Como principal portador de sistemas eletrônicos, a inovação tecnológica das placas de circuito é crucial.Placas de circuito em pasta de cobre, com suas aplicações de materiais e processos de fabricação exclusivos, emergiram gradualmente como uma força emergente no campo da fabricação eletrônica. Ele fornece uma nova abordagem para resolver os desafios da fabricação tradicional de placas de circuito, demonstrando vantagens significativas na melhoria do desempenho das placas de circuito e na otimização dos processos de produção.
1, Princípios básicos e composição da placa de circuito de pasta de cobre
O núcleo das placas de circuito de pasta de cobre reside no material principal da pasta de cobre. A pasta de cobre geralmente é feita misturando pó de cobre de alta{1}}pureza com ligantes orgânicos, aditivos, etc. Entre eles, o pó de cobre, como corpo condutor, desempenha um papel crucial na condução de corrente em placas de circuito devido à sua excelente condutividade. Os ligantes orgânicos desempenham um papel na dispersão uniforme do pó de cobre e na sua adesão ao substrato, garantindo que a pasta de cobre possa ser mantida de forma estável na posição predeterminada durante o processamento e uso subsequente, formando linhas condutoras confiáveis. Existem vários tipos de aditivos, incluindo agentes reológicos, antioxidantes, etc., que são usados para ajustar a fluidez da pasta de cobre, evitar a oxidação do pó de cobre durante a preparação e uso e garantir a qualidade e estabilidade do desempenho da pasta de cobre.
Do ponto de vista da composição, as placas de circuito de pasta de cobre são baseadas em substratos, e os materiais de substrato comuns incluem substratos cerâmicos, FR4, etc. Diferentes materiais de substrato são adequados para diferentes cenários de aplicação devido às suas diferentes propriedades físicas e químicas. Por exemplo, os substratos cerâmicos têm boa resistência a altas temperaturas e alto desempenho de isolamento, tornando-os adequados para dispositivos eletrônicos com requisitos rigorosos de dissipação de calor e desempenho elétrico; O substrato FR4 é amplamente utilizado em eletrônicos de consumo e outras áreas devido ao seu baixo custo e tecnologia de processamento madura. No substrato, a pasta de cobre é impressa em posições predeterminadas através de processos de impressão específicos para formar padrões de circuitos precisos. Esses padrões passam por processamento subsequente, como secagem e sinterização para evaporar ou solidificar os componentes orgânicos na pasta de cobre, e os pós de cobre sinterizam juntos para formar caminhos condutores estreitos, construindo assim um sistema condutor de placa de circuito completo.
2, O processo de fabricação da placa de circuito de pasta de cobre
(1) Preparação de pasta de cobre
Preparar pasta de cobre de{0}}alta qualidade é a etapa principal na fabricação de placas de circuito de pasta de cobre. Primeiramente, é selecionado pó de cobre de alta-pureza, que geralmente precisa ter pureza acima de 99% para garantir boa condutividade. O tamanho das partículas e a distribuição do pó de cobre têm um impacto significativo nas propriedades da pasta de cobre. Geralmente, o pó de cobre com tamanhos de partículas variando de 1 a 50 μm é selecionado de acordo com requisitos específicos de aplicação, e diferentes tamanhos de partículas de pó de cobre são misturados em uma certa proporção por meio de processos específicos para otimizar a densidade aparente e a condutividade da pasta de cobre.
(2) Processo de impressão
A impressão é uma etapa crucial na transferência precisa da pasta de cobre para um substrato para formar padrões de circuito. Os processos de impressão comumente usados incluem serigrafia e impressão com revestimento raspador. A serigrafia é um método comum, que envolve fazer uma placa de serigrafia com padrões de circuito específicos, colocar pasta de cobre na tela e aplicar uma certa pressão na tela usando um raspador para transferir a pasta de cobre através da área de abertura da tela para a superfície do substrato, formando assim um padrão de circuito de pasta de cobre consistente com o padrão da tela. No processo de serigrafia, parâmetros como tamanho da malha da tela, dureza e pressão do raspador e velocidade de impressão podem afetar a qualidade da impressão em pasta de cobre, como clareza da linha e uniformidade da espessura.
(3) Secagem e sinterização
Após a impressão, a placa de circuito em pasta de cobre precisa ser seca para remover substâncias voláteis, como umidade e alguns solventes orgânicos. Existem vários métodos de secagem, geralmente incluindo o uso de fornos, secadores infravermelhos ou secadores de micro-ondas. O processo de secagem requer o controle da temperatura e do tempo adequados para garantir que as substâncias voláteis sejam totalmente removidas sem afetar o desempenho de adesão entre a pasta de cobre e o substrato, bem como a estrutura interna da pasta de cobre.
3, vantagens de desempenho de placas de circuito de pasta de cobre
(1) Excelente desempenho de condutividade
O próprio cobre é um metal com excelente condutividade, estando entre os primeiros em termos de condutividade elétrica entre os metais comuns. Nas placas de circuito de pasta de cobre, as linhas condutoras formadas por pasta de cobre que foram adequadamente proporcionadas e processadas podem efetivamente reduzir a resistência e melhorar a eficiência da transmissão de corrente. Em comparação com os processos tradicionais de fabricação de placas de circuito, como gravação, as placas de circuito em pasta de cobre apresentam vantagens significativas em condutividade. O método de gravação inevitavelmente causará certos danos à superfície da folha de cobre retida durante o processo de remoção do excesso de folha de cobre, aumentando a resistência; A placa de circuito em pasta de cobre forma linhas condutoras por meio de impressão direta e sinterização, reduzindo esses danos e aproximando a condutividade das linhas condutoras da condutividade inerente do cobre. Por exemplo, placas de circuito de pasta de cobre preparadas usando processos específicos podem ter uma baixa resistividade da camada condutora tão baixa quanto 2,26 × 10 ⁻⁸ω/m (o cobre puro tem uma resistividade de 1,75 × 10 ⁻⁸ω/m), o que pode atender aos altos requisitos de condutividade em aplicações de dispositivos eletrônicos, como linhas de transmissão de dados de alta-velocidade e circuitos de alta-frequência.
(2) Bom desempenho de dissipação de calor
Durante a operação de dispositivos eletrônicos, a geração de calor é um problema comum, especialmente em sistemas eletrônicos integrados de alta-potência e alta{1}}densidade. O desempenho da dissipação de calor afeta diretamente a estabilidade e a vida útil do equipamento. O cobre tem boa condutividade térmica e as linhas condutoras de pasta de cobre nas placas de circuito de pasta de cobre podem transferir efetivamente o calor gerado pelos componentes eletrônicos enquanto conduzem a corrente. Para algumas placas de circuito que usam tecnologia de pasta de cobre através de furos ou furos de pasta de cobre, o calor pode ser rapidamente conduzido para outras camadas ou dispositivos de dissipação de calor da placa de circuito através da pasta de cobre preenchida através de furos, melhorando significativamente a eficiência geral de dissipação de calor da placa de circuito. Na placa de circuito de luminárias LED de alta-potência, o processo de orifício do tampão de pasta de cobre aumenta muito a área de condutividade térmica. O pilar de cobre pode transferir calor rapidamente para o outro lado da placa de circuito. Combinado com pasta de cobre de alta condutividade térmica (coeficiente de condutividade térmica de 8w/mk), pode efetivamente reduzir a temperatura operacional dos chips LED, prolongar a vida útil do dispositivo elétrico e melhorar a eficiência luminosa.
(3) Maior resistência estrutural
No processo de produção de placas de circuito de pasta de cobre, após a sinterização, a pasta de cobre forma uma forte ligação entre as partículas de pó de cobre, formando uma estrutura condutora com certa resistência no substrato. Para placas de circuito que usam pasta de cobre através da tecnologia-de furo ou tampão, depois que a pasta de cobre preenchida no-orifício se solidifica, é como construir barras de aço dentro da placa de circuito, melhorando significativamente as propriedades mecânicas, como resistência à flexão e resistência à vibração da placa de circuito. Essa maior resistência estrutural permite que as placas de circuito de pasta de cobre se adaptem melhor a ambientes de uso complexos, mantenham a integridade e a estabilidade do circuito mesmo sob certos impactos externos e reduzam falhas de circuito causadas por danos mecânicos. Em alguns campos, como equipamentos de controle industrial e eletrônica automotiva, o equipamento pode estar sujeito a forças externas, como vibração e impacto, durante a operação. As placas de circuito em pasta de cobre, com boa resistência estrutural, podem funcionar de forma confiável para garantir o funcionamento normal do equipamento.
(4) Vantagens ambientais
Os processos tradicionais de fabricação de placas de circuito, como a gravação, geram uma grande quantidade de líquido residual, que contém uma grande quantidade de íons de cobre e ácidos corrosivos. O pós-tratamento é difícil e tem um impacto significativo no meio ambiente e na saúde humana. O processo de produção de placas de circuito em pasta de cobre é relativamente ecologicamente correto. Durante a preparação e impressão da pasta de cobre, não há necessidade de utilização de grande quantidade de produtos químicos nocivos, e os resíduos gerados durante o processo de produção são relativamente pequenos. Ao mesmo tempo, o uso da tecnologia de sinterização com proteção de gás pode eliminar a aplicação extensiva de compostos antioxidantes, evitar a poluição excessiva das matérias-primas e, em geral, reduzir o impacto negativo no meio ambiente, o que atende aos requisitos de desenvolvimento da moderna indústria de fabricação de eletrônicos para proteção verde e ambiental.