چرا ساخت بردهای PCB چند لایه اینقدر سخت است؟

با توسعه فناوری اطلاعات الکترونیک، زمینه های بیشتری از بردهای PCB چند لایه استفاده می شود. به طور سنتی، ما بردهای PCB با بیش از 4 لایه را به عنوان "بردهای PCB چند لایه" و بیش از 10 لایه را به عنوان "بردهای PCB چند لایه بالا" تعریف می کنیم. این که آیا می تواند بردهای PCB چند لایه سطح بالا تولید کند یا خیر، یک شاخص مهم برای اندازه گیری قدرت تولید کننده برد PCB است. این می تواند تخته های چند لایه سطح بالا با بیش از 20 لایه تولید کند که به عنوان یک شرکت PCB با قدرت فنی درجه یک در نظر گرفته می شود.

1. مشکلات تولید اصلی

در مقایسه با مدارهای معمولی، بردهای مدار سطح بالا دارای اجزای ضخیم‌تر، لایه‌های بیشتر، خطوط و خطوط متراکم‌تر، اندازه واحد بزرگ‌تر، لایه‌های دی الکتریک نازک‌تر و غیره، فضای داخلی، تراز بین لایه‌ها، کنترل امپدانس و قابلیت اطمینان هستند. الزامات جنسی سختگیرانه تر است.

(1) مشکلات در تراز بین لایه ها

با توجه به تعداد زیاد لایه های تخته بلند، طرف طراحی مشتری الزامات سخت گیرانه تری در تراز هر لایه PCB دارد. معمولاً تحمل هم ترازی بین لایه ها تا 75 میکرومتر ± کنترل می شود. عواملی مانند روش‌های انباشتگی دررفتگی و موقعیت‌یابی بین لایه‌ای ناشی از ناهماهنگی انبساط و انقباض لایه‌های مختلف تخته مرکزی، کنترل تراز بین لایه‌های تخته‌های بلند را دشوارتر می‌کند.

(2) مشکلات در ساخت لایه های داخلی

برد بلند از مواد خاصی مانند TG بالا، سرعت بالا، فرکانس بالا، مس ضخیم و لایه دی الکتریک نازک استفاده می کند که الزامات بالایی را برای تولید مدار لایه داخلی و کنترل اندازه گرافیکی ایجاد می کند. عرض خط و فاصله خطوط کوچک است، مدارهای باز و کوتاه افزایش می‌یابد، اتصالات میکرو افزایش می‌یابد و نرخ عبور کم است. لایه های سیگنال زیادی از خطوط ظریف وجود دارد و احتمال بازرسی از دست رفته لایه داخلی AOI افزایش می یابد. ضخامت تخته هسته داخلی نازک است، که به راحتی چروک می شود و در نتیجه نوردهی و حکاکی ضعیف ایجاد می شود. هنگامی که دستگاه تمام می شود، می توان تخته را رول کرد. هزینه اسقاط محصول نهایی نسبتاً زیاد است.

(3) مشکلات در پرس

چندین تخته هسته داخلی و پیش آغشته بر روی هم قرار گرفته اند و عیوبی مانند صفحات کشویی، لایه لایه شدن، حفره های رزین و بقایای حباب در طول تولید ورقه ورقه ایجاد می شوند. هنگام طراحی ساختار چند لایه، لازم است که مقاومت حرارتی، مقاومت در برابر ولتاژ، میزان پر شدن چسب و ضخامت دی الکتریک مواد را به طور کامل در نظر بگیرید و یک برنامه پرس تخته در سطح بالا معقول تنظیم کنید.

(4) مشکلات در تولید حفاری

استفاده از صفحات ویژه مسی با TG بالا، سرعت بالا، فرکانس بالا و ضخیم، دشواری ناهمواری حفاری، سوراخ های حفاری و رفع آلودگی را افزایش می دهد. تعداد لایه ها زیاد است، ضخامت مجموع مس و ضخامت صفحه، و ابزار حفاری به راحتی شکسته می شود. تعداد زیادی BGA متراکم وجود دارد و مشکل شکست CAF ناشی از فاصله باریک دیواره سوراخ است. مشکل حفاری شیبدار به راحتی توسط ضخامت صفحه ایجاد می شود.

2. کنترل فرآیندهای تولید کلیدی

(1) انتخاب مواد

مواد مدارهای الکترونیکی باید دارای ثابت دی الکتریک و تلفات دی الکتریک نسبتاً کم، و همچنین CTE کم، جذب آب کم و مواد ورقه ای با روکش مس با کارایی بالا بهتر باشند تا نیازهای پردازش و قابلیت اطمینان بردهای سطح بالا را برآورده کنند.

(2) طراحی ساختار چند لایه

فاکتورهای اصلی در نظر گرفته شده در طراحی سازه لمینت، مقاومت حرارتی مواد، ولتاژ مقاومت، میزان پر شدن چسب و ضخامت لایه دی الکتریک و ... می باشد. اصول اصلی زیر باید رعایت شود:

آ. سازندگان تخته های اولیه و هسته باید سازگار باشند. به منظور اطمینان از قابلیت اطمینان PCB، تمام لایه های پیش آغشته باید از استفاده از پیش آغشته 1080 یا 106 منفرد خودداری کنند (به استثنای مواردی که مشتری نیازهای خاصی داشته باشد).

ب هنگامی که مشتری به ورق TG بالا نیاز دارد، برد هسته و پیش آغشته باید از مواد TG بالا مربوطه استفاده کنند.

ج برای زیرلایه های داخلی 3OZ یا بالاتر، از پیش آغشته با محتوای رزین بالا استفاده کنید، اما سعی کنید از طراحی ساختاری استفاده از تمام 106 پیش آغشته با رزین بالا اجتناب کنید.

د اگر مشتری نیاز خاصی نداشته باشد، تحمل ضخامت لایه دی الکتریک بین لایه به طور کلی به اضافه /{0}} درصد کنترل می شود. برای صفحه امپدانس، تحمل ضخامت دی الکتریک توسط تلورانس کلاس IPC-4101 C/M کنترل می شود، اگر عامل تأثیرگذار امپدانس با ضخامت زیرلایه مرتبط باشد، تلرانس صفحه نیز باید مطابق با IPC باشد. {2}} تحمل کلاس C/M.

(3) کنترل تراز بین لایه

دقت جبران اندازه تخته هسته لایه داخلی و کنترل اندازه تولید باید به طور دقیق برای اندازه گرافیکی هر لایه تخته بلند از طریق داده های جمع آوری شده در تولید و تجربه داده های تاریخی برای جبران شود. یک دوره زمانی مشخص، به طوری که از انبساط و انقباض تخته هسته هر لایه اطمینان حاصل شود. ثبات.

(4) فرآیند مدار لایه داخلی

از آنجایی که قابلیت وضوح دستگاه نوردهی سنتی حدود 50 میکرومتر است، برای تولید بردهای سطح بالا، می توان یک دستگاه تصویربرداری مستقیم لیزری (LDI) برای بهبود قابلیت وضوح تصویر معرفی کرد و قابلیت وضوح می تواند به حدود 20 میکرومتر برسد. دقت تراز دستگاه نوردهی سنتی ± 25μm است و دقت تراز بین لایه ای بیشتر از 50μm است. با استفاده از یک ماشین نوردهی با دقت بالا، دقت هم ترازی الگو را می توان تا حدود 15 میکرومتر افزایش داد و دقت تراز بین لایه ها در 30 میکرومتر کنترل می شود.

(5) فرآیند فشار دادن

در حال حاضر روش‌های تعیین موقعیت بین لایه‌ای قبل از لمینیت عمدتاً عبارتند از: موقعیت‌یابی چهار شیار (Pin LAM)، مذاب داغ، پرچ، مذاب داغ و ترکیب پرچ. ساختارهای محصول مختلف روش های موقعیت یابی متفاوتی را اتخاذ می کنند. برای تخته های بلند از روش موقعیت یابی چهار شیار یا از روش فیوژن پلاس پرچ استفاده می شود. دستگاه پانچ OPE سوراخ های موقعیت یابی را سوراخ می کند و دقت پانچ در ± 25μm کنترل می شود.

با توجه به ساختار لمینیت تخته بلند و مواد مورد استفاده، روش لمینیت مناسب را مطالعه کنید، بهترین نرخ گرمایش و منحنی را تنظیم کنید، سرعت گرمایش ورق لمینیت را به طور مناسب کاهش دهید، زمان پخت در دمای بالا را طولانی کنید، رزین را بسازید. به طور کامل جریان یافته و پخته شود و از فشار دادن مشکلاتی مانند لغزش صفحه و دررفتگی بین لایه در طول فرآیند ترکیب خودداری کنید.

(6) فرآیند حفاری

به دلیل روی هم قرار گرفتن هر لایه، صفحه و لایه مسی فوق العاده ضخیم هستند که به طور جدی مته را سایش می کند و به راحتی تیغه مته را می شکند. تعداد سوراخ ها، سرعت افت و سرعت چرخش باید به طور مناسب تنظیم شود. اندازه گیری دقیق انبساط و انقباض تخته و ارائه ضرایب دقیق. تعداد لایه ها بیشتر یا مساوی 14 لایه است، قطر سوراخ کمتر یا مساوی 0.2 میلی متر است، یا فاصله سوراخ تا خط کمتر یا مساوی 0 است. 175 میلی متر حفاری گام به گام با نسبت ضخامت به قطر 12:1 به روش حفاری گام به گام، حفاری مثبت و منفی تولید می شود. نوک حفاری و ضخامت سوراخ را کنترل کنید و تا حد امکان از یک مته جدید یا یک مته سنگ زنی برای تخته های بلند استفاده کنید و ضخامت سوراخ در 25 میلی متر کنترل می شود.

3. تست قابلیت اطمینان

تخته های بلند ضخیم تر، سنگین تر و دارای اندازه های واحد بزرگتر از تخته های چند لایه معمولی هستند و ظرفیت گرمایی مربوطه نیز بزرگتر است. در حین جوشکاری، حرارت بیشتری مورد نیاز است و زمان جوشکاری با دمای بالا بیشتر است. 50 ثانیه تا 90 ثانیه در 217 درجه (نقطه ذوب لحیم قلع-نقره-مس) طول می کشد، و سرعت خنک کننده تخته سطح بالا نسبتاً آهسته است، بنابراین زمان آزمایش جریان مجدد طولانی می شود.