Kontrol proses produksi utama untuk Tingkat Tinggi PCB papan

Papan sirkuit bertingkat tinggi umumnya didefinisikan sebagai papan sirkuit multi-lapisan bertingkat tinggi dengan 10-20 lantai atau lebih, yang lebih sulit untuk diproses daripada yang tradisional. papan sirkuit multi-lapisan dan memiliki persyaratan kualitas dan keandalan yang tinggi. Ini terutama digunakan dalam peralatan komunikasi, server kelas atas, elektronik medis, penerbangan, kontrol industri, militer dan bidang lainnya. Dalam beberapa tahun terakhir, permintaan pasar untuk papan bertingkat tinggi di bidang komunikasi aplikasi, stasiun pangkalan, penerbangan dan militer masih kuat. Dengan pesatnya perkembangan pasar peralatan telekomunikasi China, prospek pasar papan bertingkat sangat menjanjikan.

Saat sekarang, produsen PCBs yang dapat memproduksi massal PCB di Cina terutama berasal dari perusahaan yang didanai asing atau beberapa perusahaan domestik. Produksi PCB bertingkat tinggi tidak hanya membutuhkan investasi teknologi dan peralatan yang lebih tinggi, tetapi juga akumulasi pengalaman teknisi dan personel produksi. Pada saat yang sama, prosedur sertifikasi pelanggan untuk mengimpor PCB bertingkat tinggi sangat ketat dan tidak praktis. Oleh karena itu, ambang batas untuk PCB bertingkat tinggi untuk memasuki perusahaan adalah tinggi dan siklus produksi industrialisasi panjang. Jumlah rata-rata lapisan PCB telah menjadi indeks teknis penting untuk mengukur tingkat teknis dan struktur produk perusahaan PCB. Makalah ini menjelaskan secara singkat kesulitan pemrosesan utama yang dihadapi dalam produksi PCB bertingkat tinggi, dan memperkenalkan titik kontrol utama dari proses produksi utama PCB bertingkat untuk referensi Anda.

1、 Kesulitan produksi utama

Dibandingkan dengan karakteristik produk papan sirkuit konvensional, papan sirkuit bertingkat tinggi memiliki karakteristik papan yang lebih tebal, lebih banyak lapisan, garis dan vias yang lebih padat, ukuran unit yang lebih besar, lapisan dielektrik yang lebih tipis, dan persyaratan yang lebih ketat untuk ruang dalam, penyelarasan interlayer, kontrol impedansi dan keandalan.

1.1 kesulitan dalam penyelarasan interlayer

Karena banyaknya lapisan papan bertingkat tinggi, akhir desain pelanggan memiliki persyaratan yang semakin ketat untuk penyelarasan lapisan PCB, dan toleransi penyelarasan antar lapisan biasanya dikontrol hingga ± 75 m. Mempertimbangkan desain ukuran unit besar papan bertingkat tinggi, suhu sekitar dan kelembaban bengkel transfer grafis, superposisi dislokasi dan mode pemosisian interlayer yang disebabkan oleh ekspansi dan kontraksi yang tidak konsisten dari lapisan papan inti yang berbeda, lebih sulit untuk mengontrol interlayer keselarasan papan bertingkat tinggi.

1.2 kesulitan dalam membuat sirkuit dalam

Papan bertingkat tinggi mengadopsi bahan khusus seperti Tg tinggi, kecepatan tinggi, frekuensi tinggi, tembaga tebal dan lapisan dielektrik tipis, yang mengedepankan persyaratan tinggi untuk fabrikasi dan kontrol ukuran grafis dari sirkuit dalam, seperti integritas sinyal impedansi transmisi, yang meningkatkan kesulitan fabrikasi sirkuit bagian dalam. Lebar garis dan jarak garis kecil, hubung singkat dan terbuka meningkat, peningkatan pendek mikro, dan tingkat kualifikasi rendah; Ada banyak lapisan sinyal garis halus, dan kemungkinan hilangnya deteksi AOI di lapisan dalam meningkat; Pelat inti bagian dalam tipis, mudah dilipat, menghasilkan eksposur yang buruk, dan mudah digulung setelah etsa; Sebagian besar papan bertingkat tinggi adalah papan sistem dengan ukuran unit besar, dan biaya untuk membuang produk jadi relatif tinggi.

1.3 kesulitan manufaktur yang mendesak

Ketika beberapa pelat inti dalam dan lembaran semi cured ditumpangkan, cacat seperti pelat geser, delaminasi, rongga resin dan residu gelembung mudah terjadi dalam produksi crimping. Saat merancang struktur laminasi, perlu untuk sepenuhnya mempertimbangkan ketahanan panas, ketahanan tegangan, jumlah pengisian lem dan ketebalan bahan sedang, dan mengatur program pengepresan pelat bertingkat tinggi yang masuk akal. Ada banyak lapisan, dan kontrol ekspansi dan kontraksi dan kompensasi koefisien ukuran tidak dapat konsisten; Lapisan insulasi interlayer tipis, yang mudah menyebabkan kegagalan uji keandalan interlayer. Gambar 1 adalah diagram cacat delaminasi pelat pecah setelah uji tegangan termal.

Fig.1

1.4 kesulitan pengeboran

Penggunaan pelat khusus Tg tinggi, kecepatan tinggi, frekuensi tinggi dan tembaga tebal meningkatkan kesulitan pengeboran kekasaran, duri pengeboran dan pembuangan kotoran pengeboran. Ada banyak lapisan, ketebalan tembaga total dan ketebalan pelat terakumulasi, dan alat bor mudah pecah; Kegagalan kafe disebabkan oleh BGA yang rapat dan jarak dinding lubang yang sempit; Karena ketebalan pelat, mudah menyebabkan masalah pengeboran miring.

2 Kontrol proses produksi utama

2.1 pemilihan bahan

Dengan pengembangan komponen elektronik ke arah kinerja tinggi dan multi-fungsi, itu juga membawa transmisi sinyal frekuensi tinggi dan kecepatan tinggi. Oleh karena itu, diperlukan bahwa konstanta dielektrik dan kehilangan dielektrik bahan sirkuit elektronik relatif rendah, serta CTE rendah, penyerapan air rendah, dan bahan laminasi berlapis tembaga berkinerja tinggi yang lebih baik, sehingga memenuhi persyaratan pemrosesan dan keandalan tinggi. papan -naik. Pemasok pelat umum terutama mencakup seri, seri B, seri C dan seri D. Lihat Tabel 1 untuk perbandingan karakteristik utama dari keempat substrat bagian dalam ini. Untuk papan sirkuit tembaga tebal bertingkat tinggi, lembaran semi cured dengan kandungan resin tinggi dipilih. Jumlah aliran lem dari lembaran semi cured antar lapisan cukup untuk mengisi grafik lapisan dalam. Jika lapisan media isolasi terlalu tebal, papan jadi mudah menjadi terlalu tebal. Sebaliknya, jika lapisan media isolasi terlalu tipis, mudah menyebabkan masalah kualitas seperti stratifikasi sedang dan kegagalan uji tegangan tinggi. Oleh karena itu, pemilihan bahan media isolasi sangat penting.

2.2 desain struktur laminasi

Faktor utama yang dipertimbangkan dalam desain struktur laminasi adalah ketahanan panas, ketahanan tegangan, jumlah pengisian lem dan ketebalan lapisan dielektrik material, dan prinsip-prinsip utama berikut harus diikuti.

(1) Pabrikan semi cured sheet dan core board harus konsisten. Untuk memastikan keandalan PCB, lembaran semi cured 1080 atau 106 tunggal tidak boleh digunakan untuk semua lapisan lembaran semi cured (kecuali pelanggan memiliki persyaratan khusus). Ketika pelanggan tidak memiliki persyaratan ketebalan sedang, ketebalan sedang antar lapisan harus dijamin 0.09mm menurut ipc-a-600g.

(2) Ketika pelanggan membutuhkan papan Tg tinggi, papan inti dan lembaran semi sembuh harus menggunakan bahan Tg tinggi yang sesuai.

(3) Untuk substrat bagian dalam 3oz atau lebih, pilih lembaran semi cured dengan kandungan resin tinggi, seperti 1080r / C65%, 1080hr / C 68%, 106R / C 73%, 106hr / C76%; Akan tetapi, desain struktural dari semua 106 lembaran semi cured lem tinggi harus dihindari sejauh mungkin untuk mencegah superposisi dari 106 lembaran semi cured ganda. Karena benang serat kaca terlalu tipis, benang serat kaca runtuh di area substrat yang besar, yang mempengaruhi stabilitas dimensi dan delaminasi ledakan pelat.

(4) Jika pelanggan tidak memiliki persyaratan khusus, toleransi ketebalan lapisan dielektrik interlayer umumnya dikendalikan oleh + / – 10%. Untuk pelat impedansi, toleransi ketebalan dielektrik dikendalikan oleh toleransi ipc-4101 C / M. Jika faktor pengaruh impedansi terkait dengan ketebalan substrat, toleransi pelat juga harus dikontrol oleh toleransi ipc-4101 C / M.

2.3 kontrol penyelarasan interlayer

Untuk akurasi kompensasi ukuran papan inti dalam dan kontrol ukuran produksi, perlu untuk secara akurat mengkompensasi ukuran grafik setiap lapisan papan bertingkat tinggi melalui data dan pengalaman data historis yang dikumpulkan dalam produksi untuk waktu tertentu untuk memastikan konsistensi ekspansi dan kontraksi setiap lapisan papan inti. Pilih mode pemosisian interlayer yang presisi tinggi dan andal sebelum menekan, seperti kombinasi pin Lam, lelehan panas, dan paku keling. Menetapkan prosedur proses pengepresan yang tepat dan perawatan harian mesin press adalah kunci untuk memastikan kualitas pengepresan, mengontrol lem pengepresan dan efek pendinginan, dan mengurangi masalah dislokasi antarlapisan. Kontrol keselarasan interlayer perlu dipertimbangkan secara komprehensif dari faktor-faktor seperti nilai kompensasi lapisan dalam, mode posisi pengepresan, parameter proses pengepresan, karakteristik material dan sebagainya.

2.4 proses garis dalam

Karena kemampuan analitis dari mesin eksposur tradisional kurang dari 50 M. untuk produksi pelat bertingkat tinggi, laser direct imager (LDI) dapat diperkenalkan untuk meningkatkan kemampuan analisis grafis, yang dapat mencapai 20 M atau lebih. Akurasi keselarasan mesin eksposur tradisional adalah ± 25 m. Akurasi penyelarasan antar lapisan lebih besar dari 50 m。 Menggunakan mesin eksposur penyelarasan presisi tinggi, akurasi penyelarasan grafis dapat ditingkatkan hingga 15 M, kontrol akurasi penyelarasan antarlapisan 30 M, yang mengurangi penyimpangan penyelarasan peralatan tradisional dan meningkatkan akurasi penyelarasan interlayer pelat bertingkat tinggi.

Untuk meningkatkan kapasitas etsa garis, perlu untuk memberikan kompensasi yang sesuai untuk lebar garis dan bantalan (atau cincin las) dalam desain teknik, serta pertimbangan desain yang lebih rinci untuk jumlah kompensasi khusus grafis, seperti garis kembali dan garis independen. Konfirmasikan apakah kompensasi desain lebar garis bagian dalam, jarak garis, ukuran cincin isolasi, garis independen dan jarak lubang ke garis masuk akal, jika tidak, ubah desain teknik. Ada persyaratan desain impedansi dan reaktansi induktif. Perhatikan apakah kompensasi desain saluran independen dan saluran impedansi cukup. Kontrol parameter selama etsa. Produksi batch hanya dapat dilakukan setelah bagian pertama dipastikan memenuhi syarat. Untuk mengurangi korosi sisi etsa, perlu untuk mengontrol komposisi kimia dari masing-masing kelompok larutan etsa dalam kisaran terbaik. Peralatan garis etsa tradisional memiliki kapasitas etsa yang tidak mencukupi. Peralatan dapat secara teknis diubah atau diimpor ke peralatan garis etsa presisi tinggi untuk meningkatkan keseragaman etsa dan mengurangi masalah seperti tepi kasar dan etsa yang tidak bersih.

2.5 proses menekan

Saat ini, metode penentuan posisi interlayer sebelum pengepresan terutama meliputi: pin Lam, hot melt, rivet, dan kombinasi hot melt dan rivet. Metode penentuan posisi yang berbeda diadopsi untuk struktur produk yang berbeda. Untuk pelat bertingkat tinggi, metode penentuan posisi empat slot (pin Lam) atau metode fusi + keling harus digunakan. Mesin peninju terbuka harus melubangi lubang pemosisian, dan akurasi meninju harus dikontrol dalam ± 25 m。 Selama fusi, sinar-X harus digunakan untuk memeriksa penyimpangan lapisan pelat pertama yang dibuat oleh mesin penyetel, dan batch dapat dilakukan hanya setelah deviasi lapisan memenuhi syarat. Selama produksi batch, perlu untuk memeriksa apakah setiap pelat dilebur ke dalam unit untuk mencegah delaminasi berikutnya. Peralatan pengepresan mengadopsi pers pendukung berkinerja tinggi untuk memenuhi akurasi penyelarasan antar lapisan dan keandalan pelat bertingkat tinggi.

Menurut struktur laminasi papan bertingkat tinggi dan bahan yang digunakan, pelajari prosedur pengepresan yang sesuai, atur laju dan kurva kenaikan suhu terbaik, kurangi laju kenaikan suhu papan pres dengan tepat dalam prosedur pengepresan papan sirkuit multi-layer konvensional, memperpanjang waktu pengeringan suhu tinggi, membuat resin sepenuhnya mengalir dan mengeras, dan menghindari masalah seperti pelat geser dan dislokasi interlayer dalam proses pengepresan. Pelat dengan nilai TG yang berbeda tidak boleh sama dengan pelat parut; Pelat dengan parameter biasa tidak dapat dicampur dengan pelat dengan parameter khusus; Untuk memastikan rasionalitas koefisien ekspansi dan kontraksi yang diberikan, sifat pelat yang berbeda dan lembaran semi cured berbeda, sehingga parameter pelat semi cured sheet yang sesuai perlu ditekan, dan parameter proses perlu diverifikasi untuk bahan khusus yang memiliki tidak pernah digunakan.

2.6 proses pengeboran

Karena ketebalan pelat dan lapisan tembaga yang berlebihan yang disebabkan oleh superposisi setiap lapisan, mata bor sangat aus dan mata bor mudah patah. Jumlah lubang, kecepatan jatuh dan kecepatan putar harus dikurangi dengan tepat. Secara akurat mengukur ekspansi dan kontraksi pelat untuk memberikan koefisien yang akurat; Jika jumlah lapisan 14, diameter lubang 0.2mm atau jarak dari lubang ke garis 0.175mm, rig pengeboran dengan akurasi posisi lubang 0.025mm harus digunakan untuk produksi; diameter Diameter lubang di atas 4.0mm mengadopsi pengeboran langkah demi langkah, dan rasio diameter ketebalan adalah 12:1. Ini diproduksi dengan pengeboran langkah demi langkah dan pengeboran positif dan negatif; Kontrol ketebalan duri dan lubang pengeboran. Pelat bertingkat tinggi harus dibor dengan pisau bor baru atau pisau bor gerinda sejauh mungkin, dan ketebalan lubang harus dikontrol dalam 25um. Untuk meningkatkan masalah bor pengeboran pelat tembaga tebal bertingkat tinggi, melalui verifikasi batch, penggunaan pelat pendukung kepadatan tinggi, jumlah pelat laminasi adalah satu, dan waktu penggilingan mata bor dikontrol dalam 3 kali, yang secara efektif dapat meningkatkan burr drilling

Untuk papan bertingkat tinggi yang digunakan untuk frekuensi tinggi, transmisi data berkecepatan tinggi dan masif, teknologi pengeboran kembali adalah metode yang efektif untuk meningkatkan integritas sinyal. Pengeboran belakang terutama mengontrol panjang rintisan sisa, konsistensi posisi lubang dari dua lubang bor dan kawat tembaga di dalam lubang. Tidak semua peralatan mesin bor memiliki fungsi back drilling, sehingga perlu dilakukan upgrade peralatan mesin bor (dengan fungsi back drilling) atau membeli mesin bor dengan fungsi back drilling. Teknologi pengeboran belakang yang diterapkan dari literatur terkait industri dan produksi massal yang matang terutama mencakup: metode pengeboran balik kontrol kedalaman tradisional, pengeboran kembali dengan lapisan umpan balik sinyal di lapisan dalam, dan menghitung pengeboran balik kedalaman sesuai dengan proporsi ketebalan pelat. Tidak akan terulang di sini.

3、 Uji keandalan

Papan bertingkat tinggi umumnya merupakan pelat sistem, yang lebih tebal dan lebih berat daripada pelat multi-lapisan konvensional, memiliki ukuran unit yang lebih besar, dan kapasitas panas yang sesuai juga lebih besar. Selama pengelasan, lebih banyak panas diperlukan dan waktu pengelasan suhu tinggi lama. Pada 217 (titik leleh solder timah perak tembaga), dibutuhkan 50 detik hingga 90 detik. Pada saat yang sama, kecepatan pendinginan pelat bertingkat tinggi relatif lambat, sehingga waktu uji reflow diperpanjang. Dikombinasikan dengan standar ipc-6012c, IPC-TM-650 dan persyaratan industri, uji keandalan utama papan bertingkat tinggi dilakukan.