L'actualité PCB - Contrôle de processus de production clé pour les cartes de circuits interconnectés haute densité

Les cartes PCB à haute densité d'interconnexion sont généralement des cartes de circuits multicouches HDI à 10 à 20 couches ou plus, qui sont plus difficiles à usiner que les cartes multicouches traditionnelles et qui ont des exigences de qualité et de fiabilité élevées. Il est principalement utilisé dans les équipements de communication, les serveurs haut de gamme, l'électronique médicale, l'aviation, le contrôle du travail, l'industrie militaire et d'autres domaines. Ces dernières années, la demande du marché des panneaux haut de gamme dans les domaines des communications appliquées, des stations de base, de l'aviation et de l'armée reste vigoureuse. Avec le développement rapide du marché des équipements de télécommunications en Chine, le marché des panneaux de haut niveau est prometteur.

À l'heure actuelle, les fabricants de PCB domestiques capables de produire en série des cartes de circuit imprimé de haut niveau sont principalement des entreprises étrangères ou quelques entreprises à capitaux internes. La production de cartes de circuits imprimés de haut niveau nécessite non seulement des investissements de haute technologie et d'équipement, mais également l'accumulation d'expérience des techniciens et du personnel de production. Dans le même temps, l'introduction de la procédure d'authentification des clients de carte de circuit imprimé avancée est strictement fastidieuse, de sorte que la carte de circuit imprimé avancée entre dans l'entreprise et atteint un seuil plus élevé pour l'industrialisation. Les cycles de production sont plus longs. Le nombre moyen de couches de PCB est devenu un indicateur technique important pour mesurer le niveau technique et la structure des produits des entreprises de PCB. Cet article décrit brièvement les principales difficultés d'usinage rencontrées dans la production de cartes de circuit imprimé de haut niveau, présente les points de contrôle des processus clés de production de cartes de circuit imprimé de haut niveau pour référence et utilisation par les pairs.

1. Principales difficultés de production

Par rapport aux caractéristiques des cartes traditionnelles, les cartes de circuits avancés ont la propriété d'avoir des cartes plus épaisses, plus de couches, plus de lignes et de trous, de plus grandes tailles de cellules et de couches diélectriques plus minces. L'espace de couche interne, le degré d'alignement entre les couches, le contrôle d'impédance et les exigences de fiabilité sont plus strictes.

1.1 difficultés à trouver entre les niveaux

En raison du grand nombre de cartes de haute qualité, les concepteurs clients ont des exigences de plus en plus strictes pour chaque couche d'alignement du PCB. En général, les tolérances d'alignement entre les couches sont contrôlées par ± 75°m. Tenant compte de la température ambiante et de l'humidité dans l'atelier de conception à grande échelle et de transmission graphique des unités de plaques de niveau supérieur, ainsi que des facteurs tels que le désalignement et la superposition, les méthodes de positionnement inter - couches résultant de l'incohérence des dilatations et des contractions des différentes couches de base, Il est plus difficile de contrôler le degré d'alignement entre les couches de la plaque supérieure.

1.2 Difficultés de fabrication des circuits internes

Les cartes de haute qualité utilisent des matériaux spéciaux tels que TG élevé, haute vitesse, haute fréquence, cuivre épais, couche diélectrique mince, etc. pour la fabrication du circuit interne et le contrôle de la taille du motif, telles que l'intégrité de la transmission du signal d'impédance, augmentant la difficulté de production du circuit interne. Petite largeur de ligne et espacement des lignes, augmentation des circuits ouverts et des courts - circuits, augmentation des courts - circuits, faible taux de passage; Il y a plus de couches de signaux de circuit fin et la probabilité de perte de détection AOI dans la couche interne augmente; Le panneau de noyau interne est mince, facile à froisser, mal exposé et gravé, facile à enrouler au - dessus de la machine; Les plaques supérieures sont principalement des plaques de système, avec des dimensions unitaires relativement grandes et des coûts de fin de vie relativement élevés pour les produits finis.

1.3 difficultés de répression

Plusieurs panneaux de noyau interne et préimprégnés sont superposés et peuvent présenter des défauts tels que glissement, délaminage, vides de résine et résidus de bulles pendant la production de stratifié. Lors de la conception d'une structure stratifiée, il est nécessaire de tenir pleinement compte de la résistance à la chaleur du matériau, de la résistance à la pression, de la quantité de colle utilisée et de l'épaisseur du support, ainsi que de mettre en place une procédure de laminage avancée raisonnable. Il existe de nombreuses couches, le contrôle des dilatations et des contractions n'étant pas cohérent avec la compensation des coefficients dimensionnels; Une mince couche isolante inter - couches peut facilement conduire à l'échec des tests de fiabilité inter - couches. La figure 1 est un diagramme des défauts de délaminage de la tôle après un essai de contrainte thermique.

1.4 difficultés de forage

L'utilisation de TG élevé, haute vitesse, haute fréquence, épaisse plaque spéciale de cuivre, augmente la rugosité de perçage, perçage des bavures et de la difficulté de déverrouillage. Il y a beaucoup de couches, cumulant l'épaisseur totale du cuivre et l'épaisseur de la plaque, le forage est facile à casser le couteau; Les BGA denses sont nombreux et les problèmes de défaillance CAF sont causés par un espacement étroit des parois des trous; L'épaisseur de la plaque pose facilement des problèmes de perçage oblique.

2. Contrôle de processus de production clé

2.1 choix des matériaux

Avec le développement de composants électroniques multifonctionnels à haute performance, il apporte un développement à haute fréquence et à grande vitesse de la transmission du signal, ce qui nécessite une constante diélectrique et des pertes diélectriques relativement faibles du matériau du circuit électronique, ainsi qu'un faible cte et une faible absorption d'eau. Taux et meilleur matériau de stratifié de cuivre de revêtement de haute performance pour répondre aux exigences de traitement et de fiabilité des plaques de haute qualité. Les fournisseurs de plaques couramment utilisés sont principalement série A, série B, série C, série D. Les principales caractéristiques de ces quatre substrats internes sont comparées dans le tableau 1. Pour les cartes de circuit imprimé en cuivre épais de couche supérieure, un préimprégné à haute teneur en résine est utilisé. La quantité de colle circulant entre les préimprégnés inter - couches est suffisante pour remplir le motif de couche interne. Si la couche diélectrique isolante est trop épaisse, la plaque finie peut être trop épaisse. Inversement, si la couche diélectrique isolante est trop mince, elle peut facilement entraîner des problèmes de qualité tels que la stratification diélectrique et l'échec des tests haute tension, de sorte que le choix du matériau diélectrique isolant est extrêmement important.

2.2 conception des structures empilées

Les principaux facteurs pris en compte dans la conception de la structure empilée sont la résistance thermique du matériau, la résistance aux tensions, la quantité de charges et l'épaisseur de la couche diélectrique. Les grands principes suivants doivent être respectés.

(1) Les fabricants de préimprégnés et de panneaux de base doivent être cohérents. Pour assurer la fiabilité du PCB, évitez d'utiliser un seul préimprégné 1080 ou 106 pour toutes les couches préimprégnées (sauf demande spéciale du client). Lorsque le client n'a aucune exigence d'épaisseur de média, l'épaisseur du média sandwich doit être garantie de 0,09 MM selon IPC - a - 600g.

(2) Lorsque les clients ont besoin de feuilles de TG élevé, le panneau de noyau et le préimprégné doivent utiliser le matériau de TG élevé correspondant.

(3) pour les substrats internes 3oz ou plus, utiliser un préimprégné à haute teneur en résine, par exemple 1080r / c65%, 1080hr / C 68%, 106r / C 73%, 106hr / C 76%; Mais essayez d'éviter d'utiliser tous les pré - imprégnés 106 hautement visqueux. La structure est conçue pour empêcher le chevauchement de plusieurs pré - imprégnés 106. Parce que les fils de fibre de verre sont trop minces, les fils de fibre de verre s'effondrent dans une grande zone de base, ce qui affecte la stabilité dimensionnelle et le délaminage de la plaque.

(4) la tolérance d'épaisseur de la couche diélectrique inter - couches est généralement contrôlée à + / - 10% si le client n'a pas d'exigences particulières. Pour les plaques d'impédance, la tolérance d'épaisseur diélectrique est contrôlée par la tolérance IPC - 4101 C / m. Si le facteur d'influence de l'impédance et l'épaisseur du substrat. Si pertinent, la tolérance de la plaque mince doit également être conforme à la tolérance IPC - 4101 C / m.

2.3 couche de contrôle linéaire

La précision de la compensation dimensionnelle du panneau de noyau interne et du contrôle dimensionnel de la production nécessite un certain temps pour collecter les données et l'expérience des données historiques en production afin de compenser avec précision la taille de chaque couche du panneau de couche supérieure et d'assurer l'expansion et la contraction de chaque couche du panneau de noyau. Cohérence Choisissez des méthodes de positionnement sandwich de haute précision et de haute fiabilité telles que le positionnement à quatre fentes (pin - Lam), la fusion à chaud et la combinaison de rivets avant le poinçonnage. La mise en place d'un processus d'estampage approprié et l'entretien quotidien de la machine d'estampage sont essentiels pour assurer la qualité de l'estampage, contrôler le flux de colle d'estampage et l'effet de refroidissement, réduire les problèmes de désalignement entre les couches. Le contrôle d'alignement couche à couche nécessite une prise en compte intégrée des facteurs tels que la valeur de compensation de la couche interne, la méthode de positionnement de l'estampage, les paramètres du processus d'estampage et les caractéristiques du matériau.

2.4 technologie des circuits internes

Comme la résolution d'une machine d'exposition traditionnelle est d'environ 50 isla¼ M, pour la production de plaques de haut niveau, il est possible d'introduire une machine d'imagerie directe laser (LDI) pour améliorer la résolution du graphique, qui peut atteindre environ 20 isla¼ m. Les machines d'exposition classiques ont une précision d'alignement de ± 25 µm et une précision d'alignement entre couches supérieure à 50 µm. Avec la machine d'exposition d'alignement de haute précision, il est possible d'améliorer la précision d'alignement graphique à environ 15 μm, la précision d'alignement inter - couches est contrôlée à moins de 30 μm, ce qui réduit l'écart d'alignement de l'équipement traditionnel et améliore la précision d'alignement inter - couches de la carte Premium.

Afin d'améliorer la capacité de gravure du circuit, il est nécessaire dans la conception technique d'effectuer une compensation appropriée de la largeur du circuit et des plots (ou anneaux de soudure), mais il est également nécessaire d'effectuer une conception plus détaillée de la quantité de compensation pour des motifs spéciaux tels que les circuits de retour et Les circuits indépendants. Considérez Confirmez si la compensation de conception pour la largeur de ligne interne, la distance de ligne, la taille de l'anneau d'isolation, la ligne indépendante et la distance de ligne de trou est raisonnable, sinon modifiez la conception technique. Il existe des exigences de conception pour l'impédance et l'inductance. Notez si la compensation de conception de la ligne indépendante et de la ligne d'impédance est suffisante, Contrôlez les paramètres pendant le processus de gravure, Confirmez que la première pièce est qualifiée avant la production en série. Pour réduire la corrosion côté gravure, il est nécessaire de contrôler la composition de chaque ensemble de solutions de gravure dans une plage optimale. La capacité de gravure de l'équipement de ligne de gravure traditionnelle est insuffisante, l'équipement peut être modifié techniquement ou l'équipement de ligne de gravure de haute précision peut être introduit pour améliorer l'uniformité de la gravure et réduire les bavures de gravure et la gravure impure.

2.5 processus de pressage

Les méthodes actuelles de positionnement intercalaire avant le poinçonnage sont principalement: positionnement à quatre fentes (pin - Lam), thermofusible, rivet, thermofusible et rivet combinés, différentes structures de produits avec différentes méthodes de positionnement. Pour les plaques Premium, la méthode de positionnement à quatre fentes (pin Lam) ou la méthode de fusion + rivetage. Les trous de positionnement sont poinçonnés par la machine de poinçonnage OPE avec une précision de poinçonnage contrôlée à ± 25 ° m. Lors de la fusion, la machine de réglage permet à la première plaque d'utiliser des rayons X pour vérifier la déviation de la couche, la déviation de la couche peut être produite en série. Lors de la production de masse, il est nécessaire de vérifier si chaque plaque est fusionnée dans l'unité afin d'éviter toute stratification ultérieure. L'équipement d'estampage adopte l'équipement d'accompagnement de haute performance. Cette presse répond à la précision d'alignement et à la fiabilité des plaques de haute qualité.

Selon la structure stratifiée de la plaque de couche supérieure et les matériaux utilisés, étudier le programme de pressage approprié, définir le taux de chauffage optimal et la courbe, et réduire correctement le taux de chauffage de la feuille pressée et prolonger la température élevée dans le programme de pressage traditionnel de la plaque de circuit imprimé multicouche. Le temps de durcissement permet à la résine de s'écouler et de se solidifier suffisamment tout en évitant les problèmes de plaques coulissantes et de dislocations inter - couches lors du pressage. Les plaques avec des valeurs de TG de matériaux différents ne peuvent pas être identiques aux plaques en argile; Les plaques avec des paramètres communs ne peuvent pas être mélangées avec des plaques avec des paramètres spéciaux; Afin d'assurer la plausibilité d'un coefficient de dilatation et de contraction donné, les propriétés des différentes plaques et du préimprégné sont différentes et les plaques correspondantes doivent être utilisées. Les paramètres du préimprégné sont pressés ensemble et les matériaux spéciaux qui n'ont jamais été utilisés doivent vérifier les paramètres du processus.

2.6 processus de forage

En raison de la superposition de chaque couche, la plaque et la couche de cuivre sont trop épaisses, ce qui peut causer une forte usure au foret, ce qui peut facilement le casser. Le nombre de trous, la vitesse de descente et la vitesse de rotation sont convenablement réduits. Mesurer avec précision la dilatation et la contraction de la plaque pour fournir un coefficient précis; Le nombre de couches est de 14 couches avec un diamètre de trou de 0,2 mm ou une distance de fil de trou de 0175 mm et une précision de position de trou de 0025 MM. Le diamètre de trou est supérieur à 4,0 MM. Forage en escalier avec un rapport d'épaisseur / diamètre de 12: 1, avec des Méthodes de forage en escalier et de forage positif et négatif; Afin de contrôler le Front de forage et l'épaisseur du trou, la plaque supérieure doit être forée avec un nouveau foret ou un seul foret abrasif autant que possible, l'épaisseur du trou doit être contrôlée à moins de 25 µm. Afin d'améliorer le problème de perçage de la plaque de cuivre épaisse de la couche supérieure, après la vérification par lots, l'utilisation de plaques d'entretoise de haute densité, le nombre d'empilements est d'un morceau, le nombre de poncages de foret est contrôlé à moins de 3 fois, ce qui peut améliorer efficacement le perçage de la bavure.

Pour les cartes avancées pour la transmission de données à haute fréquence, haute vitesse et volumineuse, la technologie anti - forage est un moyen efficace d'améliorer l'intégrité du signal. Le contre - perçage contrôle principalement la longueur des troncs restants, la cohérence de la position du trou dans les deux trous et le fil de cuivre dans le trou. Tous les équipements de forage ne sont pas dotés d'une fonction de contre - perçage et l'équipement de forage doit faire l'objet d'une mise à niveau technique (avec effet de contre - perçage) ou doit acheter un équipement de forage avec contre - perçage. Les techniques de forage de retour utilisées à partir de la littérature pertinente de l'industrie et des applications matures de production en série comprennent principalement: la méthode traditionnelle de forage de retour contrôlé en profondeur, la couche interne est un forage de retour avec une couche de retour de signal, le forage de retour en profondeur est calculé en fonction du rapport d'épaisseur de la plaque, qui n'est pas mentionné ici.

Iii. Test de fiabilité

Les plaques de couche supérieure sont généralement des plaques de système qui sont plus épaisses, plus lourdes et plus grandes par unité de taille que les plaques multicouches traditionnelles. La capacité thermique correspondante est également plus grande. Pendant le processus de soudage, plus de chaleur est nécessaire et la soudure à haute température dure plus longtemps. Il faut entre 50 et 90 secondes à 217°c (point de fusion de la soudure étain - argent - cuivre). Dans le même temps, la vitesse de refroidissement de la plaque supérieure est relativement lente, de sorte que le temps de test de soudage par refusion est prolongé et que les plaques supérieures sont soumises à des tests de fiabilité majeurs conformément aux normes IPC - 6012c, IPC - TM - 650 et aux exigences de l'industrie, comme indiqué Dans le tableau 2.

Quatrièmement, la conclusion

Il existe relativement peu de littérature de recherche dans l'industrie sur les techniques de traitement de haut niveau des cartes de circuits imprimés. Cet article présente la sélection des matériaux, la conception de la structure stratifiée, l'alignement entre les couches, la production de lignes de couche interne, le processus de pressage, le processus de forage et d'autres points de contrôle de processus de production clés pour la référence et la compréhension des pairs, dans l'espoir que plus de pairs participent à la recherche technique et à la communication de cartes de circuit imprimé de haut niveau.