کنترل فرآیند تولید کلیدی برای سطح بالا PCB تخته

تخته مدار بلند به طور کلی به عنوان یک برد مدار چند لایه بلند با 10-20 طبقه یا بیشتر تعریف می شود که پردازش آن نسبت به روش سنتی مشکل تر است. برد مدار چند لایه و دارای الزامات کیفیت و قابلیت اطمینان بالا است. عمدتا در تجهیزات ارتباطی ، سرورهای سطح بالا ، الکترونیک پزشکی ، هوانوردی ، کنترل صنعتی ، نظامی و سایر زمینه ها استفاده می شود. در سال های اخیر ، تقاضای بازار برای تابلوهای بلند در زمینه های ارتباطات کاربردی ، ایستگاه پایه ، هواپیمایی و نظامی همچنان قوی است. با توسعه سریع بازار تجهیزات مخابراتی چین ، چشم انداز تخته های بلند در بازار امیدوار کننده است.

در حال حاضر، تولید کننده PCBکه می تواند تولید انبوه PCB بلند در چین را عمدتاً از شرکتهای با بودجه خارجی یا چند شرکت داخلی تهیه کند. تولید PCB بلند مرتبه نه تنها مستلزم سرمایه گذاری بیشتر در زمینه فناوری و تجهیزات است ، بلکه به تجارب تکنسین ها و پرسنل تولید نیز نیاز دارد. در عین حال ، مراحل صدور گواهینامه مشتری برای واردات PCB بلند مرتبه سخت و دست و پا گیر است. بنابراین ، آستانه ورود PCB بلند به شرکت بالا است و چرخه تولید صنعتی طولانی است. میانگین تعداد لایه های PCB به یک شاخص فنی مهم برای اندازه گیری سطح فنی و ساختار محصول شرکت های PCB تبدیل شده است. این مقاله به طور مختصر مشکلات اصلی پردازشی را که در تولید PCB بلند مرتبه با آن روبرو می شوند ، توضیح می دهد و نقاط کنترل کلیدی فرآیندهای اصلی تولید PCB بلند را برای مرجع شما معرفی می کند.

1 ، مشکلات اصلی تولید

در مقایسه با ویژگی های محصولات برد مدار معمولی ، برد مدار بلند دارای ویژگی های تخته های ضخیم تر ، لایه های بیشتر ، خطوط و مسیرهای متراکم تر ، اندازه واحد بزرگتر ، لایه دی الکتریک نازک تر و نیازهای شدیدتر برای فضای داخلی ، تراز بین لایه ها ، کنترل امپدانس است. و قابلیت اطمینان

1.1 مشکلات در تراز بین لایه ها

به دلیل تعداد زیاد لایه های تخته بلند ، طراحی مشتری به طور فزاینده ای الزامات سختی را در راستای تراز لایه های PCB دارد و تحمل هم ترازی بین لایه ها معمولاً تا 75 میکرون ± کنترل می شود. با توجه به طراحی اندازه واحد بزرگ تخته بلند ، درجه حرارت و رطوبت محیط کارگاه انتقال گرافیک ، برهم شدن دررفتگی و حالت موقعیت دهی بین لایه ها که به دلیل انبساط و انقباض ناهماهنگ لایه های مختلف تخته مرکزی ایجاد می شود ، کنترل لایه بین لایه ای دشوارتر است. همسویی تخته بلند

1.2 مشکل در ایجاد مدار داخلی

تخته بلند از مواد خاصی مانند Tg بالا ، سرعت بالا ، فرکانس بالا ، مس ضخیم و لایه دی الکتریک نازک استفاده می کند ، که الزامات زیادی را برای ساخت و کنترل اندازه گرافیکی مدار داخلی مانند یکپارچگی سیگنال امپدانس ارائه می دهد. انتقال ، که دشواری ساخت مدار داخلی را افزایش می دهد. عرض خط و فاصله خطوط کوچک است ، مدارهای باز و کوتاه افزایش می یابد ، میکرو کوتاه افزایش می یابد و میزان صلاحیت پایین است. لایه های سیگنال زیادی از خطوط ریز وجود دارد و احتمال از بین رفتن تشخیص AOI در لایه داخلی افزایش می یابد. صفحه داخلی داخلی نازک است ، به راحتی تا می شود و در نتیجه نوردهی ضعیفی ایجاد می شود و پس از قلم زدن به راحتی قابل چرخش است. بیشتر تخته های بلند مرتبه تابلوهای سیستمی با اندازه واحد بزرگ هستند و هزینه اسقاط محصولات نهایی نسبتاً زیاد است.

1.3 مشکلات فشرده تولید

هنگامی که چندین صفحه داخلی داخلی و ورق های نیمه پخته روی هم قرار می گیرند ، عیوبی مانند صفحه کشویی ، لایه لایه شدن ، حفره رزین و بقایای حباب در تولید چین به راحتی رخ می دهد. هنگام طراحی ساختار چند لایه ، لازم است مقاومت حرارتی ، مقاومت در برابر ولتاژ ، میزان پر شدن چسب و ضخامت متوسط ​​مواد را به طور کامل در نظر بگیرید و یک برنامه پرس مناسب صفحه بلند مرتبه را تنظیم کنید. لایه های زیادی وجود دارد و کنترل انبساط و انقباض و جبران ضریب اندازه نمی تواند یکسان باشد. لایه عایق بین لایه نازک است ، که به راحتی منجر به شکست آزمون قابلیت اطمینان بین لایه می شود. شکل 1 نمودار نقص لایه لایه شدن صفحه پس از آزمایش تنش حرارتی است.

Fig.1

1.4 مشکلات حفاری

استفاده از صفحات مخصوص Tg بالا ، سرعت بالا ، فرکانس بالا و ضخامت مس دشواری زبری حفاری ، سوراخکاری و حذف خاک را افزایش می دهد. لایه های زیادی وجود دارد ، کل ضخامت مس و ضخامت صفحه انباشته شده است ، و ابزار حفاری به راحتی شکست می شود. خرابی کافه ناشی از متراکم BGA و فاصله باریک دیوارها. با توجه به ضخامت صفحه ، به راحتی می توان مشکل حفاری مورب را ایجاد کرد.

2 ، کنترل فرآیند تولید کلیدی

2.1 انتخاب مواد

با توسعه قطعات الکترونیکی در جهت عملکرد بالا و چند منظوره ، انتقال سیگنال با فرکانس بالا و سرعت بالا را نیز به ارمغان می آورد. بنابراین ، لازم است که ثابت دی الکتریک و تلفات دی الکتریک مواد مدار الکترونیکی نسبتاً کم باشد ، همچنین CTE کم ، جذب آب کم و مواد ورقه ای با روکش مس با عملکرد بهتر ، تا بتواند الزامات پردازش و قابلیت اطمینان بالا را برآورده کند. -تخته های بلند تامین کنندگان صفحه معمولی عمدتا شامل یک سری ، سری B ، سری C و سری D می شوند. برای مقایسه ویژگی های اصلی این چهار لایه داخلی به جدول 1 مراجعه کنید. برای صفحه مدار بلند مس ضخیم ، ورق نیمه سخت با محتوای رزین بالا انتخاب شده است. مقدار جریان چسب ورق نیمه پخت بین لایه ای برای پر کردن گرافیک لایه داخلی کافی است. اگر لایه متوسط ​​عایق بسیار ضخیم باشد ، تخته نهایی به راحتی ضخیم می شود. برعکس ، اگر لایه عایق بسیار نازک باشد ، به راحتی می توان مشکلات کیفی مانند طبقه بندی متوسط ​​و شکست تست ولتاژ بالا را ایجاد کرد. بنابراین ، انتخاب مواد محیط عایق بسیار مهم است.

2.2 طراحی ساختار چند لایه

عوامل اصلی مورد توجه در طراحی سازه های چند لایه عبارتند از: مقاومت در برابر حرارت ، مقاومت در برابر ولتاژ ، میزان پر شدن چسب و ضخامت لایه دی الکتریک مواد ، و اصول اصلی زیر باید رعایت شود.

(1) تولید کننده ورق نیمه سخت و تخته اصلی باید سازگار باشد. به منظور اطمینان از قابلیت اطمینان PCB ، از ورق نیمه پخته 1080 یا 106 برای همه لایه های ورق نیمه پخت استفاده نمی شود (مگر اینکه مشتری شرایط خاصی داشته باشد). هنگامی که مشتری نیاز به ضخامت متوسط ​​ندارد ، ضخامت متوسط ​​بین لایه ها باید مطابق ipc-a-0.09g ≥ 600 میلی متر باشد.

(2) هنگامی که مشتریان به تخته Tg بالا نیاز دارند ، تخته اصلی و ورق نیمه پخته باید از مواد Tg بالا مربوطه استفاده کنند.

(3) برای لایه داخلی 3oz یا بالاتر ، ورق نیمه سفت شده با محتوای رزین بالا ، مانند 1080r / C65٪ ، 1080hr / C 68٪ ، 106R / C 73٪ ، 106hr / C76٪ را انتخاب کنید. با این حال ، تا آنجا که ممکن است از طراحی ساختاری همه 106 ورق های نیمه سخت با چسب بالا اجتناب شود تا از روی هم قرار گرفتن چندین ورق نیمه پخته 106 جلوگیری شود. از آنجا که نخ الیاف شیشه بسیار نازک است ، نخ الیاف شیشه در ناحیه زیرین بزرگ فرو می ریزد ، که بر پایداری ابعاد و لایه لایه شدن صفحه تأثیر می گذارد.

(4) اگر مشتری الزامات خاصی نداشته باشد ، تحمل ضخامت لایه دی الکتریک بین لایه ها به طور کلی با + / – 10 controlled کنترل می شود. برای صفحه امپدانس ، تحمل ضخامت دی الکتریک توسط تحمل ipc-4101 C / M کنترل می شود. اگر ضریب تأثیر امپدانس به ضخامت بستر مربوط باشد ، تحمل صفحه نیز باید با تحمل ipc-4101 C / M کنترل شود.

2.3 کنترل تراز بین لایه ها

برای دقت جبران اندازه داخلی هیئت مدیره داخلی و کنترل اندازه تولید ، لازم است اندازه گرافیکی هر لایه از تخته بلند را از طریق داده ها و تجربیات داده های تاریخی جمع آوری شده در تولید برای مدت معینی به طور دقیق جبران کنید تا از سازگاری گسترش و انقباض هر لایه از تخته هسته. قبل از فشار دادن ، حالت موقعیت لایه بین لایه ای با دقت بالا و قابل اعتماد را انتخاب کنید ، مانند پین لم ، مذاب داغ و ترکیب پرچ. تنظیم روشهای مناسب پرس و نگهداری روزانه پرس ، کلید اطمینان از کیفیت پرس ، کنترل چسب پرس و اثر خنک کننده و کاهش مشکل دررفتگی بین لایه ها است. کنترل هم ترازی بین لایه ها باید به طور جامع از عواملی مانند ارزش جبران لایه داخلی ، حالت موقعیت فشار دادن ، پارامترهای فرآیند فشار ، ویژگی های مواد و غیره مورد توجه قرار گیرد.

2.4 فرایند خط داخلی

از آنجا که توانایی تحلیلی دستگاه نوردهی سنتی کمتر از 50 میکرومتر برای تولید صفحات بلند است ، می توان تصویربردار مستقیم لیزری (LDI) را برای بهبود توانایی تجزیه و تحلیل گرافیکی ، که می تواند به 20 میکرومولار یا بیشتر برسد ، معرفی کرد. دقت هم ترازی دستگاه نوردهی سنتی μ 25 میکرومتر است. دقت تراز بین لایه ها بیشتر از 50 میکرومتر است。 با استفاده از دستگاه قرار گرفتن در معرض همترازی با دقت بالا ، می توان دقت تراز گرافیکی را به 15 میکرومتر MM ، کنترل دقت تراز بین لایه ای 30 میکرومتر را افزایش داد ، که انحراف تراز وسایل سنتی را کاهش داده و بهبود می یابد. دقت تراز بین لایه های دال بلند.

به منظور ارتقاء ظرفیت اچ خط ، لازم است در طراحی مهندسی جبران مناسبی برای عرض خط و پد (یا حلقه جوشکاری) و همچنین در نظر گرفتن جزئیات بیشتر طرح در مورد میزان جبران خسارت های ویژه گرافیک ، مانند خط بازگشت و خط مستقل. تأیید کنید که آیا جبران طراحی عرض خط داخلی ، فاصله خط ، اندازه حلقه جدا ، خط مستقل و فاصله بین خط منطقی منطقی است ، در غیر این صورت طرح مهندسی را تغییر دهید. الزامات طراحی امپدانس و راکتانس القایی وجود دارد. توجه کنید که آیا جبران طراحی خط مستقل و امپدانس کافی است یا خیر. پارامترها را هنگام اچ کردن کنترل کنید. تولید دسته ای تنها پس از تأیید صلاحیت اولین قطعه امکان پذیر است. به منظور کاهش خوردگی سمت اچ ، لازم است ترکیب شیمیایی هر گروه محلول اچ در بهترین محدوده کنترل شود. تجهیزات سنتی خط اچ دارای ظرفیت اچ کافی نیست. تجهیزات را می توان از نظر فنی تبدیل یا به تجهیزات خط اچ با دقت بالا وارد کرد تا یکنواختی اچ را بهبود بخشد و مشکلاتی مانند لبه ناهموار و اچ ناخالص را کاهش دهد.

2.5 فرایند فشار دادن

در حال حاضر ، روشهای موقعیت یابی بین لایه ها قبل از فشار عمدتاً شامل: پین لم ، مذاب داغ ، پرچ و ترکیب مذاب داغ و پرچ است. روشهای مختلف موقعیت یابی برای ساختارهای مختلف محصول اتخاذ شده است. برای دال های بلند ، از روش موقعیت یابی چهار شکاف (پین لام) یا از روش fusion + riveting استفاده می شود. دستگاه پانچ اپرا باید سوراخ موقعیت را سوراخ کند و دقت پانچ باید در محدوده μ 25 میکرومتر بر متر کنترل شود. می تواند تنها پس از تعیین انحراف لایه انجام شود. در طول تولید دسته ای ، لازم است بررسی شود که آیا هر صفحه در واحد ذوب شده است یا خیر تا از لایه برداری بعدی جلوگیری شود. تجهیزات پرس برای مطابقت با دقت و قابلیت اطمینان صفحات بلند مرتبه از پرس پشتیبانی با کارایی بالا استفاده می کند.

با توجه به ساختار چند لایه تخته بلند و مواد مورد استفاده ، روش پرس مناسب را مطالعه کنید ، بهترین نرخ و منحنی افزایش دما را تنظیم کنید ، به طور مناسب میزان افزایش دما را در روش پرس معمولی برد مدار چند لایه ، کاهش دهید. زمان پخت دمای بالا را طولانی کنید ، رزین را کاملاً جاری کرده و سفت شود و از مشکلاتی مانند صفحه کشویی و دررفتگی بین لایه ها در فرآیند پرس جلوگیری کنید. صفحات با مقادیر مختلف TG نمی توانند با صفحات رنده یکسان باشند. صفحات با پارامترهای معمولی را نمی توان با صفحات با پارامترهای خاص مخلوط کرد. برای اطمینان از عقلانیت ضریب انبساط و انقباض داده شده ، خواص صفحات مختلف و ورق های نیمه پخت متفاوت است ، بنابراین پارامترهای ورق نیمه پخت ورق مربوطه باید فشرده شوند و پارامترهای فرآیند برای مواد خاصی که دارای هرگز استفاده نشده است

2.6 فرایند حفاری

با توجه به ضخامت بیش از حد ورق و لایه مس ناشی از روی هم قرار گرفتن هر لایه ، مته بطور جدی فرسوده می شود و به راحتی می توان بیت مته را شکست. تعداد سوراخ ها ، سرعت سقوط و سرعت چرخش باید به طور مناسب کاهش یابد. اندازه گیری انبساط و انقباض صفحه برای ارائه ضریب دقیق ؛ اگر تعداد لایه ها ≥ 14 ، قطر سوراخ ≤ 0.2 میلی متر یا فاصله از سوراخ تا خط 0.175 0.025 میلی متر باشد ، دکل حفاری با دقت موقعیت سوراخ ≤ 4.0 میلی متر باید برای تولید استفاده شود. قطر φ قطر سوراخ بالای 12 میلی متر گام به گام حفاری را تصویب می کند و نسبت قطر ضخامت 1: 25 است. با حفاری گام به گام و حفاری مثبت و منفی تولید می شود. سوراخ و ضخامت سوراخ حفاری را کنترل کنید. تخته بلند باید تا حد امکان با یک چاقوی مته جدید یا یک چاقوی مته حفاری حفاری شود و ضخامت سوراخ باید در عرض 3 درجه کنترل شود. به منظور بهبود مشکل سوراخکاری ورق مس بلند ضخامت ، از طریق تأیید دسته ای ، استفاده از صفحه پشتی با چگالی بالا ، تعداد صفحات چند لایه یک است و زمان آسیاب بیت مته در عرض XNUMX بار کنترل می شود ، که می تواند بطور موثر سوراخ حفاری را بهبود بخشد

برای تخته بلند استفاده می شود برای فرکانس بالا، انتقال سریع و گسترده داده ها ، فناوری حفاری عقب روشی موثر برای بهبود یکپارچگی سیگنال است. حفاری پشت عمدتاً طول باقیمانده باقی مانده ، قوام موقعیت سوراخ دو گمانه و سیم مسی در سوراخ را کنترل می کند. همه تجهیزات ماشین های حفاری دارای عملکرد حفاری عقب نیستند ، بنابراین لازم است تجهیزات دستگاه حفاری (با عملکرد حفاری عقب) ارتقا یابد یا یک دستگاه حفاری با عملکرد مته عقب خریداری شود. فن آوری حفاری پشتی که از ادبیات مربوط به صنعت و تولید انبوه بالغ استفاده می شود عمدتا شامل: روش حفاری سنتی عمق عقب ، حفاری عقب با لایه بازخورد سیگنال در لایه داخلی و محاسبه عمق برگشت با توجه به نسبت ضخامت صفحه است. اینجا دیگر تکرار نمی شود.

3 ، آزمون پایایی

تخته بلند به طور کلی یک صفحه سیستم است ، که ضخیم تر و سنگین تر از صفحه معمولی چند لایه است ، اندازه واحد بزرگتری دارد و ظرفیت گرمایی مربوطه نیز بزرگتر است. در طول جوشکاری ، گرمای بیشتری مورد نیاز است و زمان جوشکاری با درجه حرارت بالا طولانی است. در دمای 217 point (نقطه ذوب لحیم کاری مس نقره ای) ، 50 ثانیه تا 90 ثانیه طول می کشد. در همان زمان ، سرعت خنک کننده صفحات بلند مرتبه نسبتاً کند است ، بنابراین زمان آزمایش برگشت مجدد طولانی می شود. همراه با استانداردهای ipc-6012c ، IPC-TM-650 و الزامات صنعتی ، آزمایش اصلی قابلیت اطمینان تخته بلند انجام می شود.