טכנולוגיית יישור בין שכבות עבור הרכבת PCB רב שכבתית.

טכניקות יישור שכבה לשכבה להרכבת PCB רב שכבתי: הבטחת דיוק בעיצובים מורכבים

PCBs רב שכבתי, הנפוצים ביישומים דיגיטליים, RF וצפיפות גבוהה במהירות גבוהה, דורשים יישור מדויק בין שכבות לשמירה על שלמות האות, להימנע מעגלים קצרים ולהבטיח יציבות מכנית. יישור שגוי קטן כמו 50 מיקרון יכול לשבש את בקרת העכבה, לגרום למכנסיים קצרים דרך עקבות, או להחליש חורים מצופים (PTHS). להלן טכניקות מתקדמות להשגה ולאמת יישור שכבה לשכבה לאורך כל תהליך הייצור.

יישור מקדים למינון: קביעת הבסיס לדיוק

יישור מקדים למינון מתחיל בליבות השכבה הפנימית, המעובדות באופן פרטני לפני שנערמו ונלחצים למבנה רב שכבתי. סימני רישום אופטיים, או נודדים, מודפסים על כל גרעין במיקומים סטנדרטיים (למשל, פינות או קרוב לתכונות קריטיות). סימנים אלה הם בדרך כלל מעגליים או בצורת צולבת בגימור בעל ניגודיות גבוהה (למשל, נחושת על רקע לא מוליך) כדי להבטיח נראות תחת מערכות פיקוח אוטומטיות. במהלך עיבוד הליבה, קידוח לייזר או אגרוף מכני יוצר חורי יישור או חריצים המשמשים אזכורים פיזיים לערימה.

מערכות יישור אופטי אוטומטי (AOA) משתמשות במצלמות ברזולוציה גבוהה כדי לתפוס עמדות נדיליות על כל ליבה ולהשוות אותן לקובץ התייחסות דיגיטלי. המערכת מחשבת קיזוזים וסיבובים, מתאימה את המיקום של כל גרעין באמצעות שלבים מונעים סרוו כדי להשיג דיוק יישור תת-מיקרון. לדוגמה, PCB בן 12 שכבות עם 0.1 מ'מ באמצעות המגרש עשוי לדרוש סובלנות ליישור של ± 10 מיקרון בין שכבות למניעה באמצעות הרשמה שגויה של חבית. מערכות AOA גם מגלות עיוות או עיוות ליבה, מה שמפעיל עיבוד מחדש אם סטיות חורגות מגבולות מקובלים.

בחירת חומרים מקדימה וטיפול בהשפעה נוספת על יישור. גיליונות טרום-טרום, אשר קשורים את הליבות במהלך למינציה, חייבות להיות בעלות תכולת שרף אחידה ועובי כדי להימנע מהפצת לחץ לא אחידה. חלק מהיצרנים משתמשים בטרום זרימה נמוכה לפני עיצובים בצפיפות גבוהה כדי למזער את סחיטת השרף, שיכולה להעביר שכבות במהלך הכבישה. בנוסף, אחסון טרום-טרום בטמפרטורה ובלחות מבוקרים (למשל, 20-25 מעלות צלזיוס, <50% RH) מונע שינויים ממדיים שעלולים להשפיע על היישור במהלך הערימה.

בקרת תהליכי למינציה: צמצום משמרת השכבה במהלך הכבישה

למינציה כוללת ערימת הליבות המיושרות עם גיליונות טרום-טרום ונייר נחושת, ואז יישום חום ולחץ כדי להתיז אותם ללוח יחיד. פרופילי טמפרטורה ולחץ הם קריטיים למניעת משמרת שכבה. העיתונות מעלה את הטמפרטורה בהדרגה (למשל, 2-5 מעלות צלזיוס/דקה) כדי לרכך את השרף מבלי לגרום להלם תרמי, מה שעלול לעוות ליבות או להשפיל את יישור. טמפרטורות שיא (בדרך כלל 170–200 מעלות צלזיוס עבור FR-4) מוחזקות מספיק זמן כדי להבטיח ריפוי שרף מלא, ואילו לחץ (300–600 psi) דוחס את הערימה באופן שווה כדי לחסל חללים.

לחיצה על צלחות עם סובלנות של שטוח של ± 5 מיקרון משמשות להפצת לחץ באופן אחיד על פני השטח. צלחות שאינן שטויות עלולות ליצור נקודות לחץ מקומיות, ולגרום לשכבות להזיז או להפיל. לחיצות מתקדמות מסוימות משלבות מערכות משוב בזמן אמת המפקחות על לחץ וטמפרטורה במספר נקודות, תוך התאמת פרמטרים באופן דינמי כדי לפצות על וריאציות בעובי החומר או יישור הליבה. לדוגמה, אם חיישן מגלה לחץ לא אחיד בסמוך לקצוות הלוח, העיתונות עשויה להגדיל את כוח ה- RAM באזור זה כדי לשמור על יישור.

בקרת קצב קירור לאחר למינציה חשובה לא פחות. קירור מהיר יכול לגרום ללחץ הצטמקות שרף, לשלוף שכבות מהיישור. קירור מבוקר (למשל, 1-3 מעלות צלזיוס/דקה) מאפשר לשרף להתמצק בהדרגה, למזער לחץ שיורי. לאחר לחיצה, הלוח למינציה נבדק לצורך משמרת שכבה באמצעות רנטגן או הדמיה קולית, המאתרת התאמה שגויה על ידי השוואה באמצעות עמדות על פני שכבות. לוחות עם סטיות מעבר ל ± 25 מיקרון עשויים להידחות או לעבד מחדש, תלוי בדרישות הסובלנות של היישום.

אימות שלאחר המינון: הבטחת יישור עונה על מפרטים

בדיקות חשמליות היא שיטה ראשונית לאימות יישור שכבה לשכבה ב- PCBs מוגמרים. בוחני בדיקות מעופפות או גופי מיט-ניצלים בודקים מכנסיים קצרים או נפתחים בין עקבות ל- VIA שיעידו על התאמה שגויה. עבור עיצובים במהירות גבוהה, Reflectometry Tomain Reflectometry (TDR) מודדים עקביות עכבה לאורך עקבות קריטיים, כאשר סטיות מרמזות על שינוי שכבה המשפיע על המרווח הדיאלקטרי. לדוגמה, זוג דיפרנציאלי עם עכבת יעד של 100 אוהם עשוי להראות ירידה של 10% אם שכבה אחת עוברת ביחס לשנייה, ומשנה את הקבוע הדיאלקטרי היעיל.

מיקרו -סעיף מספק דרך הרסנית אך מוחלטת לבדוק את יישור השכבה. חתך רוחב של ה- PCB מלוטש ונבדק תחת מיקרוסקופ למדידת החפיפה בין חביות לרפידות שכבה פנימיות. עבור 0.2 מ'מ באמצעות חיבור שכבות 2 ו -3, החבית צריכה לחפוף באופן מלא את הרפידות בשתי השכבות עם מרווח של ≤10 מיקרון. מיקרוסקוזציה חושפת גם סוגיות כמו חללים ב- PTHS או ברעב שרף, שעלולים לנבוע מהתאמה לא נכונה במהלך למינציה.

טכניקות הדמיה מתקדמות כמו טומוגרפיה ממוחשבת רנטגן תלת-ממדית (CT) מציעות אימות יישור לא הרסני עבור לוחות רב שכבתיים מורכבים. סריקות CT מייצרות דגם תלת ממדי של המבנה הפנימי של ה- PCB, ומאפשר למהנדסים לדמיין באמצעות מיקומים וערימת שכבה בכל שלושת הממדים. זה שימושי במיוחד עבור לוחות עם VIAs קבורים או מיקרוביות מוערמות, בהן צילומי רנטגן דו-מימדיים מסורתיים עלולים להחמיץ התאמה שגויה בציר ה- Z. סריקות CT יכולות לאתר משמרת שכבה קטנה כמו 5 מיקרון, מה שהופך אותם לא יסולא בפז עבור PCB או תעופה וחלל רפואי עם דרישות אפס סובלנות.

על ידי שילוב יישור מדויק של לימינציה, תהליכי למינציה מבוקרים ואימות קפדני לאחר המנמול, היצרנים מבטיחים כי PCBs רב שכבתיים עומדים בדרישות היישור המחמירות של האלקטרוניקה המודרנית. טכניקות אלה עוסקות באתגרים של הגדלת ספירת שכבות, גיאומטריות עדינות יותר ומבנים חומריים מעורבים, המאפשרים ביצועים אמינים ביישומים הנעים בין תשתית 5G וכלה ברכבים אוטונומיים.