Laag-tot-laag-belyningstegnieke vir meerdaagse PCB-samestelling: om akkuraatheid in komplekse ontwerpe te verseker
Meerlaag-PCB's, wat gereeld in hoë-snelheid digitale, RF- en hoë-digtheidstoepassings gebruik word, benodig presiese belyning tussen lae om seinintegriteit te handhaaf, kortsluitings te vermy en meganiese stabiliteit te verseker. Wanbelyning so klein as 50 mikron kan die beheer van die impedansie ontwrig, via-na-spoor kortbroek veroorsaak, of verswak deurgate (PTH's). Hieronder is gevorderde tegnieke om die laag-tot-laag-belyning gedurende die vervaardigingsproses te bereik en te verifieer.
Voor-lamineringsbelyning: Stel die basis vir akkuraatheid in
Voor-lamineringsbelyning begin met die binneste laagkorrels, wat individueel verwerk word voordat dit opgestapel en in 'n meerlaagstruktuur gedruk word. Optiese registrasiemerke, of fiducials, word op elke kern op gestandaardiseerde posisies gedruk (bv. Hoeke of naby kritieke kenmerke). Hierdie merke is tipies sirkelvormig of kruisvormig met 'n hoë kontrasafwerking (bv. Koper op 'n nie-geleidende agtergrond) om sigbaarheid onder outomatiese inspeksiestelsels te verseker. Tydens kernverwerking skep laserboor of meganiese pons in lyn met gate of gleuwe wat dien as fisiese verwysings vir stapel.
Outomatiese optiese belyning (AOA) stelsels gebruik hoë-resolusie-kameras om fidusiale posisies op elke kern vas te lê en dit met 'n digitale verwysingslêer te vergelyk. Die stelsel bereken verrekenings en rotasies, en pas die posisie van elke kern aan met behulp van servo-aangedrewe stadiums om die akkuraatheid van sub-mikron-belyning te bewerkstellig. Byvoorbeeld, 'n 12-laag PCB met 0,1 mm via toonhoogte kan belyningstoleransie van ± 10 mikron tussen lae benodig om via die wanregistrasie van die vat te voorkom. AOA -stelsels bespeur ook kernwarping of vervorming, wat die herbewerking veroorsaak as afwykings aanvaarbare perke oorskry.
Pre-Preg-materiaalkeuse en die hantering van verdere invloedbelyning. Voor-pregblaaie, wat die kern tydens laminering bind, moet eenvormige harsinhoud en dikte hê om ongelyke drukverspreiding te voorkom. Sommige vervaardigers gebruik 'n lae-vloei-voor-preg vir ontwerpe met 'n hoë digtheid om die harsdruk te verminder, wat lae kan verskuif tydens druk. Boonop voorkom die stoor van pre-PREG by gekontroleerde temperatuur en humiditeit (bv. 20-25 ° C, <50% RH) dimensionele veranderinge wat die belyning tydens stapel kan beïnvloed.
Lamineringsprosesbeheer: minimalisering van laagverskuiwing tydens druk
Laminering behels die stapel van die belynde kerns met pre-preg velle en koperfoelie, en dan hitte en druk toepas om dit in 'n enkele bord te versmelt. Temperatuur- en drukprofiele is van kritieke belang om laagverskuiwing te voorkom. Die pers verhoog die temperatuur geleidelik (bv. 2-5 ° C/min) om die hars te versag sonder om termiese skok te veroorsaak, wat die kern kan verdraai of belyning kan afbreek. Piektemperature (tipies 170–200 ° C vir FR-4) word lank genoeg gehou om volle hars te verseker, terwyl druk (300–600 psi) die stapel eweredig saamdruk om leemtes uit te skakel.
Druk plate met platheidstoleransies van ± 5 mikron word gebruik om druk eenvormig oor die bordoppervlak te versprei. Nie-plat plate kan gelokaliseerde drukpunte skep, wat veroorsaak dat lae skuif of delamineer. Sommige gevorderde perse bevat intydse terugvoerstelsels wat die druk en temperatuur op verskeie punte monitor, wat parameters dinamies aanpas om te kompenseer vir variasies in die dikte van die materiaal of kernbelyning. Byvoorbeeld, as 'n sensor ongelyke druk naby die bordkante opspoor, kan die pers die RAM -krag in daardie streek verhoog om belyning te handhaaf.
Koeltempo -beheer na laminering is ewe belangrik. Vinnige afkoeling kan harskrimpingspanning veroorsaak en lae uit die belyning trek. Gekontroleerde verkoeling (bv. 1-3 ° C/min) laat die hars toe om geleidelik te stol, wat die residuele spanning tot die minimum beperk. Na drukwerk word die gelamineerde bord geïnspekteer vir laagverskuiwing met behulp van X-straal- of ultrasoniese beelding, wat verkeerde belyning opspoor deur via posisies oor lae te vergelyk. Afhangend van die toepassing se verdraagsaamheidsvereistes, kan planke met afwykings verder as ± 25 mikron verwerp of herbewerk word.
Verifiëring na-laminering: Versekering van belyning voldoen aan spesifikasies
Elektriese toetsing is 'n primêre metode om laag-tot-laag-belyning in voltooide PCB's te verifieer. Vlieg-sonde-toetsers of bedkies-toebehore kyk na kortbroek of open tussen spore en VIA's wat dui op verkeerde belyning. Vir hoëspoed-ontwerpe meet tyd-domein reflektometrie (TDR) impedansie-konsekwentheid langs kritieke spore, met afwykings wat daarop dui dat die laagverskuiwing die diëlektriese spasiëring beïnvloed. Byvoorbeeld, 'n differensiële paar met 'n teikenimpedansie van 100 ohm kan 'n daling van 10% toon as die een laag relatief tot die ander beweeg, wat die effektiewe diëlektriese konstante verander.
Mikroseksie bied 'n vernietigende, maar definitiewe manier om laagbelyning te inspekteer. 'N Dwarssnit van die PCB word gepoleer en onder 'n mikroskoop ondersoek om die oorvleueling tussen via vate en binne-laagblokkies te meet. Vir 'n 0,2 mm via verbindingslae 2 en 3, moet die vat die kussings op albei lae volledig oorvleuel met 'n opruiming van ≤10 mikron. Mikroseksie onthul ook kwessies soos leemtes in PTHS of harshonger, wat kan voortspruit uit wanaanpassing tydens laminering.
Gevorderde beeldtegnieke soos 3D X-Ray Computered Tomography (CT) bied nie-vernietigende belyningsverifiëring vir komplekse multilagborde. CT -skanderings genereer 'n 3D -model van die interne struktuur van die PCB, waardeur ingenieurs via posisies en laagstapel in al drie dimensies kan visualiseer. Dit is veral nuttig vir planke met begrawe VIA's of opgestapelde mikrovias, waar tradisionele 2D-X-strale die verkeerde belyning in die Z-as kan mis. CT-skanderings kan laagverskuiwing so klein as 5 mikron opspoor, wat dit van onskatbare waarde maak vir lug- of mediese PCB's met nul-verdraagsaamheidsvereistes.
Deur presiese voor-laminering-belyning, gekontroleerde lamineringsprosesse en streng verifikasie na-laminering te integreer, verseker vervaardigers dat meerlaagse PCB's voldoen aan die streng vereistes vir moderne elektronika. Hierdie tegnieke spreek die uitdagings aan om laagtellings, fyner meetkundiges en konstruksies met gemengde materiële te verhoog, wat betroubare werkverrigting moontlik maak in toepassings wat wissel van 5G-infrastruktuur tot outonome voertuie.
