2025-10-15
ग्राहक-मानवीकृत चित्रण
उच्च शक्ति वाले इलेक्ट्रॉनिक्स क्षेत्र में, एलईडी प्रकाश व्यवस्था, ईवी पावर मॉड्यूल और औद्योगिक पावर कंट्रोलर के लिए 2-परत एल्यूमीनियम बेस पीसीबी "आवश्यक घटक" बन गए हैं,उनकी उत्कृष्ट गर्मी अपव्यय क्षमताओं के लिए धन्यवादग्रैंड व्यू रिसर्च की एक रिपोर्ट के अनुसार, वैश्विक एल्यूमीनियम आधारित पीसीबी बाजार का आकार 2023 में 1.8 बिलियन डॉलर तक पहुंच गया,जिसमें दो परत वाले एल्यूमीनियम आधारित पीसीबी 35% हैं और 25% से अधिक की वार्षिक दर से बढ़ रहे हैंहालांकि, इनकी विनिर्माण उपज पारंपरिक FR4 पीसीबी की तुलना में लंबे समय से कम रही है (FR4 के लिए औसत उपज 75% बनाम 90%), मुख्य बाधाएं तीन तकनीकी चुनौतियों में निहित हैंःएल्यूमीनियम आधार और डाइलेक्ट्रिक परत के बीच संगतता, राल की थर्मल स्थिरता, और मिलाप मुखौटे के आसंजन। ये मुद्दे न केवल उत्पादन लागत को बढ़ाते हैं, बल्कि ओवरहीटिंग और शॉर्ट सर्किट के कारण उपकरण की विफलता का भी जोखिम उठाते हैं।एक ऑटोमेकर को एक बार हजारों वाहनों को वापस बुलाने का सामना करना पड़ा क्योंकि 2-परत एल्यूमीनियम बेस पीसीबी विघटन ने ईवी पावर मॉड्यूल की खराबी का कारण बना।.
इस लेख में 2-परत एल्यूमीनियम आधार पीसीबी विनिर्माण में मुख्य तकनीकी दर्द बिंदुओं का गहराई से विश्लेषण किया जाएगा, उद्योग की सर्वोत्तम प्रथाओं के आधार पर कार्रवाई योग्य समाधान प्रदान किए जाएंगे,और गुणवत्ता निरीक्षण प्रक्रिया तालिका शामिल करने के लिए उत्पादकों को उपज में सुधार और जोखिम को कम करने में मदद करने के लिए.
महत्वपूर्ण बातें
1.बॉन्डिंग गुणवत्ता नियंत्रणः वैक्यूम गर्म प्रेसिंग (तापमान 170-180°C,दबाव 30-40kg/cm2) प्लाज्मा सतह उपचार के साथ संयुक्त एल्यूमीनियम आधार और dielectric परत के बीच delamination दर 0 से नीचे करने के लिए कम कर सकते हैं.5%, जो पारंपरिक गर्म प्रेसिंग (3.5-5.0%) की विघटन दर से बहुत अधिक है।
2राल चयन मानदंडः मध्यम से उच्च शक्ति वाले परिदृश्यों (जैसे, ऑटोमोबाइल हेडलाइट एलईडी) के लिए, सिरेमिक से भरे इपॉक्सी राल (थर्मल चालकता 1.2-2.5 W/mK) को प्राथमिकता दें;उच्च तापमान परिदृश्यों के लिए (ईउदाहरण के लिए, औद्योगिक ओवन), थर्मल चक्र के तहत दरार से बचने के लिए पॉलीमाइड राल (250-300°C तापमान प्रतिरोध) का चयन करें।
3.सोल्डर मास्क दोष की रोकथामः एल्यूमीनियम आधार सतह को "डिग्रेसिंग → अचार → एनोडाइजेशन" उपचार से गुजरना चाहिए। चिपकने की गुणवत्ता क्रॉस-कट परीक्षणों में ग्रेड 5 बी (कोई छीलने नहीं) तक पहुंचनी चाहिए,और एओआई द्वारा पता लगाया गया पिनहोल व्यास <0 होना चाहिए.1 मिमी, जो शॉर्ट सर्किट के जोखिम को 90% तक कम कर सकता है।
4पूर्ण प्रक्रिया गुणवत्ता निरीक्षणः अनिवार्य निरीक्षण वस्तुओं में अल्ट्रासोनिक दोष का पता लगाना (लैमिनेशन के बाद), लेजर फ्लैश थर्मल चालकता परीक्षण (रासिन कठोर करने के बाद),और फ्लाइंग जांच (तैयार वायस के लिए)आईपीसी मानकों का अनुपालन करके उपज में 88 प्रतिशत से अधिक की वृद्धि हो सकती है।
2 परत एल्यूमीनियम आधार पीसीबी विनिर्माण में 3 मुख्य तकनीकी चुनौतियां
दो परत वाले एल्यूमीनियम आधारित पीसीबी (एल्यूमीनियम सब्सट्रेट + डायलेक्ट्रिक परत + दो परत वाली तांबे की पन्नी) की संरचनात्मक विशिष्टता उनकी विनिर्माण प्रक्रिया को FR4 पीसीबी की तुलना में बहुत अधिक जटिल बनाती है। 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.
चुनौती 1: एल्यूमीनियम बेस और डाईलेक्ट्रिक परत के बीच बंधन विफलता (डेलामिनेशन, बुलबुले)
बंधन 2 परत एल्यूमीनियम आधार पीसीबी निर्माण में "पहली महत्वपूर्ण बाधा" है,और एल्यूमीनियम आधार और डाईलेक्ट्रिक परत के बीच बंधन शक्ति सीधे पीसीबी की दीर्घकालिक विश्वसनीयता निर्धारित करती हैहालांकि, एल्यूमीनियम के रासायनिक गुणों और अनुचित प्रक्रिया नियंत्रण के कारण अक्सर बंधन विफलता होती है।
मूल कारणः सामग्री के अंतर और प्रक्रिया विचलन
1एल्यूमीनियम की सतह पर ऑक्साइड फिल्म बंधने में बाधा डालती हैः एल्यूमीनियम तेजी से हवा में 2-5 एनएम मोटी Al2O3 ऑक्साइड फिल्म बनाता है। यह फिल्म निष्क्रिय है और डायलेक्ट्रिक परत राल के साथ रासायनिक प्रतिक्रिया नहीं कर सकती है,जिसके परिणामस्वरूप पर्याप्त बंधन शक्ति नहीं होती हैयदि प्रसंस्करण से पहले पूरी तरह से हटाया नहीं जाता है, तो ऑक्साइड फिल्म थर्मल साइकिलिंग (जैसे, -40 °C ~ 125 °C) के दौरान डाइलेक्ट्रिक परत से अलग हो जाएगी, जिससे विघटन होगा।
2.सीटीई असंगतता थर्मल तनाव उत्पन्न करती हैः एल्यूमीनियम का थर्मल विस्तार गुणांक (सीटीई) 23 पीपीएम/°C है, जबकि आम डायलेक्ट्रिक परतों (जैसे,एपोक्सी राल) केवल 15ppm/°C है 53% का अंतरजब पीसीबी तापमान में उतार-चढ़ाव का अनुभव करता है, तो एल्यूमीनियम आधार और डाईलेक्ट्रिक परत विभिन्न डिग्री तक विस्तार और संकुचन करते हैं,समय के साथ फाड़ने के तनाव पैदा करना जो बंधन परत के दरार का कारण बनता है.
3. अनियंत्रित लेमिनेशन मापदंडों दोष पेश करते हैंः पारंपरिक गर्म प्रेसिंग में,तापमान में उतार-चढ़ाव (±5°C से अधिक) या असमान दबाव से डायलेक्ट्रिक परत राल की असमान प्रवाह होती है, जबकि अत्यधिक तापमान राल के अति-सख्त होने का कारण बनता है (इसे भंगुर बनाता है और बांधने की कठोरता को कम करता है) ।
प्रभावः कार्यक्षमता में विफलता से लेकर सुरक्षा जोखिम तक
1.आइसोलेशन परफॉरमेंस कोलाप: डिलेमिनेशन के बाद डाईलेक्ट्रिक परत में अंतराल विद्युत टूटने का कारण बनते हैं (विशेष रूप से उच्च वोल्टेज परिदृश्यों में जैसे EV इन्वर्टर),शॉर्ट सर्किट और उपकरण की थकावट का कारण.
2. गर्मी फैलाव विफलताः एल्यूमीनियम आधार का मुख्य कार्य गर्मी संवाहक है। विघटन से थर्मल प्रतिरोध में तेज वृद्धि होती है (0.5°C/W से 5°C/W से अधिक तक),और उच्च शक्ति वाले घटकों (ईउदाहरण के लिए, 20W एलईडी) खराब गर्मी अपव्यय के कारण जल जाते हैं, जिससे उनका जीवनकाल 50,000 घंटे से 10,000 घंटे तक कम हो जाता है।
3.मांस रीवर्क हानिः एक एलईडी निर्माता ने एक बार पारंपरिक गर्म प्रेसिंग के साथ 4.8% विघटन दर का अनुभव किया, जिसके परिणामस्वरूप 5,000 दो परत वाले एल्यूमीनियम आधारित पीसीबी और प्रत्यक्ष हानि $30 से अधिक,000.
दोष का पता लगाने के तरीके
अल्ट्रासोनिक दोष का पता लगानाः 20-50 मेगाहर्ट्ज उच्च आवृत्ति जांच का उपयोग करके, IPC-A-600G मानक 2 के अनुरूप, 0.1 मिमी से अधिक बड़े विघटन या बुलबुले का पता लगा सकते हैं।4.3.
b.टेन्सिल परीक्षणः IPC-TM-650 मानक 2 के अनुसार।4.9, बांधने की ताकत ≥1.5kg/cm होनी चाहिए (कापर पन्नी और एल्यूमीनियम आधार के बीच छीलने का बल); इससे नीचे के मूल्यों को अयोग्य माना जाता है।
c. थर्मल शॉक परीक्षणः -40°C~125°C के 100 चक्रों के बाद कोई विघटन या दरार योग्य नहीं माना जाता है; अन्यथा, बंधन प्रक्रिया को अनुकूलित करने की आवश्यकता होती है।
विभिन्न बंधन प्रक्रियाओं की प्रदर्शन तुलना
| बंधन प्रक्रिया | तापमान सीमा (°C) | दबाव सीमा (किग्रा/सेमी2) | प्रसंस्करण समय (मिनट) | विघटन दर (%) | थर्मल शॉक पास दर (100 चक्र) | अनुप्रयोग परिदृश्य |
|---|---|---|---|---|---|---|
| पारंपरिक गर्म प्रेस बंधन | 160-170 | 25-30 | १५-२० | 3.5-5.0 | ७५-८०% | कम शक्ति वाले उपभोक्ता एलईडी (जैसे, संकेतक रोशनी) |
| वैक्यूम हॉट प्रेस बॉन्डिंग | 170-180 | ३०-४० | 20-25 | 0.3-0.8 | ९८-९९% | उच्च शक्ति वाली ईवी बिजली आपूर्ति, एलईडी स्ट्रीट लाइट |
| वैक्यूम हॉट प्रेस + प्लाज्मा उपचार | 170-180 | ३०-४० | 25-30 | 0.1-0.3 | 99.5% से अधिक | उच्च विश्वसनीयता के परिदृश्य (सैन्य, एयरोस्पेस) |
चुनौती 2: अपर्याप्त राल प्रदर्शन (क्रैकिंग, बुलबुले) के कारण थर्मल साइकिल दोष
राल दो परत वाले एल्यूमीनियम आधारित पीसीबी में "तापीय संवाहक पुल" और "संरचनात्मक चिपकने वाला" दोनों के रूप में कार्य करता है। हालांकि, यदि इसकी थर्मल स्थिरता और तरलता अनुप्रयोग परिदृश्य से मेल नहीं खाती है,प्रसंस्करण या उपयोग के दौरान घातक दोष उत्पन्न होंगे.
मूल कारण: राल का गलत चयन और खराब उपचार
1राल की थर्मल कंडक्टिविटी और परिदृश्य के बीच असंगतताः कम शक्ति वाले परिदृश्यों के लिए उच्च लागत वाले सिरेमिक राल का उपयोग करने से लागत बढ़ जाती है, जबकि साधारण एपॉक्सी राल (थर्मल कंडक्टिविटी 0.3-0.8 W/mK) उच्च शक्ति परिदृश्यों के लिए (ईउदाहरण के लिए, ईवी चार्जिंग मॉड्यूल) गर्मी संचय का कारण बनता है। राल लंबे समय तक उच्च तापमान (> 150 °C) की स्थिति में रहती है, जिससे कार्बोनाइजेशन और क्रैकिंग होती है।
2अनुचित कठोरता वक्र डिजाइनः राल कठोरता के लिए तीन चरणों की आवश्यकता होती है"गर्म → स्थिर तापमान → ठंडा":
अति तेज ताप दर (>5°C/मिनट) राल में अस्थिर घटकों को समय पर भागने (बुलबुले बनाने) से रोकती है।
b.अपर्याप्त स्थिर तापमान समय (<15 मिनट) के परिणामस्वरूप अधूरी कठोरता (कम राल कठोरता, पहनने के लिए प्रवण);
c. अत्यधिक तेज शीतलन दर (>10°C/मिनट) आंतरिक तनाव उत्पन्न करती है, जिससे राल क्रैकिंग होती है।
3राल और एल्यूमीनियम आधार के बीच खराब संगतता: कुछ राल (जैसे, साधारण फेनोलिक राल) में एल्यूमीनियम आधार से खराब आसंजन होता है और वे कठोर होने के बाद "इंटरफेस पृथक्करण" करते हैं।आर्द्र वातावरण में (eउदाहरण के लिए, आउटडोर एलईडी), नमी इंटरफ़ेस में प्रवेश करती है, राल की उम्र बढ़ने में तेजी लाती है।
प्रभावः प्रदर्शन में गिरावट और जीवनकाल में कमी
a.तापीय संवाहक विफलताः एक EV निर्माता ने एक बार बिजली पीसीबी बनाने के लिए साधारण एपॉक्सी राल (तापीय संवाहकता 0.6 W/mK) का उपयोग किया था।मॉड्यूल के कामकाजी तापमान को 140°C (डिज़ाइन सीमा 120°C से अधिक) तक पहुंचाना और चार्जिंग दक्षता को 95% से 88% तक कम करना.
b.रेजिन क्रैकिंग के कारण शॉर्ट सर्किटः क्रैक्ड रेजिन तांबे की पन्नी सर्किट को उजागर करती है। संघनित पानी या धूल की उपस्थिति में, यह आसन्न सर्किट के बीच शॉर्ट सर्किट का कारण बनता है,उपकरण के डाउनटाइम के लिए नेतृत्व (ईउदाहरण के लिए, औद्योगिक नियंत्रकों का अचानक बंद होना।
d. बैच गुणवत्ता में उतार-चढ़ावः अनियंत्रित सख्त पैरामीटर एक ही बैच के भीतर राल कठोरता में 15% अंतर का कारण बनते हैं (शोर कठोरता परीक्षक के साथ परीक्षण) ।बहुत नरम राल के कारण कुछ पीसीबी स्थापना के दौरान टूट जाते हैं.
विभिन्न रालों की प्रदर्शन तुलना (कुंजी मापदंड)
| राल का प्रकार | थर्मल चालकता (W/mK) | थर्मल साइक्लिंग स्थिरता (-40°C~125°C, 1000 चक्र) | अधिकतम तापमान प्रतिरोध (°C) | डायलेक्ट्रिक शक्ति (kV/mm) | सापेक्ष लागत | अनुप्रयोग परिदृश्य |
|---|---|---|---|---|---|---|
| साधारण इपॉक्सी राल | 0.3-0.8 | 15-20% क्रैकिंग दर | 120-150 | १५-२० | 1.0 | कम शक्ति वाले एलईडी संकेतक, छोटे सेंसर |
| सिरेमिक से भरा हुआ इपॉक्सी राल | 1.2-2.5 | 3-5% क्रैकिंग दर | 180-200 | 20-25 | 2.5-3.0 | ऑटोमोबाइल हेडलाइट एलईडी, ईवी कम वोल्टेज मॉड्यूल |
| सिलिकॉन-संशोधित इपॉक्सी राल | 0.8-1.2 | 2-4% क्रैकिंग दर | 160-180 | 18-22 | 2.0-2.2 | बाहरी एलईडी डिस्प्ले (नमी प्रतिरोध) |
| पॉलीमाइड राल | 0.8-1.5 | 1-2% क्रैकिंग दर | २५०-३०० | 25-30 | 4.0-5.0 | औद्योगिक ओवन सेंसर, सैन्य उपकरण |
राल के इलाज की प्रक्रिया के अनुकूलन के लिए प्रमुख बिंदु
a. हीटिंग रेटः उबलते और बुलबुले बनाने से बचने के लिए भगोड़ा घटकों को 2-3°C/मिनट पर नियंत्रित किया जाता है।
b.निरंतर तापमान/समयः साधारण एपॉक्सी राल के लिए 150°C/20min, सिरेमिक से भरे राल के लिए 170°C/25min और पॉलीमाइड के लिए 200°C/30min।
c. कूलिंग दरः ≤5°C/मिन. आंतरिक तनाव को कम करने के लिए चरणबद्ध कूलिंग (जैसे, 150°C→120°C→80°C, प्रत्येक चरण में 10 मिनट की इन्सुलेशन के साथ) का उपयोग किया जा सकता है।
चुनौती 3: सोल्डर मास्क की आसंजन विफलता और सतह दोष (पीलिंग, पिनहोल्स)
सोल्डर मास्क दो परत वाले एल्यूमीनियम आधारित पीसीबी की "सुरक्षा परत" के रूप में कार्य करता है, जो इन्सुलेशन, संक्षारण प्रतिरोध और यांत्रिक क्षति की रोकथाम के लिए जिम्मेदार है।एल्यूमीनियम आधार सतह की चिकनाई और रासायनिक निष्क्रियता से सोल्डर मास्क आसंजन मुश्किल हो जाता है, जिससे विभिन्न दोष होते हैं।
मूल कारण: अपर्याप्त सतह उपचार और कोटिंग प्रक्रिया में दोष
1.अपूर्ण एल्यूमीनियम आधार सतह सफाईः प्रसंस्करण के दौरान, एल्यूमीनियम आधार सतह आसानी से तेल (कटिंग तरल पदार्थ, फिंगरप्रिंट) या ऑक्साइड स्केल को बरकरार रखती है।Solder मास्क राल एल्यूमीनियम आधार के साथ कसकर बंध नहीं कर सकते हैं और इलाज के बाद छील करने के लिए करते हैं.
2अनुचित सतह उपचार प्रक्रियाः पारंपरिक रासायनिक सफाई केवल सतह तेल को हटा देती है लेकिन ऑक्साइड फिल्म (Al2O3) को नहीं हटा सकती है।मिलाप मुखौटा और एल्यूमीनियम आधार के बीच आसंजन केवल ग्रेड 3B (आईएसओ 2409 मानक के अनुसार) तक पहुँचता हैसील नहीं की गई एनोडाइज्ड परतें छिद्रों को बरकरार रखती हैं, और लेडर मास्क राल कोटिंग के दौरान इन छिद्रों में घुस जाती है, जिससे पिनहोल बनते हैं।
3अनियंत्रित कोटिंग पैरामीटरः स्क्रीन प्रिंटिंग के दौरान, असमान स्क्वीज़ दबाव (उदाहरण के लिए, अपर्याप्त किनारे का दबाव) असमान लोडर मास्क मोटाई (स्थानीय मोटाई <15μm) का कारण बनता है,और पतले क्षेत्र टूटने के लिए प्रवण हैंअत्यधिक उच्च सुखाने का तापमान (>120°C) सेल्डर मास्क की सतह जल्दी सख्त हो जाती है, विलायक अंदर फंस जाते हैं और बुलबुले बनते हैं।
प्रभावः विश्वसनीयता और सुरक्षा जोखिमों में कमी
क्षरण के कारण सर्किट विफलताः मिलाप मुखौटा छीलने के बाद, एल्यूमीनियम आधार और तांबे की पन्नी हवा के संपर्क में आती है।वर्षा जल और नमक छिड़काव जंग का कारण बनता है, सर्किट प्रतिरोध को बढ़ाता है और एलईडी चमक को 30% से अधिक कम करता है।
b.पिनहोल के कारण शॉर्ट सर्किटः 0.1 मिमी से बड़े पिनहोल "चालक चैनल" बन जाते हैं।" इन पिनहोल्स में प्रवेश करने वाली धूल या धातु के मलबे के कारण आसन्न सोल्डर जोड़ों के बीच शॉर्ट सर्किट हो जाते हैं, ईवी पीसीबी में शॉर्ट सर्किट फ्यूज फटने का कारण बनता है।
c. खराब उपस्थिति के कारण ग्राहक की अस्वीकृतिः असमान मिलाप मास्क और बुलबुले पीसीबी की उपस्थिति को प्रभावित करते हैं। एक उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स निर्माता ने एक बार 3 को अस्वीकार कर दिया था।इस मुद्दे के कारण 2 परत एल्यूमीनियम आधार पीसीबी, 22 डॉलर से अधिक के पुनर्मूल्यांकन लागत के साथ,000.
एल्यूमीनियम आधार सतह उपचार प्रक्रियाओं की प्रदर्शन तुलना
| सतह उपचार प्रक्रिया | मुख्य कदम | प्रसंस्करण समय (मिनट) | चिपकने की डिग्री (आईएसओ 2409) | नमक छिड़काव प्रतिरोध (500 घंटे, जंग दर) | सतह रफनेस (Ra, μm) | सापेक्ष लागत |
|---|---|---|---|---|---|---|
| पारंपरिक रासायनिक सफाई | वसा कम करना → अचार करना → पानी से धोना | 10-15 | 3बी-4बी (एज पीलिंग) | ८-१०% | 0.2-0.3 | 1.0 |
| रासायनिक निष्क्रियता | वसा घटाना → अचार करना → निष्क्रिय करना (क्रोमेट) → पानी से धोना | १५-२० | 2बी-3बी (लघु छीलने) | 3-5% | 0.3-0.4 | 1.8 |
| एनोडाइजेशन (सील) | वसा घटाना → एनोडाइजेशन → सीलिंग (निकेल नमक) → पानी से धोना | 25-30 | 5B (कोई छीलने की अनुमति नहीं) | < 1% | 0.8-1.0 | 3.5 |
| प्लाज्मा सफाई + एनोडाइजेशन | प्लाज्मा सफाई → एनोडाइजेशन → सीलिंग | 30-35 | 5B+ (मानक आसंजन से अधिक) | <0.5% | 1.0-1.2 | 4.2 |
सोल्डर मास्क कोटिंग प्रक्रिया अनुकूलन के लिए प्रमुख बिंदु
a.स्क्रीन का चयनः एक समान मिलाप मास्क मोटाई (20-30μm) सुनिश्चित करने के लिए 300-400 जाल पॉलिएस्टर स्क्रीन का उपयोग करें।
b.Squeegee Parameters: दबाव 5-8kg, कोण 45-60°, गति 30-50mm/s अनुपलब्ध छापों या असमान मोटाई से बचने के लिए।
c. सुखाने और सख्तः बुलबुले के गठन को रोकने के लिए दो चरणों में सुखाने ₹ 80°C/15min (विलायक को हटाने के लिए पूर्व सुखाने) और 150°C/30min (पूर्ण सख्त) ।
2-स्तरीय एल्यूमीनियम बेस पीसीबी विनिर्माणः प्रामाणिक समाधान और सर्वोत्तम अभ्यास
उपरोक्त तीन चुनौतियों से निपटने के लिए,उद्योग के अग्रणी निर्माताओं ने "प्रक्रिया अनुकूलन + उपकरण उन्नयन + गुणवत्ता निरीक्षण में सुधार" के माध्यम से 75% से बढ़कर 88% से अधिक हो गई है." नीचे सत्यापित, कार्रवाई योग्य समाधान दिए गए हैं।
समाधान 1: परिशुद्धता बंधन प्रक्रिया
मूल विचारः ऑक्साइड फिल्मों को खत्म करें + गर्म प्रेस मापदंडों को सटीक रूप से नियंत्रित करें
1. एल्यूमीनियम बेस सतह पूर्व उपचारः प्लाज्मा सफाई
एक वायुमंडलीय प्लाज्मा क्लीनर (शक्ति 500-800W, गैसः आर्गन + ऑक्सीजन) का उपयोग 30-60s के लिए एल्यूमीनियम आधार सतह को साफ करने के लिए करें। प्लाज्मा ऑक्साइड फिल्म (Al2O3) को तोड़ता है और हाइड्रॉक्सिल (-OH) सक्रिय समूह बनाता है,विद्युतरोधक परत राल और एल्यूमीनियम आधार के बीच रासायनिक बंधन बल को 40% से अधिक बढ़ाता है। एक ईवी पीसीबी निर्माता द्वारा किए गए परीक्षणों से पता चला कि प्लाज्मा उपचार के बाद,बंधन तन्य शक्ति 1 से बढ़ी.2kg/cm से 2.0kg/cm तक, जो IPC मानकों से बहुत अधिक है।
2लेमिनेशन उपकरणः वैक्यूम हॉट प्रेस + रीयल-टाइम मॉनिटरिंगएक वैक्यूम हॉट प्रेस का चयन करें जिसमें पीआईडी तापमान नियंत्रण प्रणाली हो (वैक्यूम डिग्री ≤-0.095MPa):
a.तापमान नियंत्रणः उतार-चढ़ाव ±2°C (उदाहरण के लिए, सिरेमिक से भरे राल के लिए लेमिनेशन तापमान 175°C है, वास्तविक विचलन ≤±1°C के साथ);
b.दबाव नियंत्रणः सटीकता ±1kg/cm2, जोन दबाव समायोजन के साथ (केंद्र दबाव से 5% अधिक किनारे दबाव) असमान dielectric परत प्रवाह से बचने के लिए;
c.समय नियंत्रणः कम या अधिक कठोरता को रोकने के लिए राल के प्रकार के अनुसार सेट (जैसे, पॉलीमाइड राल के लिए 30 मिनट का लेमिनेशन समय) ।
3.बॉन्डिंग के बाद निरीक्षणः 100% अल्ट्रासोनिक दोष का पता लगाने
लेमिनेशन के तुरंत बाद, 20 मेगाहर्ट्ज अल्ट्रासोनिक जांच के साथ स्कैन करें ताकि विघटन और बुलबुले का पता लगाया जा सके। बुलबुले ≥0 के साथ पीसीबी को चिह्नित करें।व्यास में 2 मिमी या लंबाई में ≥1 मिमी के रूप में delamination और उन्हें पुनः कार्य (पुनः प्लाज्मा उपचार + lamination), 90 प्रतिशत से अधिक के पुनर्मिलन की उपज के साथ।
आवेदन का मामला
"प्लाज्मा सफाई + वैक्यूम हॉट प्रेसिंग" समाधान को अपनाने के बाद, एक एलईडी स्ट्रीट लाइट निर्माता ने 2-स्तर एल्यूमीनियम आधार पीसीबी की विघटन दर को 4.5% से घटाकर 0.3% कर दिया।स्ट्रीट लाइट मॉड्यूल का ऑपरेटिंग तापमान 135°C से घटकर 110°C हो गया, जीवनकाल 30,000 घंटे से बढ़ाकर 50,000 घंटे कर दिया गया और बिक्री के बाद की लागत में 60% की कमी आई।
समाधान 2: राल चयन और कठोरता अनुकूलन
मूल विचारः परिदृश्यों के लिए राल मैच + डिजिटल उपचार वक्र
1राल चयन गाइड (शक्ति/पर्यावरण के अनुसार)
a.कम शक्ति (<5W): इनडोर सेंसर और छोटे एलईडी के लिए साधारण एपॉक्सी राल (कम लागत, उदाहरण के लिए, FR-4 ग्रेड राल) ।
b.Medium Power (5-20W): ऑटोमोबाइल हेडलाइट्स और घरेलू एलईडी छत रोशनी के लिए सिरेमिक से भरे एपोक्सी राल (उदाहरण के लिए, 60% एल्यूमीनियम युक्त राल, थर्मल चालकता 2.0 W/mK) ।
c.उच्च शक्ति (>20W): इलेक्ट्रिक वाहनों के चार्जिंग मॉड्यूल और औद्योगिक शक्ति नियंत्रकों के लिए सिलिकॉन-संशोधित एपॉक्सी राल (अच्छा थर्मल शॉक प्रतिरोध) या पॉलीमाइड राल (उच्च तापमान प्रतिरोध) ।
d.उच्च तापमान वातावरण (>180°C): सैन्य और एयरोस्पेस उपकरण के लिए पॉलीएमिड राल (तापमान प्रतिरोध 300°C) ।
2.सख्त प्रक्रिया का डिजिटल नियंत्रणपीएलसी नियंत्रण प्रणाली के साथ एक सख्त ओवन का उपयोग करें और "अनुकूलित सख्त वक्र" पूर्व निर्धारित करें। उदाहरण के लिए, सिरेमिक से भरे एपोक्सी राल के लिए वक्र हैः
a.गर्म करने का चरणः 2°C/मिनट, कमरे के तापमान से 170°C (65min) तक;
b.स्थिर तापमान चरणः 170°C 25 मिनट के लिए (पूर्ण राल सख्त सुनिश्चित करने के लिए);
c. शीतलन चरणः 3°C/मिनट, 170°C से 80°C (30 मिनट) तक, फिर प्राकृतिक शीतलन कमरे के तापमान तक।
डिजिटल नियंत्रण एक ही बैच के भीतर राल की कठोरता भिन्नता को ± 3% तक कम करता है (शोर डी कठोरता परीक्षक के साथ परीक्षण किया गया), पारंपरिक कठोरता भट्टियों के ± 10% से बहुत बेहतर है।
3राल प्रदर्शन सत्यापनः थर्मल प्रतिरोध परीक्षण
कठोरता के बाद, थर्मल चालकता विचलन ≤±10% सुनिश्चित करने के लिए लेजर फ्लैश थर्मल चालकता परीक्षण (ASTM E1461 मानक के अनुसार) के लिए यादृच्छिक नमूना और निष्पादित करें।एक साथ थर्मल प्रतिरोध परीक्षण (आईपीसी-टीएम-650 मानक 2 के अनुसार).6.2उदाहरण के लिए, ईवी पावर पीसीबी का थर्मल प्रतिरोध ≤0.8°C/W होना चाहिए; अन्यथा, राल अनुपात या कठोरता मापदंडों को समायोजित करें।
आवेदन का मामला
एक ईवी निर्माता ने मूल रूप से चार्जिंग मॉड्यूल पीसीबी बनाने के लिए साधारण एपॉक्सी राल (थर्मल चालकता 0.6 W/mK) का इस्तेमाल किया, जिसके परिणामस्वरूप मॉड्यूल का तापमान 140°C था।सिरेमिक से भरे हुए इपॉक्सी राल (तापीय चालकता 2.2 W/mK) और कठोरता वक्र को अनुकूलित करने से मॉड्यूल का तापमान 115°C तक गिर गया और चार्जिंग दक्षता 88% से 95% तक बहाल हो गई, जो तेजी से चार्जिंग की आवश्यकताओं को पूरा करती है।
समाधान 3: सोल्डर मास्क के आसंजन का अनुकूलन ✓ छीलने और पिनहोल मुद्दों का समाधान
मूल विचारः सटीक सतह उपचार + पूर्ण प्रक्रिया दोष का पता लगाना
1तीन चरणों में एल्यूमीनियम आधार सतह उपचारउच्च विश्वसनीयता परिदृश्यों के लिए (जैसे, ईवी, सैन्य), "प्लाज्मा सफाई → एनोडाइजेशन → सीलिंग" तीन चरणों की प्रक्रिया को अपनाएंः
प्लाज्मा सफाईः ऑक्साइड फिल्मों और तेल (30s, आर्गन + ऑक्सीजन) को हटा दें;
b.Anodization: एक सल्फ्यूरिक एसिड समाधान (वर्तमान घनत्व 1.5A/dm2, 20min) में एक 10-15μm मोटी ऑक्साइड फिल्म बनाने के लिए इलेक्ट्रोलाइज (अधिगम को बढ़ाने के लिए छिद्रित संरचना);
सीलिंगः ऑक्साइड फिल्म में छिद्रों को बंद करने और सोल्डर मास्क राल को छिपाने और पिनहोल बनाने से रोकने के लिए निकेल नमक सीलिंग (80°C, 15min) ।
उपचार के बाद, एल्यूमीनियम बेस सतह की मोटाई Ra 1.0μm तक पहुंच जाती है, सोल्डर मास्क आसंजन ग्रेड 5B (ISO 2409) तक पहुंच जाता है, और नमक स्प्रे प्रतिरोध जंग के बिना 500h तक सुधार होता है।
2.सोल्डर मास्क कोटिंगः स्क्रीन प्रिंटिंग + 100% एओआई निरीक्षण
a. कोटिंग प्रक्रियाः 350-मेष स्क्रीन, स्क्वीज़ दबाव 6kg, कोण 50°, गति 40mm/s, 20-25μm (एकसमानता ±2μm) के मिलाप मास्क मोटाई सुनिश्चित करने के लिए;
b. सुखाना और कठोर करनाः 80°C/15min पूर्व सुखाना, 150°C/30min पूर्ण कठोर करना सतह की क्रस्टिंग से बचने के लिए;
दोष का पता लगाना: पिनहोल (≤0.1 मिमी योग्य) की 100% निरीक्षण के लिए 2 डी + 3 डी एओआई डिटेक्टर (रिज़ॉल्यूशन 10μm) का उपयोग करें, छीलने (कोई किनारा छीलने योग्य नहीं है),और असमान मोटाई (विकृति ≤10% योग्य है)अयोग्य उत्पादों को पुनः कोटिंग या स्क्रैप किया जाता है।
आवेदन का मामला
"तीन-चरण सतह उपचार + 100% एओआई निरीक्षण" समाधान को अपनाने के बाद, एक आउटडोर एलईडी डिस्प्ले निर्माता ने सोल्डर मास्क छीलने की दर को 8% से घटाकर 0 कर दिया।5% और 5% से 0 तक पिनहोल दर.2। डिस्प्ले 2 साल तक बिना संक्षारण विफलताओं के तटीय नमक छिड़काव वातावरण में काम किया।
दो परत वाले एल्यूमीनियम आधारित पीसीबी के लिए पूर्ण प्रक्रिया गुणवत्ता निरीक्षण प्रणाली (मानक तालिका के साथ)
विनिर्माण चुनौतियों का अंतिम समाधान "रोकथाम + पता लगाने" को जोड़ने वाली एक पूर्ण प्रक्रिया गुणवत्ता निरीक्षण प्रणाली में निहित है।" IPC और ASTM मानकों के अनुसार विकसित एक गुणवत्ता निरीक्षण प्रणाली नीचे दी गई है, जिसे सीधे लागू किया जा सकता है।
पूर्ण प्रक्रिया गुणवत्ता निरीक्षण तालिका (मुख्य आइटम)
| विनिर्माण चरण | निरीक्षण वस्तु | निरीक्षण उपकरण | संदर्भ मानक |
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