Isola P25N -piirilevy korkean lämpötilan virtauksettomaan prepreg-liimaukseen

P25N-projekti ei ole rutiininomainen pyyntö korvata yksi laminaattimerkki toisella. Isola P25N on polyimidi UL HB No-Flo® -erikoisprepreg, jota käytetään kontrolloituna liimakerroksena painetuissa piirilevyrakenteissa, jotka eivät kestä normaalia hartsitulvitusta. Tyypillisiä esimerkkejä ovat jäähdytyselementtien liimaus, siruonteloiden piirilevyt, suorakiinnitysrakenteet, jäykät-joustavat siirtymäalueet ja sekamateriaalista valmistetut monikerrosrakenteet, joissa on aukkoja tai poissaoloalueita.

Tekninen tavoite ei siis ole "käyttää erittäin korkean Tg-arvon omaavaa materiaalia". Tavoitteena on luoda toistettava liimauslinja samalla kun hallitaan hartsin liikettä, pinnan kostumista, onteloiden muodostumisriskiä, ​​kovettuneen aineen paksuutta ja tarttumista erilaisiin pintoihin. Luotettavan P25N-irrotuksen on yhdistettävä materiaalilaatu lasin tyyliin, kerroksittaiseen määrään, varastointiolosuhteisiin, pinnan esikäsittelyyn, puristussykliin, paikalliseen kuparin topografiaan, onteloiden geometriaan ja vastaanottotestaukseen.

Miksi P25N:ää käytetään virtaamattomaan liimaukseen

Tavallinen prepreg on suunniteltu pehmenemään ja virtaamaan laminoinnin aikana. Tämä liike auttaa kapseloimaan kuparin sisäkerroksen ja täyttämään normaalin topografian, mutta sama käyttäytyminen voi johtaa vikaantumismekanismiin onteloiden, leikkausten, paljaiden taipuisien alueiden, upotettujen lämmönlevittimien tai syvennettyjen komponenttialueiden ympärillä. Hartsi voi siirtyä onteloon, peittää liimauspinnan, pienentää välystä, luoda epätasaisen pyöristyksen tai jättää tarkoitetun liimauslinjan liian ohueksi.

P25N on kehitetty minimaalista ja tasaista virtausta varten. Isola sijoittaa sen korkean lämpötilan piirilevysovelluksiin ja tunnistaa jäähdytyselementtien liimauksen, sirupesälevyt, suoran sirukiinnityksen ja monikerroksiset rigid-flex-tekniikat edustaviksi käyttökohteiksi. Sen arvo tulee korkean lämpötilan polyimidin suorituskyvyn yhdistämisestä kontrolloituun reologiaan pelkän Tg:n sijaan.

Missä tavallinen prepreg luo riskin

Perinteinen virtaava hartsijärjestelmä voi aiheuttaa useita vikaantumistyyppejä ontelo- tai sekamateriaalirakenteessa:

• hartsin tunkeutuminen komponentin, optiikan, anturin tai mikroaaltojen onteloihin;
• nälkä sidosreunassa, koska hartsi on siirtynyt pois rajapinnasta;
• sidoslinjan paksuuden vaihtelu, joka muuttaa samantasoisuutta tai lämmönkestävyyttä;
• paljaan kuparin, taipuisien pyrstöjen, liitinalueiden tai metallipintojen saastuminen;
• paikalliset tyhjät kohdat, jotka johtuvat loukkuun jääneestä ilmasta tai riittämättömästä kostutuksesta äkillisen topografian ympärillä;
• epätasapainoisen hartsin ja kuparin jakautumisen aiheuttama vääntyminen.

Näiden rakenteiden kohdalla oikea arviointi on ei-virtaava prepreg-liitosreitti, ei geneerinen monikerroksinen pinoamisarvio.

Virtaamattomuus ei tarkoita nollaliikettä

”Ei virtausta” on kontrolloidun prosessin luokitus, ei takuu siitä, että hartsi pysyy mitoiltaan jäätyneenä. P25N:n on silti pehmenettävä tarpeeksi kostuttaakseen vastakkaiset pinnat, mukautuakseen mikrokarheuteen ja luodakseen tarttuvuuden. Valmistajan on tasapainotettava kolme kilpailevaa tulosta: riittävästi liikettä sitoutumiseen, ei riittävästi liikettä rajoittuneiden alueiden kontaminoimiseksi ja riittävästi hartsin määrää tyhjenemisen tai aineen puutteen välttämiseksi.

Tästä syystä onteloiden syvyyttä, paikallista kuparin prosenttiosuutta, pinnanlaatua, lasin tyyliä ja kerroksia on tarkasteltava yhdessä. Tasaisella levyllä toimiva rakenne voi käyttäytyä eri tavalla paksun kuparipinnan, pinnoitetun onteloseinämän, nikkelipinnan, taipuisan pinnoitereunan tai metallisen lämmönlevittimen lähellä.

Materiaalikuva tekniseen julkaisuun

Alla olevat arvot ovat valmistajan viitetietoja ja käsittelyohjeita. Ne ovat hyödyllisiä julkaisusuunnittelussa, mutta ne eivät takaa valmiin piirilevyn teknisiä tietoja. Nykyinen P25N-datalehti ja käsittelyopas tulee tarkistaa tarkan erän ja rakenteen perusteella ennen tuotantoa.

Vapauta rakenne, älä vain tuotemerkkiä

Valmistuspiirustus, jossa mainitaan vain ”P25N”, jättää liian monta muuttujaa avoimiksi. Pinoamis- tai liimauspiirustuksessa tulisi yksilöidä prepreg-lasin tyyppi, toimittajan rakenne, lankkujen lukumäärä, tavoiteltu kovettunut liimausalueen paksuus, liimausalue, rajoitetun virtauksen raja, pintamateriaalit, kuparin painot, paikalliset kohoumat ja mahdolliset onteloiden puhtausrajat.

On myös hyödyllistä tunnistaa, sitooko P25N polyimidiä polyimidiin, polyimidiä epoksiin, kuparia dielektriseen materiaaliin, käsiteltyä kuparia metalliin vai jotain muuta yhdistelmää. Sama puristussykli voi tuottaa erilaisia ​​tarttuvuus- ja virtaustuloksia eri pinnoilla.

Virtauksenestoaineella varustettu prepreg-pinoaminen ja hartsivirtauksen hallinta

Virtaamattomuuspino on suunniteltava hartsimäärän ja geometrian mukaan. Valmistajan tulee arvioida, kuinka paljon hartsia tarvitaan pintojen kostuttamiseen, mikrotopografian täyttämiseen, kuparirakenteiden sovittamiseen ja lopullisen liimauslinjan ylläpitämiseen ilman rajoitetun alueen ylittämistä. Laskelma on paikallisempi kuin tavallinen monikerroksinen hartsitäyttötarkastus, koska ontelon reuna tai jäähdytysrivan kehä voi hallita tulosta.

Vanerimäärä ja lasityyli

Isolan ohjeistus, jonka mukaan kaksi kerrosta yleensä tarjoavat parhaan tuloksen, on tärkeä, koska yksi ohut kerros ei välttämättä tarjoa riittävästi pehmustetta laminoinnin aikana. Kaksi kerrosta voi parantaa yhdenmukaisuutta, vähentää lasin läpipainatuksen mahdollisuutta ja lisätä hartsitilavuutta pienten pinnan epätasaisuuksien ympärille. Useampi kerros kuitenkin myös lisää liitoskohdan paksuutta ja voi vaikuttaa askelkorkeuteen, samantasoisuuteen, mittatoleransseihin ja lämpöreitin pituuteen.

Valittua lasityyliä tulisi arvioida seuraavien ominaisuuksien osalta:

• nimellinen ja puristettu paksuus;
• hartsipitoisuus ja ympyrävirtausalue;
• kyky mukautua kupariportaiden tai koneistettujen ominaisuuksien ympärille;
• lasin paljastumisriski jyrsittyjen tai onteloiden reunojen kohdalla;
• yhteensopivuus vaaditun dielektrisen etäisyyden kanssa;
• alueellinen saatavuus ja eräkohtainen yhdenmukaisuus.

Saapuvan virtauksen varmennus

Isola kuvailee ympyrävirtaustestausta tapana kontrolloida virtauksettoman prepregin reologiaa. Valmistajan ei pitäisi olettaa, että toimittajan nimellinen virtausluokka tuottaa saman tuloksen jokaisessa levygeometriassa. Käytännöllinen ohjaussuunnitelma korreloi saapuvan materiaalin ympyrävirtaustuloksen todelliseen tuotantoon ja varmistaa sitten, että jokainen tuotantoerä vastaa hyväksyttyä aluetta.

Arvokkaiden onteloiden tai jäykkien ja taipuisten kokoonpanojen kohdalla tämä sisääntulotesti voi estää koko paneelin menetyksen, joka johtuu hartsin liikkeen odottamattomasta muutoksesta. Sisääntulevan materiaalin, varastointitietojen, pussin eheyden ja lay-up-tilan altistuksen silmämääräisen tarkastuksen tulisi olla osa samaa hyväksymisprosessia.

Sekamateriaali- ja RF-rakenteet

P25N-muovia käytetään joskus korkeataajuisten laminaattien, polyimidien, metallien tai perinteisten jäykkien osakokoonpanojen liimaukseen. Tällaisessa tilanteessa suunnittelutiimin on verrattava jokaisen pakkauksessa olevan materiaalin kovettumislämpötilaa, lämpölaajenemiskerrointa (CTE), pintakemiaa, kuparikäsittelyä, kosteuskäyttäytymistä ja mittamuutoksia. Rogersin materiaaliperheiden yleiskatsaus voi auttaa tunnistamaan, mitkä vierekkäiset RF-laminaatin ominaisuudet on tarkistettava ennen hybridipinoamisen jäädyttämistä.

Virtaamattoman liimauslinjan ei pitäisi kompensoida hallitsematonta CTE-epäsuhtaa tai yhteensopimatonta kovettumisaikaa. Jos ympäröivät materiaalit liikkuvat eri tavalla lämmityksen ja jäähdytyksen aikana, syntyvä leikkausjännitys voi ilmetä reunan irtoamisena, hartsin halkeiluna, taipuisan rajapinnan vaurioina tai kokoonpanon jälkeisenä vääntymisenä.

Korkean lämpötilan laminointi-ikkuna

P25N-käsittely vaatii kontrolloidun lämpötila- ja painehistorian. Isolan opas tarjoaa lähtöolosuhteet yleismaailmallisen reseptin sijaan, ja se asettaa nimenomaisesti lopullisen prosessin vastuun valmistajalle. Levyn paksuus, massa, onteloiden suunnittelu, puristimen tyyppi, kuparin jakautuminen ja pintamateriaalit voivat kaikki vaatia säätöä.

Varastointi-, varastointi- ja kuivauskuri

P25N on hygroskooppinen. Materiaalin tulee pysyä alkuperäisessä suljetussa pakkauksessaan varastoinnin aikana, sitä tulee käsitellä FIFO-periaatteella ja sen tulee antaa tasapainottua ennen pussin avaamista kylmävarastosta otettaessa. Säilytystilan kosteutta ja altistusaikaa on valvottava, koska kosteus voi alentaa sulan viskositeettia, pidentää virtausikkunaa, alentaa Tg-arvoa ja häiritä kovettumiskäyttäytymistä.

Pintojen on oltava kuivia. Isola suosittelee valmisteltujen sisäkerrosten kuivaamista ja huomauttaa, että polyimidikerroksiin on kiinnitettävä erityistä huomiota ennen laminointia. Tavoitteena ei ole ainoastaan ​​välttää höyryaukkoja, vaan myös säilyttää virtaamattoman järjestelmän tarkoitettu reologia ja tarttuvuus.

Pinnan esikäsittely ja tartuntatehostus

Ei-virtaavalla hartsilla on vähemmän mahdollisuuksia korjata huono pinnan esikäsittely kuin erittäin virtaavalla hartsilla. Kuparipinnoille tulee käyttää hyväksyttyä oksidi- tai oksidikorvauskäsittelyä. Flex-kalvon tai pinnoittamattoman laminaatin tulee olla puhdas ja asianmukaisesti karhennettu. Metalli- tai metalloidut pinnat saattavat vaatia kontrolloitua hiontaa, plasmakäsittelyä, höyryhiontaa tai muuta validoitua menetelmää.

Kiiltävä nikkeli on erityisen haastavaa, koska sen mekaaninen kiilautuminen on rajoitettua ja sen pintakemia voi vastustaa tarttumista. Jokainen epätavallinen metallipinta tulisi varmistaa kappalekokeella ennen tuotantoa. Hyväksymissuunnitelman tulisi sisältää kuorinta-, limitys-, poikkileikkaus- tai muu koe, joka edustaa todellista rajapintaa.

Puristussyklin muuttujat kelpuutusta varten

Tarkan syklin tulee perustua nykyiseen Isola-oppaaseen ja valmistajan puristusominaisuuksiin. Seuraavat muuttujat on dokumentoitava ja pätevöitettävä:

1. tyhjiössä viipyminen ennen täyttä painetta;
2. lämpötilan nousu hartsin pehmenemis- ja virtausalueella;
3. piste, johon kohdistetaan täysi paine;
4. kovettumislämpötila ja -aika vaaditun kynnysarvon yläpuolella;
5. painetaso ja mahdollinen paineen aleneminen kovettumisen aikana;
6. jäähdytyslämpötila ennen puristimen avaamista;
7. termoelementin sijainti paksuissa tai termisesti epäsymmetrisissä pakkauksissa.

Oppaassa suositaan yleensä yksivaiheista sykliä. Alkuperäinen ”suutelupaine”-lähestymistapa voi muuttaa virtausta ja vangita haihtuvia aineita, jos sitä ei ole erikseen validoitu. Paksut paneelit ja metallitaustaiset rakenteet saattavat vaatia lisäaikaa, jotta pakkauksen keskiosa saavuttaa kovettumislämpötilan.

Laminoinnin jälkeinen tarkastus

Tarkastus tulisi suunnitella todellisten vikaantumistyyppien ympärille. Hyödyllisiä tarkastuksia ovat onteloiden kontaminaatio, liitoskohdan paksuus, reunan vetäytyminen, tyhjät kohdat, paikallinen hartsipuutos, delaminaatio, kohdistus, paneelin tasaisuus ja mittamuutokset. Poikkileikkaukset tulisi ottaa vaikeimman geometrian kautta eikä helposti saavutettavan tasaisen alueen kautta.

Kun materiaalissa on välkettä, Isola suosittelee jyrsintää leikkaamisen sijaan reunan halkeilun vähentämiseksi. Tämän tiedon tulisi näkyä juoksupyörässä tai tuotantoerien jyrsintäohjeissa.

P25N vs. standardipolyimidiprepregit

P25N ja tavallinen polyimidiprepreg voivat samaistaa korkean lämpötilan kemiaa, mutta ratkaista erilaisia ​​valmistusongelmia. Vertailun on sisällettävä reologia ja sidosgeometria, ei vain Tg ja Td.

Kun P25N on väärä valinta

P25N-materiaalia ei tule valita pelkästään siksi, että piirilevy altistuu korkeille lämpötiloille. Jos rakenne vaatii huomattavaa hartsivirtausta raskaan kuparin, leveiden syövytettyjen alueiden tai syvän topografian täyttämiseksi, virtaukseton järjestelmä voi jättää tyhjiä kohtia tai kuivia rajapintoja. Se ei myöskään ole vähähäviöinen radiotaajuusmateriaali, eikä sitä tule valita väliinkytkentävaimennuksen parantamiseksi.

Tavallinen polyimidi tai muu korkean lämpötilan prepreg voi olla sopivampi vaihtoehto, kun pääasiallinen tarve on koko alueen kapselointi. Lopullinen valinta tulisi tehdä hartsitilavuustutkimuksen ja edustavan laminointikokeen jälkeen.

Valmistajan viittaukset

• Isola P25N -tuotesivu
• Isola P25N -käsittelyopas
• Isola P25N -tuotetietolomake