Control de procesos de producción clave para alto nivel PCB tablero

La placa de circuito de gran altura se define generalmente como una placa de circuito de varias capas de gran altura con 10-20 pisos o más, que es más difícil de procesar que la tradicional placa de circuito multicapa y tiene requisitos de alta calidad y confiabilidad. Se utiliza principalmente en equipos de comunicación, servidores de alta gama, electrónica médica, aviación, control industrial, militares y otros campos. En los últimos años, la demanda del mercado de tableros de gran altura en los campos de la comunicación de aplicaciones, la estación base, la aviación y el ejército sigue siendo fuerte. Con el rápido desarrollo del mercado de equipos de telecomunicaciones de China, la perspectiva del mercado de tableros de gran altura es prometedora.

En la actualidad, Fabricante de PCBLos s que pueden producir PCB de gran altura en China provienen principalmente de empresas financiadas con fondos extranjeros o de algunas empresas nacionales. La producción de PCB de gran altura requiere no solo una mayor inversión en tecnología y equipos, sino también la acumulación de experiencia de técnicos y personal de producción. Al mismo tiempo, los procedimientos de certificación del cliente para la importación de PCB de gran altura son estrictos y engorrosos. Por lo tanto, el umbral para que los PCB de gran altura ingresen a la empresa es alto y el ciclo de producción de industrialización es largo. El número medio de capas de PCB se ha convertido en un índice técnico importante para medir el nivel técnico y la estructura de productos de las empresas de PCB. Este documento describe brevemente las principales dificultades de procesamiento encontradas en la producción de PCB de gran altura e introduce los puntos de control clave de los procesos de producción clave de PCB de gran altura para su referencia.

1 、 Principales dificultades de producción

Compared with the characteristics of conventional circuit board products, high-rise circuit board has the characteristics of thicker boards, more layers, denser lines and vias, larger unit size, thinner dielectric layer, and stricter requirements for inner space, interlayer alignment, impedance control and reliability.

1.1 dificultades en la alineación entre capas

Debido a la gran cantidad de capas de placas de gran altura, el diseño del cliente tiene requisitos cada vez más estrictos sobre la alineación de las capas de PCB, y la tolerancia de alineación entre capas generalmente se controla a ± 75 μ m. Teniendo en cuenta el diseño de tamaño de unidad grande de la placa de gran altura, la temperatura ambiente y la humedad del taller de transferencia de gráficos, la superposición de dislocación y el modo de posicionamiento de la capa intermedia causado por la expansión y contracción inconsistente de las diferentes capas de la placa base, es más difícil controlar la capa intermedia alineación de tablero de gran altura.

1.2 dificultades para hacer circuito interior

La placa de gran altura adopta materiales especiales como alta Tg, alta velocidad, alta frecuencia, cobre grueso y capa dieléctrica delgada, que presenta altos requisitos para la fabricación y el control de tamaño gráfico del circuito interno, como la integridad de la señal de impedancia. transmisión, lo que aumenta la dificultad de la fabricación del circuito interno. El ancho de línea y el espaciado de línea son pequeños, aumentan los circuitos abiertos y cortocircuitos, aumenta el microcorto y la tasa de calificación es baja; Hay muchas capas de señal de líneas finas y aumenta la probabilidad de que se pierda la detección de AOI en la capa interna; La placa del núcleo interior es delgada, fácil de plegar, lo que da como resultado una mala exposición y es fácil de enrollar después del grabado; La mayoría de los tableros de gran altura son tableros de sistema con un tamaño de unidad grande y el costo de desechar los productos terminados es relativamente alto.

1.3 dificultades urgentes de fabricación

Cuando se superponen múltiples placas de núcleo interno y láminas semicuradas, es fácil que se produzcan defectos como placa deslizante, delaminación, cavidad de resina y residuos de burbujas en la producción de engarzado. Al diseñar la estructura laminada, es necesario considerar completamente la resistencia al calor, la resistencia al voltaje, la cantidad de relleno de pegamento y el grosor medio del material, y establecer un programa de prensado de placa de gran altura razonable. Hay muchas capas y el control de la expansión y contracción y la compensación del coeficiente de tamaño no pueden ser consistentes; La capa de aislamiento de la capa intermedia es delgada, lo que es fácil de llevar a la falla de la prueba de confiabilidad de la capa intermedia. La figura 1 es un diagrama del defecto de la deslaminación de la placa de ruptura después de la prueba de esfuerzo térmico.

Fig.1

1.4 dificultades de perforación

El uso de placas especiales de cobre de alta Tg, alta velocidad, alta frecuencia y grueso aumenta la dificultad de la perforación de la rugosidad, la rebaba de perforación y la eliminación de la suciedad de perforación. Hay muchas capas, el espesor total del cobre y el espesor de la placa se acumulan y la herramienta de perforación es fácil de romper; Fallo de Caf causado por BGA denso y espaciamiento estrecho de la pared del agujero; Debido al grosor de la placa, es fácil causar el problema de la perforación oblicua.

2, control del proceso de producción clave

2.1 material selection

Con el desarrollo de componentes electrónicos en la dirección de alto rendimiento y multifunción, también trae transmisión de señales de alta frecuencia y alta velocidad. Por lo tanto, se requiere que la constante dieléctrica y la pérdida dieléctrica de los materiales del circuito electrónico sean relativamente bajas, así como un CTE bajo, una baja absorción de agua y mejores materiales laminados revestidos de cobre de alto rendimiento, para cumplir con los requisitos de procesamiento y confiabilidad de alta -Tablas de subida. Los proveedores de placas comunes incluyen principalmente una serie, una serie B, una serie C y una serie D. Ver Tabla 1 para la comparación de las principales características de estos cuatro sustratos internos. Para la placa de circuito de cobre grueso de gran altura, se selecciona la hoja semicurada con alto contenido de resina. La cantidad de flujo de pegamento de la hoja semicurada entre capas es suficiente para llenar los gráficos de la capa interna. Si la capa de medio aislante es demasiado gruesa, es fácil que el tablero terminado sea demasiado grueso. Por el contrario, si la capa de medio aislante es demasiado delgada, es fácil causar problemas de calidad como estratificación media y falla de prueba de alto voltaje. Por lo tanto, la selección de los materiales del medio aislante es muy importante.

2.2 diseño de estructura laminada

Los principales factores considerados en el diseño de la estructura laminada son la resistencia al calor, la resistencia al voltaje, la cantidad de relleno de pegamento y el espesor de la capa dieléctrica del material, y se seguirán los siguientes principios fundamentales.

(1) The manufacturer of semi cured sheet and core board must be consistent. In order to ensure the reliability of PCB, single 1080 or 106 semi cured sheet shall not be used for all layers of semi cured sheet (unless the customer has special requirements). When the customer has no medium thickness requirements, the medium thickness between layers must be guaranteed to be ≥ 0.09mm according to ipc-a-600g.

(2) Cuando los clientes requieran tableros de alta Tg, los tableros de núcleo y las láminas semicuradas deberán utilizar los materiales de alta Tg correspondientes.

(3) Para el sustrato interno de 3 oz o más, seleccione la hoja semicurada con alto contenido de resina, como 1080r / C65%, 1080hr / C 68%, 106R / C 73%, 106hr / C76%; Sin embargo, se evitará en la medida de lo posible el diseño estructural de las 106 láminas semicuradas con alto contenido de pegamento para evitar la superposición de múltiples 106 láminas semicuradas. Debido a que el hilo de fibra de vidrio es demasiado delgado, el hilo de fibra de vidrio colapsa en el área grande del sustrato, lo que afecta la estabilidad dimensional y la delaminación por explosión de la placa.

(4) Si el cliente no tiene requisitos especiales, la tolerancia de espesor de la capa dieléctrica entre capas generalmente se controla en +/- 10%. Para la placa de impedancia, la tolerancia de espesor dieléctrico está controlada por la tolerancia ipc-4101 C / M. Si el factor de influencia de la impedancia está relacionado con el espesor del sustrato, la tolerancia de la placa también debe controlarse mediante la tolerancia ipc-4101 C / M.

2.3 control de alineación entre capas

Para la precisión de la compensación del tamaño de la placa de núcleo interno y el control del tamaño de producción, es necesario compensar con precisión el tamaño gráfico de cada capa de placa de gran altura a través de los datos y la experiencia de datos históricos recopilados en producción durante un cierto tiempo para garantizar la consistencia de expansión y contracción de cada capa de placa base. Seleccione el modo de posicionamiento entre capas confiable y de alta precisión antes de presionar, como la combinación de pin Lam, termofusible y remache. Establecer los procedimientos de proceso de prensado adecuados y el mantenimiento diario de la prensa son la clave para garantizar la calidad del prensado, controlar el pegamento de prensado y el efecto de enfriamiento, y reducir el problema de la dislocación de las capas intermedias. El control de la alineación de las capas intermedias debe considerarse de manera integral a partir de factores como el valor de compensación de la capa interna, el modo de posicionamiento de prensado, los parámetros del proceso de prensado, las características del material, etc.

2.4 proceso de línea interna

Because the analytical ability of the traditional exposure machine is less than 50 μ M. for the production of high-rise plates, laser direct imager (LDI) can be introduced to improve the graphics analysis ability, which can reach 20 μ M or so. The alignment accuracy of traditional exposure machine is ± 25 μ m. The inter layer alignment accuracy is greater than 50 μ m。 Using high-precision alignment exposure machine, the graphics alignment accuracy can be improved to 15 μ M, interlayer alignment accuracy control 30 μ M, which reduces the alignment deviation of traditional equipment and improves the interlayer alignment accuracy of high-rise slab.

Para mejorar la capacidad de grabado de la línea, es necesario dar una compensación adecuada por el ancho de la línea y la almohadilla (o anillo de soldadura) en el diseño de ingeniería, así como una consideración de diseño más detallada para la cantidad de compensación de especial gráficos, como línea de retorno y línea independiente. Confirme si la compensación de diseño del ancho de la línea interior, la distancia de la línea, el tamaño del anillo de aislamiento, la línea independiente y la distancia entre el orificio y la línea es razonable; de ​​lo contrario, cambie el diseño de ingeniería. Existen requisitos de diseño de impedancia y reactancia inductiva. Preste atención a si la compensación de diseño de la línea independiente y la línea de impedancia es suficiente. Controle los parámetros durante el grabado. La producción por lotes se puede llevar a cabo solo después de que se confirme que la primera pieza está calificada. Para reducir la corrosión del lado de grabado, es necesario controlar la composición química de cada grupo de solución de grabado dentro del mejor rango. El equipo de línea de grabado tradicional tiene una capacidad de grabado insuficiente. El equipo puede transformarse técnicamente o importarse en un equipo de línea de grabado de alta precisión para mejorar la uniformidad del grabado y reducir los problemas tales como bordes ásperos y grabado sucio.

2.5 proceso de prensado

En la actualidad, los métodos de colocación de la capa intermedia antes de presionar incluyen principalmente: pin Lam, hot melt, remache y la combinación de hot melt y remache. Se adoptan diferentes métodos de posicionamiento para diferentes estructuras de productos. Para la losa de gran altura, se utilizará el método de posicionamiento de cuatro ranuras (pin Lam) o el método de fusión + remachado. La punzonadora ope debe perforar el orificio de posicionamiento, y la precisión del punzonado debe controlarse dentro de ± 25 μ m。 Durante la fusión, se usarán rayos X para verificar la desviación de la capa de la primera placa hecha por la máquina de ajuste, y el lote se puede hacer solo después de que se califique la desviación de capa. Durante la producción por lotes, es necesario verificar si cada placa se funde en la unidad para evitar una posterior delaminación. El equipo de prensado adopta una prensa de soporte de alto rendimiento para cumplir con la precisión de alineación entre capas y la confiabilidad de las placas de gran altura.

De acuerdo con la estructura laminada del tablero de gran altura y los materiales utilizados, estudie el procedimiento de prensado apropiado, establezca la mejor tasa y curva de aumento de temperatura, reduzca adecuadamente la tasa de aumento de temperatura del tablero prensado en el procedimiento de prensado de placa de circuito multicapa convencional, prolongue el tiempo de curado a alta temperatura, haga que la resina fluya y solidifique por completo, y evite problemas como la placa deslizante y la dislocación de la capa intermedia en el proceso de prensado. Las placas con diferentes valores de TG no pueden ser las mismas que las placas de parrilla; Las placas con parámetros ordinarios no se pueden mezclar con placas con parámetros especiales; Para garantizar la racionalidad del coeficiente de expansión y contracción dado, las propiedades de las diferentes placas y láminas semicuradas son diferentes, por lo que es necesario presionar los parámetros de la lámina semicurada de la placa correspondiente y verificar los parámetros del proceso para materiales especiales que tienen nunca se ha utilizado.

2.6 proceso de perforación

Debido al grosor excesivo de la placa y la capa de cobre causado por la superposición de cada capa, la broca está muy desgastada y es fácil romper la broca. El número de orificios, la velocidad de caída y la velocidad de rotación se reducirán adecuadamente. Mida con precisión la expansión y contracción de la placa para proporcionar un coeficiente exacto; Si el número de capas ≥ 14, el diámetro del orificio ≤ 0.2 mm o la distancia del orificio a la línea ≤ 0.175 mm, la plataforma de perforación con una precisión de posición del orificio ≤ 0.025 mm se utilizará para la producción; diámetro φ El diámetro del orificio superior a 4.0 mm adopta una perforación paso a paso, y la relación entre el diámetro y el grosor es de 12: 1. Se produce mediante perforación paso a paso y perforación positiva y negativa; Controle el grosor de las rebabas y los orificios de la perforación. La losa de gran altura se perforará con una nueva cuchilla de perforación o una cuchilla de perforación de rectificado en la medida de lo posible, y el grosor del orificio se controlará dentro de los 25um. Para mejorar el problema de las rebabas de perforación de la placa de cobre gruesa de gran altura, a través de la verificación por lotes, el uso de una placa de respaldo de alta densidad, el número de placas laminadas es uno y los tiempos de molienda de la broca se controlan en 3 veces, que puede mejorar eficazmente la fresa de perforación

Para la tabla de gran altura utilizada para alta frecuencia, transmisión de datos masiva y de alta velocidad, la tecnología de perforación posterior es un método eficaz para mejorar la integridad de la señal. La perforación posterior controla principalmente la longitud residual del talón, la consistencia de la posición del orificio de los dos pozos y el alambre de cobre en el orificio. No todos los equipos de la máquina perforadora tienen función de perforación trasera, por lo que es necesario actualizar el equipo de la máquina perforadora (con función de perforación trasera) o comprar una máquina perforadora con función de perforación trasera. La tecnología de perforación posterior aplicada a partir de la literatura relacionada con la industria y la producción en masa madura incluye principalmente: método tradicional de perforación posterior con control de profundidad, perforación posterior con capa de retroalimentación de señal en la capa interior y cálculo de la perforación posterior de profundidad de acuerdo con la proporción de espesor de la placa. No se repetirá aquí.

3, prueba de confiabilidad

El tablero de gran altura es generalmente una placa del sistema, que es más gruesa y más pesada que la placa multicapa convencional, tiene un tamaño de unidad mayor y la capacidad calorífica correspondiente también es mayor. Durante la soldadura, se requiere más calor y el tiempo de soldadura a alta temperatura es largo. A 217 ℃ (punto de fusión de la soldadura de cobre estaño, plata), toma de 50 segundos a 90 segundos. Al mismo tiempo, la velocidad de enfriamiento de la placa de gran altura es relativamente lenta, por lo que se prolonga el tiempo de la prueba de reflujo. Combinado con los estándares ipc-6012c, IPC-TM-650 y los requisitos industriales, se lleva a cabo la principal prueba de confiabilidad de la placa de gran altura.