Teknika për shtrirjen e shtresave në shtresa për montimin e PCB me shumë shtresa: Sigurimi i saktësisë në modele komplekse
PCB me shumë shtresa, të përdorura zakonisht në aplikime dixhitale me shpejtësi të lartë, RF dhe me densitet të lartë, kërkojnë përafrim të saktë midis shtresave për të ruajtur integritetin e sinjalit, për të shmangur qarqet e shkurtra dhe për të siguruar stabilitetin mekanik. Keqpërdorimi i vogël sa 50 mikron mund të prishë kontrollin e rezistencës, të shkaktojë pantallona të shkurtra përmes gjurmëve ose të dobësojë përmes vrimave të praruara (PTHS). Më poshtë janë teknikat e përparuara për të arritur dhe verifikuar shtrirjen e shtresave në shtresë gjatë gjithë procesit të prodhimit.
Rreshtimi i para-laminimit: Vendosja e themelit për saktësinë
Rreshtimi i para-laminimit fillon me bërthamat e shtresës së brendshme, të cilat përpunohen individualisht para se të grumbullohen dhe të shtypen në një strukturë multilayer. Shenjat e regjistrimit optik, ose fiducialet, shtypen në secilën bërthamë në pozicione të standardizuara (p.sh., qoshet ose veçoritë e afërta kritike). Këto shenja janë tipike rrethore ose në formë të kryqëzuar me një përfundim me kontrast të lartë (p.sh., bakër në një sfond jo-përcjellës) për të siguruar dukshmërinë nën sistemet e automatizuara të inspektimit. Gjatë përpunimit bazë, shpimi me lazer ose grushtimi mekanik krijon vrima ose lojëra elektronike që shërbejnë si referenca fizike për stacking.
Sistemet e automatizuara të shtrirjes optike (AOA) përdorin kamera me rezolucion të lartë për të kapur pozicione fiduciale në secilën thelb dhe t'i krahasoni ato me një skedar referimi dixhital. Sistemi llogarit kompetencat dhe rotacionet, duke rregulluar pozicionin e secilës bërthamë duke përdorur faza të drejtuara nga servo për të arritur saktësinë e shtrirjes nën-mikron. Për shembull, një PCB me 12 shtresa me 0,1 mM përmes katranit mund të kërkojë tolerancë për shtrirjen e 10 mikronëve midis shtresave për të parandaluar përmes keq regjistrimit të fuçisë. Sistemet AOA gjithashtu zbulojnë ndërprerjen ose shtrembërimin thelbësor, duke shkaktuar riparime nëse devijimet tejkalojnë kufijtë e pranueshëm.
Përzgjedhja dhe trajtimi i materialeve para-shtatzazhit të ndikimit të mëtejshëm. Fletët e para-shtatë, të cilat lidhin bërthamat gjatë petëzimit, duhet të kenë përmbajtje dhe trashësi të njëtrajtshme të rrëshirës për të shmangur shpërndarjen e pabarabartë të presionit. Disa prodhues përdorin paraprakisht me rrjedhë të ulët për modele me densitet të lartë për të minimizuar shtrydhjen e rrëshirës, të cilat mund të zhvendosin shtresat gjatë shtypjes. Për më tepër, ruajtja e para-shtatëzënësisë në temperaturën e kontrolluar dhe lagështinë (p.sh., 20-25 ° C, <50% RH) parandalon ndryshimet dimensionale që mund të ndikojnë në shtrirjen gjatë grumbullimit.
Kontrolli i procesit të petëzimit: minimizimi i ndërrimit të shtresave gjatë shtypjes
Laminimi përfshin grumbullimin e bërthamave të rreshtuara me çarçafë para-shtatë dhe letër bakri, pastaj duke aplikuar nxehtësi dhe presion për t'i bashkuar ato në një bord të vetëm. Profilet e temperaturës dhe presionit janë thelbësore për parandalimin e ndërrimit të shtresave. Shtypi rrit temperaturën gradualisht (p.sh., 2-5 ° C/min) për të zbutur rrëshirën pa shkaktuar tronditje termike, e cila mund të prish bërthamat ose të degradojë shtrirjen. Temperaturat e pikut (zakonisht 170-200 ° C për FR-4) mbahen mjaft gjatë për të siguruar kurë të plotë me rrëshire, ndërsa presioni (300-600 psi) kompreson pirgun në mënyrë të barabartë për të eleminuar boshllëqet.
Pllakat e shtypit me toleranca të rrafshimit prej 5 mikronë ± përdoren për të shpërndarë presionin në mënyrë uniforme në të gjithë sipërfaqen e tabelës. Pllakat jo të sheshtë mund të krijojnë pika të lokalizuara të presionit, duke bërë që shtresat të zhvendosen ose të delaminojnë. Disa shtypje të përparuara përfshijnë sisteme reagimesh në kohë reale që monitorojnë presionin dhe temperaturën në pika të shumta, duke rregulluar parametrat në mënyrë dinamike për të kompensuar ndryshimet në trashësinë e materialit ose përafrimin thelbësor. Për shembull, nëse një sensor zbulon presion të pabarabartë pranë skajeve të bordit, shtypi mund të rrisë forcën RAM në atë rajon për të ruajtur shtrirjen.
Kontrolli i shkallës së ftohjes pas petëzimit është po aq i rëndësishëm. Ftohja e shpejtë mund të shkaktojë stresin e tkurrjes së rrëshirës, duke tërhequr shtresat nga shtrirja. Ftohja e kontrolluar (p.sh., 1-3 ° C/min) lejon që rrëshira të forcohet gradualisht, duke minimizuar stresin e mbetur. Pas shtypjes, bordi i laminuar inspektohet për ndërrimin e shtresave duke përdorur imazhin me rreze X ose imazhe tejzanor, e cila zbulon keqformimin duke krahasuar përmes pozicioneve nëpër shtresa. Bordet me devijime përtej 25 mikronëve mund të refuzohen ose ripërpunohen, në varësi të kërkesave të tolerancës së aplikacionit.
Verifikimi pas laminimit: Sigurimi i shtrirjes plotëson specifikimet
Testimi elektrik është një metodë kryesore për verifikimin e shtrirjes së shtresave në shtresa në PCB të përfunduara. Testuesit e sondës fluturuese ose ndeshjet e shtratit të thonjve kontrollojnë pantallona të shkurtra ose hapen midis gjurmëve dhe viave që do të tregonin keqpërdorim. Për modelet me shpejtësi të lartë, reflektimi i kohëzgjatjes së fushës së kohës (TDR) mat konsistencën e rezistencës përgjatë gjurmëve kritike, me devijime që sugjerojnë zhvendosjen e shtresave që ndikojnë në ndarjen dielektrike. Për shembull, një palë diferenciale me një rezistencë të synuar prej 100 ohms mund të tregojë një rënie prej 10% nëse njëra shtresë zhvendoset në krahasim me tjetrën, duke ndryshuar konstanten dielektrike efektive.
Mikroseksioni siguron një mënyrë shkatërruese, por përfundimtare për të inspektuar shtrirjen e shtresave. Një seksion kryq i PCB është i lëmuar dhe ekzaminuar nën një mikroskop për të matur mbivendosjen midis fuçive përmes fuçive dhe pads të shtresave të brendshme. Për një 0.2 mm përmes shtresave lidhëse 2 dhe 3, fuçi duhet të mbivendoset plotësisht pads në të dy shtresat me një pastrim të mikronëve ≤10. Mikroseksioni zbulon gjithashtu çështje të tilla si zbrazëtira në PTHS ose uria e rrëshirës, të cilat mund të vijnë nga keqpërdorimi gjatë petëzimit.
Teknika të avancuara të imazhit si tomografia e llogaritur me rreze X (CT) ofrojnë një verifikim të shtrirjes jo destruktive për bordet komplekse me shumë shtresa. Skanimet CT gjenerojnë një model 3D të strukturës së brendshme të PCB, duke lejuar inxhinierët të vizualizojnë përmes pozicioneve dhe stacking shtresash në të tre dimensionet. Kjo është veçanërisht e dobishme për bordet me Vias të varrosur ose mikrovi të grumbulluara, ku rrezet X tradicionale 2D mund të humbasin keqpërdorim në boshtin z. Skanimet e CT mund të zbulojnë zhvendosjen e shtresave sa më të vogla sa 5 mikron, duke i bërë ato të paçmueshme për hapësirën ajrore ose PCB mjekësore me kërkesa me tolerancë zero.
Duke integruar shtrirjen e saktë të para-laminimit, proceset e kontrolluara të petëzimit dhe verifikimin rigoroz të pas-laminimit, prodhuesit sigurojnë PCB me shumë shtresa të plotësojnë kërkesat e rrepta të shtrirjes së elektronikës moderne. Këto teknika adresojnë sfidat e numërimit të shtresave në rritje, gjeometrive më të imta dhe ndërtimeve të materialeve të përziera, duke bërë të mundur performancën e besueshme në aplikacione që variojnë nga infrastruktura 5G deri tek automjetet autonome.
