Klíčové řízení výrobního procesu pro vysokou úroveň PCB deska

Deska s plošnými spoji ve výšce je obecně definována jako výšková vícevrstvá deska s plošnými spoji s 10–20 patry a více, která je obtížněji zpracovatelná než tradiční vícevrstvá deska plošných spojů a má vysoké požadavky na kvalitu a spolehlivost. Používá se hlavně v komunikačních zařízeních, špičkových serverech, lékařské elektronice, letectví, průmyslovém řízení, armádě a dalších oblastech. V posledních letech je poptávka na trhu po výškových deskách v oblasti aplikační komunikace, základnových stanic, letectví a armády stále silná. S rychlým rozvojem čínského trhu telekomunikačních zařízení je perspektiva trhu s výškovými deskami slibná.

V současné době, Výrobce DPSs, které mohou hromadně vyrábět výškové PCB v Číně, pocházejí hlavně z podniků financovaných ze zahraničí nebo několika domácích podniků. Výroba výškových desek plošných spojů vyžaduje nejen vyšší investice do technologií a vybavení, ale také shromažďování zkušeností techniků a výrobního personálu. Postupy certifikace zákazníků při dovozu výškových desek plošných spojů jsou přitom přísné a těžkopádné. Proto je prahová hodnota výškových PCB pro vstup do podniku vysoká a industrializační výrobní cyklus je dlouhý. Průměrný počet vrstev PCB se stal důležitým technickým indexem pro měření technické úrovně a produktové struktury podniků s PCB. Tento článek stručně popisuje hlavní potíže se zpracováním, které se vyskytují při výrobě výškových desek plošných spojů, a pro vaši informaci představuje klíčové kontrolní body klíčových výrobních procesů výškových desek plošných spojů.

1 、 Hlavní problémy výroby

Ve srovnání s vlastnostmi konvenčních desek s plošnými spoji má deska s plošnými spoji vlastnosti silnějších desek, více vrstev, hustších linií a průchodek, větší velikost jednotky, tenčí dielektrickou vrstvu a přísnější požadavky na vnitřní prostor, zarovnání mezivrstvy, řízení impedance a spolehlivost.

1.1 Potíže při zarovnání mezivrstvy

Vzhledem k velkému počtu výškových vrstev desek má konec návrhu zákazníka stále přísnější požadavky na zarovnání vrstev PCB a tolerance zarovnání mezi vrstvami je obvykle řízena na ± 75 μm. Vzhledem k velkoformátové konstrukci výškové desky, okolní teplotě a vlhkosti workshopu pro přenos grafiky, dislokační superpozici a režimu polohování mezivrstvy způsobenému nekonzistentním roztažením a smršťováním různých vrstev základní desky je ovládání mezivrstvy obtížnější zarovnání výškové desky.

1.2 obtíže při vytváření vnitřního okruhu

Výšková deska přijímá speciální materiály, jako je vysoká Tg, vysoká rychlost, vysoká frekvence, silná měď a tenká dielektrická vrstva, což klade vysoké požadavky na výrobu a řízení velikosti vnitřního obvodu, jako je integrita impedančního signálu převodovka, což zvyšuje obtížnost výroby vnitřního obvodu. Šířka čáry a řádkování jsou malé, otevřené a zkraty se zvětšují, mikro zkraty se zvyšují a míra kvalifikace je nízká; Existuje mnoho signálních vrstev jemných čar a zvyšuje se pravděpodobnost chybějící detekce AOI ve vnitřní vrstvě; Vnitřní deska jádra je tenká, snadno se skládá, což má za následek špatnou expozici, a po leptání se snadno válí; Většina výškových desek jsou systémové desky s velkou jednotkovou velikostí a náklady na sešrotování hotových výrobků jsou relativně vysoké.

1.3 lisování výrobních potíží

Když se překrývají více desek s vnitřním jádrem a částečně vytvrzených plechů, snadno se při výrobě krimpování vyskytují vady, jako je kluzná deska, delaminace, dutina pryskyřice a zbytky bublin. Při navrhování laminované konstrukce je nutné plně zvážit tepelnou odolnost, odolnost proti napětí, množství výplně lepidla a střední tloušťku materiálu a nastavit rozumný program lisování výškových desek. Existuje mnoho vrstev a kontrola roztahování a smršťování a kompenzace koeficientu velikosti nemůže být konzistentní; Mezivrstevná izolační vrstva je tenká, což může snadno vést k selhání testu spolehlivosti mezivrstvy. Obr. 1 je diagram defektu delaminace prasklé desky po testu tepelného napětí.

Fig.1

1.4 potíže s vrtáním

Použití speciálních desek s vysokými Tg, vysokorychlostními, vysokofrekvenčními a tlustými mědi zvyšuje obtížnost drsnosti vrtání, vrtání otřepů a odstraňování nečistot z vrtání. Existuje mnoho vrstev, kumuluje se celková tloušťka mědi a tloušťka desky a vrtný nástroj se snadno zlomí; Selhání CAF způsobené hustou roztečí BGA a stěn úzkých otvorů; Vzhledem k tloušťce desky je snadné způsobit problém šikmého vrtání.

2, Klíčové řízení výrobního procesu

2.1 výběr materiálu

S vývojem elektronických součástek ve směru vysoce výkonných a multifunkčních přináší také vysokofrekvenční a vysokorychlostní přenos signálu. Proto je požadováno, aby dielektrická konstanta a dielektrická ztráta materiálů elektronických obvodů byly relativně nízké, stejně jako nízké CTE, nízká absorpce vody a lepší vysoce výkonné laminátové materiály plátované mědí, aby byly splněny požadavky na zpracování a spolehlivost vysokých -výstupové desky. Mezi běžné dodavatele desek patří hlavně řada, řada B, řada C a řada D. V tabulce 1 je srovnání hlavních charakteristik těchto čtyř vnitřních substrátů. Pro výškovou tlustou měděnou desku s plošnými spoji je zvolen polovytvrzený plech s vysokým obsahem pryskyřice. Množství toku lepidla mezivrstvého polotvrzeného listu stačí k vyplnění grafiky vnitřní vrstvy. Pokud je vrstva izolačního média příliš silná, je hotová deska snadno příliš silná. Naopak, pokud je vrstva izolačního média příliš tenká, je snadné způsobit problémy s kvalitou, jako je střední stratifikace a selhání testu vysokého napětí. Proto je výběr materiálů pro izolační média velmi důležitý.

2.2 Návrh laminované struktury

Hlavními faktory uvažovanými při návrhu laminované struktury jsou tepelná odolnost, odolnost proti napětí, množství výplně lepidla a tloušťka dielektrické vrstvy materiálu a je třeba dodržovat následující hlavní zásady.

(1) Výrobce částečně vytvrzeného plechu a základní desky musí být konzistentní. Aby byla zajištěna spolehlivost desek plošných spojů, nesmí být pro všechny vrstvy polovytvrzeného plechu používán jeden 1080 nebo 106 polotvrdý plech (pokud zákazník nemá zvláštní požadavky). Pokud zákazník nemá žádné požadavky na tloušťku média, musí být zaručena tloušťka média mezi vrstvami ≥ 0.09 mm podle ipc-a-600g.

(2) Pokud zákazníci požadují desku s vysokým Tg, musí základní deska a polovytvrzený list použít odpovídající materiály s vysokým Tg.

(3) Pro vnitřní substrát 3 oz nebo vyšší vyberte polotvrdý list s vysokým obsahem pryskyřice, například 1080r / C65%, 1080hr / C 68%, 106R / C 73%, 106hr / C76%; Je však třeba co nejvíce zabránit konstrukčnímu návrhu všech 106 vysoce lepivých polotuhých plechů, aby se zabránilo superpozici více 106 polotuhých plechů. Protože je příze ze skleněných vláken příliš tenká, příze ze skleněných vláken se zhroutí ve velké ploše substrátu, což ovlivňuje rozměrovou stabilitu a delaminaci deskové exploze.

(4) Pokud zákazník nemá žádné zvláštní požadavky, tolerance tloušťky mezivrstvové dielektrické vrstvy se obecně řídí o + / – 10%. U impedančních desek je tolerance tloušťky dielektrika řízena tolerancí ipc-4101 C / M. Pokud faktor ovlivňující impedanci souvisí s tloušťkou substrátu, musí být tolerance desky také řízena tolerancí ipc-4101 C / M.

2.3 Ovládání zarovnání mezivrstvy

Pro přesnost kompenzace velikosti vnitřní desky jádra a řízení velikosti výroby je nutné přesně kompenzovat grafickou velikost každé vrstvy výškové desky prostřednictvím dat a historických dat shromážděných ve výrobě po určitou dobu, aby byla zajištěna konzistence roztažení a smrštění každé vrstvy základní desky. Před lisováním vyberte vysoce přesný a spolehlivý režim polohování mezivrstvy, jako je kombinace kolíku Lam, tavného lepidla a nýtů. Nastavení vhodných postupů lisovacího postupu a každodenní údržba lisu jsou klíčem k zajištění kvality lisování, ovládání lisovacího lepidla a chladicího účinku a snížení problému s dislokací mezivrstvy. Řízení zarovnání mezivrstvy je třeba komplexně zvážit z faktorů, jako je hodnota kompenzace vnitřní vrstvy, režim polohování lisování, parametry procesu lisování, charakteristiky materiálu atd.

2.4 proces vnitřní linky

Protože analytická schopnost tradičního expozičního stroje je pro výrobu výškových desek menší než 50 μM, lze zavést laserový přímý zobrazovač (LDI), aby se zlepšila schopnost grafické analýzy, která může dosáhnout přibližně 20 μM. Přesnost zarovnání tradičního expozičního stroje je ± 25 μ m. Přesnost zarovnání mezi vrstvami je větší než 50 μ m。 Pomocí vysoce přesného expozičního zařízení pro zarovnání lze přesnost zarovnání grafiky zlepšit na 15 μ M, ovládání přesnosti zarovnání mezivrstvy 30 μ M, což snižuje odchylku zarovnání tradičního zařízení a zlepšuje přesnost zarovnání mezivrstvy výškové desky.

Aby se zlepšila schopnost leptání linky, je nutné poskytnout vhodnou kompenzaci šířky čáry a podložky (nebo svařovacího kroužku) v technickém návrhu, jakož i podrobnější posouzení návrhu pro kompenzační částku speciálního grafiky, jako je zpětná čára a nezávislá čára. Potvrďte, zda je návrhová kompenzace vnitřní šířky čáry, vzdálenosti čáry, velikosti izolačního prstence, nezávislé vzdálenosti čáry a vzdálenosti od čáry přiměřená, jinak změňte technický návrh. Existují konstrukční požadavky na impedanci a indukční reaktanci. Věnujte pozornost tomu, zda je návrhová kompenzace nezávislé linky a impedanční linky dostatečná. Ovládejte parametry během leptání. Dávkovou výrobu lze provádět až poté, co je u prvního kusu potvrzeno, že je způsobilý. Aby se snížila koroze na straně leptání, je nutné kontrolovat chemické složení každé skupiny leptacího roztoku v nejlepším rozmezí. Tradiční vybavení leptacích linek má nedostatečnou kapacitu leptání. Zařízení lze technicky transformovat nebo importovat do vysoce přesných zařízení pro leptání, aby se zlepšila uniformita leptání a omezily problémy, jako je hrubý okraj a nečisté leptání.

2.5 lisovací proces

V současné době zahrnují způsoby polohování mezivrstev před lisováním především: kolík Lam, horká tavenina, nýt a kombinace horké taveniny a nýtu. Pro různé struktury produktů se používají různé způsoby polohování. Pro výškovou desku se použije metoda polohování čtyř drážek (kolík Lam) nebo metoda fúze + nýtování. Opěrný děrovací stroj propíchne polohovací otvor a přesnost děrování bude kontrolována v rozmezí ± 25 μ m. lze provést pouze po kvalifikaci odchylky vrstvy. Při dávkové výrobě je nutné zkontrolovat, zda je každá deska roztavena do jednotky, aby se zabránilo následné delaminaci. Lisovací zařízení využívá vysoce výkonný podpůrný lis, který splňuje přesnost zarovnání mezi vrstvami a spolehlivost výškových desek.

Podle laminované struktury výškové desky a použitých materiálů prostudujte příslušný postup lisování, nastavte nejlepší rychlost nárůstu teploty a křivku, přiměřeně snižte rychlost nárůstu teploty lisované desky v konvenčním postupu lisování desek s vícevrstvými obvody prodlužte dobu vytvrzování při vysoké teplotě, nechte pryskyřici plně vytékat a tuhnout a vyhněte se problémům, jako je dislokace kluzné desky a mezivrstvy v procesu lisování. Desky s různými hodnotami TG nemohou být stejné jako roštové desky; Desky s běžnými parametry nelze míchat s destičkami se speciálními parametry; Aby byla zajištěna racionalita daného koeficientu roztažnosti a smrštění, jsou vlastnosti různých desek a polovytvrzených plechů různé, takže je třeba stisknout odpovídající parametry polotuhlé desky a u speciálních materiálů, které mají nikdy nebyl použit.

2.6 proces vrtání

Vzhledem k nadměrné tloušťce desky a měděné vrstvy způsobené superpozicí každé vrstvy je vrták vážně opotřebovaný a vrták lze snadno rozbít. Počet otvorů, rychlost pádu a rychlost otáčení se přiměřeně sníží. Přesně změřte roztažení a smrštění dlahy, abyste získali přesný koeficient; Pokud je počet vrstev ≥ 14, průměr otvoru ≤ 0.2 mm nebo vzdálenost od otvoru k řádku ≤ 0.175 mm, použije se pro výrobu vrtná souprava s přesností polohy otvoru ≤ 0.025 mm; průměr φ Průměr otvoru nad 4.0 mm přijímá vrtání krok za krokem a poměr průměru tloušťky je 12: 1. Vyrábí se postupným vrtáním a pozitivním a negativním vrtáním; Ovládejte otřepy a tloušťku vrtání. Výšková deska musí být vyvrtána novým vrtacím nožem nebo brusným vrtacím nožem tak daleko, jak je to možné, a tloušťka otvoru musí být kontrolována do 25 um. Aby se zlepšil problém vrtání otřepů u výškových tlustých měděných desek, ověřování šarží, použití opěrné desky s vysokou hustotou, počet laminovaných desek je jeden a doby broušení vrtáku jsou kontrolovány do 3krát, což může účinně zlepšit vrtnou frézu

Pro výškovou desku používanou pro vysoká frekvence, vysokorychlostní a masivní přenos dat, technologie zpětného vrtání je účinná metoda pro zlepšení integrity signálu. Zadní vrtání ovládá hlavně zbytkovou délku čepu, konzistenci polohy vrtů dvou vrtů a měděný drát v otvoru. Ne všechna zařízení vrtacích strojů mají funkci zpětného vrtání, proto je nutné upgradovat vybavení vrtačky (s funkcí zpětného vrtání) nebo zakoupit vrtačku s funkcí zpětného vrtání. Technologie zpětného vrtání aplikovaná z odborné literatury související s průmyslem a vyspělá sériová výroba zahrnuje zejména: tradiční metodu zpětného vrtání s hloubkovou regulací, zpětné vrtání s vrstvou zpětné vazby signálu ve vnitřní vrstvě a výpočet hloubkového zpětného vrtání podle podílu tloušťky desky. Tady se to nebude opakovat.

3 test Test spolehlivosti

Výšková deska je obecně systémová deska, která je silnější a těžší než konvenční vícevrstvá deska, má větší velikost jednotky a odpovídající tepelná kapacita je také větší. Během svařování je zapotřebí více tepla a doba vysoké teploty svařování je dlouhá. Při 217 ℃ (teplota tání pájky mědi a cínu) trvá 50 sekund až 90 sekund. Současně je rychlost chlazení výškové desky relativně pomalá, takže se prodlouží doba zkoušky přetavením. V kombinaci se standardy ipc-6012c, IPC-TM-650 a průmyslovými požadavky se provádí hlavní test spolehlivosti výškových desek.