בקרת תהליך ייצור מרכזי ברמה גבוהה PCB לוּחַ

לוח המעגלים לגובה מוגדר בדרך כלל כמעגל רב שכבתי רב קומות עם 10-20 קומות או יותר, שהוא קשה יותר לעיבוד מהמסורתי מעגל רב שכבתי ובעל דרישות איכות ואמינות גבוהות. הוא משמש בעיקר בציוד תקשורת, שרת ברמה גבוהה, אלקטרוניקה רפואית, תעופה, בקרה תעשייתית, צבא ותחומים אחרים. בשנים האחרונות הביקוש בשוק ללוחות רבי קומות בתחומי תקשורת יישומים, תחנת בסיס, תעופה וצבא עדיין חזק. עם ההתפתחות המהירה של שוק ציוד הטלקום בסין, סיכויי השוק של לוחות רבי קומות מבטיחים.

נכון לעכשיו, יצרן PCBזה יכול לייצר המוני PCB לגובה בסין בעיקר באים ממפעלים במימון זר או כמה מפעלים מקומיים. ייצור ה- PCB לגובה דורש לא רק השקעה גבוהה יותר בטכנולוגיה ובציוד, אלא גם בהצטברות ניסיון של טכנאים ואנשי ייצור. יחד עם זאת, נהלי הסמכת הלקוחות לייבוא ​​PCB לגובה הם קפדניים ומסורבלים. לכן, הסף של כניסת PCB לגובה להיכנס לארגון גבוה ומחזור הייצור של התיעוש ארוך. המספר הממוצע של שכבות ה- PCB הפך למדד טכני חשוב למדידת הרמה הטכנית ומבנה המוצר של ארגוני ה- PCB. מאמר זה מתאר בקצרה את קשיי העיבוד העיקריים בהם נתקלים בייצור PCB לגובה, ומציג את נקודות הבקרה העיקריות של תהליכי ייצור מרכזיים של PCB לגובה לעיונך.

1, קשיי ייצור עיקריים

בהשוואה למאפיינים של מוצרי הלוח הקונבנציונאלי, ללוח מעגלים גבוהים יש את המאפיינים של לוחות עבים יותר, שכבות נוספות, קווים צפופים יותר ויאסות, גודל יחידה גדול יותר, שכבה דיאלקטרית דקה יותר ודרישות מחמירות יותר לחלל הפנימי, יישור בין שכבות, בקרת עכבה. ואמינות.

1.1 קשיים ביישור בין שכבות

בשל המספר הרב של שכבות הלוח לגובה, לקצה העיצובי של הלקוח יש דרישות מחמירות יותר ויותר על יישור שכבות ה- PCB, וסובלנות היישור בין השכבות נשלטת בדרך כלל ל ± 75 מיקרומטר. בהתחשב בעיצוב גודל היחידה הגדול של לוח רב קומות, טמפרטורת הסביבה והלחות של סדנת העברת גרפיקה, מצב העל-נקע ומצב מיקום בין שכבות הנגרם כתוצאה מהתרחבות והתכווצות לא-עקביים של שכבות לוח ליבה שונות, קשה יותר לשלוט על שכבת הביניים. יישור לוח רב קומות.

1.2 קשיים ביצירת מעגל פנימי

הלוח לגובה מאמץ חומרים מיוחדים כגון Tg גבוה, מהירות גבוהה, תדירות גבוהה, נחושת עבה ושכבה דיאלקטרית דקה, המעמידה דרישות גבוהות לייצור ולבקרת גודל גרפי של המעגל הפנימי, כגון תקינות אות העכבה שידור, מה שמגדיל את הקושי בייצור המעגל הפנימי. רוחב הקו ומרווח הקווים קטנים, מעגלים פתוחים וקצרים גדלים, מיקרו קצר עולה ושיעור ההסמכה נמוך; יש הרבה שכבות אותות של קווים דקים, וההסתברות להיעדר זיהוי AOI בשכבה הפנימית; צלחת הליבה הפנימית דקה, קלה לקיפול, וכתוצאה מכך חשיפה לקויה, וקל לגלגול לאחר התחריט; רוב הלוחות לגובה הם לוחות מערכת עם גודל יחידה גדול, ועלות פינוי המוצרים המוגמרים גבוהה יחסית.

1.3 קשיי ייצור דחופים

כאשר מונחות על פני לוחות ליבה פנימיים מרובים וגיליונות למחצה, פגמים כגון צלחת הזזה, דלמינציה, חלל שרף ושאריות בועות קלים להתרחש בייצור החיתוך. בעת עיצוב המבנה הלמינציה, יש לשקול באופן מלא את עמידות החום, עמידות במתח, כמות מילוי הדבק ועובי הבינוני של החומר, ולהגדיר תוכנית לחיצה צלחת סבירה לגובה. ישנן רבדים רבים, ושליטה על הרחבה והתכווצות ופיצוי מקדם הגודל אינה יכולה להיות עקבית; שכבת הבידוד בין השכבות דקה, שקל להוביל לכישלון בדיקת האמינות בין השכבות. איור 1 הוא תרשים של הפגם בהתלקחות צלחת מתפרצת לאחר בדיקת לחץ תרמי.

Fig.1

1.4 קשיי קידוח

השימוש בלוחות מיוחדות של Tg, מהירות גבוהה, תדירות גבוהה ועבות נחושת עבות מגביר את הקושי בחספוס קידוח, קידוח קידוח והסרת לכלוך. ישנן שכבות רבות, עובי הנחושת הכולל ועובי הצלחת מצטברים, וכלי הקידוח קל לשבור; כשל בקפה כתוצאה מ- BGA צפוף ומרווח קיר חור צר; בשל עובי הצלחת, קל לגרום לבעיית הקידוחים האלכסוניים.

2, בקרת תהליך ייצור מפתח

2.1 בחירת חומרים

עם התפתחות רכיבים אלקטרוניים בכיוון של ביצועים גבוהים ורב-פונקציונליים, הוא מביא גם שידור אותות בתדירות גבוהה ובמהירות גבוהה. לכן, נדרש שהקבוע הדיאלקטרי וההפסד הדיאלקטרי של חומרים במעגל אלקטרוני יהיו נמוכים יחסית, כמו גם CTE נמוך, ספיגת מים נמוכה וחומרי למינציה בעלי ביצועים גבוהים יותר, כך שיעמדו בדרישות העיבוד והאמינות של גבוהים. -לוחות לעלות. ספקי הלוחות הנפוצים כוללים בעיקר סדרות, סדרות B, סדרות C וסדרות D. ראה טבלה 1 להשוואת המאפיינים העיקריים של ארבעת המצעים הפנימיים הללו. עבור מעגל הנחושת העבה לגובה, נבחר היריעה למחצה עם תכולת שרף גבוהה. כמות זרימת הדבק של הגיליון למחצה שנרפא למחצה מספיקה כדי למלא את גרפיקת השכבה הפנימית. אם השכבה הבינונית לבידוד עבה מדי, הלוח המוגמר קל להיות סמיך מדי. להיפך, אם שכבת הבידוד הבידוד דקה מדי, קל לגרום לבעיות איכות כגון ריבוד בינוני וכשל בבדיקת מתח גבוה. לכן, בחירת חומרי הבידוד הבינוניים חשובה מאוד.

2.2 עיצוב מבנה למינציה

הגורמים העיקריים הנחשבים בעיצוב מבנה למינציה הם עמידות החום, עמידות במתח, כמות מילוי הדבק ועובי השכבה הדיאלקטרית של החומר, ועקרונות העיקריים הבאים יעקבו.

(1) היצרן של גיליון למחצה ולוח ליבה חייב להיות עקבי. על מנת להבטיח את אמינות ה- PCB, לא ישתמשו גיליונות בודדים של 1080 או 106 למחצה לכל שכבות הגיליון למחצה (אלא אם כן יש ללקוח דרישות מיוחדות). כאשר אין ללקוח דרישות עובי בינוני, יש להבטיח שהעובי הבינוני בין השכבות יהיה ≥ 0.09 מ”מ על פי ipc-a-600g.

(2) כאשר לקוחות דורשים לוח Tg גבוה, לוח ליבה וגיליון למחצה ישתמשו בחומרים מקבילים גבוהים Tg.

(3) עבור המצע הפנימי 3 עוז ומעלה, בחר את הסדין למחצה בעל תכולת שרף גבוהה, כגון 1080r / C65%, 1080hr / C 68%, 106R / C 73%, 106hr / C76%; עם זאת, יש להימנע ככל האפשר מהעיצוב המבני של כל 106 היריעות למחצה הדבקות למחצה גבוה ככל האפשר, כדי למנוע סופרפוזיציה של מספר גיליונות למחצה. מכיוון שחוט סיבי הזכוכית דק מדי, חוט סיבי הזכוכית קורס באזור המצע הגדול, דבר המשפיע על יציבות הממדים והתלקחות פיצוץ הצלחת.

(4) אם ללקוח אין דרישות מיוחדות, סובלנות העובי של שכבה דיאלקטרית בין שכבות נשלטת בדרך כלל על ידי + / – 10%. עבור צלחת עכבה, סובלנות עובי הדיאלקטרי נשלטת על ידי ipc-4101 C / M סובלנות. אם גורם ההשפעה העכבה קשור לעובי המצע, יש לשלוט גם בסובלנות הצלחת על ידי סובלנות ipc-4101 C / M.

2.3 בקרת יישור בין שכבות

לצורך הדיוק של פיצוי גודל הלוח הפנימי ובקרת גודל הייצור, יש לפצות במדויק את הגודל הגרפי של כל שכבה של לוח רב קומות באמצעות הנתונים וחוויית הנתונים ההיסטורית שנאספה בייצור למשך זמן מסוים כדי להבטיח את עקביות הרחבה והתכווצות של כל שכבת לוח ליבה. בחר מצב מיקום בין שכבות דיוק גבוה ואמין לפני לחיצה, כגון פין לאם, שילוב חם ומסמר. קביעת הליכי תהליך לחיצה מתאימים ותחזוקה יומיומית של העיתונות הם המפתח להבטחת איכות הלחיצה, שליטה בדבק הלחיצה ואפקט הקירור והפחתת הבעיה של פריקת בין שכבות. יש לשקול באופן מקיף את השליטה ביישור בין שכבות בין הגורמים כגון ערך פיצוי שכבה פנימית, מצב מיקום לחיצה, פרמטרי תהליך לחיצה, מאפייני חומר וכן הלאה.

2.4 תהליך קו פנימי

מכיוון שהיכולת האנליטית של מכונת החשיפה המסורתית היא פחות מ -50 מיקרון מ ‘לייצור לוחות רבי קומות, ניתן להציג דימוי לייזר ישיר (LDI) כדי לשפר את יכולת הניתוח הגרפי, שיכול להגיע ל -20 מיקרון מ’ בערך. דיוק היישור של מכונת החשיפה המסורתית הוא ± 25 מיקרומטר. דיוק היישור בין השכבות גדול מ- 50 מיקרומטר。 באמצעות מכונת חשיפת יישור דיוק גבוהה, ניתן לשפר את דיוק היישור הגרפי ל -15 מיקרון מ ‘, בקרת דיוק היישור בין השכבות 30 מיקרון מ’, מה שמקטין את סטיית היישור של ציוד מסורתי ומשפר דיוק היישור בין השכבות של לוח רב קומות.

על מנת לשפר את כושר התחריט של הקו, יש לתת פיצוי הולם עבור רוחב הקו והרפידה (או טבעת הריתוך) בעיצוב ההנדסי, כמו גם שיקול תכנון מפורט יותר עבור סכום הפיצוי של המיוחד גרפיקה, כגון קו החזרה וקו עצמאי. אשר האם פיצוי העיצוב של רוחב הקו הפנימי, מרחק הקו, גודל טבעת הבידוד, קו עצמאי ומרחק חור לקו הוא סביר, אחרת שנה את העיצוב ההנדסי. ישנן דרישות עיצוב עכבה ותגובה אינדוקטיבית. שים לב אם פיצוי העיצוב של קו עצמאי וקו עכבה מספיק. לשלוט על הפרמטרים במהלך התחריט. ייצור אצווה יכול להתבצע רק לאחר אישור היצירה הראשונה כשירתה. על מנת להפחית קורוזיה בצד תחריט, יש צורך לשלוט בהרכב הכימי של כל קבוצת פתרונות תחריט בטווח הטוב ביותר. לציוד קו התחריט המסורתי יש יכולת תחריט לא מספקת. ניתן להפוך את הציוד או לייבא אותו מבחינה טכנית לציוד קו תחריט בדיוק רב כדי לשפר את אחידות התחריט ולהפחית את הבעיות כגון קצה מחוספס ותחריט לא נקי.

2.5 תהליך לחיצה

נכון לעכשיו, שיטות המיקום בין השכבות לפני הלחיצה כוללות בעיקר: סיכת לאם, ממיס חם, מסמרת, ושילוב המסה חמה ומסמר. שיטות מיצוב שונות מאומצות עבור מבני מוצר שונים. עבור לוח רב קומות, יש להשתמש בשיטת מיקום ארבעת החריצים (סיכת לאם) או בשיטת פיוז’ן + מסמרת. מכונת החבטות תנקב את חור המיקום, ודיוק החבטות יישלט בתוך ± 25 מיקרומטר。 במהלך ההיתוך ישתמש בצילום רנטגן כדי לבדוק את סטיית השכבה של הצלחת הראשונה שנעשתה על ידי מכונת ההתאמה, והצוות ניתן לבצע רק לאחר סטיית השכבה. במהלך ייצור האצווה, יש לבדוק האם כל צלחת נמסת לתוך היחידה כדי למנוע התלקחות לאחר מכן. ציוד הלחיצה מאמץ עיתונות תומכת בעלת ביצועים גבוהים כדי לעמוד בדייקנות היישור ובאמינות של לוחיות רבי קומות.

על פי המבנה הלמינציה של לוח רב קומות והחומרים המשמשים, למד את הליך הלחיצה המתאים, הגדר את קצב עליית הטמפרטורה והעקומה הטוב ביותר, הפחת כראוי את קצב עליית הטמפרטורה של הלוח הלחוץ בהליך הלחיצה הלוח הקונבנציונאלי הרב שכבתי, להאריך את זמן הריפוי בטמפרטורה גבוהה, לגרום לשרף לזרום ולהתמצק במלואו ולהימנע מבעיות כגון צלחת הזזה ופריקת בין שכבות בתהליך הלחיצה. צלחות עם ערכי TG שונים לא יכולות להיות זהות לפלטות סורג; לא ניתן לערבב צלחות עם פרמטרים רגילים עם צלחות עם פרמטרים מיוחדים; על מנת להבטיח את הרציונליות של מקדם ההתרחבות וההתכווצות הנתון, המאפיינים של לוחות שונים ויריעות למחצה נרפאים שונים, ולכן יש ללחוץ על הפרמטרים המתאימים של גיליון למחצה, ולוודא את פרמטרי התהליך עבור חומרים מיוחדים שיש להם מעולם לא היה בשימוש.

2.6 תהליך קידוח

בשל עובי יתר של הצלחת ושכבת הנחושת הנגרמת כתוצאה ממצב העל של כל שכבה, המקדח נשחק ברצינות וקל לשבור את המקדח. מספר החורים, מהירות הנפילה ומהירות הסיבוב יופחתו כראוי. מדוד במדויק את ההתרחבות וההתכווצות של הצלחת כדי לספק מקדם מדויק; אם מספר השכבות ≥ 14, קוטר החור ≤ 0.2 מ”מ או המרחק מחור לקו ≤ 0.175 מ”מ, ישתמשו לייצור הקידוח בעל דיוק מיקום החור ≤ 0.025 מ”מ; קוטר φ קוטר החור מעל 4.0 מ”מ מאמץ קידוחים שלב אחר שלב, ויחס קוטר העובי הוא 12: 1. הוא מיוצר על ידי קידוח צעד אחר צעד וקידוח חיובי ושלילי; שליטה על עובי החור והחור של הקידוח. הלוח לגובה יהיה קדוח עם סכין מקדחה חדשה או סכין מקדחה לטחינה ככל האפשר, ועובי החור יהיה נשלט בתוך 25um. על מנת לשפר את בעיית בור הקידוח של צלחת נחושת עבה לגובה, באמצעות אימות אצווה, השימוש בצלחת גיבוי בצפיפות גבוהה, מספר הלוחות למינציה הוא אחד, וזמני הטחינה של מקדח נשלטים בתוך 3 פעמים, שיכול לשפר ביעילות את בור הקידוח

ללוח לגובה שמשמש עבור בתדירות גבוהה, מהירות גבוהה והעברת נתונים מאסיבית, טכנולוגיית קידוח גב היא שיטה יעילה לשיפור תקינות האות. הקידוח האחורי שולט בעיקר באורך הבלימה הנותר, בעקביות מיקום החור של שני הקידוחים וחוט הנחושת שבחור. לא לכל ציוד מכונות הקידוח יש פונקציית קידוח אחורי, ולכן יש צורך לשדרג את ציוד מכונת הקידוח (עם פונקציית קידוח אחורי) או לרכוש מכונת קידוח עם פונקציית קידוח אחורי. טכנולוגיית קידוח הגב המיושמת מהספרות הקשורה לתעשייה וייצור המונים בוגר כוללת בעיקר: שיטת קידוח גב אחורית מסורתית, קידוח גב עם שכבת משוב אות בשכבה הפנימית, וחישוב קידוח הגובה לעומק בהתאם ליחס עובי הצלחת. כאן זה לא יחזור על עצמו.

3, בדיקת אמינות

הלוח לגובה הוא בדרך כלל לוח מערכת, שהוא עבה וכבד יותר מהצלחת הקונבנציונלית הרב שכבתית, בעל גודל יחידה גדול יותר, ויכולת החום המתאימה היא גם גדולה יותר. במהלך הריתוך נדרש יותר חום וזמן הטמפרטורה הגבוהה לריתוך ארוך. במהירות 217 ℃ (נקודת התכה של הלחמת נחושת מכסף פח), זה לוקח 50 שניות עד 90 שניות. יחד עם זאת, מהירות הקירור של צלחת לגובה היא איטית יחסית, ולכן זמן בדיקת ההזרמה מתארך. בשילוב עם תקני ipc-6012c, IPC-TM-650 ודרישות תעשייתיות, מבחן האמינות העיקרי של לוח רב קומות מתבצע.