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Las principales dificultades de fabricación de la placa de circuito de alto nivel, como la alineación entre capas, la fabricación de circuitos internos, la fabricación de prensado, la fabricación de perforación y así sucesivamente. Con el objetivo de las principales dificultades de fabricación, este documento introduce los puntos clave de control de producción de procesos clave como el control de alineación entre capas, el diseño de la estructura laminada, el proceso de circuito interno, el proceso de laminación y el proceso de perforación, que se pueden usar como referencia para pares.

Las placas de circuito de alto nivel se definen generalmente como placas de circuito de múltiples capas de alto nivel con 10 ~ 20 capas o más, que son más difíciles de procesar que las placas de circuito de múltiples capas tradicionales, y tienen requisitos de alta calidad y fiabilidad. Se utilizan principalmente en equipos de comunicación, servidores de gama alta, electrónica médica, aviación, control industrial, militar y otros campos. En los últimos años, la demanda del mercado de placas de alto nivel en los campos de la comunicación de aplicaciones, estación base, aviación y militar sigue siendo fuerte. Con el rápido desarrollo de China’ mercado de equipos de telecomunicaciones, la perspectiva de mercado de las tablas de alto nivel es prometedora.

En la actualidad, los fabricantes de PCB que pueden producir en masa placas de circuito de alto nivel en China son principalmente de empresas con financiación extranjera o algunas empresas nacionales. La producción de placas de circuitos de alto nivel requiere no solo una mayor inversión en tecnología y equipos, sino también la acumulación de experiencia de técnicos y personal de producción. Al mismo tiempo, los procedimientos de certificación del cliente para la importación de placas de circuito de alto nivel son estrictos y engorrosos. Por lo tanto, el umbral para que las placas de circuito de alto nivel entren en la empresa es alto y el ciclo de producción de industrialización es largo. El número medio de capas de PCB se ha convertido en un importante índice técnico para medir el nivel técnico y la estructura del producto de las empresas de PCB. Este documento describe brevemente las principales dificultades de procesamiento encontradas en la producción de placas de circuitos de alto nivel, e introduce los puntos clave de control de los procesos clave de producción de placas de circuitos de alto nivel para referencia y referencia.

Principales dificultades de producción

En comparación con las características de las placas de circuito convencionales, las placas de circuito de alto nivel tienen las características de placas más gruesas, más capas, líneas y vías más densas, tamaño de unidad más grande, capas dieléctricas más delgadas y requisitos más estrictos para el espacio interior, la alineación entre capas, el control de impedancia y la fiabilidad.

1.1 Dificultad de alineación entre capas

Debido al gran número de capas de placa de alto nivel, el cliente’ El extremo de diseño de PCB tiene requisitos cada vez más estrictos sobre la alineación de capas de PCB, y la tolerancia de alineación entre capas generalmente se controla a ± 75 μm. Teniendo en cuenta el diseño de tamaño unitario grande de la placa de alto nivel, la temperatura ambiente y la humedad del taller de transferencia de gráficos, la superposición de dislocación y el modo de posicionamiento entre capas causados por la expansión y contracción inconsistentes de diferentes capas de placa de núcleo, es más difícil controlar la alineación entre capas de la placa de alto nivel.

1.2 Dificultades en la fabricación del circuito interno

La placa de alto nivel adopta materiales especiales como alta Tg, alta velocidad, alta frecuencia, cobre grueso y capa dieléctrica delgada, lo que presenta altos requisitos para la fabricación y el control del tamaño gráfico del circuito interno, como la integridad de la transmisión de señales de impedancia, lo que aumenta la dificultad de la fabricación del circuito interno. El ancho de la línea y el espaciamiento de la línea son pequeños, los cortocircuitos abiertos y los cortocircuitos aumentan, el micro cortocircuito aumenta y la tasa de cualificación es baja; Hay muchas capas de señal de líneas finas, y la probabilidad de falta de detección de AOI en la capa interna aumenta; La placa de núcleo interior es delgada, fácil de plegar, lo que resulta en una mala exposición, y es fácil de rodar después del grabado; La mayoría de las placas de alto nivel son placas de sistema con un tamaño unitario grande, y el costo de desechado de los productos terminados es relativamente alto.

1.3 dificultades de fabricación de laminación

Cuando se superponen múltiples placas de núcleo interior y láminas semicuradas, son fáciles producirse defectos tales como placa deslizante, delaminación, cavidad de resina y residuos de burbujas en la producción de prensado. Al diseñar la estructura laminada, es necesario considerar completamente la resistencia al calor, la resistencia al voltaje, la cantidad de llenado de pegamento y el grosor medio del material, y establecer un programa de laminación de placas de alto nivel razonable. Hay muchas capas, y el control de la expansión y contracción y la compensación del coeficiente de tamaño no puede ser consistente; La capa de aislamiento entre capas es delgada, lo que es fácil de conducir al fallo de la prueba de fiabilidad entre capas. La figura 1 es un diagrama del defecto de la delaminación de la placa de rotura después de la prueba de tensión térmica.

1.4 Dificultades de perforación

El uso de placas especiales de cobre de alta Tg, alta velocidad, alta frecuencia y grueso aumenta la dificultad de la rugosidad de la perforación, la rebara de perforación y la eliminación de la suciedad de la perforación. Hay muchas capas, el grosor total de cobre y el grosor de la placa se acumulan, y la herramienta de perforación es fácil de romper; Falla de Caf causada por BGA denso y espaciamiento de pared de agujero estrecho; Debido al grosor de la placa, es fácil causar el problema de la perforación oblicua.

2、Control del proceso de producción clave

2.1 Selección de materiales

Con el desarrollo de componentes electrónicos en la dirección de alto rendimiento y multifunción, también trae transmisión de señal de alta frecuencia y alta velocidad. Por lo tanto, se requiere que la constante dieléctrica y la pérdida dieléctrica de los materiales de circuito electrónico sean relativamente bajas, así como una baja CTE, baja absorción de agua y mejores materiales laminados revestidos de cobre de alto rendimiento, para satisfacer los requisitos de procesamiento y fiabilidad de las placas de alto nivel. Los proveedores comunes de placas incluyen principalmente una serie, serie B, serie C y serie D. Véase la Tabla 1 para la comparación de las características principales de estos cuatro sustratos internos. Para la placa de circuito de cobre gruesa de alto nivel, se selecciona la lámina semicurada con alto contenido de resina. La cantidad de flujo de pegamento de la lámina semicurada entre capas es suficiente para llenar los gráficos de la capa interna. Si la capa de medio aislante es demasiado gruesa, la placa acabada es fácil de ser demasiado gruesa. Por el contrario, si la capa media aislante es demasiado delgada, es fácil causar problemas de calidad tales como estratificación media y fallo de prueba de alta tensión. Por lo tanto, la selección de materiales medios aislantes es muy importante.

2.2 Diseño de la estructura laminada

Los principales factores considerados en el diseño de la estructura laminada son la resistencia al calor, la resistencia al voltaje, la cantidad de llenado de pegamento y el grosor de la capa dieléctrica del material, y se deben seguir los siguientes principios principales.

(1) El fabricante de la lámina semi curada y la placa del núcleo debe ser consistente. Con el fin de garantizar la fiabilidad de los PCB, no se debe utilizar una sola hoja semicurada 1080 o 106 para todas las capas de hoja semicurada (a menos que el cliente tenga requisitos especiales). Cuando el cliente no tiene requisitos de grosor medio, el grosor medio entre capas debe garantizarse que sea ≥ 0,09 mm de acuerdo con ipc-a-600g.

(2) Cuando los clientes requieren una placa de alta Tg, la placa de núcleo y la hoja semi curada usarán los materiales correspondientes de alta Tg.

(3) para el sustrato interior de 3 onzas o más, se seleccionarán láminas semicuradas con alto contenido de resina, tales como 1080r / C65%, 1080hr / C68%, 106R / c73% y 106hr / C76%; Sin embargo, el diseño estructural de 106 láminas semicuradas de alta pegamento debe evitarse en la medida de lo posible para evitar la superposición de múltiples 106 láminas semicuradas. Debido a que el hilo de fibra de vidrio es demasiado delgado, el hilo de fibra de vidrio se colapsa en el área de sustrato grande, afectando la estabilidad dimensional y la estratificación de explosión de placas.

(4) Si el cliente no tiene requisitos especiales, la tolerancia del espesor de la capa dieléctrica entre capas generalmente se controla por / – 10%. Para la placa de impedancia, la tolerancia del grosor dieléctrico se controla mediante la tolerancia C / M ipc-4101. Si el factor de influencia de la impedancia está relacionado con el grosor del sustrato, la tolerancia de la placa también debe controlarse mediante la tolerancia ipc-4101c / m.

2.3 Control de alineación entre capas

Para la exactitud de la compensación del tamaño de la placa central interna y el control del tamaño de la producción, es necesario compensar con precisión el tamaño gráfico de cada capa de placa de alto nivel a través de los datos y la experiencia de datos históricos recopilados en la producción durante un cierto tiempo para garantizar la consistencia de la tensión y la contracción de cada capa de placa central. Seleccione el modo de posicionamiento de capa intermedia de alta precisión y fiable antes de la laminación, por ejemplo, pin Lam, fusión en caliente y combinación de remache. El establecimiento de procedimientos de proceso de laminación apropiados y el mantenimiento diario de la prensa son la clave para garantizar la calidad de la laminación. Controlar el pegamento de laminación y el efecto de enfriamiento y reducir el problema de la dislocación entre capas. El control de alineación entre capas debe considerarse de manera exhaustiva a partir del valor de compensación interna, el modo de posicionamiento de laminación, los parámetros del proceso de laminación, las características del material y otros factores.

2.4 Proceso de línea interna

Dado que la capacidad analítica de la máquina de exposición tradicional es de aproximadamente 50um, para la producción de placas de alto nivel, se puede introducir la máquina de imagen directa láser (LDI) para mejorar la capacidad analítica gráfica, que puede alcanzar aproximadamente 20um. La precisión de alineación de la máquina de exposición tradicional es de ± 25μM, la precisión de alineación entre capas es mayor que 50μm. Usando la máquina de exposición de alineación de alta precisión, la precisión de alineación gráfica se puede mejorar a aproximadamente 15 um, y la precisión de alineación entre capas se puede controlar dentro de 30 um, lo que reduce la desviación de alineación del equipo tradicional y mejora la precisión de alineación entre capas de la placa de alto nivel.

Con el fin de mejorar la capacidad de grabado de la línea, el ancho y la almohadilla de la línea deben ajustarse en el diseño de ingeniería (o anillo de soldadura), además de dar una compensación adecuada, también es necesario considerar el diseño más detallado para la cantidad de compensación de gráficos especiales, como la línea de retorno y la línea independiente. Confirme si la compensación de diseño de ancho de línea interior, distancia de línea, tamaño del anillo de aislamiento, línea independiente y distancia de orificio a línea es razonable, de lo contrario cambie el diseño de ingeniería. Si hay requisitos de diseño de impedancia y reactancia inductiva, preste atención a si la compensación de diseño de línea independiente y línea de impedancia es suficiente, los parámetros se controlarán durante el grabado y la producción por lotes solo se puede llevar a cabo después de que se confirme que la primera pieza está calificada. Con el fin de reducir la corrosión del lado de grabado, es necesario controlar la composición química de cada grupo de solución de grabado dentro del mejor intervalo. El equipo de línea de grabado tradicional tiene una capacidad de grabado insuficiente. El equipo puede ser técnicamente transformado o importado en equipos de línea de grabado de alta precisión para mejorar la uniformidad de grabado y reducir los problemas tales como borde rugoso y grabado sucio.

2.5 Proceso de laminación

En la actualidad, los métodos de posicionamiento entre capas antes de la laminación incluyen principalmente: pin Lam, fusión en caliente, remache, combinación de fusión en caliente y remache, y se adoptan diferentes métodos de posicionamiento para diferentes estructuras de productos. Para placas de alto nivel, se adopta el pin Lam o se utiliza el remache de fusión. La máquina de perforación QPE perfora agujeros de posicionamiento, y la precisión de perforación se controla dentro de ± 25μm. Durante la fusión, se utilizarán rayos X para comprobar la desviación de capa de la primera placa hecha por la máquina de ajuste, y el lote solo se puede hacer después de que se califique la desviación de capa. Durante la producción por lotes, es necesario comprobar si cada placa se funde en la unidad para evitar la posterior delaminación. El equipo de laminación adopta prensa de soporte de alto rendimiento para cumplir con la precisión y fiabilidad de alineación entre capas de placas de alto nivel.

De acuerdo con la estructura laminada de placa de alto nivel y los materiales utilizados, estudiar el procedimiento de laminación apropiado, establecer la mejor tasa de aumento de temperatura y curva, reducir adecuadamente la tasa de aumento de temperatura de la placa prensada en el procedimiento convencional de laminación de placa de circuito de múltiples capas, prolongar el tiempo de curado a alta temperatura, hacer que la resina fluya completamente y solidifique, y evitar los problemas tales como la placa deslizante y la dislocación entre capas en el proceso de laminación. Las placas con diferentes valores de TG no pueden ser las mismas que las placas de rejilla; Las placas con parámetros ordinarios no pueden mezclarse con placas con parámetros especiales; Para garantizar la racionalidad del coeficiente de contracción de tensión, las propiedades de diferentes placas y láminas semicuradas son diferentes, por lo que los parámetros de lámina semicurada de placa correspondientes deben usarse para la compresión y los parámetros de proceso deben verificarse para materiales especiales que nunca se han utilizado.

2.6 Tecnología de perforación

Debido a la superposición de cada capa, la placa y la capa de cobre son demasiado gruesas, la broca se desgasta seriamente, el cuchillo de perforación es fácil de romper y el número de agujeros secos, la velocidad de caída y la velocidad de rotación se reducen adecuadamente. Medir con precisión la expansión y contracción de la placa para proporcionar un coeficiente preciso; Si el número de capas ≥ 14, el diámetro del orificio ≤ 0,2 mm o la distancia del orificio a la línea ≤ 0,175 mm, la plataforma de perforación con precisión de posición del orificio ≤ 0,025 mm se utilizará para la producción; diameterφEl diámetro del agujero por encima de 4,0 mm adopta la perforación paso a paso, la relación del diámetro del espesor es de 12: 1, y se adopta el método de producción de perforación paso a paso y perforación positiva y negativa; Controle la rebaja y el grosor del orificio de la perforación. La losa de alto nivel se perforará con un nuevo cuchillo de perforación o un cuchillo de perforación de molienda en la medida de lo posible, y el grosor del agujero se controlará dentro de 25um. Con el fin de mejorar el problema de rebaja de perforación de placa de cobre gruesa de alto nivel, a través de la verificación por lotes, el uso de placa de soporte de alta densidad, el número de placas laminadas es uno, y los tiempos de molienda de la broca se controlan dentro de 3 veces, lo que puede mejorar efectivamente la rebaja de perforación, como se muestra en la imagen a continuación:

Para la placa de alto nivel utilizada para la transmisión de datos de alta frecuencia, alta velocidad y masiva, la tecnología de retroperforación es un método eficaz para mejorar la integridad de la señal. La perforación posterior controla principalmente la longitud residual del tallón, la consistencia de la posición del orificio de los dos orificios y el alambre de cobre en el orificio. No todos los equipos de la máquina de perforación tienen función de perforación posterior, el equipo de la máquina de perforación debe ser técnicamente actualizado (con función de perforación posterior), o la máquina de perforación con función de perforación posterior debe ser comprada. La tecnología de retroperforación aplicada de la literatura de la industria relevante y la producción en masa madura incluye principalmente: método tradicional de retroperforación de control de profundidad, retroperforación con capa de retroalimentación de señal en la capa interna y retroperforación con profundidad calculada de acuerdo con el ejemplo de la relación de grosor de placa, que no se repetirá aquí.

3、Prueba de fiabilidad

La placa de alto nivel es generalmente una placa de sistema, que es más gruesa y pesada que la placa multicapa convencional, tiene un tamaño unitario mayor, y la capacidad térmica correspondiente también es mayor. Durante la soldadura, se requiere más calor y el tiempo de soldadura a alta temperatura es largo. A 217 ℃ (punto de fusión de soldadura de cobre de estaño y plata), tarda de 50 segundos a 90 segundos.

4 Conclusión

La literatura de investigación sobre tecnología de procesamiento de placas de circuito de alto nivel es relativamente poca en la industria. Este documento introduce los puntos clave de control del proceso de los procesos clave de producción como la selección de materiales, el diseño de la estructura laminada, la alineación entre capas, la fabricación de circuitos internos, el proceso de laminación y el proceso de perforación, para proporcionar referencia y comprensión entre pares, y espera que más pares participen en la investigación técnica y la comunicación de placas de circuitos de alto nivel.