Kľúčové riadenie výrobného procesu na vysokej úrovni PCB doska

Výšková doska plošných spojov je všeobecne definovaná ako výšková viacvrstvová doska plošných spojov s 10 až 20 poschodiami alebo viac, ktorá je náročnejšie na spracovanie ako tradičné viacvrstvová doska plošných spojov a má vysoké požiadavky na kvalitu a spoľahlivosť. Používa sa hlavne v komunikačných zariadeniach, špičkových serveroch, lekárskej elektronike, letectve, priemyselnom riadení, armáde a ďalších oblastiach. V posledných rokoch je dopyt na trhu po výškových doskách v oblasti aplikačnej komunikácie, základňových staníc, letectva a armády stále vysoký. S rýchlym rozvojom čínskeho trhu s telekomunikačnými zariadeniami je perspektíva trhu výškových dosiek sľubná.

V súčasnej dobe, Výrobca DPSs, ktoré môžu hromadne vyrábať výškové PCB v Číne, pochádzajú predovšetkým z podnikov financovaných zo zahraničia alebo z niekoľkých domácich podnikov. Výroba výškových DPS si vyžaduje nielen vyššie investície do technológie a vybavenia, ale aj akumuláciu skúseností technikov a výrobného personálu. Procedúry certifikácie zákazníkov pri dovoze výškových PCB sú zároveň prísne a ťažkopádne. Preto je prah pre vstup výškových PCB do podniku vysoký a priemyselný výrobný cyklus je dlhý. Priemerný počet vrstiev PCB sa stal dôležitým technickým indexom na meranie technickej úrovne a produktovej štruktúry podnikov s PCB. Tento článok stručne popisuje hlavné problémy so spracovaním, ktoré sa vyskytujú pri výrobe výškových PCB, a pre vašu referenciu uvádza kľúčové riadiace body kľúčových výrobných procesov výškových PCB.

1, Hlavné výrobné ťažkosti

V porovnaní s charakteristikami bežných obvodových dosiek má doska plošných spojov vlastnosti hrubších dosiek, viacerých vrstiev, hustejších vedení a priechodiek, väčšej veľkosti jednotky, tenšej dielektrickej vrstvy a prísnejších požiadaviek na vnútorný priestor, zarovnanie medzivrstvy, riadenie impedancie a spoľahlivosť.

1.1 ťažkosti pri zarovnávaní medzivrstiev

Vzhľadom na veľký počet výškových vrstiev dosiek má koniec návrhu zákazníka stále prísnejšie požiadavky na zarovnanie vrstiev DPS a tolerancia zarovnania medzi vrstvami sa zvyčajne reguluje na ± 75 μ m. Vzhľadom na veľkoplošnú konštrukciu výškovej dosky, teplotu a vlhkosť okolitého prostredia dielne na prenos grafiky, dislokačnú superpozíciu a režim polohovania medzivrstvy spôsobený nekonzistentným rozťahovaním a sťahovaním rôznych vrstiev základnej dosky je riadenie medzivrstvy náročnejšie. zarovnanie výškovej dosky.

1.2 ťažkosti pri vytváraní vnútorného obvodu

Výšková doska používa špeciálne materiály, ako sú vysoké Tg, vysoká rýchlosť, vysoká frekvencia, hrubá meď a tenká dielektrická vrstva, ktoré kladú vysoké požiadavky na výrobu a riadenie veľkosti vnútorného obvodu, ako je integrita impedančného signálu prevodovka, čo zvyšuje náročnosť výroby vnútorného obvodu. Šírka riadkov a riadkovanie sú malé, otvorený a skrat sa zväčšuje, mikro skrat sa zvyšuje a miera kvalifikácie je nízka; Existuje mnoho signálnych vrstiev jemných čiar a pravdepodobnosť chýbajúcej detekcie AOI vo vnútornej vrstve sa zvyšuje; Vnútorná doska jadra je tenká, dá sa ľahko zložiť, čo má za následok zlú expozíciu, a po vyleptaní sa ľahko váľa; Väčšina výškových dosiek sú systémové dosky s veľkými jednotkami a náklady na zošrotovanie hotových výrobkov sú relatívne vysoké.

1.3 lisovanie výrobných ťažkostí

Keď sú na seba navrstvené viacnásobné dosky s vnútorným jadrom a čiastočne vytvrdené listy, pri výrobe krimpovania sa ľahko vyskytnú chyby, ako sú klzná doska, delaminácia, dutina živice a bublinkové zvyšky. Pri navrhovaní laminovanej konštrukcie je potrebné plne zvážiť tepelnú odolnosť, odolnosť voči napätiu, množstvo výplne lepidla a strednú hrúbku materiálu a nastaviť primeraný program lisovania výškových dosiek. Existuje mnoho vrstiev a kontrola rozťahovania a sťahovania a kompenzácia koeficientu veľkosti nemôže byť konzistentná; Izolačná vrstva medzivrstvy je tenká, čo môže viesť k zlyhaniu testu spoľahlivosti medzivrstvy. Obr. 1 je diagram defektu delaminácie praskajúcej platne po teste tepelného namáhania.

Fig.1

1.4 ťažkosti pri vŕtaní

Použitie špeciálnych špeciálnych dosiek s vysokou Tg, vysokou rýchlosťou, vysokou frekvenciou a hrúbkou medi zvyšuje náročnosť drsnosti vŕtania, vŕtacích otrepov a odstraňovania nečistôt z vŕtania. Existuje mnoho vrstiev, akumuluje sa celková hrúbka medi a hrúbka plechu a vrtný nástroj sa dá ľahko zlomiť; Zlyhanie CAF spôsobené hustým rozstupom BGA a stenou úzkych otvorov; Vzhľadom na hrúbku dosky je ľahké spôsobiť problém šikmého vŕtania.

2, Kľúčové riadenie výrobného procesu

2.1 výber materiálu

S vývojom elektronických súčiastok v smere vysokovýkonných a multifunkčných prináša aj vysokofrekvenčný a vysokorýchlostný prenos signálu. Preto sa požaduje, aby dielektrická konštanta a dielektrická strata materiálov elektronických obvodov boli relatívne nízke, ako aj nízke CTE, nízka absorpcia vody a lepšie vysokovýkonné laminované materiály plátované meďou, aby sa splnili požiadavky na spracovanie a spoľahlivosť vysokých -vzostupné dosky. Medzi bežných dodávateľov platní patrí predovšetkým séria, séria B, séria C a séria D. V tabuľke 1 je porovnanie hlavných charakteristík týchto štyroch vnútorných substrátov. Pre vysokopodlažnú hrubú medenú dosku je zvolený polotvrdený plech s vysokým obsahom živice. Množstvo toku lepidla medzivrstvového polotvrdeného listu je dostatočné na vyplnenie grafiky vnútornej vrstvy. Ak je vrstva izolačného média príliš hrubá, hotová doska môže byť príliš hrubá. Naopak, ak je vrstva izolačného média príliš tenká, je ľahké spôsobiť problémy s kvalitou, ako je stredná stratifikácia a porucha testu vysokého napätia. Preto je výber materiálov pre izolačné médium veľmi dôležitý.

2.2 návrh laminovanej štruktúry

Hlavnými faktormi, ktoré sa berú do úvahy pri návrhu laminovanej konštrukcie, sú tepelná odolnosť, odolnosť voči napätiu, množstvo výplne lepidla a hrúbka dielektrickej vrstvy materiálu a je potrebné dodržať nasledujúce hlavné zásady.

(1) Výrobca čiastočne vytvrdeného plechu a základnej dosky musí byť dôsledný. Aby bola zaistená spoľahlivosť DPS, nesmie byť jeden 1080 alebo 106 polotvrdený plech používaný pre všetky vrstvy polotvrdeného plechu (pokiaľ zákazník nemá špeciálne požiadavky). Keď zákazník nemá požiadavky na hrúbku média, musí byť zaručená hrúbka média medzi vrstvami ≥ 0.09 mm podľa ipc-a-600g.

(2) Keď zákazníci požadujú dosku s vysokým Tg, základná doska a polotvrdený plech použijú zodpovedajúce materiály s vysokým Tg.

(3) Pre vnútorný substrát 3 oz alebo vyšší vyberte polotvrdený list s vysokým obsahom živice, ako napríklad 1080r / C65%, 1080hr / C 68%, 106R / C 73%, 106hr / C76%; Je však potrebné pokiaľ možno zabrániť konštrukčnému usporiadaniu všetkých 106 pololepených listov s vysokým obsahom lepidla, aby sa zabránilo superpozícii viacerých 106 polotvrdených listov. Pretože je priadza zo sklených vlákien príliš tenká, priadza zo sklených vlákien sa zrúti vo veľkej ploche substrátu, čo ovplyvňuje rozmerovú stabilitu a delamináciu výbuchu dosky.

(4) Ak zákazník nemá žiadne špeciálne požiadavky, tolerancia hrúbky medzivrstvovej dielektrickej vrstvy sa spravidla reguluje o + / – 10%. V prípade impedančnej dosky je tolerancia dielektrickej hrúbky riadená toleranciou ipc-4101 C / M. Ak faktor ovplyvňujúci impedanciu súvisí s hrúbkou substrátu, tolerancia dosky musí byť tiež riadená toleranciou ipc-4101 C / M.

2.3 Kontrola zarovnania medzivrstvy

Na presnosť kompenzácie veľkosti vnútornej dosky jadra a riadenia veľkosti výroby je potrebné presne kompenzovať grafickú veľkosť každej vrstvy výškovej dosky prostredníctvom údajov a historických údajov zozbieraných vo výrobe za určitý čas, aby sa zaistila konzistentnosť rozťahovanie a sťahovanie každej vrstvy základnej dosky. Pred lisovaním zvoľte vysoko presný a spoľahlivý režim polohovania medzivrstvy, ako napríklad kombinácia kolíka Lam, taveniny a nitov. Nastavenie vhodných postupov lisovacieho postupu a denná údržba lisu sú kľúčom k zaisteniu kvality lisovania, kontrole lisovacieho lepidla a chladiaceho účinku a zníženiu problému s dislokáciou medzivrstvy. Riadenie zarovnania medzivrstvy je potrebné komplexne zvážiť z faktorov, ako sú hodnota kompenzácie vnútornej vrstvy, režim polohovania lisovania, parametre procesu lisovania, charakteristiky materiálu a podobne.

2.4 proces vnútornej čiary

Pretože analytická schopnosť tradičného expozičného zariadenia je pri výrobe výškových dosiek menšia ako 50 μM, je možné na zlepšenie schopnosti grafickej analýzy zaviesť laserový priamy zobrazovač (LDI), ktorý môže dosiahnuť približne 20 μM. Presnosť zarovnania tradičného expozičného zariadenia je ± 25 μ m. Presnosť zarovnania medzi vrstvami je väčšia ako 50 μ m。 Pomocou vysoko presného expozičného zarovnávacieho zariadenia je možné zlepšiť presnosť zarovnania grafiky na 15 μ M, ovládanie presnosti zarovnania medzivrstvy 30 μ M, čo znižuje odchýlku zarovnania tradičného zariadenia a zlepšuje presnosť vyrovnania medzivrstvy výškovej dosky.

Aby sa zlepšila leptacia kapacita linky, je potrebné v inžinierskom návrhu poskytnúť primeranú kompenzáciu šírky linky a podložky (alebo zváracieho krúžku), ako aj podrobnejšie zváženie konštrukcie pre kompenzačnú čiastku špeciálnej grafika, napríklad spätná čiara a nezávislá čiara. Potvrďte, či je návrhová kompenzácia vnútornej šírky čiary, vzdialenosti čiar, veľkosti izolačného krúžku, nezávislej vzdialenosti medzi čiarami a dierami k čiare primeraná, inak zmeňte technický návrh. Existujú konštrukčné požiadavky na impedanciu a indukčnú reaktanciu. Dávajte pozor na to, či je návrhová kompenzácia nezávislého vedenia a impedančného vedenia dostačujúca. Ovládajte parametre počas leptania. Sériovú výrobu je možné vykonávať až po potvrdení, že prvý kus je kvalifikovaný. Aby sa znížila bočná korózia leptania, je potrebné kontrolovať chemické zloženie každej skupiny leptacieho roztoku v najlepšom rozsahu. Tradičné zariadenie na leptanie liniek má nedostatočnú kapacitu leptania. Zariadenie je možné technicky transformovať alebo importovať do vysoko presného zariadenia na leptanie liniek, aby sa zlepšila rovnomernosť leptania a znížili problémy, akými sú drsné hrany a nečisté leptanie.

2.5 lisovací proces

V súčasnosti medzi polohovacie metódy medzivrstvy pred lisovaním patria predovšetkým: kolík Lam, tavenina, nit a kombinácia taveniny a nitu. Pre rôzne štruktúry výrobkov sa používajú rôzne metódy polohovania. Pre výškovú dosku sa použije metóda polohovania so štyrmi štrbinami (kolík Lam) alebo metóda fúzie + nitovanie. Opačný vysekávací stroj vysekne polohovací otvor a presnosť dierovania sa bude kontrolovať v rozmedzí ± 25 μ m. Počas fúzie sa použije röntgenový lúč na kontrolu odchýlky vrstvy prvej platne vyrobenej nastavovacím strojom a dávky. je možné vykonať až potom, čo je odchýlka vrstvy kvalifikovaná. Pri sériovej výrobe je potrebné skontrolovať, či je každá doska roztavená do jednotky, aby sa zabránilo následnej delaminácii. Lisovacie zariadenie využíva vysokovýkonný podporný lis na splnenie presnosti zarovnania medzivrstvy a spoľahlivosti výškových dosiek.

Podľa laminovanej štruktúry výškových dosiek a použitých materiálov si preštudujte príslušný postup lisovania, nastavte najlepšiu rýchlosť a krivku nárastu teploty, primerane znížte rýchlosť nárastu teploty lisovanej dosky v konvenčnom postupe lisovania viacvrstvových obvodových dosiek, predĺžte dobu vytvrdzovania pri vysokej teplote, nechajte živicu úplne tiecť a stuhnúť a vyhnite sa problémom, ako je dislokácia klznej dosky a medzivrstvy v procese lisovania. Dosky s rôznymi hodnotami TG nemôžu byť rovnaké ako roštové dosky; Platne s bežnými parametrami nemožno miešať s platňami so špeciálnymi parametrami; Aby sa zabezpečila racionálnosť daného koeficientu rozťažnosti a kontrakcie, vlastnosti rôznych dosiek a polotvrdených plechov sú rôzne, preto je potrebné stlačiť zodpovedajúce parametre doskového polotvrdeného plechu a parametre procesu je potrebné overiť pre špeciálne materiály, ktoré majú nikdy nebol použitý

2.6 proces vŕtania

V dôsledku nadmernej hrúbky doskovej a medenej vrstvy spôsobenej superpozíciou každej vrstvy je vrták vážne opotrebovaný a vrták je ľahké zlomiť. Počet otvorov, rýchlosť pádu a rýchlosť otáčania sa primerane znížia. Presne zmerajte rozťahovanie a sťahovanie platne, aby ste získali presný koeficient; Ak je počet vrstiev ≥ 14, priemer otvoru ≤ 0.2 mm alebo vzdialenosť od otvoru k čiare ≤ 0.175 mm, na výrobu sa použije vrtná súprava s presnosťou polohy otvoru ≤ 0.025 mm; priemer φ Priemer otvoru nad 4.0 mm využíva vŕtanie krok za krokom a pomer priemeru hrúbky je 12: 1. Vyrába sa krokovým vŕtaním a pozitívnym a negatívnym vŕtaním; Ovládajte otrepy a hrúbku otvoru vŕtania. Výšková doska sa podľa možnosti vyvŕta novým vŕtacím nožom alebo brúsnym vŕtacím nožom a hrúbka otvoru sa musí ovládať do 25 um. Aby sa zlepšil problém vŕtacích otrepov výškových hrubých medených dosiek, overovaním šarží, použitia podložnej dosky s vysokou hustotou, počet laminovaných dosiek je jeden a časy brúsenia vrtáka sa riadia trikrát, čo môže účinne zlepšiť vrtnú frézu

Pre výškovú dosku používanú pre vysoká frekvencia, vysokorýchlostný a masívny prenos údajov, technológia spätného vŕtania je účinnou metódou na zlepšenie integrity signálu. Zadné vŕtanie riadi hlavne zvyškovú dĺžku čapu, konzistenciu polohy otvoru dvoch vrtov a medený drôt v otvore. Nie všetky zariadenia vŕtacích strojov majú funkciu zadného vŕtania, preto je potrebné aktualizovať vybavenie vŕtačky (s funkciou spätného vŕtania) alebo si kúpiť vŕtačku s funkciou spätného vŕtania. Technológia zadného vŕtania aplikovaná z literatúry súvisiacej s priemyslom a vyspelej sériovej výroby zahŕňa predovšetkým: tradičnú metódu spätného vŕtania s reguláciou hĺbky, spätné vŕtanie so vrstvou spätnej väzby signálu vo vnútornej vrstve a výpočet hĺbkového spätného vŕtania podľa podielu hrúbky plechu. Tu sa to nebude opakovať.

3 test Test spoľahlivosti

Výšková doska je spravidla systémová doska, ktorá je hrubšia a ťažšia ako konvenčná viacvrstvová doska, má väčšiu veľkosť jednotky a zodpovedajúca tepelná kapacita je tiež väčšia. Pri zváraní je potrebné viac tepla a doba zvárania pri vysokých teplotách je dlhá. Pri 217 ℃ (teplota topenia spájky cínu a striebra a medi) trvá 50 až 90 sekúnd. Súčasne je rýchlosť chladenia výškovej dosky relatívne nízka, takže sa čas skúšky pretavenia predlžuje. V kombinácii s normami ipc-6012c, IPC-TM-650 a priemyselnými požiadavkami sa vykonáva hlavný test spoľahlivosti výškových dosiek.