Tecnología de PCB - Medición del espesor del sustrato de cobre de PCB

A medida que los sistemas electrónicos se desarrollan hacia sistemas más ligeros, más delgados, más cortos, más funcionales, de mayor densidad y mayor fiabilidad, la calidad de los sustratos de cobre de PCB es cada vez más estricta. La fabricación de sustratos de cobre de pcb, las especificaciones de inspección de la tela de fibra de vidrio de materia prima, las condiciones de cocción de la película, el contenido de pegamento, el flujo de pegamento, el tiempo de gelificación, el grado de conversión y las condiciones de almacenamiento, etc. el establecimiento de las condiciones de prensado del sustrato afectará la calidad del espesor y el control de calidad del espesor del sustrato de cobre de pcb. Es necesario revisar todos los procesos de fabricación y mejorar la capacidad de proceso hasta cierto punto, en lugar de seleccionar y aumentar ciegamente los costos. En la actualidad, la fábrica de fabricación de sustratos de cobre de PCB ha cambiado gradualmente a la medición láser sin contacto del espesor, en lugar de la detección manual del espesor a través de tarjetas subcirmétricas. El diseño del sistema tiene sus propias características. La mayoría de los mecanismos de sensores de medidores de espesor láser deben cooperar con el diseño y la construcción en el sitio. Los métodos de prueba son diferentes, y el mantenimiento y la adición de nuevas funciones deben pasar por el fabricante del equipo.

1. origen

El sustrato de cobre de PCB proporciona soporte para la instalación e interconexión de componentes electrónicos. Con la tendencia de desarrollo de sistemas electrónicos ligeros, funcionales, de alta densidad y alta fiabilidad, la calidad de los sustratos de cobre de PCB afectará directamente la confianza de los productos electrónicos.

En la fabricación de sustratos de cobre de pcb, el control de calidad del grosor ha recibido mucha atención. En general, hay una coincidencia entre el control de calidad de los productos semiacabados de película y las condiciones de estampado, por lo que el resultado del grosor es el resultado integral de todos los controles de proceso.

En el pasado, los fabricantes de PCB solo exigían que el grosor del sustrato alcanzara el nivel de IPC - 4101 [1] clase b, pero desde 2000 exigen clase C o superior para cumplir con las tendencias del mercado de las placas de circuito impreso de alto nivel y alta densidad. Estos requisitos siguen siendo insuficientes para la industria de PCB y comienzan a citar el control de procesos estadísticos (spc, control de procesos estadísticos) (2), los más utilizados son la precisión del proceso (ca, capacidad de precisión, cerca de 0, mejor) y el índice de capacidad del proceso (cpk, cuanto mayor sea el número, mejor). La fórmula de cálculo es:

CA = (valor central de la especificación de la media de medición) / mitad de la tolerancia de la especificación * 100%

CPK = mínimo (promedio del límite superior de la especificación, promedio del límite inferior de la especificación) / 3 desviaciones estándar

Las referencias al control de procesos estadísticos no solo requieren que los productos estén dentro de los límites de la especificación, sino que también requieren concentrarse en los valores centrales de la especificación. Sin embargo, este método se utiliza principalmente para mejorar los procesos en la fábrica. Si se requiere ciegamente que CPK alcance un alto nivel, independientemente del límite superior e inferior de la norma, Puede ser una broma o volver a seleccionar todos los productos, aumentando así los costos. Por ejemplo, un sustrato de lámina de cobre de 6 mil 1 / 1 pcb, suponiendo un espesor de cobre de 8,5 mil como mediana, la curva de distribución del espesor pertenece a la distribución normal, la media de medición es de 8,5 (ca = 0), y la distribución del espesor es de 8,08 a 8,92, clase c. el límite superior e inferior de La especificación, CPK puede alcanzar 1,67, pero la especificación de clase D cae a 1,33.

Por lo tanto, CPK y especificaciones deben ser negociadas conjuntamente por proveedores y fabricantes.

CPK se calcula a partir de un lote entero de datos. Si CPK no está calificado, en teoría se devolverá todo el lote de productos. ¿Intuitivamente, esto no se siente razonable, ¿ cómo podemos devolver los productos que cumplen con las especificaciones? Por lo tanto, es comprensible que el CPK pueda no estar calificado, incluso si se pueden producir todos los productos calificados en el proceso, debido a que algunos procesos son inestables o la media no está en el Centro de la especificación, lo que indica que todavía hay margen para mejorar el proceso. Para calificar el cpk, se pueden realizar pruebas de selección para eliminar productos cercanos al límite superior e inferior de la especificación para obtener un CPK más alto, pero esto reducirá la producción. En las fábricas que fijan bonificaciones para la producción, esto puede provocar un repunte de los empleados en el lugar.

2. metodología

En los primeros días, los bordes de las tablas se miden manualmente con un micrómetro, pero algunas huellas son difíciles de comprobar por completo. Por lo tanto, se utiliza un medidor de espesor láser hecho de un sensor de desplazamiento láser sin contacto.

La clasificación debe cumplir con las regulaciones del ipc. El método de clasificación puede ser la máquina de etiquetas. La categoría a utiliza la etiqueta Roja y la categoría B utiliza la etiqueta Azul. Si el cliente tiene requisitos más estrictos, puede realizar el tratamiento de la subestación. Se divide en cuatro niveles y cuatro pilas. Plato

3. arquitectura

El medidor de espesor desarrollado por el sensor de desplazamiento láser es electromecánico. La parte de diseño óptico está diseñada como un componente independiente del sensor de desplazamiento láser. Por lo tanto, solo se necesita mecatrónica y se necesita una función de expansión de software. La figura 3 muestra el proceso de arquitectura del medidor de espesor.

La selección de varios componentes y la conexión de cada uno son extremadamente importantes, de lo contrario inevitablemente habrá errores e inestabilidad.

3.1 sensores de desplazamiento

La selección del sensor de desplazamiento debe tener en cuenta las características del sustrato de cobre de PCB y la resolución de tolerancia permitida. Por lo general, se puede comparar la distancia de medición, la resolución, la linealización y el período de muestreo. La distancia de medición debe incluir el grosor de todos los sustratos de cobre de PCB a medir; La resolución debe coincidir con el catálogo de sensores y las notas. La misma resolución tiene un número de muestras más pequeño, lo que significa mejor; Cuanto menor sea la linealización, mejor, por ejemplo, la distancia de medición es + / - 5 mm, la linealización es del 1% FS y el 0,1% fs, y el error máximo es de 0,1 mm y 0,01 mm (5 mm * 2 * 0,1%), respectivamente; Si el ciclo de muestreo es más lento, la fluctuación será menor.

3.2 tarjeta de conversión analógico - digital

La selección de tarjetas de conversión analógico - digital (tarjetas adc) se centra en la resolución. En el mercado actual de láminas, se deben usar 16 bits. Para las láminas, la tolerancia permitida de 12 dígitos no es suficiente.

A continuación, debemos considerar el canal de entrada y el rango de voltaje de entrada. Por lo general, la mayoría de los diseños de la industria utilizan tres contornos, lo que requiere seis sensores de desplazamiento, es decir, seis canales de entrada. La mayoría de las tarjetas de conversión analógico - digital tienen hasta 16 canales; La señal de salida del sensor de desplazamiento es: una es el voltaje y la otra es la corriente. El rango general es de - 5v ~ + 5v y 4 a 20ma, respectivamente. La corriente se puede convertir en un voltaje (+ / - dentro de 10 v) y tiene una resistencia adecuada para ingresar a la tarjeta de conversión analógico - digital.

3.3 tarjetas digitales

Los números son 0 y 1. Las tarjetas digitales de E / s solo tienen bajo y alto potencial. Básicamente, 0v significa bajo potencial, es decir, 0, y 5v significa alto potencial, es decir, 1. La entrada de señal digital (di) incluye contadores, interruptores fotoeléctricos, etc., que se pueden utilizar para notificar el paso del sustrato de cobre de PCB y mostrar las condiciones periféricas del instrumento. La salida de señal digital (do) se utiliza para controlar o advertir. El control incluye la visualización de los resultados del análisis de calidad. El método de rendimiento puede ser que la pantalla del ordenador muestre ok / ng, alarma o estratificación (conecte al Controlador lógico de retorno del programa plc).

La tarjeta de conversión analógico - digital y la tarjeta digital se combinan en uno, llamada tarjeta multifuncional (tarjeta I / o multifuncional). A menos que haya demasiadas señales digitales, una tarjeta es suficiente.

4. teoría

Después de un período de prueba de espesor, el equipo de medición de espesor puede envejecer, dañar o las necesidades del cliente, y debe mantenerse y mejorarse constantemente. En este momento, es necesario juzgar las causas de las anomalías desde el punto de vista teórico.

5 Conclusiones

Todo el sistema de medición de espesor láser del sustrato de cobre de pcb, incluido el sensor de desplazamiento láser (luz), el diseño del mecanismo (máquina), el circuito, el interruptor fotoeléctrico, el cableado (electricidad) y el software, están integrados. Cada componente de PCB está relacionado con todo el sistema. el sistema es bueno o malo. Si no entiendes el proceso arquitectónico, una vez que la falla no se puede procesar en tiempo real, el personal de campo desconfiará, todo el sistema se convertirá en una carga y no habrá control de calidad. Por lo tanto, debe usar este dispositivo con precaución.