπεράσματα
1.Ελέγχος ποιότητας σύνδεσης: υιοθέτηση θερμής πίεσης υπό κενό (θερμοκρασία 170-180°C,πίεση 30-40kg/cm2) σε συνδυασμό με επεξεργασία επιφάνειας πλάσματος μπορεί να μειώσει τον ρυθμό αποστρωματισμού μεταξύ της βάσης αλουμινίου και του διηλεκτρικού στρώματος κάτω από το 00,5%, ποσοστό που υπερβαίνει κατά πολύ το ποσοστό αποστρώσεως της παραδοσιακής θερμής πίεσης (3,5-5,0%).
2Κριτήρια επιλογής ρητινών: Για σενάρια μεσαίας έως υψηλής ισχύος (π.χ. LED προβολέων αυτοκινήτων), δίνεται προτεραιότητα σε ρητίνες επωξίας γεμάτες κεραμικά (θερμική αγωγιμότητα 1,2-2,5 W/mK) ·για σενάρια υψηλών θερμοκρασιών (e(π.χ. βιομηχανικοί φούρνοι), επιλέξτε ρητίνες πολυαμίδων (ανθεκτικότητα θερμοκρασίας 250-300°C) για να αποφευχθεί η ρωγμάτωση υπό θερμικό κύκλο.
3.Πρόληψη ελαττωμάτων της μάσκας συγκόλλησης: η επιφάνεια της βάσης αλουμινίου πρέπει να υποβληθεί σε επεξεργασία "απολιπανμού → παρασκευής → ανωδισμού". Η προσκόλληση πρέπει να φτάνει το βαθμό 5B (χωρίς απολέπιση) στις δοκιμές διατομής,και η διάμετρος της τρύπας που ανιχνεύεται από το AOI πρέπει να είναι <0.1mm, το οποίο μπορεί να μειώσει τον κίνδυνο βραχυκυκλώματος κατά 90%.
4.Επιθεώρηση ποιότητας πλήρους διαδικασίας: Τα στοιχεία υποχρεωτικής επιθεώρησης περιλαμβάνουν την ανίχνευση ελαττωμάτων με υπερήχους (μετά την επικάλυψη), τη δοκιμή θερμικής αγωγιμότητας με λάμψη λέιζερ (μετά την επικάλυψη ρητίνης),και δοκιμές με ιπτάμενο ανιχνευτή (για τελειωμένα βία)Η συμμόρφωση με τα πρότυπα IPC μπορεί να αυξήσει τις αποδόσεις σε πάνω από 88%.

3 Κεντρικές Τεχνικές Προκλήσεις στην Κατασκευή ΠΧΠ με Βάση Αλουμινίου 2 στρωμάτων
Η δομική μοναδικότητα των διεπίστωσης PCB από αλουμίνιο (υπόστρωμα αλουμινίου + διηλεκτρική στρώση + διπλό στρώμα χαλκού) καθιστά τη διαδικασία κατασκευής τους πολύ πιο περίπλοκη από εκείνη των 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.

Πρόκληση 1: Αποτυχία σύνδεσης μεταξύ της βάσης του αλουμινίου και του διηλεκτρικού στρώματος (αποστρωματισμός, φυσαλίδες)
Η σύνδεση είναι το "πρώτο κρίσιμο εμπόδιο" στην κατασκευή PCB με βάση αλουμινίου σε 2 στρώματα,και η αντοχή σύνδεσης μεταξύ της βάσης αλουμινίου και του διηλεκτρικού στρώματος καθορίζει άμεσα τη μακροπρόθεσμη αξιοπιστία του PCBΩστόσο, οι χημικές ιδιότητες του αλουμινίου και ο ακατάλληλος έλεγχος της διαδικασίας συχνά οδηγούν σε αποτυχία σύνδεσης.

Οι βασικές αιτίες: Διαφορές υλικών και παρεκκλίσεις διαδικασιών
1.Το φιλμ οξειδίου στην επιφάνεια του αλουμινίου εμποδίζει τη σύνδεση: Το αλουμίνιο σχηματίζει γρήγορα ένα φιλμ οξειδίου Al2O3 πάχους 2-5nm στον αέρα.που οδηγεί σε ανεπαρκή αντοχή σύνδεσηςΕάν δεν αφαιρεθεί πλήρως πριν από την επεξεργασία, το φιλμ οξειδίου θα διαχωριστεί από το διηλεκτρικό στρώμα κατά τη διάρκεια του θερμικού κύκλου (π.χ. -40 °C ~ 125 °C), προκαλώντας αποστρωματισμό.
2.Η ασυμφωνία CTE δημιουργεί θερμικό στρες: Ο συντελεστής θερμικής διαστολής (CTE) του αλουμινίου είναι 23ppm/°C, ενώ αυτός των κοινών διηλεκτρικών στρωμάτων (π.χ.Η διαφορά μεταξύ των επιφάνειων της οξείδωσης και της οξείδωσης είναι μόνο 15 ppm/°C.Όταν το PCB υποβάλλεται σε διακυμάνσεις θερμοκρασίας, η βάση αλουμινίου και το διηλεκτρικό στρώμα επεκτείνονται και συρρικνώνονται σε διαφορετικό βαθμό.δημιουργώντας ένταση ρήξης με την πάροδο του χρόνου που προκαλεί ρωγμάτωση του στρώματος σύνδεσης.
3.Οι ανεξέλεγκτες παράμετροι στρώσης παρουσιάζουν ελαττώματα:οι διακυμάνσεις θερμοκρασίας (πάνω από ± 5°C) ή η άνιση πίεση οδηγούν σε άνιση ροή της διηλεκτρικής στρώσης ρητίνης ̇ ανεπαρκής τοπική πίεση αφήνει φυσαλίδες αέρα, ενώ η υπερβολική θερμοκρασία προκαλεί υπερθεραπεία της ρητίνης (που την καθιστά εύθραυστη και μειώνει την αντοχή της σύνδεσης).

Επιπτώσεις: Από λειτουργική βλάβη σε κινδύνους για την ασφάλεια
1.Κατάρρευση της απόδοσης μόνωσης: Τα κενά στο διηλεκτρικό στρώμα μετά την αποστράγγιση προκαλούν ηλεκτρική βλάβη (ειδικά σε σενάρια υψηλής τάσης όπως οι μετατροπείς EV),που οδηγεί σε βραχυκυκλώματα και εξάντληση του εξοπλισμού.
2.Αποτυχία διάλυσης θερμότητας: Η βασική λειτουργία της βάσης αλουμινίου είναι η θερμική αγωγιμότητα.και υψηλής ισχύος (eΟι φώτες LED (π.χ. 20W) καίγονται λόγω της κακής διάχυσης της θερμότητας, μειώνοντας τη διάρκεια ζωής τους από 50.000 ώρες σε 10.000 ώρες.
3.Μαζικές απώλειες από την επανεργασία: Ένας κατασκευαστής LED παρουσίασε κάποτε ποσοστό αποστρωματισμού 4,8% με την παραδοσιακή ζεστή πίεση, με αποτέλεσμα την κατάργηση 5,000 PCB με βάση αλουμίνιο 2 στρώσεων και άμεσες απώλειες άνω των 30 $,000.

Μέθοδοι ανίχνευσης ελαττωμάτων
α.Αναγνώριση ελαττωμάτων με υπερήχους: Η χρήση ανιχνευτή υψηλής συχνότητας 20-50MHz μπορεί να ανιχνεύσει αποστρώσεις ή φυσαλίδες μεγαλύτερες από 0,1 mm, σύμφωνα με το πρότυπο IPC-A-600G 2.4.3.
β.Δοκιμή ελαστικότητας: σύμφωνα με το πρότυπο IPC-TM-650 2.4.9, η αντοχή δέσμευσης πρέπει να είναι ≥1,5 kg/cm (δύναμη απολέπισης μεταξύ χαλκού και βάσης αλουμινίου).
γ. Δοκιμές θερμικών σοκ: Καμία αποστρώση ή ρωγμή μετά από 100 κύκλους θερμοκρασίας -40 °C έως 125 °C θεωρείται κατάλληλη· διαφορετικά, η διαδικασία σύνδεσης χρειάζεται βελτιστοποίηση.

Σύγκριση επιδόσεων διαφόρων διαδικασιών δέσμευσης

Προκλήσεις 2: Ελαττώματα θερμικής κύκλωσης που προκαλούνται από ανεπαρκή απόδοση ρητίνης (σχισμές, φυσαλίδες)
Η ρητίνη λειτουργεί τόσο ως "γέφυρα θερμοδιαγωγίας" όσο και ως "δομική κόλλα" σε διεπίπεδα PCB με βάση το αλουμίνιο.θα προκύψουν θανατηφόρα ελαττώματα κατά την επεξεργασία ή τη χρήση.

Οι βασικές αιτίες: Λάθος επιλογή ρητίνης και ακατάλληλη μέθοδος θέρμανσης
1.Αντιστοιχία μεταξύ της θερμικής αγωγιμότητας της ρητίνης και του σενάριου: Η χρήση υψηλού κόστους κεραμικών ρητίνων για σενάρια χαμηλής ισχύος αυξάνει το κόστος, ενώ η χρήση συνηθισμένων εποξικών ρητίνων (θερμική αγωγιμότητα 0,3-0.8 W/mK) για σενάρια υψηλής ισχύος (eΗ ρητίνη παραμένει σε κατάσταση υψηλής θερμοκρασίας (> 150 °C) για μεγάλο χρονικό διάστημα, οδηγώντας σε ανθρακούχωση και ρωγμάτωση.

2.Αδικαιολόγητο σχεδιασμό καμπύλης θέρμανσης: η θέρμανση ρητίνης απαιτεί τρία στάδια"θέρμανση → σταθερή θερμοκρασία → ψύξη":
α. Η υπερβολικά γρήγορη ταχύτητα θέρμανσης (> 5 °C/min) εμποδίζει την εγκαίρως διαφυγή των πτητικών συστατικών της ρητίνης (σχηματισμός φυσαλίδων) ·
β.Ανεπαρκής χρόνος σταθερής θερμοκρασίας (< 15 λεπτά) οδηγεί σε ελλιπή επένδυση (χαμηλή σκληρότητα ρητίνης, ευάλωτη στην φθορά) ·
γ. Η υπερβολικά γρήγορη ταχύτητα ψύξης (> 10 °C/min) δημιουργεί εσωτερική πίεση, προκαλώντας ρωγμάτωση της ρητίνης.

3.Κακή συμβατότητα μεταξύ ρητίνης και βάσης αλουμινίου: Ορισμένες ρητίνες (π.χ. συνήθεις φαινολικές ρητίνες) έχουν κακή προσκόλληση στη βάση αλουμινίου και τείνουν να "αποχωρούν" μετά την ανόρθωση.Σε υγρό περιβάλλον (e(π.χ. εξωτερικά LED), η υγρασία διαρροώνεται στην διεπαφή, επιταχύνοντας τη γήρανση της ρητίνης.

Επιπτώσεις: Η υποβάθμιση των επιδόσεων και η μείωση της διάρκειας ζωής
α.Αποτυχία στην θερμική αγωγιμότητα: Ένας κατασκευαστής ηλεκτρικών οχημάτων χρησιμοποίησε κάποτε συνηθισμένη επωξική ρητίνη (θερμική αγωγιμότητα 0,6 W/mK) για την κατασκευή PCB ισχύος,προκαλώντας θερμοκρασία λειτουργίας της μονάδας που φτάνει τους 140 °C (υπερβαίνοντας το όριο σχεδιασμού των 120 °C) και μείωση της απόδοσης φόρτισης από 95% σε 88%.
β.Συντομεύματα που προκαλούνται από ρωγμή ρητίνης: Η ρωγμή ρητίνης εκθέτει κυκλώματα χαλκού.που οδηγεί σε διακοπή λειτουργίας του εξοπλισμού (e(π.χ. ξαφνικό κλείσιμο βιομηχανικών ελεγκτών).
δ.Διακυμάνσεις της ποιότητας των παρτίδων: Οι παράμετροι ανεξέλεγκτης ανθεκτικότητας προκαλούν διαφορά 15% στην σκληρότητα της ρητίνης (ελέγχεται με δοκιμαστή σκληρότητας Shore) εντός της ίδιας παρτίδας.Μερικά PCB σπάνε κατά την εγκατάσταση λόγω υπερβολικά μαλακής ρητίνης.

Σύγκριση των επιδόσεων των διαφόρων ρητίνων (κλειδιώδεις παραμέτρους)

Βασικά σημεία για τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας στεγνώσεως ρητίνης
α.Συντόμος θέρμανσης: Ελεγχόμενος στους 2-3 °C/min για να αποφεύγεται η βρασμό των πτητικών συστατικών και η δημιουργία φυσαλίδων.
β.Στακτική θερμοκρασία/χρόνος: 150°C/20min για την κοινή εποξική ρητίνη, 170°C/25min για την κεραμική ρητίνη και 200°C/30min για το πολυαιμίδιο.
γ.Σύστημα ψύξης: ≤5°C/min. Για τη μείωση της εσωτερικής πίεσης μπορεί να χρησιμοποιηθεί σταδιακή ψύξη (π.χ. 150°C→120°C→80°C, με 10λεπτη μόνωση σε κάθε στάδιο).

Πρόκληση 3: Αποτυχία προσκόλλησης της μάσκας συγκόλλησης και ελαττώματα της επιφάνειας (φλούδια, τρύπες)
Η μάσκα συγκόλλησης χρησιμεύει ως το "προστατευτικό στρώμα" των 2-στρωμάτων PCB με βάση το αλουμίνιο, υπεύθυνη για την μόνωση, την αντοχή στη διάβρωση και την πρόληψη μηχανικών βλαβών.η ομαλότητα και η χημική αδρανότητα της επιφάνειας της βάσης αλουμινίου δυσχεραίνουν την προσκόλληση της μάσκας συγκόλλησης, οδηγώντας σε διάφορα ελαττώματα.

Οι βασικές αιτίες: Ανεπαρκής επεξεργασία της επιφάνειας και ελαττώματα της διαδικασίας επίστρωσης
1.Ανεπαρκής καθαρισμός της επιφάνειας της βάσης αλουμινίου: κατά τη διάρκεια της επεξεργασίας, η επιφάνεια της βάσης αλουμινίου διατηρεί εύκολα λάδι (νεφρό κοπής, δακτυλικά αποτυπώματα) ή κλίμα οξειδίου.Η ρητίνη της μάσκας συγκόλλησης δεν μπορεί να συνδέεται στενά με τη βάση του αλουμινίου και τείνει να ξεφλουδίζει μετά τη θεραπεία.
2Ακατάλληλη διαδικασία επεξεργασίας επιφάνειας: Ο συμβατικός χημικός καθαρισμός αφαιρεί μόνο το πετρέλαιο της επιφάνειας, αλλά δεν μπορεί να αφαιρέσει το στρώμα οξειδίου (Al2O3).Η προσκόλληση μεταξύ της μάσκας συγκόλλησης και της βάσης από αλουμίνιο φτάνει μόνο την βαθμίδα 3B (ανάλογα με το πρότυπο ISO 2409Τα άφραγγα ανωδικοποιημένα στρώματα διατηρούν τους πόρους και η ρητίνη της μάσκας συγκόλλησης διαρρέει σε αυτούς τους πόρους κατά τη διάρκεια της επικάλυψης, σχηματίζοντας τρύπες.
3.Ανεξέλεγκτες παράμετροι επικάλυψης: Κατά την οθόνη εκτύπωσης, η άνιση πίεση του σφουγγαριού (π.χ. ανεπαρκής πίεση στην άκρη) προκαλεί άνιμο πάχος της μάσκας συγκόλλησης (τοπικό πάχος < 15μm),και οι λεπτές περιοχές είναι επιρρεπείς στην κατάρρευσηΗ υπερβολικά υψηλή θερμοκρασία ξήρανσης (> 120°C) προκαλεί πρόωρη κάλυψη της επιφάνειας της μάσκας συγκόλλησης, παγιδεύοντας διαλύτες στο εσωτερικό και σχηματίζοντας φυσαλίδες.

Επιπτώσεις: Μειωμένοι κίνδυνοι για την αξιοπιστία και την ασφάλεια
α.Αποτυχία κυκλώματος λόγω διάβρωσης: Μετά την απολέπιση της μάσκας συγκόλλησης, η βάση αλουμινίου και το χαλκό εκτίθενται στον αέρα.Το νερό της βροχής και το αλατιούχο ψεκασμό προκαλούν διάβρωση, αυξάνοντας την αντίσταση του κυκλώματος και μειώνοντας τη φωτεινότητα των LED κατά περισσότερο από 30%.
β.Σύνδρομοι που προκαλούνται από τρύπες: οι τρύπες μεγαλύτερες από 0,1 mm γίνονται "αγωγικά κανάλια"." Η σκόνη ή τα μεταλλικά υπολείμματα που εισέρχονται σε αυτές τις τρύπες προκαλούν βραχυκυκλώματα μεταξύ των γειτονικών αρθρώσεων συγκόλλησης., βραχυκυκλώματα σε EV PCBs προκαλούν εκρήξεις ασφαλείας.
c.Απορρίπτονται από τους πελάτες λόγω κακής εμφάνισης: Οι άνιμοιες μάσκες συγκόλλησης και οι φυσαλίδες επηρεάζουν την εμφάνιση των PCB.000 PCB με βάση το αλουμίνιο σε δύο στρώσεις λόγω αυτού του προβλήματος, με κόστος ανακατασκευής άνω των 22 δολαρίων,000.

Σύγκριση επιδόσεων των διαδικασιών επεξεργασίας επιφάνειας με βάση το αλουμίνιο

Βασικά σημεία για τη βελτιστοποίηση της διαδικασίας επικάλυψης με μάσκα συγκόλλησης
α.Επιλογή οθόνης: Χρησιμοποιήστε οθόνες από πολυεστέρα με 300-400 δίχτυα για να εξασφαλιστεί ομοιόμορφο πάχος μάσκας συγκόλλησης (20-30μm).
β.Παραμέτροι σφουγγαρίσματος: πίεση 5-8 kg, γωνία 45-60°, ταχύτητα 30-50 mm/s για την αποφυγή ελλείψεων αποτυπωμάτων ή άνιμου πάχους.
γ. Ξήρανση και στεγνώσεις: Δυαπλή ξήρανση σε 80°C/15min (προ-ξήρανση για την αφαίρεση διαλύτων) και 150°C/30min (πλήρης στεγνώσεις) για την αποτροπή του σχηματισμού φυσαλίδων.

Κατασκευή PCB με βάση αλουμινίου δύο στρωμάτων: έγκυρες λύσεις και βέλτιστες πρακτικές
Για την αντιμετώπιση των ανωτέρω τριών προκλήσεων,Οι κορυφαίοι κατασκευαστές της βιομηχανίας έχουν αυξήσει τις αποδόσεις των PCB με βάση το αλουμίνιο σε δύο στρώματα από 75% σε πάνω από 88% μέσω της "βελτίωσης της διαδικασίας + αναβάθμισης του εξοπλισμού + βελτίωσης της επιθεώρησης της ποιότητας"." Παρακάτω παρατίθενται επικυρωμένες, εφαρμοστέες λύσεις.

Λύση 1: Διαδικασία σύνδεσης ακρίβειας
Κεντρική ιδέα: Εξάλειψη των ταινιών οξειδίου + ακριβής έλεγχος των παραμέτρων θερμής πίεσης

1.Προεπεξεργασία επιφάνειας βάσης αλουμινίου: καθαρισμός πλάσματος
Χρησιμοποιήστε ένα καθαριστικό πλάσματος ατμόσφαιρας (δύναμη 500-800W, αέριο: αργόνο + οξυγόνο) για να καθαρίσετε την επιφάνεια της βάσης αλουμινίου για 30-60s. Το πλάσμα διασπά το φιλμ οξειδίου (Al2O3) και σχηματίζει δραστικές ομάδες υδροξυλίου (-OH),Οι δοκιμές από έναν κατασκευαστή EV PCB έδειξαν ότι μετά από επεξεργασία με πλάσμα,η δύναμη έλξης προσκόλλησης αυξήθηκε από 10,2 kg/cm έως 2,0 kg/cm, που υπερβαίνουν κατά πολύ τα πρότυπα IPC.

2. Εξοπλισμός στρώσης: Κούκλος θερμής πίεσης + παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνοΕπιλέξτε κούκλο θερμής πίεσης με σύστημα ελέγχου θερμοκρασίας PID ( βαθμός κενού ≤-0,095MPa) για να επιτευχθεί:
α.Καθορισμός της θερμοκρασίας: διακύμανση ±2°C (π.χ. θερμοκρασία στρώσης για κεραμικές ρητίνες είναι 175°C, με πραγματική απόκλιση ≤±1°C).
β.Καθορισμός της πίεσης: ακρίβεια ±1 kg/cm2, με προσαρμογή πίεσης σε ζώνες (πίεση άκρου 5% υψηλότερη από την πίεση του κέντρου) για την αποφυγή της άνισης ροής του διαλεκτρικού στρώματος·
c.Καθορισμός χρόνου: Ρυθμίζεται ανάλογα με τον τύπο ρητίνης (π.χ. χρόνος στρώσης 30 λεπτών για ρητίνη πολυαιμίδης) για την αποφυγή υπο- ή υπερ-θερμοποίησης.

3.Επιθεώρηση μετά τη σύνδεση: 100% ανίχνευση ελαττωμάτων με υπερήχους
Αμέσως μετά την επικάλυψη, σαρώστε με υπερηχητικό ανιχνευτή 20MHz για την ανίχνευση της αποστρωματοποίησης και των φυσαλίδων.2 mm διάμετρος ή αποστρώματα ≥ 1 mm μήκους, μη ειδικευμένα και επεξεργασία τους (επαναπαρασκευή με πλάσμα + επικάλυψη), με απόδοση μεταποίησης άνω του 90%.

Υπόθεση εφαρμογής
Μετά την υιοθέτηση της λύσης "καθαρισμός με πλάσμα + θερμή πίεση υπό κενό", ένας κατασκευαστής οδικών φωτιστικών LED μείωσε το ποσοστό αποστρωματισμού των διπλάσματος PCB με βάση το αλουμίνιο από 4,5% σε 0,3%.Η θερμοκρασία λειτουργίας των μονάδων φωτισμού δρόμου μειώθηκε από 135°C σε 110°C, η διάρκεια ζωής επεκτάθηκε από 30.000 ώρες σε 50.000 ώρες και τα έξοδα μεταπώλησης μειώθηκαν κατά 60%.

Λύση 2: Επιλογή ρητίνης και βελτιστοποίηση της θέρμανσης
Κεντρική ιδέα: Αντιστοίχιση ρητινών σε σενάρια + ψηφιακές καμπύλες θεραπείας
1Οδηγός επιλογής ρητίνης (ανά ισχύ/περιβάλλον)
α.Μικρή ισχύς (< 5W): Συνήθιστη επωξική ρητίνη (χαμηλού κόστους, π.χ. ρητίνη ποιότητας FR-4) για εσωτερικούς αισθητήρες και μικρά LED.
β.Μεσαία ισχύς (5-20W): Ηλεκτρική ρητίνη (π.χ. ρητίνη που περιέχει 60% αλουμίνη, θερμική αγωγιμότητα 2,0 W/mK) για προβολείς αυτοκινήτων και οικιακά φώτα οροφής LED.
γ.Υψηλή ισχύς (> 20W): Εποξυδερμική ρητίνη τροποποιημένη με σιλικόνη (καλή αντοχή σε θερμικά σοκ) ή ρητίνη πολυαιμίδης (αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες) για μονάδες φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων και βιομηχανικούς ελεγκτές ισχύος.
δ.Περιβάλλοντα υψηλής θερμοκρασίας (> 180°C): ρητίνη πολυαιμίδης (αντοχή σε θερμοκρασία 300°C) για στρατιωτικό και αεροδιαστημικό εξοπλισμό.

2.Ψηφιακός έλεγχος της διαδικασίας στερεώσεωςΧρησιμοποιήστε φούρνο στερεώσεως με σύστημα ελέγχου PLC και προκαθορίστε "προσαρμοσμένες καμπύλες στερεώσεως".
α.Στάδιο θέρμανσης: 2°C/min, από θερμοκρασία δωματίου έως 170°C (65min) ·
β.Στάδιο σταθερής θερμοκρασίας: 170°C για 25 λεπτά (για να εξασφαλιστεί η πλήρης κάλυψη από ρητίνη).
γ.Στάδιο ψύξης: 3°C/min, από 170°C έως 80°C (30 λεπτά), κατόπιν φυσική ψύξη σε θερμοκρασία δωματίου.
Ο ψηφιακός έλεγχος μειώνει τη διακύμανση σκληρότητας της ρητίνης εντός της ίδιας παρτίδας σε ± 3% (ελέγχεται με δοκιμαστή σκληρότητας Shore D), πολύ καλύτερα από το ± 10% των παραδοσιακών φούρνων σκληρύνωσης.

3.Ελέγχος των επιδόσεων της ρητίνης: δοκιμή θερμικής αντοχής
Μετά την ανόργανση, τυχαία δειγματοληψία και διεξαγωγή δοκιμής θερμικής αγωγιμότητας με λάμψη λέιζερ (σύμφωνα με το πρότυπο ASTM E1461) για να εξασφαλιστεί απόκλιση θερμικής αγωγιμότητας ≤±10%.Ταυτόχρονα εκτελείται δοκιμή θερμικής αντοχής (ανάλογα με το πρότυπο 2 IPC-TM-650.6.2.1) για παράδειγμα, η θερμική αντίσταση των PCB ηλεκτρικής ενέργειας πρέπει να είναι ≤ 0,8°C/W· σε διαφορετική περίπτωση, πρέπει να ρυθμίζεται η αναλογία ρητίνης ή οι παραμέτροι στερεώσεως.

Υπόθεση εφαρμογής
Ένας κατασκευαστής ηλεκτρικών οχημάτων χρησιμοποίησε αρχικά συνηθισμένη επωξική ρητίνη (θερμική αγωγιμότητα 0,6 W/mK) για να κατασκευάσει PCB ενότητες φόρτισης, με αποτέλεσμα θερμοκρασία ενότητας 140 °C.Μετά τη μετάβαση σε αιποξυλική ρητίνη γεμάτη κεραμική (θερμική αγωγιμότητα 2.2 W/mK) και βελτιστοποιώντας την καμπύλη θέρμανσης, η θερμοκρασία του μοντέλου μειώθηκε σε 115°C και η απόδοση φόρτισης ανέκτησε από 88% σε 95%, ικανοποιώντας τις απαιτήσεις γρήγορης φόρτισης.

Λύση 3: Βελτιστοποίηση της προσκόλλησης της μάσκας συγκόλλησης
Βασική ιδέα: Επεξεργασία επιφάνειας με ακρίβεια + ανίχνευση ελαττωμάτων σε όλη τη διαδικασία
1.Τρία στάδια επεξεργασία επιφάνειας της βάσης αλουμινίουΓια σενάρια υψηλής αξιοπιστίας (π.χ. ηλεκτρικά οχήματα, στρατιωτικά), υιοθετήστε τη διαδικασία "καθαρισμού πλάσματος → ανωδισμού → σφράγισης" σε τρία στάδια:
α.Καθαρισμός πλάσματος: Απομάκρυνση των οξειδίων και του ελαίου (30s, αργόνιο + οξυγόνο) ·
β.Ανωδίαση: Ηλεκτρολύση σε διάλυμα θειικού οξέος (πυρηνική πυκνότητα 1,5A/dm2, 20min) για να σχηματιστεί οξείδιο με πάχος 10-15μm (πορώδης δομή για ενίσχυση της προσκόλλησης) ·
γ.Σφραγίσματα: Σφραγίσματα από νικελικό αλάτι (80 °C, 15 λεπτά) για να μπλοκάρουν τους πόρους στο φιλμ οξειδίου και να αποτρέψουν τη διαρροή ρητίνης από τη μάσκα συγκόλλησης και τη δημιουργία τρυπών.
Μετά την επεξεργασία, η τραχύτητα της επιφάνειας της βάσης αλουμινίου φτάνει τα Ra 1,0 μm, η προσκόλληση της μάσκας συγκόλλησης φτάνει το βαθμό 5B (ISO 2409), και η αντοχή στα ψεκαστικά αλατιού βελτιώνεται σε 500 ώρες χωρίς σκουριά.

2.Περιορισμός μάσκας συγκόλλησης: εκτύπωση με οθόνη + 100% επιθεώρηση AOI
α.Πρόοδος επικάλυψης: οθόνη με 350 δίχτυα, πίεση 6 kg, γωνία 50°, ταχύτητα 40 mm/s, ώστε να εξασφαλίζεται πάχος μάσκας συγκόλλησης 20-25μm (μονομορφία ±2μm) ·
β. Ξήρανση και στεγνώσεις: 80°C/15min προ-στεγνώσεις, 150°C/30min πλήρης στεγνώσεις για την αποφυγή φλοιών στην επιφάνεια.
γ.Αναγνώριση ελαττωμάτων: Χρησιμοποιείται ανιχνευτής 2D+3D AOI (αποφασιστικότητα 10μm) για 100% επιθεώρηση τρυπών (προσδιορίζεται ≤0,1mm), αποφλούδισης (δεν προδιαγράφεται αποφλούδιση άκρων),και άνιμο πάχος (η απόκλιση ≤ 10% είναι ειδική)Τα προϊόντα που δεν πληρούν τις προϋποθέσεις καλύπτονται εκ νέου ή απορρίπτονται.

Υπόθεση εφαρμογής
Μετά την υιοθέτηση της λύσης "τρία-βήματα επεξεργασίας επιφάνειας + 100% επιθεώρηση AOI", ένας κατασκευαστής εξωτερικών οθονών LED μείωσε το ποσοστό αποφλούδισης της μάσκας συγκόλλησης από 8% σε 0.5% και το ποσοστό τρύπας από 5% σε 0Οι οθόνες λειτουργούσαν σε περιβάλλον θαλασσινών ψεκασμών παράκτιας ακτής επί δύο έτη χωρίς βλάβες διάβρωσης.

Σύστημα ελέγχου ποιότητας πλήρους διαδικασίας για διπλάσια PCB με βάση το αλουμίνιο (με τυπικό πίνακα)
Η τελική λύση στις προκλήσεις της παραγωγής έγκειται σε ένα σύστημα ελέγχου ποιότητας πλήρους διαδικασίας που συνδυάζει "προληπτική + ανίχνευση." Παρακάτω είναι ένα σύστημα ελέγχου ποιότητας που αναπτύχθηκε σύμφωνα με τα πρότυπα IPC και ASTM, η οποία μπορεί να εφαρμοστεί άμεσα.

Πίνακας επιθεώρησης ποιότητας πλήρους διαδικασίας (κεντρικά στοιχεία)

Συνιστώμενη επιλογή βασικού εξοπλισμού ελέγχου ποιότητας
α.Εμφάνιση σε επίπεδο εισόδου (Μικρομεσαίοι κατασκευαστές): Βασικοί υπερηχητικοί ανιχνευτές ελαττωμάτων (π.χ. Olympus EPOCH 650), χειροκίνητοι δοκιμαστές διατομής και δοκιμαστές σκληρότητας ακτής.000, ανταποκρίνονται στις βασικές ανάγκες ελέγχου ποιότητας.
β.Μέσα έως υψηλό επίπεδ