Por que é tão difícil fazer placas PCB multicamadas

Com o desenvolvimento da tecnologia da informação eletrônica, cada vez mais campos usam placas PCB multicamadas. Tradicionalmente, definimos placas PCB com mais de 4 camadas como "placas PCB multicamadas" e mais de 10 camadas como "placas PCB multicamadas altas". Se ele pode produzir placas PCB multicamadas de alto nível é um indicador importante para medir a força de um fabricante de placas PCB. Pode produzir placas multicamadas de alto nível com mais de 20 camadas, que é considerada uma empresa de PCB com força técnica de alto nível.

1. Principais dificuldades de produção

Em comparação com as placas de circuito convencionais, as placas de circuito de alto nível têm componentes mais espessos, mais camadas, linhas e vias mais densas, tamanho de unidade maior, camadas dielétricas mais finas, etc., espaço interno, alinhamento entre camadas, controle de impedância e confiabilidade. Os requisitos sexuais são mais rigorosos.

(1) Dificuldades no alinhamento entre camadas

Devido ao grande número de camadas de placa de arranha-céus, o lado do projeto do cliente tem requisitos cada vez mais rigorosos sobre o alinhamento de cada camada do PCB. Normalmente, a tolerância de alinhamento entre as camadas é controlada para ±75μm. Fatores como empilhamento de deslocamento e métodos de posicionamento entre camadas causados ​​pela inconsistência da expansão e contração de diferentes camadas da placa de núcleo tornam mais difícil controlar o alinhamento entre camadas de placas de alta altura.

(2) Dificuldades em fazer camadas internas

A placa de arranha-céus adota materiais especiais como alta TG, alta velocidade, alta frequência, cobre espesso e camada dielétrica fina, que apresenta altos requisitos para produção de circuitos de camada interna e controle de tamanho gráfico. A largura da linha e o espaçamento entre linhas são pequenos, os circuitos abertos e curtos aumentam, os microcurtos aumentam e a taxa de passagem é baixa; há muitas camadas de sinal de linhas finas, e a probabilidade de falta de inspeção da camada interna AOI aumenta; a espessura da placa do núcleo interno é fina, o que é fácil de enrugar, resultando em má exposição e corrosão. É fácil rolar a placa quando a máquina termina; o custo de demolição do produto acabado é relativamente alto.

(3) Dificuldades em pressionar

Várias placas de núcleo interno e pré-impregnados são sobrepostos, e defeitos como placas deslizantes, delaminação, vazios de resina e resíduos de bolhas são propensos a ocorrer durante a produção da laminação. Ao projetar a estrutura laminada, é necessário considerar totalmente a resistência ao calor, a tensão suportável, a quantidade de preenchimento de cola e a espessura dielétrica do material e definir um programa de prensagem de placa de alto nível razoável.

(4) Dificuldades na produção de perfuração

O uso de placas especiais de cobre de alta TG, alta velocidade, alta frequência e espessura aumenta a dificuldade de rugosidade da furação, rebarbas de furação e descontaminação. O número de camadas é grande, a espessura total cumulativa de cobre e a espessura da placa, e a ferramenta de perfuração é fácil de quebrar; existem muitos BGAs densos e o problema de falha do CAF causado pelo espaçamento estreito da parede do furo; o problema da furação inclinada é facilmente causado pela espessura da chapa.

2. Controle dos principais processos de produção

(1) Seleção de materiais

Os materiais de circuito eletrônico devem ter uma constante dielétrica e perda dielétrica relativamente baixa, bem como baixo CTE, baixa absorção de água e materiais laminados de cobre folheados de melhor desempenho para atender aos requisitos de processamento e confiabilidade de placas de alto nível.

(2) Projeto de estrutura laminada

Os principais fatores considerados no projeto da estrutura laminada são a resistência ao calor do material, a tensão suportável, a quantidade de enchimento de cola e a espessura da camada dielétrica, etc. Os seguintes princípios principais devem ser seguidos:

uma. Os fabricantes de placas de pré-impregnação e núcleo devem ser consistentes. A fim de garantir a confiabilidade do PCB, todas as camadas de prepreg devem evitar o uso de prepreg único 1080 ou 106 (exceto se o cliente tiver requisitos especiais).

b. Quando o cliente precisar de chapas de alto TG, a placa de núcleo e o pré-impregnado devem usar o material de alto TG correspondente.

c. Para substratos internos de 3OZ ou acima, use pré-impregnados com alto teor de resina, mas tente evitar o projeto estrutural de usar todos os 106 pré-impregnados de alta resina.

d. Se o cliente não tiver requisitos especiais, a tolerância de espessura da camada dielétrica entre camadas geralmente é controlada por mais /-10 por cento . Para a placa de impedância, a tolerância da espessura dielétrica é controlada pela tolerância da classe IPC-4101 C/M, se o fator de influência da impedância estiver relacionado à espessura do substrato, as tolerâncias da placa também devem estar de acordo com a IPC{ {2}} Tolerâncias de classe C/M.

(3) Controle de alinhamento entre camadas

A precisão da compensação de tamanho da placa de núcleo da camada interna e o controle do tamanho da produção precisam ser compensados ​​com precisão para o tamanho gráfico de cada camada da placa de arranha-céus através dos dados coletados na produção e da experiência de dados históricos para um determinado período de tempo, de modo a garantir a expansão e contração do núcleo de cada camada. consistência.

(4) Processo de circuito da camada interna

Como a capacidade de resolução da máquina de exposição tradicional é de cerca de 50μm, para a produção de placas de alto nível, uma máquina de imagem direta a laser (LDI) pode ser introduzida para melhorar a capacidade de resolução da imagem e a capacidade de resolução pode chegar a cerca de 20μm. A precisão do alinhamento da máquina de exposição tradicional é de ± 25μm, e a precisão do alinhamento entre camadas é superior a 50μm; usando uma máquina de exposição de alinhamento de alta precisão, a precisão do alinhamento do padrão pode ser aumentada para cerca de 15μm, e a precisão do alinhamento entre camadas é controlada dentro de 30μm.

(5) Processo de prensagem

Atualmente, os métodos de posicionamento entre camadas antes da laminação incluem principalmente: posicionamento de quatro ranhuras (Pin LAM), hot melt, rebite, hot melt e combinação de rebites. Diferentes estruturas de produtos adotam diferentes métodos de posicionamento. Para placas de alto padrão, é usado o método de posicionamento de quatro slots ou o método de fusão mais rebitagem. A puncionadeira OPE perfura os furos de posicionamento e a precisão da punção é controlada em ±25μm.

De acordo com a estrutura laminada da placa de arranha-céus e os materiais utilizados, estude o procedimento de laminação apropriado, defina a melhor taxa e curva de aquecimento, reduza adequadamente a taxa de aquecimento da folha de laminação, prolongue o tempo de cura de alta temperatura, faça a resina fluir e curar completamente e evitar problemas de pressão, como placa deslizante e deslocamento entre camadas durante o processo de combinação.

(6) Processo de perfuração

Devido à superposição de cada camada, a placa e a camada de cobre são super grossas, o que desgasta seriamente a broca e quebra facilmente a lâmina da broca. O número de furos, a velocidade de queda e a velocidade de rotação devem ser ajustados adequadamente. Meça com precisão a expansão e contração da placa e forneça coeficientes precisos; o número de camadas é maior ou igual a 14 camadas, o diâmetro do furo é menor ou igual a 0.2mm, ou a distância furo-linha é menor ou igual a 0. 175 mm. A furação passo a passo, com uma relação espessura/diâmetro de 12:1, é produzida por furação passo a passo, métodos de furação positiva e negativa; controle a ponta de perfuração e a espessura do furo, e use uma broca nova ou uma broca de retificação para placas de arranha-céus o máximo possível, e a espessura do furo é controlada dentro de 25um.

3. Teste de confiabilidade

As placas de arranha-céus são mais espessas, mais pesadas e têm tamanhos de unidade maiores do que as placas multicamadas convencionais, e a capacidade de calor correspondente também é maior. Durante a soldagem, é necessário mais calor e o tempo de soldagem em alta temperatura é maior. Leva de 50 segundos a 90 segundos a 217 graus (o ponto de fusão da solda de estanho-prata-cobre), e a taxa de resfriamento da placa de alto nível é relativamente lenta, então o tempo para o teste de refluxo é prolongado.