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Les principales difficultés de fabrication de la carte de circuit de haut niveau, telles que l'alignement entre couches, la fabrication de circuits internes, la fabrication de sertissage, la fabrication de forage et ainsi de suite. Visant les principales difficultés de fabrication, ce document présente les principaux points de contrôle de la production de processus clés tels que le contrôle de l'alignement entre couches, la conception de la structure stratifiée, le processus de circuit interne, le processus de stratification et le processus de forage, qui peuvent être utilisés comme référence pour les pairs.

Les cartes de circuit de haut niveau sont généralement définies comme des cartes de circuit à couches multiples de haut niveau avec 10 à 20 couches ou plus, qui sont plus difficiles à traiter que les cartes de circuit à couches multiples traditionnelles et ont des exigences de qualité et de fiabilité élevées. Ils sont principalement utilisés dans les équipements de communication, les serveurs haut de gamme, l'électronique médicale, l'aviation, le contrôle industriel, l'armée et d'autres domaines. Ces dernières années, la demande du marché pour les cartes de haut niveau dans les domaines de la communication d'application, de la station de base, de l'aviation et de l'armée est toujours forte. Avec le développement rapide de la Chine’ sur le marché des équipements de télécommunications, les perspectives de marché des cartes de haut niveau sont prometteuses.

Actuellement, les fabricants de PCB qui peuvent produire en masse des cartes de circuit de haut niveau en Chine proviennent principalement d'entreprises financées à l'étranger ou de quelques entreprises nationales. La production de cartes de circuit de haut niveau nécessite non seulement des investissements technologiques et d'équipement plus élevés, mais aussi l'accumulation d'expérience des techniciens et du personnel de production. Dans le même temps, les procédures de certification des clients pour l'importation de cartes de circuits de haut niveau sont strictes et encombrantes. Par conséquent, le seuil pour les cartes de circuit de haut niveau pour entrer dans l'entreprise est élevé et le cycle de production d'industrialisation est long. Le nombre moyen de couches de PCB est devenu un indice technique important pour mesurer le niveau technique et la structure du produit des entreprises de PCB. Ce document décrit brièvement les principales difficultés de traitement rencontrées dans la production de cartes de circuits de haut niveau et présente les principaux points de contrôle des principaux processus de production de cartes de circuits de haut niveau pour référence et référence.

Principales difficultés de production

Par rapport aux caractéristiques des cartes de circuit classiques, les cartes de circuit de haut niveau ont les caractéristiques de cartes plus épaisses, plus de couches, de lignes et de vias plus denses, de tailles d'unité plus grandes, de couches diélectriques plus minces et d'exigences plus strictes pour l'espace intérieur, l'alignement entre couches, le contrôle de l'impédance et la fiabilité.

1.1 Difficulté d'alignement entre couches

En raison du grand nombre de couches de tableau de haut niveau, le client’ L'extrémité de conception s a des exigences de plus en plus strictes sur l'alignement des couches de PCB, et la tolérance d'alignement entre les couches est généralement contrôlée à ± 75μm. Compte tenu de la grande taille unitaire de la carte de haut niveau, de la température ambiante et de l'humidité de l'atelier de transfert de graphiques, de la superposition de dislocation et du mode de positionnement entre couches causés par l'expansion et la contraction incohérentes de différentes couches de carte de noyau, il est plus difficile de contrôler l'alignement entre couches de la carte de haut niveau.

1.2 Difficultés à réaliser le circuit interne

La carte de haut niveau adopte des matériaux spéciaux tels que Tg élevé, haute vitesse, haute fréquence, cuivre épais et couche diélectrique mince, ce qui met en avant des exigences élevées pour la fabrication et le contrôle de la taille graphique du circuit intérieur, comme l'intégrité de la transmission du signal d'impédance, ce qui augmente la difficulté de la fabrication du circuit intérieur. La largeur de ligne et l'espacement de ligne sont petits, les circuits ouverts et courts augmentent, les micro courts augmentent et le taux de qualification est faible; Il existe de nombreuses couches de signal de lignes fines, et la probabilité de détection AOI manquante dans la couche interne augmente; La plaque de noyau interne est mince, facile à plier, ce qui entraîne une mauvaise exposition, et il est facile de rouler après la gravure; La plupart des panneaux de haut niveau sont des panneaux de système de grande taille unitaire, et le coût de déchargement des produits finis est relativement élevé.

1.3 Difficultés de fabrication du laminage

Lorsque plusieurs plaques intérieures de noyau et des feuilles semi-durcies sont superposées, des défauts tels que la plaque coulissante, la délamination, la cavité de résine et les résidus de bulles sont faciles à survenir dans la production de sertissage. Lors de la conception de la structure stratifiée, il est nécessaire de considérer pleinement la résistance à la chaleur, la résistance à la tension, la quantité de remplissage de colle et l'épaisseur moyenne du matériau, et de définir un programme de stratification de plaques de haut niveau raisonnable. Il y a de nombreuses couches, et le contrôle de l'expansion et de la contraction et la compensation du coefficient de taille ne peuvent pas être cohérents; La couche d'isolation intercouche est mince, ce qui est facile à conduire à l'échec du test de fiabilité intercouche. La figure 1 est un schéma du défaut de délamination de plaque à éclatement après essai de contrainte thermique.

1.4 Difficultés de forage

L'utilisation de plaques spéciales de cuivre haute Tg, haute vitesse, haute fréquence et épaisse augmente la difficulté de la rugosité de forage, de la bourre de forage et de l'élimination de la saleté de forage. Il y a de nombreuses couches, l'épaisseur totale de cuivre et l'épaisseur de plaque sont accumulées, et l'outil de forage est facile à briser; La défaillance de Caf causée par BGA dense et l'espacement de la paroi de trou étroit; En raison de l'épaisseur de la plaque, il est facile de causer le problème de forage oblique.

2、Contrôle du processus de production clé

2.1 Sélection des matériaux

Avec le développement des composants électroniques dans la direction de la haute performance et de la multifonction, il apporte également la transmission de signal à haute fréquence et à grande vitesse. Par conséquent, il est nécessaire que la constante diélectrique et la perte diélectrique des matériaux de circuit électronique soient relativement faibles, ainsi que la faible CTE, la faible absorption d'eau et de meilleurs matériaux stratifiés revêtus de cuivre de haute performance, afin de répondre aux exigences de traitement et de fiabilité des cartes de haut niveau. Les fournisseurs de plaques communes comprennent principalement une série, la série B, la série C et la série D. Voir tableau 1 pour la comparaison des principales caractéristiques de ces quatre substrats internes. Pour la carte de circuit en cuivre épaisse de haut niveau, la feuille semi-durcie à haute teneur en résine est sélectionnée. La quantité de flux de colle de la feuille semi-durcie entre couches est suffisante pour remplir les graphiques de la couche interne. Si la couche moyenne isolante est trop épaisse, la carte finie peut facilement être trop épaisse. Au contraire, si la couche moyenne isolante est trop mince, il est facile de causer des problèmes de qualité tels que la stratification moyenne et la défaillance des essais à haute tension. Par conséquent, la sélection des matériaux de milieu isolant est très importante.

2.2 Conception de la structure stratifiée

Les principaux facteurs pris en compte dans la conception de la structure stratifiée sont la résistance à la chaleur, la résistance à la tension, la quantité de remplissage de colle et l'épaisseur de la couche diélectrique du matériau, et les principes principaux suivants doivent être suivis.

(1) Le fabricant de la feuille semi-durcie et de la carte de noyau doit être cohérent. Afin d'assurer la fiabilité des PCB, une seule feuille semi-durcie 1080 ou 106 ne doit pas être utilisée pour toutes les couches de feuille semi-durcie (sauf si le client a des exigences spéciales). Lorsque le client n'a pas d'exigences d'épaisseur moyenne, l'épaisseur moyenne entre les couches doit être garantie à ≥ 0,09 mm selon ipc-a-600g.

(2) Lorsque les clients exigent une carte Tg élevée, la carte de noyau et la feuille semi-durcie doivent utiliser des matériaux Tg élevés correspondants.

(3) pour le substrat intérieur de 3 oz ou plus, des feuilles semi-durcies à haute teneur en résine doivent être sélectionnées, telles que 1080r / C65%, 1080hr / C68%, 106R / c73% et 106hr / C76%; cependant, la conception structurelle de 106 feuilles semi-durcies à haute colle doit être évitée autant que possible pour éviter la superposition de plusieurs feuilles semi-durcies. Parce que le fil de fibre de verre est trop mince, le fil de fibre de verre s'effondre dans la grande zone du substrat, affectant la stabilité dimensionnelle et la stratification de l'explosion de plaque.

(4) Si le client n'a pas d'exigences spéciales, la tolérance d'épaisseur de la couche diélectrique intercalaire est généralement contrôlée par / – 10%. Pour la plaque d'impédance, la tolérance d'épaisseur diélectrique est contrôlée par la tolérance IPC-4101 C / M. Si le facteur d'influence de l'impédance est lié à l'épaisseur du substrat, la tolérance de la plaque doit également être contrôlée par la tolérance ipc-4101c / m.

2.3 Contrôle de l'alignement entre couches

Pour la précision de la compensation de la taille de la carte de noyau interne et le contrôle de la taille de la production, il est nécessaire de compenser avec précision la taille graphique de chaque couche de carte de haut niveau à travers les données et l'expérience des données historiques recueillies dans la production pendant un certain temps pour assurer la cohérence de la tension et du rétrécissement de chaque couche de carte de noyau. Sélectionnez le mode de positionnement intercouche de haute précision et fiable avant le stratification, par exemple, broche Lam, fusion à chaud et combinaison de rivets. La mise en place de procédures de stratification appropriées et l'entretien quotidien de la presse sont la clé pour assurer la qualité du stratification. Contrôlez la colle de stratification et l'effet de refroidissement et réduisez le problème de la dislocation des couches intermédiaires. Le contrôle de l'alignement entre couches doit être considéré de manière exhaustive à partir de la valeur de compensation interne, du mode de positionnement de stratification, des paramètres du processus de stratification, des caractéristiques du matériau et d'autres facteurs.

2.4 Processus de ligne interne

Puisque la capacité analytique de la machine d'exposition traditionnelle est d'environ 50um, pour la production de plaques de haut niveau, la machine d'imagerie directe laser (LDI) peut être introduite pour améliorer la capacité analytique graphique, qui peut atteindre environ 20um. La précision d'alignement de la machine d'exposition traditionnelle est de ± 25μUm, la précision d'alignement entre couches est supérieure à 50μm. En utilisant une machine d'exposition d'alignement de haute précision, la précision d'alignement graphique peut être améliorée à environ 15um et la précision d'alignement entre couches peut être contrôlée à l'intérieur de 30um, ce qui réduit l'écart d'alignement de l'équipement traditionnel et améliore la précision d'alignement entre couches de la carte de haut niveau.

Afin d'améliorer la capacité de gravure de ligne, la largeur et le tampon de la ligne doivent être ajustés dans la conception d'ingénierie (ou anneau de soudage) en plus de donner une compensation appropriée, il est également nécessaire de prendre en considération la conception plus détaillée pour le montant de compensation de graphiques spéciaux, tels que la ligne de retour et la ligne indépendante. Confirmez si la compensation de conception de la largeur de ligne intérieure, la distance de ligne, la taille de l'anneau d'isolation, la distance de ligne indépendante et de trou à ligne est raisonnable, sinon changez la conception d'ingénierie. S'il existe des exigences de conception d'impédance et de réactivité inductive, faites attention à savoir si la compensation de conception de la ligne indépendante et de la ligne d'impédance est suffisante, les paramètres doivent être contrôlés lors de la gravure et la production par lots ne peut être effectuée qu'après que la première pièce a été confirmée comme étant qualifiée. Afin de réduire la corrosion latérale de gravure, il est nécessaire de contrôler la composition chimique de chaque groupe de solution de gravure dans la meilleure plage. L'équipement traditionnel de ligne de gravure a une capacité de gravure insuffisante. L'équipement peut être techniquement transformé ou importé en équipement de ligne de gravure de haute précision pour améliorer l'uniformité de gravure et réduire les problèmes tels que le bord rugueux et la gravure impure.

2.5 Processus de stratification

Actuellement, les méthodes de positionnement entre couches avant le stratification comprennent principalement: broche Lam, fusion à chaud, rivet, combinaison de fusion à chaud et rivet, et différentes méthodes de positionnement sont adoptées pour différentes structures de produits. Pour les plaques de haut niveau, la broche Lam est adoptée, ou le rivetage de fusion est utilisé. La machine de poinçonnage QPE poinçonne des trous de positionnement et la précision de poinçonnage est contrôlée à ± 25μm. Lors de la fusion, des rayons X doivent être utilisés pour vérifier l'écart de couche de la première plaque réalisée par la machine de réglage, et le lot ne peut être réalisé qu'après que l'écart de couche a été qualifié. Lors de la production par lots, il est nécessaire de vérifier si chaque plaque est fondue dans l'unité pour éviter une délamination ultérieure. L'équipement de stratification adopte une presse de soutien haute performance pour répondre à la précision et à la fiabilité de l'alignement entre couches des plaques de haut niveau.

Selon la structure stratifiée de la carte de haut niveau et les matériaux utilisés, étudiez la procédure de stratification appropriée, définissez le meilleur taux d'augmentation de température et la courbe, réduisez de manière appropriée le taux d'augmentation de température de la carte pressée dans la procédure de stratification conventionnelle de la carte de circuit à couches multiples, prolongez le temps de durcissement à haute température, faites que la résine circule pleinement et solidifie et évitez les problèmes tels que la plaque coulissante et la dislocation entre couches dans le processus de stratification. Les plaques ayant des valeurs TG différentes ne peuvent pas être les mêmes que les plaques à grille; Les plaques avec des paramètres ordinaires ne peuvent pas être mélangées avec des plaques avec des paramètres spéciaux; Pour assurer la rationalité du coefficient de rétrécissement de tension, les propriétés des différentes plaques et des feuilles semi-durcies sont différentes, de sorte que les paramètres de feuille semi-durcie de plaque correspondants doivent être utilisés pour la compression et les paramètres de processus doivent être vérifiés pour des matériaux spéciaux qui n'ont jamais été utilisés.

2.6 Technologie de forage

En raison de la superposition de chaque couche, la plaque et la couche de cuivre sont trop épaisses, la broche de forage est sérieusement usée, le couteau de forage est facile à casser et le nombre de trous secs, la vitesse de chute et la vitesse de rotation sont réduits de manière appropriée. Mesurer avec précision l'expansion et la contraction de la plaque pour fournir un coefficient précis; Si le nombre de couches ≥ 14, le diamètre du trou ≤ 0,2 mm ou la distance du trou à la ligne ≤ 0,175 mm, la plate-forme de forage avec une précision de position du trou ≤ 0,025 mm doit être utilisée pour la production; diamètreφLe diamètre du trou supérieur à 4,0 mm adopte le forage étape par étape, le rapport du diamètre d'épaisseur est de 12: 1, et la méthode de production de forage étape par étape et de forage positif et négatif est adoptée; Contrôlez l'épaisseur de la rebure et du trou du forage. La dalle de haut niveau doit être perçue avec un nouveau couteau de forage ou un couteau de forage de broyage dans la mesure du possible, et l'épaisseur du trou doit être contrôlée dans les 25um. Afin d'améliorer le problème de la bourre de forage de la plaque de cuivre épaisse de haut niveau, par la vérification par lots, l'utilisation de la plaque de soutien de haute densité, le nombre de plaques stratifiées est un, et les temps de broyage de la broche de forage sont contrôlés dans les 3 fois, ce qui peut efficacement améliorer la bourre de forage, comme montré dans l'image ci-dessous:

Pour la carte de haut niveau utilisée pour la transmission de données à haute fréquence, à grande vitesse et massive, la technologie de forage arrière est une méthode efficace pour améliorer l'intégrité du signal. Le forage arrière contrôle principalement la longueur résiduelle du tronçon, la cohérence de la position du trou des deux trous et le fil de cuivre dans le trou. Tous les équipements de machine de forage n'ont pas la fonction de forage arrière, l'équipement de machine de forage doit être techniquement mis à niveau (avec la fonction de forage arrière), ou la machine de forage avec la fonction de forage arrière doit être achetée. La technologie de forage arrière appliquée à partir de la littérature industrielle pertinente et de la production en masse mature comprend principalement: méthode de forage arrière traditionnelle de contrôle de profondeur, forage arrière avec couche de rétroaction de signal dans la couche intérieure et forage arrière avec profondeur calculée selon l'exemple du rapport d'épaisseur de plaque, qui ne sera pas répété ici.

3、Test de fiabilité

La plaque de haut niveau est généralement une plaque de système, qui est plus épaisse et plus lourde que la plaque multicouche conventionnelle, a une taille unitaire plus grande et la capacité thermique correspondante est également plus grande. Pendant le soudage, plus de chaleur est nécessaire et le temps de soudage à haute température est long. À 217 ℃ (point de fusion de soudure de cuivre d'étain et d'argent), il faut 50 secondes à 90 secondes.

4 Conclusion

La littérature de recherche sur la technologie de traitement de cartes de circuit de haut niveau est relativement peu disponible dans l'industrie. Ce document présente les principaux points de contrôle du processus des principaux processus de production tels que la sélection des matériaux, la conception de la structure stratifiée, l'alignement des couches intermédiaires, la fabrication du circuit interne, le processus de stratification et le processus de forage, afin de fournir une référence et une compréhension par les pairs, et espère que plus de pairs participeront à la recherche technique et à la communication des cartes de circuits de haut niveau.