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Controllo chiave del processo di produzione dei circuiti di interconnessione ad alta densità
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Controllo chiave del processo di produzione dei circuiti di interconnessione ad alta densità

Controllo chiave del processo di produzione dei circuiti di interconnessione ad alta densità

2021-11-11
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Author:Kavie

High-density interconnect PCB circuit boards are generally HDI high circuiti stampati multistrato con 10-20 strati o più, which are more difficult to process than traditional circuiti stampati multistrato, e hanno elevati requisiti di qualità e affidabilità. They are mainly used in communication equipment, server di fascia alta, Medical electronics, aviazione, industrial control, militari e altri settori. In recent years, la domanda del mercato di comitati di alto livello nel campo delle comunicazioni applicative, base stations, aviazione, and military has remained strong. Con il rapido sviluppo del mercato cinese delle apparecchiature di telecomunicazione, the market for high-level boards has been promising.


PCB

Al momento, the domestic Produttori di PCBche possono produrre in massa circuiti di alto livello sono principalmente imprese finanziate dall'estero o alcune imprese finanziate a livello nazionale. The production of high-level circuit boards not only requires high technology and equipment investment, ma richiede anche l'accumulo di esperienza dei tecnici e del personale produttivo. At the same time, l'introduzione di procedure di certificazione dei clienti di bordo di alto livello è rigorosa e ingombrante, so high-level circuit boards have a higher threshold to enter the enterprise and realize industrialization. Il ciclo produttivo è più lungo. The average number of PCB layers has become an important technical indicator to measure the technical level and product structure of PCB companies. Questo articolo descrive brevemente le principali difficoltà di lavorazione incontrate nella produzione di circuiti stampati di alto livello, and introduces the control points of the key production processes of high-level circuit boards for reference and reference by the peers.




1. Main production difficulties




Rispetto alle caratteristiche dei circuiti stampati convenzionali, i circuiti stampati ad alto livello hanno le caratteristiche di schede più spesse, più strati, linee e vie più dense, dimensioni delle celle più grandi e strati dielettrici più sottili. Lo spazio interno dello strato, il grado di allineamento tra gli strati, il controllo dell'impedenza e i requisiti di affidabilità sono più rigorosi.




1.1 Difficoltà di allineamento tra strati




A causa del gran numero di schede di alto livello, il lato di progettazione del cliente ha requisiti sempre più rigorosi per l'allineamento di ogni strato del PCB. Di solito, la tolleranza di allineamento tra gli strati è controllata da ±75μm. Considerando la progettazione su larga scala dell'unità di bordo di alto livello e la temperatura ambiente e l'umidità dell'officina di trasferimento grafico, così come fattori quali disallineamento e sovrapposizione causati da incoerenza di espansione e contrazione di diversi strati di nucleo, metodi di posizionamento intercalare, ecc., è più difficile controllare il grado di allineamento tra gli strati di tavole alte.




1.2 Difficoltà nel creare un circuito interno




The high-level board adopts special materials such as high TG, alta velocità, high frequency, rame spesso, thin dielectric layer, ecc., which puts forward high requirements on the production of the inner circuit and the control of the pattern size, come l'integrità della trasmissione del segnale di impedenza, which increases the difficulty of the production of the inner circuit. Larghezza e spaziatura delle linee sono piccole, open and short circuits increase, aumento del cortocircuito, and pass rate is low; there are more fine circuit signal layers, e aumenta la probabilità di non rilevare AOI nello strato interno; la scheda interna del nucleo è più sottile, which is easy to wrinkle and cause poor exposure and etching It is easy to roll the board when it passes the machine; most of the high-level boards are system boards, e la dimensione dell'unità è relativamente grande, and the cost of scrapping the finished product is relatively high.




1.3 Difficoltà nella pressatura




Più schede interne e prepreg sono sovrapposti, and defects such as slippage, delaminazione, resin voids and bubble residues are likely to occur during lamination production. Quando si progetta la struttura laminata, it is necessary to fully consider the heat resistance of the material, la tensione di resistenza, the amount of glue and the thickness of the medium, e impostare un ragionevole programma di pressione della scheda di alto livello. Ci sono molti strati, e la quantità di controllo dell'espansione e della contrazione e la compensazione del coefficiente dimensionale non possono essere mantenuti coerenti; Lo strato sottile dell'isolamento dell'intercalare può facilmente portare al fallimento della prova di affidabilità dell'intercalare. Figure 1 is a defect diagram of the delamination of the plate after the thermal stress test.



1.4 Difficoltà nella perforazione




Uso di alta TG, high-speed, alta frequenza, thick copper special plates, aumentare la difficoltà della rugosità della perforazione, drilling burrs and de-drilling. There are many layers, the cumulative total copper thickness and the plate thickness, la perforazione è facile da rompere il coltello; il denso BGA è molti, the CAF failure problem caused by the narrow hole wall spacing; the plate thickness is easy to cause the inclined drilling problem.




2.Controllo chiave del processo di produzione




2.1 Material selection




Con lo sviluppo di componenti elettronici ad alte prestazioni e multifunzionali, si realizza lo sviluppo ad alta frequenza e ad alta velocità della trasmissione del segnale, quindi la costante dielettrica e la perdita dielettrica dei materiali del circuito elettronico devono essere relativamente basse, così come CTE basso e basso assorbimento d'acqua. Valutare e migliorare i materiali laminati rivestiti di rame ad alte prestazioni per soddisfare i requisiti di elaborazione e affidabilità delle schede di alto livello. I fornitori comunemente usati del bordo includono principalmente serie A, serie B, serie C e serie D. Le caratteristiche principali di questi quattro substrati interni sono confrontate, cfr. Tabella 1. Per circuiti stampati in rame spessi ad alti piani, utilizzare prepreg con alto contenuto di resina. La quantità di colla che scorre tra i pre-strati intercalari è sufficiente per riempire il modello dello strato interno. Se lo strato dielettrico isolante è troppo spesso, il bordo finito può essere troppo spesso. Al contrario, se lo strato dielettrico isolante è troppo sottile, è facile causare problemi di qualità come delaminazione dielettrica e guasto del test ad alta tensione, quindi la selezione dei materiali dielettrici isolanti è estremamente importante.


2.2 Design of laminated laminated structure




I principali fattori considerati nella progettazione della struttura laminata sono la resistenza al calore del materiale, la tensione di resistenza, la quantità di riempimento e lo spessore dello strato dielettrico. Occorre seguire i seguenti principi principali.




(1) The prepreg and the core board manufacturer must be consistent. In order to ensure PCB reliability, avoid using a single 1080 or 106 prepreg for all layers of prepreg (except for special requirements of customers). When the customer has no media thickness requirements, lo spessore dei supporti intercalari deve essere garantito ¥0.09mm in accordance with IPC-A-600G.




(2) Quando i clienti richiedono fogli TG elevati, la scheda centrale e il prepreg devono utilizzare materiali TG corrispondenti.




(3) per il substrato interno 3OZ o superiore, utilizzare prepregs con alto contenuto di resina, quali 1080R/C65%, 1080HR/C 68%, 106R/C 73%, 106HR/C76%; La struttura è progettata per evitare la sovrapposizione di più di 106 prepreg. Poiché il filato di fibra di vetro è troppo sottile, il filato di fibra di vetro collassa nella grande area del substrato, che influisce sulla stabilità dimensionale e sulla delaminazione della piastra.




(4) If the customer has no special requirements, the thickness tolerance of the interlayer dielectric layer is generally controlled by +/-10%. For the impedance board, la tolleranza di spessore dielettrico è controllata da IPC-4101 C/Tolleranza M. If the impedance affects the factor and the thickness of the substrate If relevant, anche la tolleranza del foglio deve essere conforme alla norma IPC-4101 C/M tolerance.




2.3 Controllo dell'allineamento dei livelli




L'accuratezza della compensazione delle dimensioni interne della scheda core e del controllo delle dimensioni della produzione richiedono un certo periodo di tempo per raccogliere dati e esperienza storica dei dati nella produzione per compensare accuratamente le dimensioni di ogni strato della scheda ad alto livello per garantire che la scheda core di ogni strato si espanda e si restringa. consistency. Scegli un'alta precisione, high-reliability interlayer positioning method before pressing, such as four-slot positioning (Pin LAM), hot melt and rivet combination. Impostare il corretto processo di pressatura e la manutenzione ordinaria della pressa è la chiave per garantire la qualità della pressatura, controlling the glue flow and cooling effect of the pressing, e ridurre il problema del disallineamento degli strati intermedi. The layer-to-layer alignment control needs to comprehensively consider factors such as the inner layer compensation value, il metodo di posizionamento della pressatura, the pressing process parameters, e le caratteristiche del materiale.




2.4 Tecnologia del circuito interno




Poiché la capacità di risoluzione della macchina di esposizione tradizionale è di circa 50μm, per la produzione di schede di alto livello, una macchina di imaging diretto laser (LDI) può essere introdotta per migliorare la risoluzione della grafica e la risoluzione può raggiungere circa 20μm. L'accuratezza di allineamento della macchina di esposizione tradizionale è ±25μm, Utilizzando una macchina di esposizione di allineamento ad alta precisione, la precisione di allineamento grafico può essere aumentata a circa 15μm e la precisione di allineamento tra strati può essere controllata entro 30μm, che riduce la deviazione di allineamento delle apparecchiature tradizionali e migliora la precisione di allineamento tra strati della scheda ad alto livello.




Per migliorare la capacità di incisione del circuito, è necessario dare una compensazione adeguata alla larghezza del circuito e del pad (o anello di saldatura) nella progettazione ingegneristica, ma anche per fare una progettazione più dettagliata per l'importo di compensazione del modello speciale, come il circuito di ritorno e il circuito indipendente. Considera. Confermare se la compensazione di progettazione della larghezza della linea interna, della distanza della linea, della dimensione dell'anello di isolamento, della linea indipendente e della distanza foro-linea è ragionevole, altrimenti cambiare la progettazione ingegneristica. Ci sono requisiti di progettazione di impedenza e reattanza induttiva. Prestare attenzione a se la compensazione di progettazione della linea indipendente e della linea di impedenza è sufficiente, controllare i parametri durante l'incisione e la produzione di massa può essere fatta dopo che il primo pezzo è confermato per essere qualificato. Per ridurre la corrosione laterale dell'incisione, è necessario controllare la composizione di ogni gruppo della soluzione di incisione entro l'intervallo ottimale. L'attrezzatura tradizionale della linea di incisione ha capacità di incisione insufficiente ed è possibile effettuare la trasformazione tecnica dell'apparecchiatura o introdurre attrezzature di linea di incisione ad alta precisione per migliorare l'uniformità dell'incisione e ridurre le sbavature di incisione e l'incisione impura.




2.5 processo di pressatura




Gli attuali metodi di posizionamento tra gli strati prima della pressatura includono principalmente: posizionamento a quattro fessure (Pin LAM), hot melt, rivetto, hot melt e rivetto combinazione e diverse strutture del prodotto adottano metodi di posizionamento differenti. Per la scheda di alto livello, viene utilizzato il metodo di posizionamento a quattro slot (Pin LAM) o il metodo di fusione + rivettatura. Il foro di posizionamento è perforato dalla punzonatrice OPE e la precisione di punzonatura è controllata a ±25μm. Durante la fusione, regolare la macchina per fare la prima scheda per utilizzare X-RAY per controllare la deviazione dello strato e la deviazione dello strato può essere prodotta in lotti. Durante la produzione di massa, è necessario verificare se ogni piastra è fusa nell'unità per evitare la successiva delaminazione. L'attrezzatura di pressatura adotta l'attrezzatura di supporto ad alte prestazioni. La pressa soddisfa la precisione di allineamento e l'affidabilità della scheda di alto livello.




Secondo la struttura laminata del bordo alto e dei materiali utilizzati, studiare la procedura di pressatura appropriata, impostare la migliore velocità e curva di riscaldamento e ridurre adeguatamente il tasso di riscaldamento del materiale stampato dello strato ed estendere l'alta temperatura nella procedura convenzionale di pressatura del circuito multistrato. Il tempo di indurimento permette alla resina di fluire e indurire completamente, evitando i problemi di scivolamento della piastra e della dislocazione dell'intercalare durante il processo di pressatura. Le lastre con valori TG differenti del materiale non possono essere uguali alle piastre della griglia; le piastre con parametri comuni non possono essere mescolate con piastre con parametri speciali; Per garantire la razionalità dei coefficienti di dilatazione e restringimento indicati, le proprietà di diverse piastre e prepreg sono diverse e devono essere utilizzate le piastre corrispondenti I parametri prepreg vengono pressati insieme e i materiali speciali che non sono mai stati utilizzati devono verificare i parametri di processo.




2.6 Processo di perforazione




A causa della sovrapposizione di ogni strato, la piastra e lo strato di rame sono troppo spessi, il che causerà grave usura sulla punta del trapano e romperà facilmente la punta del trapano. Il numero di fori, la velocità di caduta e la velocità di rotazione sono opportunamente ridotti. Misurare accuratamente l'espansione e la contrazione della scheda per fornire coefficienti accurati; Il numero di strati è 14, il diametro del foro è 0.2mm, o la distanza tra foro e linea è 0.175mm, e la precisione della posizione del foro è 0.025mm. Il diametro del foro è più grande di Ï4.0mm. La perforazione a passo, con un rapporto spessore-diametro di 12:1, adotta i metodi di perforazione a passo e positivi e negativi; per controllare la parte anteriore della perforazione e lo spessore del foro, le tavole alte dovrebbero essere forate con un nuovo trapano o un trapano a una mola per quanto possibile e lo spessore del foro dovrebbe essere controllato entro 25um. Al fine di migliorare il problema della bava di perforazione delle piastre di rame spesse ad alto aumento, dopo la verifica del lotto, l'uso di piastre di supporto ad alta densità, il numero di piastre impilate è uno, i tempi di macinazione della punta del trapano sono controllati entro 3 volte, che possono efficacemente migliorare le bave di perforazione.




Per schede ad alto livello per la trasmissione di dati ad alta frequenza, ad alta velocità e massiccia, la tecnologia di back-drilling è un modo efficace per migliorare l'integrità del segnale. Il trapano posteriore controlla principalmente la lunghezza della stub rimanente, la consistenza della posizione del foro dei due fori e il filo di rame nel foro. Non tutte le attrezzature della perforatrice hanno la funzione di perforazione posteriore, l'attrezzatura della perforatrice deve essere tecnicamente aggiornata (con la funzione di perforazione posteriore), o la perforatrice con la funzione di perforazione posteriore deve essere acquistata. La tecnologia di retroforatura utilizzata dalla letteratura relativa all'industria e dalle applicazioni mature di produzione di massa comprende principalmente: metodo tradizionale di retroforatura controllato in profondità, strato interno è retroforatura con strato di feedback del segnale, la retroforatura di profondità è calcolata secondo il rapporto di spessore della piastra, che non sarà ripetuto qui.


Three, prova di affidabilità




Le schede ad alto livello sono generalmente schede di sistema, che sono più spesse, più pesanti e più grandi nelle dimensioni unitarie rispetto alle schede multistrato convenzionali. Anche la capacità termica corrispondente è maggiore. Durante la saldatura, più calore è richiesto e il tempo ad alta temperatura della saldatura è più lungo. Ci vogliono da 50 secondi a 90 secondi a 217°C (punto di fusione della saldatura stagno-argento-rame). Allo stesso tempo, la velocità di raffreddamento della scheda ad alto strato è relativamente lenta, quindi il tempo per la prova di saldatura a riflusso è esteso e in conformità con IPC-6012C, IPC-TM-650 standard e requisiti industriali, la prova di affidabilità principale della scheda ad alto strato, come descritto nella tabella 2.



Fourth, la conclusione




Ci sono relativamente poche letterature di ricerca sulla tecnologia di elaborazione dei circuiti stampati di alto livello nell'industria. Questo articolo introduce i punti chiave di controllo del processo di produzione come la selezione del materiale, la progettazione della struttura laminata, l'allineamento degli strati intermedi, la produzione della linea interna dello strato, il processo di pressatura, il processo di perforazione, ecc., al fine di fornire il riferimento e la comprensione peer e sperare che più pari parteciperanno alla ricerca tecnica e alla comunicazione dei circuiti stampati di alto livello.