Zašto je tako teško napraviti višeslojne PCB ploče

S razvojem elektroničke informacijske tehnologije, sve više područja koristi višeslojne PCB ploče. Tradicionalno, PCB ploče s više od 4 sloja definiramo kao "višeslojne PCB ploče", a više od 10 slojeva kao "visokoslojne PCB ploče". Može li proizvoditi višeslojne PCB ploče visoke razine važan je pokazatelj za mjerenje snage proizvođača PCB ploča. Može proizvoditi višeslojne ploče visoke razine s više od 20 slojeva, što se smatra tvrtkom za PCB s vrhunskom tehničkom snagom.

1. Glavne poteškoće u proizvodnji

U usporedbi s konvencionalnim pločama s električnim krugovima, ploče visoke razine imaju deblje komponente, više slojeva, gušće linije i prolaze, veću veličinu jedinice, tanje dielektrične slojeve itd., unutarnji prostor, međuslojno poravnanje, kontrolu impedancije i pouzdanost. Seksualni zahtjevi su stroži.

(1) Poteškoće u međuslojnom poravnanju

Zbog velikog broja slojeva visokih ploča, strana dizajna kupaca ima sve strože zahtjeve za poravnanje svakog sloja PCB-a. Obično se tolerancija poravnanja između slojeva kontrolira na ±75 μm. Čimbenici kao što su dislokacijsko slaganje i metode međuslojnog pozicioniranja uzrokovane nedosljednošću širenja i skupljanja različitih slojeva jezgrene ploče otežavaju kontrolu međuslojnog poravnanja visokih ploča.

(2) Poteškoće u izradi unutarnjih slojeva

Visoka ploča prihvaća posebne materijale kao što su visoki TG, velika brzina, visoka frekvencija, debeli bakar i tanak dielektrični sloj, što postavlja visoke zahtjeve za proizvodnju kruga unutarnjeg sloja i kontrolu veličine grafike. Širina reda i razmak između redova su mali, otvoreni i kratki spojevi se povećavaju, mikro-kratki spojevi se povećavaju, a brzina prolaza je niska; postoji mnogo signalnih slojeva finih linija, a povećava se vjerojatnost propuštenog pregleda AOI unutarnjeg sloja; debljina ploče unutarnje jezgre je tanka, koja se lako gužva, što rezultira lošom ekspozicijom i jetkanjem. Lako je kotrljati dasku kada je stroj gotov; trošak raspada gotovog proizvoda je relativno visok.

(3) Poteškoće pri pritiskanju

Višestruke unutarnje jezgrene ploče i prepregovi su međusobno postavljeni, a defekti kao što su klizne ploče, raslojavanje, šupljine smole i ostaci mjehurića su skloni pojavljivanju tijekom proizvodnje laminacije. Prilikom projektiranja lamelirane konstrukcije potrebno je u potpunosti uzeti u obzir otpornost na toplinu, otpornost na napon, količinu punjenja ljepila i debljinu dielektrične mase materijala, te postaviti razuman program prešanja ploča visoke razine.

(4) Poteškoće u proizvodnji bušenja

Korištenje specijalnih bakrenih ploča visoke TG, velike brzine, visoke frekvencije i debljine povećava poteškoće hrapavosti bušenja, bušenja i dekontaminacije. Broj slojeva je velik, kumulativna ukupna debljina bakra i debljina ploče, a alat za bušenje je lako slomiti; postoji mnogo gustih BGA-ova i problem kvara CAF-a uzrokovan uskim razmakom između stijenki rupa; problem nagnutog bušenja lako je uzrokovan debljinom ploče.

2. Kontrola ključnih proizvodnih procesa

(1) Odabir materijala

Materijali elektroničkih sklopova moraju imati relativno nisku dielektričnu konstantu i dielektrične gubitke, kao i nizak CTE, nisku apsorpciju vode i bolje bakrene laminatne materijale obloženih bakrom visokih performansi kako bi zadovoljili zahtjeve obrade i pouzdanosti ploča visoke razine.

(2) Dizajn laminirane strukture

Glavni čimbenici koji se uzimaju u obzir pri projektiranju laminirane strukture su otpornost materijala na toplinu, otporni napon, količina punjenja ljepila i debljina dielektričnog sloja itd. Treba se pridržavati sljedećih glavnih principa:

a. Proizvođači preprega i jezgrene ploče moraju biti dosljedni. Kako bi se osigurala pouzdanost PCB-a, svi slojevi preprega trebaju izbjegavati korištenje jednog preprega 1080 ili 106 (osim ako kupac ima posebne zahtjeve).

b. Kada kupac zahtijeva lim s visokim TG, ploča jezgre i prepreg moraju koristiti odgovarajući materijal s visokim TG.

c. Za unutarnje podloge od 3OZ ili više, koristite preprege s visokim udjelom smole, ali pokušajte izbjeći strukturni dizajn korištenja svih 106 preprega s visokom smolom.

d. Ako kupac nema posebne zahtjeve, tolerancija debljine međuslojnog dielektričnog sloja općenito se kontrolira plus /-10 posto. Za ploču impedancije, tolerancija debljine dielektrika kontrolira se tolerancijom klase IPC-4101 C/M, ako je faktor utjecaja impedancije povezan s debljinom podloge, tolerancije ploče također moraju biti u skladu s IPC{ {2}} Tolerancije klase C/M.

(3) Kontrola međuslojnog poravnanja

Točnost kompenzacije veličine jezgrene ploče unutarnjeg sloja i kontrolu veličine proizvodnje potrebno je točno kompenzirati za grafičku veličinu svakog sloja visoke ploče pomoću podataka prikupljenih u proizvodnji i iskustva povijesnih podataka za određeno vremensko razdoblje, kako bi se osiguralo širenje i skupljanje jezgrene ploče svakog sloja. dosljednost.

(4) Proces kruga unutarnjeg sloja

Budući da je sposobnost razlučivosti tradicionalnog stroja za izlaganje oko 50 μm, za proizvodnju ploča visoke razine može se uvesti laserski stroj za izravnu obradu slike (LDI) kako bi se poboljšala sposobnost razlučivosti slike, a sposobnost razlučivosti može doseći oko 20 μm. Točnost poravnanja tradicionalnog stroja za izlaganje je ±25 μm, a točnost međuslojnog poravnanja veća je od 50 μm; pomoću visokopreciznog stroja za izlaganje poravnanja, točnost poravnanja uzorka može se povećati na oko 15 μm, a točnost međuslojnog poravnanja kontrolira se unutar 30 μm.

(5) Proces prešanja

Trenutno, metode međuslojnog pozicioniranja prije laminiranja uglavnom uključuju: pozicioniranje s četiri utora (Pin LAM), vruću talinu, zakovicu, kombinaciju vruće taline i zakovice. Različite strukture proizvoda prihvaćaju različite metode pozicioniranja. Za visoke ploče koristi se metoda pozicioniranja s četiri utora ili se koristi metoda fuzije plus zakivanje. OPE stroj za probijanje probija rupe za pozicioniranje, a točnost probijanja kontrolira se na ±25 μm.

Prema laminiranoj strukturi visoke ploče i upotrijebljenim materijalima, proučite odgovarajući postupak laminiranja, postavite najbolju brzinu grijanja i krivulju, na odgovarajući način smanjite brzinu zagrijavanja laminatnog lima, produžite vrijeme stvrdnjavanja pri visokim temperaturama, napravite smolu protok i potpuno stvrdnjavanje, te izbjegavanje pritiskanja Problemi kao što su klizna ploča i dislokacija međusloja tijekom procesa kombinacije.

(6) Proces bušenja

Zbog superpozicije svakog sloja, ploča i bakreni sloj su super debeli, što će ozbiljno istrošiti svrdlo i lako slomiti oštricu svrdla. Broj rupa, brzinu pada i brzinu rotacije treba prilagoditi na odgovarajući način. Precizno izmjeriti širenje i kontrakciju ploče i dati točne koeficijente; broj slojeva je veći ili jednak 14 slojeva, promjer rupe je manji ili jednak 0.2 mm, ili je udaljenost rupe do linije manja ili jednaka 0. 175 mm. Korak po korak bušenje, s omjerom debljine i promjera 12:1, proizvodi se postupnim bušenjem, pozitivnim i negativnim metodama bušenja; kontrolirajte vrh bušenja i debljinu rupe i koristite novu bušilicu ili bušilicu za brušenje za visoke ploče što je više moguće, a debljina rupe se kontrolira unutar 25um.

3. Test pouzdanosti

Višeslojne ploče su deblje, teže i imaju veće jedinice veličine od konvencionalnih višeslojnih ploča, a odgovarajući toplinski kapacitet je također veći. Tijekom zavarivanja potrebno je više topline i vrijeme zavarivanja na visokim temperaturama je duže. Potrebno je 50 sekundi do 90 sekundi na 217 stupnjeva (točka taljenja kalaj-srebro-bakreni lem), a brzina hlađenja ploče visoke razine je relativno spora, tako da je vrijeme za test reflow produljeno.