Kontrola kluczowych procesów produkcyjnych dla High Level PCB deska

Wysokowydajna płytka drukowana jest ogólnie definiowana jako wielowarstwowa płytka drukowana z 10-20 piętrami lub więcej, co jest trudniejsze w obróbce niż tradycyjna wielowarstwowa płytka drukowana i ma wysokie wymagania dotyczące jakości i niezawodności. Stosowany jest głównie w sprzęcie komunikacyjnym, wysokiej klasy serwerze, elektronice medycznej, lotnictwie, kontroli przemysłowej, wojsku i innych dziedzinach. W ostatnich latach zapotrzebowanie rynku na płyty wysokościowe w obszarach komunikacji aplikacyjnej, stacji bazowych, lotnictwa i wojska jest nadal silne. Wraz z szybkim rozwojem chińskiego rynku sprzętu telekomunikacyjnego perspektywy rynkowe dotyczące płyt wysokościowych są obiecujące.

Obecnie Producent PCBs, które mogą masowo produkować wysokie PCB w Chinach, pochodzą głównie od przedsiębiorstw finansowanych z zagranicy lub kilku przedsiębiorstw krajowych. Produkcja wysokich płytek PCB wymaga nie tylko wyższych inwestycji w technologię i sprzęt, ale także gromadzenia doświadczenia techników i personelu produkcyjnego. Jednocześnie procedury certyfikacji klienta dotyczące importu wysokich płytek PCB są surowe i uciążliwe. Dlatego próg wejścia wysokich PCB do przedsiębiorstwa jest wysoki, a cykl produkcyjny uprzemysłowienia długi. Średnia liczba warstw PCB stała się ważnym wskaźnikiem technicznym do pomiaru poziomu technicznego i struktury produktów przedsiębiorstw PCB. W tym artykule pokrótce opisano główne trudności związane z przetwarzaniem, napotykane podczas produkcji wysokonośnych płytek drukowanych, oraz przedstawiono kluczowe punkty kontrolne kluczowych procesów produkcyjnych wysokonośnych płytek drukowanych w celach informacyjnych.

1、Główne trudności produkcyjne

W porównaniu z charakterystyką konwencjonalnych produktów z obwodami drukowanymi, wysokowydajna płytka drukowana ma cechy grubszych płytek, większej liczby warstw, gęstszych linii i przelotek, większego rozmiaru jednostki, cieńszej warstwy dielektrycznej i surowszych wymagań dotyczących przestrzeni wewnętrznej, wyrównania międzywarstwowego, kontroli impedancji i niezawodność.

1.1 trudności w wyrównaniu międzywarstwowym

Ze względu na dużą liczbę wysokich warstw płytek, projektowany przez klienta ma coraz bardziej rygorystyczne wymagania dotyczące wyrównania warstw PCB, a tolerancja wyrównania między warstwami jest zwykle kontrolowana do ± 75 μm. Biorąc pod uwagę duży rozmiar jednostki płyty wysokościowej, temperaturę otoczenia i wilgotność warsztatu transferu grafiki, superpozycję dyslokacji i tryb pozycjonowania międzywarstwy spowodowany niespójnym rozszerzaniem i kurczeniem różnych warstw płyty głównej, trudniej jest kontrolować międzywarstwę wyrównanie płyty wysokościowej.

1.2 trudności w wykonaniu obwodu wewnętrznego

Płytka wysokościowa przyjmuje specjalne materiały, takie jak wysoka Tg, wysoka prędkość, wysoka częstotliwość, gruba miedź i cienka warstwa dielektryczna, co stawia wysokie wymagania dotyczące produkcji i kontroli rozmiaru grafiki obwodu wewnętrznego, takie jak integralność sygnału impedancji transmisja, co zwiększa trudność wytwarzania obwodu wewnętrznego. Szerokość linii i odstępy między liniami są małe, zwiększają się przerwy i zwarcia, zwiększa się mikrozwarcie, a wskaźnik kwalifikacji jest niski; Istnieje wiele warstw sygnałowych z cienkimi liniami, a prawdopodobieństwo przeoczenia detekcji AOI w warstwie wewnętrznej wzrasta; Wewnętrzna płyta rdzenia jest cienka, łatwa do złożenia, co powoduje słabą ekspozycję i łatwo ją zwijać po wytrawieniu; Większość płyt wysokościowych to płyty systemowe o dużych wymiarach jednostkowych, a koszt złomowania gotowych produktów jest stosunkowo wysoki.

1.3 trudności z prasowaniem;

W przypadku nakładania się wielu wewnętrznych płyt rdzeniowych i częściowo utwardzonych arkuszy, w procesie zagniatania łatwo pojawiają się defekty, takie jak płyta ślizgowa, rozwarstwienie, wnęka żywicy i pozostałości pęcherzyków. Projektując konstrukcję laminowaną, należy w pełni uwzględnić odporność na ciepło, odporność na napięcie, ilość wypełnienia klejem i średnią grubość materiału oraz ustalić rozsądny program docisku płyt wysokościowych. Istnieje wiele warstw, a kontrola rozszerzania i kurczenia oraz kompensacja współczynnika wielkości nie mogą być spójne; Międzywarstwowa warstwa izolacyjna jest cienka, co łatwo może doprowadzić do niepowodzenia testu niezawodności międzywarstwy. Fig. 1 jest wykresem wady rozwarstwienia płyty rozrywającej po teście naprężeń termicznych.

Fig.1

1.4 trudności z wierceniem

Zastosowanie specjalnych płyt miedzianych o wysokiej Tg, wysokiej prędkości, wysokiej częstotliwości i grubych miedzianych blachach miedzianych zwiększa trudność wiercenia chropowatości, wiercenia zadziorów i usuwania brudu. Istnieje wiele warstw, łączna grubość miedzi i grubość płyty są skumulowane, a narzędzie do wiercenia jest łatwe do złamania; Awaria Caf spowodowana gęstym układem BGA i wąskim odstępem między ścianami; Ze względu na grubość blachy łatwo o problem ukośnego wiercenia.

2、Kluczowa kontrola procesu produkcyjnego

2.1 wybór materiału

Wraz z rozwojem komponentów elektronicznych w kierunku wysokiej wydajności i wielofunkcyjności, zapewnia również transmisję sygnału o wysokiej częstotliwości i dużej prędkości. Dlatego wymagane jest, aby stała dielektryczna i straty dielektryczne materiałów obwodów elektronicznych były stosunkowo niskie, a także niski współczynnik CTE, niska absorpcja wody i lepsze, wysokowydajne materiały laminowane miedzią, aby spełnić wymagania dotyczące przetwarzania i niezawodności wysokiej -wysokie deski. Popularni dostawcy płyt to głównie seria, seria B, seria C i seria D. Patrz Tabela 1 dla porównania głównych cech tych czterech wewnętrznych podłoży. W przypadku miedzianej płytki drukowanej o dużej grubości wybrano półutwardzony arkusz o wysokiej zawartości żywicy. Ilość kleju w półutwardzonym arkuszu międzywarstwowym wystarcza do wypełnienia grafiki warstwy wewnętrznej. Jeśli warstwa medium izolacyjnego jest zbyt gruba, gotowa płyta łatwo może być zbyt gruba. Wręcz przeciwnie, jeśli warstwa medium izolacyjnego jest zbyt cienka, łatwo jest spowodować problemy z jakością, takie jak rozwarstwienie średnie i niepowodzenie testu wysokiego napięcia. Dlatego bardzo ważny jest dobór materiałów izolacyjnych.

2.2 projekt konstrukcji laminowanej

Głównymi czynnikami branymi pod uwagę przy projektowaniu konstrukcji laminowanej są odporność na ciepło, odporność na napięcie, ilość wypełnienia klejem i grubość warstwy dielektrycznej materiału, przy czym należy przestrzegać następujących głównych zasad.

(1) Producent półutwardzonej blachy i płyty nośnej musi być konsekwentny. W celu zapewnienia niezawodności PCB nie należy stosować pojedynczego arkusza półutwardzonego 1080 lub 106 na wszystkie warstwy arkusza półutwardzonego (chyba że klient ma specjalne wymagania). Gdy klient nie ma wymagań dotyczących średniej grubości, średnia grubość między warstwami musi być zagwarantowana na poziomie ≥ 0.09 mm zgodnie z ipc-a-600g.

(2) Gdy klienci wymagają płyty o wysokiej Tg, płyta rdzeniowa i arkusz półutwardzony muszą używać odpowiednich materiałów o wysokiej Tg.

(3) W przypadku wewnętrznego podłoża 3 uncje lub więcej wybierz arkusz częściowo utwardzony o wysokiej zawartości żywicy, taki jak 1080r / C65%, 1080hr / C 68%, 106R / C 73%, 106hr / C76%; Należy jednak w miarę możliwości unikać konstrukcji konstrukcyjnej wszystkich 106 arkuszy półutwardzonych o dużej sile klejenia, aby zapobiec nakładaniu się wielu 106 arkuszy półutwardzonych. Ponieważ przędza z włókna szklanego jest zbyt cienka, przędza z włókna szklanego zapada się na dużym obszarze podłoża, co wpływa na stabilność wymiarową i rozwarstwianie po eksplozji płyty.

(4) Jeżeli klient nie ma specjalnych wymagań, tolerancja grubości międzywarstwowej warstwy dielektrycznej jest zwykle kontrolowana przez +/- 10%. W przypadku płyty impedancyjnej tolerancja grubości dielektryka jest kontrolowana przez tolerancję ipc-4101 C / M. Jeśli współczynnik wpływający na impedancję jest związany z grubością podłoża, tolerancja płyty musi być również kontrolowana przez tolerancję ipc-4101 C / M.

2.3 międzywarstwowa kontrola wyrównania

Aby zapewnić dokładność kompensacji rozmiaru wewnętrznej płyty głównej i kontroli rozmiaru produkcyjnego, konieczne jest dokładne skompensowanie rozmiaru grafiki każdej warstwy płyty wysokościowej na podstawie danych i danych historycznych zebranych podczas produkcji przez określony czas, aby zapewnić spójność rozszerzanie i kurczenie się każdej warstwy płyty nośnej. Wybierz wysoce precyzyjny i niezawodny tryb pozycjonowania międzywarstwy przed zaprasowaniem, taki jak połączenie szpilki, kleju topliwego i nitowania. Ustawienie odpowiednich procedur procesu prasowania i codzienna konserwacja prasy są kluczem do zapewnienia jakości prasowania, kontroli kleju do prasowania i efektu chłodzenia oraz zmniejszenia problemu przemieszczenia międzywarstw. Kontrola wyrównania międzywarstw musi być kompleksowo rozważona z uwzględnieniem czynników, takich jak wartość kompensacji warstwy wewnętrznej, tryb pozycjonowania prasowania, parametry procesu prasowania, charakterystyka materiału i tak dalej.

2.4 proces linii wewnętrznej

Ponieważ zdolność analityczna tradycyjnej maszyny do naświetlania jest mniejsza niż 50 μM. do produkcji płyt o dużej wysokości, można wprowadzić laserowy system obrazowania bezpośredniego (LDI) w celu poprawy zdolności analizy graficznej, która może osiągnąć około 20 μM. Dokładność osiowania tradycyjnej naświetlarki wynosi ± 25 μm. Dokładność wyrównania międzywarstwowego jest większa niż 50 μm。 Używając precyzyjnej maszyny do naświetlania, dokładność wyrównania grafiki można poprawić do 15 μM, kontrola dokładności wyrównania międzywarstwowego 30 μM, co zmniejsza odchylenie wyrównania tradycyjnego sprzętu i poprawia dokładność wyrównania międzywarstwy stropu wysokiego.

W celu poprawy wydajności trawienia linii konieczne jest zapewnienie odpowiedniej kompensacji szerokości linii i podkładki (lub pierścienia zgrzewającego) w projekcie technicznym, a także bardziej szczegółowe uwzględnienie projektu wielkości kompensacji specjalnego grafiki, takie jak linia powrotna i linia niezależna. Potwierdź, czy kompensacja projektowa szerokości linii wewnętrznej, odległości linii, rozmiaru pierścienia izolacyjnego, niezależnej linii i odległości od otworu do linii jest rozsądna, w przeciwnym razie zmień projekt techniczny. Istnieją wymagania projektowe dotyczące impedancji i reaktancji indukcyjnej. Zwróć uwagę, czy kompensacja projektowa niezależnej linii i linii impedancji jest wystarczająca. Kontroluj parametry podczas trawienia. Produkcja seryjna może być przeprowadzona dopiero po potwierdzeniu kwalifikacji pierwszej sztuki. W celu ograniczenia korozji strony trawienia konieczne jest kontrolowanie składu chemicznego każdej grupy roztworu trawiącego w najlepszym zakresie. Wyposażenie tradycyjnej linii do trawienia ma niewystarczającą wydajność trawienia. Sprzęt można technicznie przekształcić lub importować do bardzo precyzyjnego sprzętu do linii trawienia, aby poprawić jednolitość trawienia i zmniejszyć problemy, takie jak szorstkie krawędzie i nieczyste trawienie.

2.5 proces prasowania

Obecnie metody pozycjonowania międzywarstwy przed prasowaniem to głównie: kołek Lam, klej topliwy, nit oraz połączenie kleju topliwego i nitu. Dla różnych struktur produktów stosowane są różne metody pozycjonowania. W przypadku płyt wysokościowych należy zastosować metodę pozycjonowania z czterema szczelinami (pin Lam) lub metodę zgrzewania + nitowania. Wykrawarka otworowa powinna wybić otwór pozycjonujący, a dokładność wykrawania należy kontrolować w zakresie ± 25 μm。 Podczas zgrzewania należy użyć promieni rentgenowskich w celu sprawdzenia odchylenia warstwy pierwszej płyty wykonanej przez maszynę regulującą i partii można wykonać dopiero po zakwalifikowaniu odchyłki warstwy. Podczas produkcji seryjnej konieczne jest sprawdzenie, czy każda płyta jest wtopiona w urządzenie, aby zapobiec późniejszemu rozwarstwieniu. Sprzęt do prasowania przyjmuje wysokowydajną prasę wspierającą, aby spełnić dokładność wyrównania między warstwami i niezawodność płyt wysokościowych.

Zgodnie z laminowaną strukturą płyty wysokościowej i użytymi materiałami, przestudiuj odpowiednią procedurę prasowania, ustaw najlepszą szybkość i krzywą wzrostu temperatury, odpowiednio zmniejsz szybkość wzrostu temperatury prasowanej płyty w konwencjonalnej wielowarstwowej procedurze prasowania płytek drukowanych, przedłużyć czas utwardzania w wysokiej temperaturze, sprawić, że żywica będzie w pełni płynęła i zestaliła się, a także uniknąć problemów, takich jak przesuwanie się płyty ślizgowej i przemieszczenia międzywarstwy w procesie prasowania. Płyty o różnych wartościach TG nie mogą być takie same jak płyty rusztowe; Płyty o zwykłych parametrach nie mogą być mieszane z płytami o specjalnych parametrach; Aby zapewnić racjonalność danego współczynnika rozszerzalności i skurczu, właściwości różnych płyt i arkuszy półutwardzonych są różne, dlatego odpowiednie parametry płyty półutwardzonej muszą być sprasowane, a parametry procesu muszą zostać zweryfikowane dla specjalnych materiałów, które mają nigdy nie był używany.

2.6 proces wiercenia

Ze względu na nadmierną grubość blachy i warstwy miedzi, spowodowaną nakładaniem się każdej warstwy, wiertło jest poważnie zużyte i łatwo je złamać. Liczba otworów, prędkość opadania i prędkość obrotowa powinny być odpowiednio zmniejszone. Dokładnie zmierz rozszerzenie i skurcz płyty, aby zapewnić dokładny współczynnik; Jeżeli liczba warstw ≥ 14, średnica otworu ≤ 0.2 mm lub odległość od otworu do linii ≤ 0.175 mm, do produkcji należy użyć wiertnicy o dokładności położenia otworu ≤ 0.025 mm; średnica φ Średnica otworu powyżej 4.0 mm przyjmuje wiercenie krok po kroku, a stosunek grubości do średnicy wynosi 12:1. Jest wytwarzany przez wiercenie krok po kroku oraz wiercenie dodatnie i ujemne; Kontroluj grubość zadziorów i otworów w wierceniu. Płytę wysokościową należy wiercić w miarę możliwości nowym nożem wiertniczym lub wiertniczym szlifierskim, a grubość otworu kontrolować w granicach 25um. W celu poprawy problemu zadziorów wiertniczych w wysokiej grubości miedzianej płyty, poprzez weryfikację partii, zastosowanie płyty nośnej o dużej gęstości, liczba płyt laminowanych wynosi jeden, a czasy szlifowania wiertła są kontrolowane w ciągu 3 razy, co może skutecznie poprawić zadziory wiertnicze

Do deski wysokościowej używanej do wysokiej częstotliwości, szybka i masowa transmisja danych, technologia wiercenia wstecznego jest skuteczną metodą poprawy integralności sygnału. Wiercenie wsteczne kontroluje głównie pozostałą długość króćca, spójność pozycji otworu w dwóch otworach i drut miedziany w otworze. Nie wszystkie urządzenia wiertnicze posiadają funkcję wiercenia wstecznego, dlatego konieczna jest modernizacja wyposażenia wiertnicy (z funkcją wiercenia wstecznego) lub zakup wiertarki z funkcją wiercenia wstecznego. Technologia wiercenia wstecznego zastosowana w literaturze branżowej i dojrzałej produkcji masowej obejmuje głównie: tradycyjną metodę wiercenia wstecznego z kontrolą głębokości, wiercenie wsteczne z warstwą sprzężenia zwrotnego sygnału w warstwie wewnętrznej i obliczanie głębokości wiercenia wstecznego zgodnie z proporcją grubości płyty. Tutaj się nie powtórzy.

3、Test niezawodności

Płyta wysokościowa jest zwykle płytą systemową, która jest grubsza i cięższa niż konwencjonalna płyta wielowarstwowa, ma większy rozmiar jednostki, a odpowiednia pojemność cieplna jest również większa. Podczas spawania wymagane jest więcej ciepła, a czas spawania w wysokiej temperaturze jest długi. Przy 217 ℃ (temperatura topnienia lutu cynowo-srebrno-miedziowego) trwa to od 50 sekund do 90 sekund. Jednocześnie szybkość chłodzenia płyty wysokościowej jest stosunkowo niska, co powoduje wydłużenie czasu testu rozpływowego. W połączeniu ze standardami ipc-6012c, IPC-TM-650 i wymaganiami przemysłowymi, przeprowadzany jest główny test niezawodności płyty wysokościowej.