PCB Tecnico - Tecnologia di fabbricazione del backplane PCB

Il backplane è sempre stato un prodotto specializzato nell'industria manifatturiera di PCB. I suoi parametri di progettazione sono molto diversi dalla maggior parte degli altri circuiti stampati e alcuni requisiti rigorosi devono essere soddisfatti durante la produzione. La tolleranza al rumore e l'integrità del segnale richiedono anche che il design del backplane rispetti regole di progettazione uniche. Queste caratteristiche del backplane portano a enormi differenze nelle specifiche delle attrezzature e nella lavorazione delle attrezzature e altri requisiti di produzione. I backplane futuri saranno più grandi e complessi e richiederanno un'elevata frequenza di clock e una gamma di banda senza precedenti. Il numero di linee di segnale (tracce) e il numero di nodi continueranno ad aumentare: non sarà più raro che un backplane contenga più di 50.000 nodi.

1. Le esigenze degli utenti

La crescente domanda degli utenti di backplane di grandi dimensioni sempre più complessi in grado di lavorare a larghezze di banda elevate senza precedenti ha portato alla necessità di capacità di elaborazione delle apparecchiature oltre le linee di produzione convenzionali di PCB. In particolare, il backplane è più grande, più pesante e più spesso e richiede più strati e perforazioni rispetto ai PCB standard. Inoltre, le larghezze di linea e le tolleranze richieste stanno diventando sempre più raffinate e sono necessarie strutture ibride di bus e tecnologie di assemblaggio.

2. Requisiti delle dimensioni e del peso del backplane al sistema di trasporto

La differenza più grande tra un PCB convenzionale e un backplane è la dimensione e il peso della scheda, così come i problemi di lavorazione del substrato di materia prima grande e pesante (pannello). La dimensione standard delle apparecchiature di produzione PCB è tipicamente 24x24 pollici. Tuttavia, gli utenti, in particolare gli utenti delle telecomunicazioni, richiedono backplane più grandi. Ciò ha favorito la conferma e l'acquisto di utensili di trasporto di grandi dimensioni. I progettisti devono aggiungere ulteriori strati di rame per risolvere il problema di routing del connettore a grande pin-count, che aumenta il numero di strati backplane. Le dure condizioni di EMC e impedenza richiedono anche un aumento del numero di strati nella progettazione per garantire una schermatura adeguata, ridurre il crosstalk e migliorare l'integrità del segnale.

Quando una scheda ad alto consumo energetico viene inserita nel backplane, lo spessore dello strato di rame deve essere moderato per fornire la corrente necessaria per garantire che la scheda possa funzionare normalmente. Tutti questi fattori portano ad un aumento del peso medio del backplane, che richiede che i nastri trasportatori e gli altri sistemi di trasporto non solo devono essere in grado di trasferire in sicurezza tavole grezze di grandi dimensioni, ma devono anche tenere conto del fatto che il loro peso è aumentato.

L'esigenza dell'utente di un nucleo di strato più sottile e di un backplane più stratificato comporta due requisiti opposti per il sistema di trasporto. I nastri trasportatori e i dispositivi di trasporto devono essere in grado di raccogliere e trasportare lastre sottili di grande formato con uno spessore inferiore a 0,10 mm (0,004 pollici) senza danni da un lato, e devono anche essere in grado di trasportare 10 mm (0,394 pollici) di spessore e 25 kg (56 libbre) di peso dall'altro. La tavola non cade dalla tavola.

La differenza tra lo spessore delle piastre interne (0,1 mm, 0,004 pollici) e lo spessore del backplane finale (fino a 10 mm, 0,39 pollici) è di due ordini di grandezza, il che significa che il sistema di trasporto deve essere abbastanza forte da trasportarle in modo sicuro Trasferimento attraverso l'area di lavorazione. Poiché il backplane è più spesso del PCB convenzionale e il numero di fori è molto più grande, è facile far defluire il fluido di processo. La piastra posteriore spessa 10mm con 30.000 fori può facilmente estrarre una piccola quantità di fluido di lavoro che è adsorbito nel foro di guida dalla tensione superficiale. Al fine di ridurre al minimo la quantità di liquido trasportato ed eliminare la possibilità che eventuali impurità di essiccazione rimangano nel foro di guida, è estremamente importante pulire il foro per mezzo di lavaggio ad alta pressione e ventilatore d'aria.

Terzo, il contrappunto degli strati

Poiché le applicazioni utente richiedono sempre più strati di scheda, l'allineamento tra i livelli diventa molto importante. L'allineamento tra strati richiede convergenza di tolleranza. La dimensione della scheda è diventata più esigente per questo requisito di convergenza. Tutti i processi di layout sono prodotti in un determinato ambiente a temperatura e umidità controllata. L'apparecchiatura di esposizione è nello stesso ambiente e la tolleranza di allineamento dell'immagine anteriore e dell'immagine posteriore dell'intera area deve essere mantenuta a 0,0125mm (0,0005 pollici). Per raggiungere questo requisito di precisione, è necessario utilizzare una telecamera CCD per completare l'allineamento del layout anteriore e posteriore.

Dopo l'incisione, un sistema a quattro fori viene utilizzato per perforare la piastra interna. La perforazione passa attraverso la piastra centrale e l'accuratezza della posizione è mantenuta a 0,025mm (0,001 pollici) e la ripetibilità è 0,0125mm (0,0005 pollici). Quindi inserire un perno nella perforazione per allineare lo strato interno inciso mentre incolla lo strato interno insieme.

Inizialmente, l'uso di questo metodo di perforazione post-incisione può garantire completamente l'allineamento del foro forato e della piastra di rame inciso, formando una solida struttura di progettazione a forma di anello. Tuttavia, poiché gli utenti richiedono sempre più circuiti da posare in un'area più piccola in termini di routing PCB, al fine di mantenere invariato il costo fisso della scheda, la dimensione della piastra di rame inciso deve essere più piccola, il che richiede una migliore piastra di rame intercalare. Contropunto. Per raggiungere questo obiettivo, una perforatrice a raggi X può essere acquistata. Il dispositivo può perforare un foro sulla scheda della dimensione più grande di 1092 * 813mm (43 * 32 pollici) con una precisione di posizione di 0,025mm (0,001 pollici). Ci sono due usi:

1. Osservare il rame inciso su ogni strato con una macchina a raggi X e determinare la posizione migliore con l'aiuto di fori di perforazione.

2. La perforatrice memorizza i dati statistici e registra la deviazione e la divergenza dei dati di allineamento rispetto al valore teorico. Questi dati SPC vengono riportati alle procedure di lavorazione precedenti, come la selezione delle materie prime, i parametri di lavorazione e il disegno del layout, ecc., per contribuire a ridurre il tasso di cambiamento e migliorare continuamente il processo.

Sebbene il processo di galvanizzazione sia simile a qualsiasi processo di placcatura standard, ci sono due differenze principali che devono essere considerate a causa delle caratteristiche uniche dei backplane di grande formato.

Jigs e attrezzature di trasporto devono essere in grado di trasportare tavole di grandi dimensioni e tavole pesanti allo stesso tempo. Il peso di un substrato di materia prima di grande formato di 1092x813mm (43x32 pollici) può raggiungere i 25 kg (56 lb). Il substrato deve essere in grado di essere saldamente afferrato durante il trasporto e la lavorazione. Il design del serbatoio deve essere sufficientemente profondo da accogliere il bordo e le caratteristiche uniformi di placcatura devono essere mantenute in tutto il serbatoio.

Poiché il backplane è più spesso e pesante delle schede PCB convenzionali, la sua capacità termica è di conseguenza più grande. Vista la velocità di raffreddamento lenta del piano posteriore, la lunghezza del forno di riflusso dovrebbe essere allungata. Deve anche essere forzato raffreddato ad aria all'uscita per ridurre la temperatura della piastra posteriore ad un livello che può essere azionato in modo sicuro.