¿Por qué es tan difícil hacer placas de PCB multicapa?

Con el desarrollo de la tecnología de la información electrónica, cada vez más campos utilizan placas PCB multicapa. Tradicionalmente, definimos las placas PCB con más de 4 capas como "placas PCB multicapa" y más de 10 capas como "placas PCB multicapa altas". Si puede producir placas de PCB multicapa de alto nivel es un indicador importante para medir la fuerza de un fabricante de placas de PCB. Puede producir tableros multicapa de alto nivel con más de 20 capas, lo que se considera una empresa de PCB con una fuerza técnica de primer nivel.

1. Principales dificultades de producción

En comparación con las placas de circuito convencionales, las placas de circuito de alto nivel tienen componentes más gruesos, más capas, líneas y vías más densas, tamaño de unidad más grande, capas dieléctricas más delgadas, etc., espacio interno, alineación entre capas, control de impedancia y confiabilidad. Los requisitos sexuales son más estrictos.

(1) Dificultades en la alineación entre capas

Debido a la gran cantidad de capas de placa de gran altura, el lado del diseño del cliente tiene requisitos cada vez más estrictos sobre la alineación de cada capa de la PCB. Por lo general, la tolerancia de alineación entre capas se controla a ± 75 μm. Factores como el apilamiento de dislocaciones y los métodos de posicionamiento de las capas intermedias causados ​​por la inconsistencia de la expansión y contracción de las diferentes capas de tableros centrales hacen que sea más difícil controlar la alineación de las capas intermedias de los tableros de gran altura.

(2) Dificultades para hacer capas internas

La placa de gran altura adopta materiales especiales como alta TG, alta velocidad, alta frecuencia, cobre grueso y capa dieléctrica delgada, lo que presenta altos requisitos para la producción de circuitos de capa interna y el control del tamaño gráfico. El ancho de línea y el espacio entre líneas son pequeños, los circuitos abiertos y cortos aumentan, los microcortos aumentan y la tasa de aprobación es baja; hay muchas capas de señal de líneas finas, y aumenta la probabilidad de pasar por alto la inspección de la capa interna AOI; el grosor de la placa central interna es delgado, lo que facilita que se arrugue, lo que resulta en una exposición y un grabado deficientes. Es fácil hacer rodar la tabla cuando la máquina ha terminado; el costo de desechar el producto terminado es relativamente alto.

(3) Dificultades en el prensado

Se superponen múltiples placas de núcleo interno y preimpregnados, y es probable que se produzcan defectos como placas deslizantes, deslaminación, huecos de resina y residuos de burbujas durante la producción de laminación. Al diseñar la estructura laminada, es necesario considerar completamente la resistencia al calor, el voltaje soportado, la cantidad de relleno de pegamento y el grosor dieléctrico del material, y establecer un programa razonable de prensado de placa de alto nivel.

(4) Dificultades en la producción de perforación

El uso de placas especiales de cobre grueso, de alta velocidad, alta frecuencia y alto TG aumenta la dificultad de la rugosidad de perforación, las rebabas de perforación y la descontaminación. El número de capas es grande, el espesor total acumulado de cobre y el espesor de la placa, y la herramienta de perforación es fácil de romper; hay muchos BGA densos y el problema de falla de CAF causado por el espacio estrecho de la pared del orificio; el problema de la perforación inclinada se debe fácilmente al espesor de la placa.

2. Control de procesos clave de producción

(1) Selección de materiales

Los materiales de los circuitos electrónicos deben tener una constante dieléctrica y una pérdida dieléctrica relativamente bajas, así como un bajo CTE, baja absorción de agua y mejores materiales laminados revestidos de cobre de alto rendimiento para cumplir con los requisitos de procesamiento y confiabilidad de las placas de alto nivel.

(2) Diseño de estructura laminada

Los principales factores considerados en el diseño de la estructura laminada son la resistencia al calor del material, la tensión soportada, la cantidad de relleno de cola y el espesor de la capa dieléctrica, etc. Se deben seguir los siguientes principios fundamentales:

una. Los fabricantes de tableros preimpregnados y de núcleo deben ser consistentes. Para garantizar la confiabilidad de la PCB, todas las capas de preimpregnado deben evitar el uso de preimpregnado único 1080 o 106 (excepto si el cliente tiene requisitos especiales).

b. Cuando el cliente requiere una lámina de alto TG, el tablero central y el preimpregnado deben usar el material de alto TG correspondiente.

C. Para sustratos internos de 3OZ o más, use preimpregnados con alto contenido de resina, pero trate de evitar el diseño estructural de usar los 106 preimpregnados con alto contenido de resina.

d. Si el cliente no tiene requisitos especiales, la tolerancia de espesor de la capa dieléctrica intermedia generalmente se controla en un porcentaje de más/-10. Para la placa de impedancia, la tolerancia del grosor dieléctrico está controlada por la tolerancia de clase C/M de IPC-4101, si el factor de influencia de la impedancia está relacionado con el grosor del sustrato, las tolerancias de la placa también deben estar de acuerdo con IPC{ {2}} Tolerancias de clase C/M.

(3) control de alineación de capa intermedia

La precisión de la compensación de tamaño de la placa central de la capa interna y el control del tamaño de producción deben compensarse con precisión por el tamaño gráfico de cada capa de la placa de gran altura a través de los datos recopilados en la producción y la experiencia de los datos históricos para un cierto período de tiempo, para asegurar la expansión y contracción del tablero central de cada capa. consistencia.

(4) Proceso de circuito de capa interna

Dado que la capacidad de resolución de la máquina de exposición tradicional es de aproximadamente 50 μm, para la producción de tableros de alto nivel, se puede introducir una máquina de imágenes directas por láser (LDI) para mejorar la capacidad de resolución de imagen, y la capacidad de resolución puede alcanzar aproximadamente 20 μm. La precisión de alineación de la máquina de exposición tradicional es de ±25 μm, y la precisión de alineación de la capa intermedia es superior a 50 μm; Usando una máquina de exposición de alineación de alta precisión, la precisión de alineación del patrón se puede aumentar a aproximadamente 15 μm, y la precisión de alineación de la capa intermedia se controla dentro de los 30 μm.

(5) Proceso de prensado

En la actualidad, los métodos de posicionamiento de la capa intermedia antes de la laminación incluyen principalmente: posicionamiento de cuatro ranuras (Pin LAM), fusión en caliente, remache, combinación de fusión en caliente y remache. Diferentes estructuras de productos adoptan diferentes métodos de posicionamiento. Para tableros de gran altura, se utiliza el método de posicionamiento de cuatro ranuras o el método de fusión más remachado. La punzonadora OPE perfora los orificios de posicionamiento y la precisión de perforación se controla en ±25 μm.

De acuerdo con la estructura laminada del tablero de gran altura y los materiales utilizados, estudie el procedimiento de laminación adecuado, establezca la mejor velocidad y curva de calentamiento, reduzca adecuadamente la velocidad de calentamiento de la hoja de laminación, prolongue el tiempo de curado a alta temperatura, haga la resina Fluya y cure completamente, y evite problemas de presión como placa deslizante y dislocación de capa intermedia durante el proceso de combinación.

(6) Proceso de perforación

Debido a la superposición de cada capa, la placa y la capa de cobre son muy gruesas, lo que desgastará seriamente la broca y romperá fácilmente la hoja de perforación. El número de orificios, la velocidad de caída y la velocidad de rotación deben ajustarse adecuadamente. Mida con precisión la expansión y contracción del tablero y proporcione coeficientes precisos; el número de capas es mayor o igual a 14 capas, el diámetro del orificio es menor o igual a 0,2 mm, o la distancia entre el orificio y la línea es menor o igual a 0. 175 mm. La perforación paso a paso, con una relación de espesor a diámetro de 12: 1, se produce mediante métodos de perforación paso a paso, positivo y negativo; controle la punta de perforación y el grosor del orificio, y use un taladro nuevo o un taladro de esmerilado para tableros de gran altura tanto como sea posible, y el grosor del orificio se controla dentro de 25um.

3. Prueba de confiabilidad

Los tableros de gran altura son más gruesos, más pesados ​​y tienen unidades de mayor tamaño que los tableros multicapa convencionales, y la capacidad calorífica correspondiente también es mayor. Durante la soldadura, se requiere más calor y el tiempo de soldadura a alta temperatura experimentado es más largo. Toma de 50 segundos a 90 segundos a 217 grados (el punto de fusión de la soldadura de estaño, plata y cobre) y la tasa de enfriamiento de la placa de alto nivel es relativamente lenta, por lo que el tiempo para la prueba de reflujo se prolonga.