Почему так сложно делать многослойные печатные платы

С развитием электронных информационных технологий все больше и больше областей используют многослойные печатные платы. Традиционно мы определяем печатные платы с более чем 4 слоями как «многослойные печатные платы», а более 10 слоев — как «высокие многослойные печатные платы». Способность компании производить многослойные печатные платы высокого уровня является важным показателем для измерения силы производителя печатных плат. Он может производить многослойные платы высокого уровня с более чем 20 слоями, что считается производителем печатных плат с первоклассной технической мощью.

1. Основные производственные трудности

По сравнению с обычными печатными платами печатные платы высокого уровня имеют более толстые компоненты, большее количество слоев, более плотные линии и переходные отверстия, больший размер блока, более тонкие диэлектрические слои и т. д., внутреннее пространство, межслойное выравнивание, контроль импеданса и надежность. Сексуальные требования более строгие.

(1) Трудности межслойного выравнивания

Из-за большого количества высотных слоев платы на стороне заказчика предъявляются все более строгие требования к выравниванию каждого слоя печатной платы. Обычно допуск выравнивания между слоями регулируется до ±75 мкм. Такие факторы, как укладка дислокаций и методы межслойного позиционирования, вызванные непостоянством расширения и сжатия различных слоев основной платы, затрудняют контроль межслойного выравнивания высотных плит.

(2) Трудности изготовления внутренних слоев

В высотной плате используются специальные материалы, такие как высокая теплопроводность, высокая скорость, высокая частота, толстая медь и тонкий диэлектрический слой, что выдвигает высокие требования к производству схем внутреннего слоя и контролю размера графики. Ширина линии и интервал между линиями малы, количество обрывов и коротких замыканий увеличивается, количество микрозамыканий увеличивается, а скорость прохождения низкая; имеется много сигнальных слоев тонких линий, и увеличивается вероятность пропуска проверки внутреннего слоя AOI; Толщина внутреннего сердечника тонкая, она легко сминается, что приводит к плохому экспонированию и травлению. Легко свернуть доску, когда машина закончилась; стоимость утилизации готового продукта относительно высока.

(3) Трудности прессования

Несколько внутренних несущих плит и препрегов накладываются друг на друга, и при производстве ламинирования могут возникать такие дефекты, как скользящие пластины, расслоение, пустоты смолы и остатки пузырьков. При проектировании ламинированной структуры необходимо полностью учитывать термостойкость, выдерживаемое напряжение, количество заливки клеем и толщину диэлектрика материала, а также задавать разумную программу прессования платы высокого уровня.

(4) Трудности при бурении скважин

Использование высокотемпературных, быстродействующих, высокочастотных и толстых медных специальных пластин увеличивает трудность сверления шероховатостей, сверления заусенцев и дезактивации. Количество слоев велико, совокупная общая толщина меди и толщина пластины, а сверлильный инструмент легко сломать; существует много плотных BGA и проблема отказа CAF, вызванная узким расстоянием между стенками отверстия; проблема наклонного сверления легко вызвана толщиной листа.

2. Контроль ключевых производственных процессов

(1) Выбор материала

Материалы электронных схем должны иметь относительно низкую диэлектрическую проницаемость и диэлектрические потери, а также низкий коэффициент теплового расширения, низкое водопоглощение и лучшие высокопроизводительные ламинатные материалы с медным покрытием, чтобы соответствовать требованиям к обработке и надежности плат высокого уровня.

(2) Дизайн ламинированной структуры

Основными факторами, учитываемыми при проектировании слоистой конструкции, являются теплостойкость материала, выдерживаемое напряжение, количество заливки клеем и толщина диэлектрического слоя и т. д. Следует придерживаться следующих основных принципов:

а. Производители препрегов и несущих плит должны быть последовательны. Чтобы обеспечить надежность печатной платы, все слои препрега должны избегать использования одного препрега 1080 или 106 (за исключением случаев, когда у заказчика есть особые требования).

б. Когда заказчику требуется лист с высокой ТГ, в основной плите и препреге должен использоваться соответствующий материал с высокой ТГ.

в. Для внутренних подложек плотностью 3 унции или выше используйте препреги с высоким содержанием смолы, но старайтесь избегать использования всех 106 препрегов с высоким содержанием смолы.

д. Если у заказчика нет особых требований, допуск по толщине межслойного диэлектрического слоя, как правило, регулируется плюс/-10 процентов. Для импедансной пластины допуск на толщину диэлектрика регулируется допуском IPC-4101 класса C/M, если фактор, влияющий на импеданс, связан с толщиной подложки, допуски пластины также должны соответствовать IPC{ {2}} Допуски по классу С/М.

(3) Контроль межслойного выравнивания

Точность компенсации размера несущей плиты внутреннего слоя и контроль производственного размера должны быть точно компенсированы для графического размера каждого слоя высотной плиты с помощью данных, собранных в производстве, и опыта исторических данных для определенный период времени, чтобы обеспечить расширение и сжатие основной платы каждого слоя. последовательность.

(4) Процесс цепи внутреннего слоя

Поскольку разрешающая способность традиционной экспонирующей машины составляет около 50 мкм, для производства плат высокого уровня может быть введена лазерная машина прямого формирования изображения (LDI) для улучшения разрешающей способности изображения, а разрешающая способность может достигать около 20 мкм. Точность выравнивания традиционной экспонирующей машины составляет ± 25 мкм, а точность межслойного выравнивания превышает 50 мкм; с помощью высокоточной экспонирующей машины для выравнивания точность выравнивания рисунка может быть увеличена примерно до 15 мкм, а точность межслойного выравнивания контролируется в пределах 30 мкм.

(5) Процесс прессования

В настоящее время методы межслойного позиционирования перед ламинированием в основном включают: позиционирование с четырьмя пазами (Pin LAM), термоклей, заклепку, термоклей и комбинацию заклепок. Различные структуры продукта используют различные методы позиционирования. Для высотных досок применяют четырехщелевой метод позиционирования или метод сплавления плюс клепка. Пробивной станок OPE пробивает отверстия для позиционирования, а точность пробивки контролируется на уровне ±25 мкм.

В соответствии с ламинированной структурой высотной доски и используемыми материалами изучите соответствующую процедуру ламинирования, установите наилучшую скорость нагрева и кривую, соответствующим образом уменьшите скорость нагрева ламинированного листа, продлите время отверждения при высокой температуре, сделайте смолу полностью течь и вылечивать, а также избегать таких проблем, как скользящая пластина и межслойная дислокация в процессе комбинирования.

(6) Процесс бурения

Из-за наложения каждого слоя пластина и медный слой очень толстые, что серьезно изнашивает сверло и легко ломает сверло. Количество отверстий, скорость падения и скорость вращения должны быть отрегулированы соответствующим образом. Точно измеряйте расширение и сжатие доски и предоставляйте точные коэффициенты; количество слоев больше или равно 14 слоям, диаметр отверстия меньше или равен 0,2 мм, или расстояние между отверстиями меньше или равно 0. 175мм. Ступенчатое сверление, с отношением толщины к диаметру 12:1, производят пошаговым, принудительным и отрицательным способами сверления; контролируйте наконечник сверла и толщину отверстия и используйте новое сверло или шлифовальное сверло для высотных досок, насколько это возможно, а толщина отверстия контролируется в пределах 25 мкм.

3. Тест на надежность

Высотные плиты толще, тяжелее и имеют большие размеры блоков, чем обычные многослойные плиты, и соответствующая теплоемкость также больше. Во время сварки требуется больше тепла, и время сварки при высокой температуре увеличивается. Это занимает от 50 до 90 секунд при 217 градусах (температура плавления оловянно-серебряно-медного припоя), а скорость охлаждения высокоуровневой платы относительно низкая, поэтому время теста оплавления увеличивается.