Noticias de PCB - Control de procesos de producción clave de placas de circuito de interconexión de alta densidad

Las placas de circuito PCB de interconexión de alta densidad suelen ser placas de circuito multicapa de alta HDI con 10 a 20 capas o más, que son más difíciles de procesar que las placas de circuito multicapa tradicionales y tienen requisitos de alta calidad y fiabilidad. Se utiliza principalmente en equipos de comunicación, servidores de alta gama, electrónica médica, aviación, control industrial, militares y otros campos. En los últimos años, la demanda del mercado de tableros de alto nivel en los campos de las comunicaciones aplicadas, las estaciones base, la aviación y los militares sigue siendo Fuerte. Con el rápido desarrollo del mercado de equipos de telecomunicaciones de china, las perspectivas del mercado de tableros de alto nivel son prometedoras.

En la actualidad, los fabricantes nacionales de PCB que pueden producir placas de circuito de alto nivel en masa son principalmente empresas extranjeras o unas pocas empresas nacionales. La producción de placas de circuito de alto nivel requiere no solo inversión en alta tecnología y equipos, sino también acumulación de experiencia de técnicos y productores. Al mismo tiempo, la introducción de procedimientos de certificación de clientes de placas de circuito de alto nivel es estricta y engorrosa, por lo que el umbral para que las placas de circuito de alto nivel entren en las empresas y logren la industrialización es más alto. El ciclo de producción es más largo. El número promedio de capas de PCB se ha convertido en un indicador técnico importante para medir el nivel técnico y la estructura del producto de las empresas de pcb. Este artículo presenta brevemente las principales dificultades de procesamiento encontradas en la producción de placas de circuito de alto nivel, e introduce los puntos clave de control del proceso de producción clave de placas de circuito de alto nivel para referencia y referencia de colegas.

1. principales dificultades de producción

En comparación con las características de las placas de circuito tradicionales, las placas de circuito avanzadas tienen las características de placas más gruesas, más capas, líneas y agujeros más densos, unidades más grandes y capas dieléctrico más delgadas. Los requisitos de alineación, control de resistencia y fiabilidad entre los espacios interiores y las capas son más estrictos.

1.1 dificultades para encontrar la corrección entre pisos

Debido a la gran cantidad de tableros avanzados, los diseñadores de clientes tienen requisitos cada vez más estrictos para la alineación de cada capa de pcb. En general, la tolerancia de alineación entre las capas está controlada por ± 75 ° m. Teniendo en cuenta factores como el diseño a gran escala de las unidades de placas avanzadas y la temperatura ambiente y la humedad del taller de transmisión gráfica, así como la dislocación y superposición causadas por la expansión y contracción inconsistentes de las diferentes capas centrales, métodos de posicionamiento entre capas, etc. Es más difícil controlar el grado de alineación entre las capas de las placas de gran altura.

1.2 dificultades para hacer circuitos internos

La placa avanzada utiliza materiales especiales como Tg alto, alta velocidad, alta frecuencia, cobre grueso y capa dieléctrica delgada, lo que plantea altos requisitos para la producción de circuitos internos y el control del tamaño del patrón, como la integridad de la transmisión de señal de resistencia, lo que aumenta la dificultad de producción de circuitos internos. El ancho de la línea y el espaciamiento de la línea son pequeños, la apertura y los cortocircuitos aumentan, los cortocircuitos aumentan y la tasa de paso es baja; Hay más capas de señal de circuito fino y la probabilidad de omitir la detección de Aoi en la capa interior aumenta; El núcleo interior es delgado, fácil de arrugar, mal expuesto y grabado. es fácil enrollar el tablero al pasar la máquina; La mayoría de las placas avanzadas son placas de sistema, con un tamaño unitario relativamente grande y un costo de desecho relativamente alto de los productos terminados.

1.3 dificultades para reprimir

Las múltiples placas interiores y los preimpregnados se superponen y pueden presentar defectos como deslizamiento, estratificación, huecos de resina y residuos de burbujas durante la producción de laminación. Al diseñar la estructura laminada, es necesario tener plenamente en cuenta la resistencia al calor del material, la resistencia a la presión, la cantidad de pegamento y el grosor del medio, y establecer un procedimiento razonable de alta presión. Hay muchas capas, el control de la expansión y la compensación del coeficiente de tamaño no pueden ser consistentes; La fina capa aislante entre capas puede conducir fácilmente al fracaso de las pruebas de fiabilidad entre capas. La figura 1 muestra el mapa de defectos de la estratificación de la placa después de la prueba de estrés térmico.

1.4 dificultades de perforación

El uso de placas especiales de cobre de alta tg, alta velocidad, alta frecuencia y espesor aumenta la dificultad de la rugosidad de la perforación, el Burr de la perforación y la eliminación de la perforación. Hay muchas capas, el espesor total acumulado de cobre y el espesor de la placa, la perforación es fácil de romper el cuchillo; Hay muchos bga densos, y el problema de falla de CAF causado por el espaciamiento estrecho de la pared del agujero; El espesor de la placa puede causar fácilmente problemas de perforación inclinada.

2. control de procesos de producción clave

2.1 selección de materiales

Con el desarrollo de componentes electrónicos de alto rendimiento y multifuncionales, ha traído consigo el desarrollo de alta frecuencia y alta velocidad de transmisión de señales, por lo que se requiere que la constante dieléctrica y la pérdida dieléctrica de los materiales de circuitos electrónicos sean relativamente bajas, así como la baja Cte y la baja absorción de agua. Velocidad y mejores materiales laminados recubiertos de cobre de alto rendimiento para cumplir con los requisitos de procesamiento y fiabilidad de las placas de alto nivel. Los proveedores comunes de placas incluyen principalmente las series a, b, C y D. Se comparan las principales características de estos cuatro sustratos internos, como se muestra en la tabla 1. Para placas de circuito de cobre gruesas de gran altura, se utilizan preimpregnados con alto contenido de resina. La cantidad de pegamento que fluye entre los preimpregnados entre las capas es suficiente para llenar el patrón Interior. Si la capa dieléctrica de aislamiento es demasiado gruesa, la placa terminada puede ser demasiado gruesa. Por el contrario, si la capa dieléctrica de aislamiento es demasiado delgada, puede conducir fácilmente a problemas de calidad como la estratificación dieléctrica y el fracaso de las pruebas de alta tensión, por lo que la elección de materiales aislantes es extremadamente importante.

2.2 diseño de estructuras laminadas

Los principales factores considerados en el diseño de la estructura laminada son la resistencia al calor del material, el voltaje tolerante, la cantidad de relleno y el espesor de la capa dieléctrica. Se deben seguir los siguientes principios Principales.

(1) el preimpregnado y el fabricante del núcleo deben ser consistentes. Para garantizar la fiabilidad de los pcb, evite el uso de un solo preimpregnado 1080 o 106 para todas las capas preimpregnadas (excepto los requisitos especiales del cliente). Cuando el cliente no tenga requisitos de espesor del medio, debe garantizar un espesor del medio intercalado de 0,09 mm de acuerdo con IPC - A - 600g.

(2) cuando el cliente necesita láminas de alto tg, el núcleo y el prepreg deben usar el material de alto Tg correspondiente.

(3) para sustratos internos 3oz o más, se utilizan preimpregnados con alto contenido de resina, como 1080r / C 65%, 1080hr / C 68%, 106r / C 73%, 106hr / C 76%; Pero trate de evitar el uso de los 106 preimpregnados de alta adherencia. la estructura está diseñada para evitar la superposición de varios 106 preimpregnados. Debido a que el hilo de fibra de vidrio es demasiado delgado, el hilo de fibra de vidrio se derrumba en una gran zona de base, lo que afecta la estabilidad dimensional y la estratificación de la placa.

(4) si el cliente no tiene requisitos especiales, la tolerancia de espesor de la capa dieléctrica entre capas generalmente se controla en + / - 10%. Para las placas de resistencia, la tolerancia del espesor dieléctrico está controlada por la tolerancia IPC - 4101 C / m. Si el factor de influencia de la resistencia y el grosor del sustrato son relevantes, la tolerancia de la hoja también debe cumplir con la tolerancia IPC - 4101 C / m.

2.3 capas de control de línea

La precisión de la compensación del tamaño del núcleo interior y el control del tamaño de producción requiere un cierto tiempo para recopilar datos en la producción y la experiencia de datos históricos para compensar con precisión el tamaño de cada capa de la placa superior y garantizar la expansión y contracción de cada capa del núcleo. Coherencia Antes de estampar, se seleccionan métodos de posicionamiento de entrepiso de alta precisión y alta fiabilidad, como el posicionamiento de cuatro ranuras (pin - lam), la fusión en caliente y la combinación de remaches. Establecer un proceso de prensado adecuado y el mantenimiento diario de la prensa es la clave para garantizar la calidad del prensado, controlar el flujo de pegamento y el efecto de enfriamiento del prensado y reducir el problema de dislocación entre capas. El control de alineación capa a capa requiere una consideración integral de factores como el valor de compensación interna, el método de posicionamiento de estampado, los parámetros del proceso de estampado y las características del material.

2.4 tecnología de circuitos internos

Debido a que la resolución de la máquina de exposición tradicional es de aproximadamente 50 isla 188m, para la producción de placas de alto nivel, se puede introducir una máquina de imagen directa láser (ldi) para mejorar la resolución de la imagen, que puede alcanzar aproximadamente 20 isla 188m. La precisión de alineación de la máquina de exposición tradicional es de ± 25 micras, y la precisión de alineación entre las capas es superior a 50 micras. El uso de una máquina de exposición de alineación de alta precisión puede aumentar la precisión de alineación gráfica a unos 15 micras, y la precisión de alineación entre capas se puede controlar dentro de 30 micras, lo que reduce la desviación de alineación de los equipos tradicionales y mejora la precisión de alineación entre capas de las placas avanzadas.

Para mejorar la capacidad de grabado del circuito, es necesario compensar adecuadamente el ancho del circuito y la almohadilla (o anillo) en el diseño de ingeniería, pero también es necesario diseñar con más detalle la cantidad de compensación del patrón especial, como el circuito de retorno y el circuito independiente. Considerar Confirme si la compensación de diseño del ancho interior de la línea, la distancia de la línea, el tamaño del anillo de aislamiento, la línea independiente y la distancia de la línea del agujero son razonables, de lo contrario cambie el diseño de ingeniería. Hay requisitos de diseño de resistencia e inducción. Preste atención a si la compensación de diseño de las líneas independientes y las líneas de resistencia es suficiente, controle los parámetros durante el proceso de grabado y confirme que la primera pieza está calificada antes de la producción en masa. Para reducir la corrosión lateral del grabado, es necesario controlar la composición de cada grupo de soluciones de grabado en un rango óptimo. Los equipos tradicionales de línea de grabado no tienen suficiente capacidad de grabado, lo que puede transformar técnicamente el equipo o introducir equipos de línea de grabado de alta precisión para mejorar la uniformidad del grabado y reducir las burras de grabado y el grabado sucio.

2.5 proceso de supresión

En la actualidad, los principales métodos de posicionamiento entre capas antes del estampado son: posicionamiento de cuatro ranuras (pin - lam), fusión caliente, remachado, fusión caliente y combinación de remachado, y diferentes estructuras de producto utilizan diferentes métodos de posicionamiento. Para las placas avanzadas, se utiliza el método de posicionamiento de cuatro ranuras (pin lam) o el método de fusión + remachado. El agujero de posicionamiento es perforado por la máquina de punzonado ope, y la precisión del punzonado se controla en ± 25 ° m. Al derretirse, ajuste la máquina para que la primera placa utilice una desviación de la capa de inspección de rayos x, que se puede producir en masa. Durante la producción a gran escala, es necesario comprobar si cada placa se integra en la unidad para evitar la estratificación posterior. El equipo de estampado utiliza equipos de apoyo de alto rendimiento. La prensa satisface la precisión y fiabilidad de la alineación de la placa avanzada.

De acuerdo con la estructura laminada de la placa de gran altura y el material utilizado, se estudian los procedimientos de prensado adecuados, se establecen las mejores tasas y curvas de calentamiento, y la tasa de calentamiento de la placa de prensado se reduce adecuadamente en los procedimientos tradicionales de prensado de la placa de circuito multicapa, prolongando las altas temperaturas. El tiempo de curado permite que la resina fluya y se solidifique completamente, evitando al mismo tiempo los problemas de deslizamiento y dislocación intercapa durante el proceso de prensado. Las placas con diferentes valores de Tg de materiales no pueden ser las mismas que las placas de rejilla; Las placas con parámetros comunes no se pueden mezclar con placas con parámetros especiales; Para garantizar la racionalidad del coeficiente de expansión y contracción dado, las propiedades de las diferentes placas y preimpregnados son diferentes, se deben utilizar las placas correspondientes. los parámetros de preimpregnados se presionan juntos y los materiales especiales que nunca se han utilizado requieren la verificación de los parámetros del proceso.

2.6 procesos de perforación

Debido a la superposición de cada capa, la placa y la capa de cobre son demasiado gruesas, lo que causará un grave desgaste en el taladro y puede romper fácilmente el taladro. El número de agujeros, la velocidad de descenso y la velocidad de rotación se reducen adecuadamente. Medir con precisión la expansión y contracción de la placa para proporcionar un coeficiente preciso; El número de capas es de 14, el diámetro del agujero es de 0,2 mm, o el espaciamiento de la línea del agujero es de 0175 mm, y la precisión de la posición del agujero es de 0025 mm. el diámetro del agujero es superior a 4,0 mm. perforación escalonada, con una relación espesor - diámetro de 12: 1, utilizando el método de perforación escalonada y perforación positiva y negativa; Para controlar el Frente de perforación y el espesor del agujero, la placa de gran altura debe perforarse con un nuevo taladro o un solo taladro de molienda en la medida de lo posible, y el espesor del agujero debe controlarse dentro de 25 um. Con el fin de mejorar el problema de los pinchazos de perforación de placas de cobre gruesas de gran altura, después de la verificación por lotes, se utiliza una placa trasera de alta densidad, el número de placas apiladas es de una pieza, y el número de molienda de taladros se controla dentro de tres veces, lo que puede mejorar efectivamente los pinchazos de perforación.

Para las placas avanzadas utilizadas para la transmisión de datos de alta frecuencia, alta velocidad y masiva, la tecnología anti - perforación es una forma eficaz de mejorar la integridad de la señal. La perforación trasera controla principalmente la longitud de la línea corta restante, la consistencia de la posición del agujero en los dos agujeros y el cable de cobre en el agujero. No todos los equipos de perforación tienen una función de perforación de retorno, el equipo de perforación debe ser actualizado técnicamente (con una función de perforación de retorno) o debe comprar una plataforma de perforación con una función de perforación de retorno. La tecnología de perforación de retorno utilizada en la literatura relacionada con la industria y las aplicaciones maduras de producción en masa incluye principalmente: el método tradicional de perforación de retorno de control profundo, la capa interior es la perforación de retorno con la capa de retroalimentación de señal, la perforación de retorno profundo se calcula de acuerdo con la relación de espesor de La placa, que ya no se detalla aquí.

III. pruebas de fiabilidad

Las placas de gran altura suelen ser placas de sistema, que son más gruesas, pesadas y de mayor tamaño unitario que las placas de varias capas tradicionales. La capacidad térmica correspondiente también es mayor. Durante el proceso de soldadura, se necesita más calor y el tiempo de soldadura a alta temperatura es más largo. Se necesitan entre 50 y 90 segundos a 217 ° c (punto de fusión de la soldadura de estaño, plata y cobre). Al mismo tiempo, la velocidad de enfriamiento de las placas de gran altura es relativamente lenta, por lo que el tiempo de prueba de soldadura de retorno se alarga y las principales pruebas de fiabilidad de las placas de gran altura se realizan de acuerdo con los estándares IPC - 6012c, IPC - tm650 y los requisitos de la industria, como se muestra en La tabla 2.

Cuarto, Conclusiones

Hay relativamente poca literatura de investigación en la industria sobre la tecnología de procesamiento de placas de circuito de alto nivel. Este artículo presenta puntos de control de procesos de producción clave como la selección de materiales, el diseño de estructuras laminadas, la alineación entre capas, la producción de líneas de producción interiores, el proceso de prensado y el proceso de perforación para referencia y comprensión de pares, con la esperanza de que más pares participen en la investigación técnica y el intercambio de placas de circuito de alto nivel.