Teknik penjajaran lapisan-ke-lapisan untuk pemasangan PCB multilayer: Memastikan ketepatan dalam reka bentuk kompleks
PCB multilayer, yang biasa digunakan dalam aplikasi digital, RF, dan kepadatan tinggi berkelajuan tinggi, memerlukan penjajaran yang tepat antara lapisan untuk mengekalkan integriti isyarat, mengelakkan litar pintas, dan memastikan kestabilan mekanikal. Misalignment sekecil 50 mikron boleh mengganggu kawalan impedans, menyebabkan seluar pendek melalui-ke-jejak, atau melemahkan berlapis lubang (PTHS). Berikut adalah teknik canggih untuk mencapai dan mengesahkan penjajaran lapisan-ke-lapisan sepanjang proses pembuatan.
Penjajaran pra-laminasi: Menetapkan asas untuk ketepatan
Penjajaran pra-laminasi bermula dengan teras lapisan dalaman, yang diproses secara individu sebelum disusun dan ditekan ke dalam struktur multilayer. Tanda pendaftaran optik, atau fiducial, dicetak pada setiap teras pada kedudukan piawai (contohnya, sudut atau ciri kritikal berhampiran). Tanda-tanda ini biasanya bulat atau berbentuk silang dengan kemasan kontras tinggi (contohnya, tembaga pada latar belakang yang tidak konduktif) untuk memastikan penglihatan di bawah sistem pemeriksaan automatik. Semasa pemprosesan teras, penggerudian laser atau menumbuk mekanikal mencipta lubang penjajaran atau slot yang berfungsi sebagai rujukan fizikal untuk menyusun.
Sistem penjajaran optik automatik (AOA) menggunakan kamera resolusi tinggi untuk menangkap kedudukan fiducial pada setiap teras dan membandingkannya dengan fail rujukan digital. Sistem ini mengira offset dan putaran, menyesuaikan kedudukan setiap teras menggunakan peringkat servo yang didorong untuk mencapai ketepatan penjajaran sub-mikron. Sebagai contoh, PCB 12-lapisan dengan 0.1 mm melalui padang mungkin memerlukan toleransi penjajaran ± 10 mikron antara lapisan untuk mencegah melalui salah faham. Sistem AOA juga mengesan teras perang atau penyimpangan, mencetuskan kerja semula jika penyimpangan melebihi had yang boleh diterima.
Pemilihan dan pengendalian bahan pra-pra dan pengendalian penjajaran pengaruh selanjutnya. Lembaran pra-preg, yang mengikat teras semasa laminasi, mesti mempunyai kandungan resin seragam dan ketebalan untuk mengelakkan pengagihan tekanan yang tidak sekata. Sesetengah pengeluar menggunakan pra-pra aliran rendah untuk reka bentuk berkepadatan tinggi untuk meminimumkan resin squeeze-out, yang boleh mengalihkan lapisan semasa menekan. Di samping itu, menyimpan pra-pra pada suhu dan kelembapan terkawal (contohnya, 20-25 ° C, <50% RH) menghalang perubahan dimensi yang mungkin menjejaskan penjajaran semasa menyusun.
Kawalan Proses Laminasi: Meminimumkan Peralihan Lapisan Semasa Menekan
Laminasi melibatkan menyusun teras sejajar dengan lembaran pra-preg dan foil tembaga, kemudian memohon haba dan tekanan untuk menggabungkannya ke dalam satu papan. Profil suhu dan tekanan adalah penting untuk mencegah peralihan lapisan. Tekan akhbar naik suhu secara beransur -ansur (contohnya, 2-5 ° C/min) untuk melembutkan resin tanpa menyebabkan kejutan haba, yang boleh meledingkan teras atau merendahkan penjajaran. Suhu puncak (biasanya 170-200 ° C untuk FR-4) dipegang cukup lama untuk memastikan penyembuhan resin penuh, manakala tekanan (300-600 psi) memampatkan timbunan sama rata untuk menghapuskan lompang.
Tekan plat dengan toleransi kebosanan ± 5 mikron digunakan untuk mengedarkan tekanan secara seragam di permukaan papan. Plat bukan rata boleh membuat titik tekanan setempat, menyebabkan lapisan beralih atau menghilangkan. Sesetengah tekanan maju menggabungkan sistem maklum balas masa nyata yang memantau tekanan dan suhu pada pelbagai titik, menyesuaikan parameter secara dinamik untuk mengimbangi variasi ketebalan bahan atau penjajaran teras. Sebagai contoh, jika sensor mengesan tekanan yang tidak rata berhampiran tepi papan, akhbar mungkin meningkatkan daya RAM di rantau itu untuk mengekalkan penjajaran.
Kawalan kadar penyejukan selepas laminasi adalah sama pentingnya. Penyejukan pesat boleh menyebabkan tekanan pengecutan resin, menarik lapisan dari penjajaran. Penyejukan terkawal (contohnya, 1-3 ° C/min) membolehkan resin menguatkan secara beransur -ansur, meminimumkan tekanan sisa. Selepas menekan, papan berlamina diperiksa untuk peralihan lapisan menggunakan pencitraan sinar-X atau ultrasonik, yang mengesan misalignment dengan membandingkan melalui kedudukan di seluruh lapisan. Lembaga dengan penyimpangan melebihi ± 25 mikron boleh ditolak atau dikerjakan semula, bergantung kepada keperluan toleransi aplikasi.
Ujian elektrik adalah kaedah utama untuk mengesahkan penjajaran lapisan ke lapisan dalam PCB siap. Penguji siasatan terbang atau lekapan katil-kuku memeriksa seluar pendek atau membuka antara jejak dan vias yang akan menunjukkan penyelewengan. Untuk reka bentuk berkelajuan tinggi, refleksi domain masa (TDR) mengukur konsistensi impedans sepanjang jejak kritikal, dengan penyimpangan yang mencadangkan peralihan lapisan yang mempengaruhi jarak dielektrik. Sebagai contoh, pasangan pembezaan dengan impedans sasaran 100 ohm mungkin menunjukkan penurunan 10% jika satu lapisan beralih kepada yang lain, mengubah pemalar dielektrik yang berkesan.
Microsectioning menyediakan cara yang merosakkan tetapi muktamad untuk memeriksa penjajaran lapisan. Keratan rentas PCB digilap dan diperiksa di bawah mikroskop untuk mengukur tumpang tindih antara melalui tong dan pad lapisan dalaman. Untuk 0.2 mm melalui lapisan penyambung 2 dan 3, laras harus sepenuhnya bertindih pad pada kedua -dua lapisan dengan pelepasan ≤10 mikron. Microsectioning juga mendedahkan isu -isu seperti lompang di PTHS atau kelaparan resin, yang boleh disebabkan oleh misalignment semasa laminasi.
Teknik pengimejan lanjutan seperti tomografi 3D X-ray Computed (CT) menawarkan pengesahan penjajaran yang tidak merosakkan untuk papan multilayer yang kompleks. Imbasan CT menghasilkan model 3D struktur dalaman PCB, yang membolehkan jurutera memvisualisasikan melalui kedudukan dan lapisan yang menyusun dalam ketiga -tiga dimensi. Ini amat berguna untuk papan dengan vias terkubur atau microvias yang disusun, di mana sinar-X 2D tradisional mungkin terlepas misalignment dalam paksi z. Imbasan CT dapat mengesan peralihan lapisan sekecil 5 mikron, menjadikannya tidak ternilai untuk PCB aeroangkasa atau perubatan dengan keperluan toleransi sifar.
Dengan mengintegrasikan penjajaran pra-laminasi yang tepat, proses laminasi yang dikawal, dan pengesahan selepas laminasi yang ketat, pengeluar memastikan PCB multilayer memenuhi tuntutan penjajaran elektronik moden. Teknik-teknik ini menangani cabaran peningkatan lapisan lapisan, geometri yang lebih baik, dan pembinaan bahan campuran, yang membolehkan prestasi yang boleh dipercayai dalam aplikasi dari infrastruktur 5G ke kenderaan autonomi.
