Tại sao chế tạo bảng mạch PCB nhiều lớp lại khó đến vậy?

Với sự phát triển của công nghệ thông tin điện tử, ngày càng nhiều lĩnh vực sử dụng bảng mạch PCB nhiều lớp. Theo truyền thống, chúng tôi định nghĩa bảng PCB có hơn 4 lớp là "bảng PCB nhiều lớp" và hơn 10 lớp là "bảng PCB nhiều lớp cao". Liệu nó có thể sản xuất bảng mạch PCB nhiều lớp ở mức độ cao hay không là một chỉ số quan trọng để đo lường sức mạnh của một nhà sản xuất bảng mạch PCB. Nó có thể sản xuất bo mạch nhiều lớp cao cấp với hơn 20 lớp, được coi là công ty PCB có sức mạnh kỹ thuật hàng đầu.

1. Khó khăn sản xuất chính

So với bảng mạch thông thường, bảng mạch cấp cao có các thành phần dày hơn, nhiều lớp hơn, đường và vias dày đặc hơn, kích thước đơn vị lớn hơn, lớp điện môi mỏng hơn, v.v., không gian bên trong, căn chỉnh giữa các lớp, kiểm soát trở kháng và độ tin cậy. Yêu cầu về tình dục khắt khe hơn.

(1) Khó khăn trong việc căn chỉnh lớp xen kẽ

Do số lượng lớn các lớp bo mạch cao tầng nên bên thiết kế của khách hàng ngày càng có nhiều yêu cầu khắt khe hơn về sự liên kết của từng lớp PCB. Thông thường, dung sai căn chỉnh giữa các lớp được kiểm soát đến ± 75μm. Các yếu tố như cách xếp chồng lệch vị trí và phương pháp định vị giữa các lớp gây ra bởi sự không nhất quán trong việc mở rộng và thu hẹp của các lớp bảng lõi khác nhau khiến việc kiểm soát sự liên kết giữa các lớp của các bảng cao tầng trở nên khó khăn hơn.

(2) Khó khăn trong việc chế tạo các lớp bên trong

Bo mạch cao tầng sử dụng các vật liệu đặc biệt như TG cao, tốc độ cao, tần số cao, đồng dày và lớp điện môi mỏng, đặt ra yêu cầu cao về sản xuất mạch lớp bên trong và kiểm soát kích thước đồ họa. Độ rộng dòng và khoảng cách dòng nhỏ, độ hở và ngắn mạch tăng, độ ngắn vi tăng và tỷ lệ chuyền thấp; có nhiều lớp tín hiệu của các đường mảnh, và xác suất bỏ sót kiểm tra AOI của lớp bên trong tăng lên; độ dày của bảng lõi bên trong mỏng, dễ bị nhăn, dẫn đến khả năng tiếp xúc và ăn mòn kém. Có thể dễ dàng cuộn bảng khi máy đã qua; chi phí cạo thành phẩm tương đối cao.

(3) Khó khăn trong việc bức xúc

Nhiều tấm lõi bên trong và các vật liệu chuẩn bị được xếp chồng lên nhau, và các khuyết tật như tấm trượt, tách lớp, lỗ rỗng nhựa và cặn bong bóng dễ xảy ra trong quá trình sản xuất cán màng. Khi thiết kế kết cấu ép phải xem xét đầy đủ khả năng chịu nhiệt, chịu điện áp, lượng keo đổ đầy và độ dày điện môi của vật liệu, từ đó đặt ra chương trình ép ván cao cấp hợp lý.

(4) Khó khăn trong sản xuất khoan

Việc sử dụng các tấm đồng đặc biệt cao TG, tốc độ cao, tần số cao và dày làm tăng độ khó khi khoan nhám, khoan gờ và khử nhiễm. Số lớp nhiều, tổng chiều dày đồng và chiều dày tấm cộng dồn, dụng cụ khoan dễ bị gãy; có nhiều BGA dày đặc, và vấn đề hỏng hóc CAF do khoảng cách thành lỗ hẹp; vấn đề khoan nghiêng dễ gây ra bởi độ dày của tấm.

2. Kiểm soát các quy trình sản xuất chính

(1) Lựa chọn vật liệu

Vật liệu mạch điện tử được yêu cầu phải có hằng số điện môi và tổn hao điện môi tương đối thấp, cũng như CTE thấp, độ hấp thụ nước thấp và vật liệu đồng mạ đồng hiệu suất cao tốt hơn để đáp ứng các yêu cầu xử lý và độ tin cậy của bo mạch cấp cao.

(2) Thiết kế cấu trúc nhiều lớp

Các yếu tố chính được xem xét khi thiết kế cấu trúc nhiều lớp là khả năng chịu nhiệt của vật liệu, điện áp chịu đựng, lượng keo lấp đầy và độ dày của lớp điện môi, v.v. Cần tuân thủ các nguyên tắc chính sau:

một. Các nhà sản xuất bo mạch chủ và bo mạch chủ phải nhất quán. Để đảm bảo độ tin cậy của PCB, tất cả các lớp prepreg nên tránh sử dụng prepreg 1080 hoặc 106 đơn lẻ (trừ trường hợp khách hàng có yêu cầu đặc biệt).

b. Khi khách hàng yêu cầu tấm có TG cao, thì tấm lõi và lớp sơ chế phải sử dụng vật liệu có TG cao tương ứng.

c. Đối với chất nền bên trong từ 3OZ trở lên, hãy sử dụng sơ chế có hàm lượng nhựa cao, nhưng cố gắng tránh thiết kế cấu trúc bằng cách sử dụng tất cả 106 sơ chế có hàm lượng nhựa cao.

d. Nếu khách hàng không có yêu cầu đặc biệt, dung sai độ dày của lớp điện môi xen kẽ thường được kiểm soát bằng cộng / -10 phần trăm. Đối với tấm trở kháng, dung sai độ dày điện môi được kiểm soát bởi dung sai cấp IPC -4101 C / M, nếu hệ số ảnh hưởng đến trở kháng liên quan đến độ dày của tấm nền, thì dung sai tấm cũng phải phù hợp với IPC { {2}} Dung sai cấp C / M.

(3) Kiểm soát căn chỉnh giữa các lớp

Độ chính xác của việc bù kích thước của bảng lõi lớp bên trong và việc kiểm soát kích thước sản xuất cần được bù chính xác cho kích thước đồ họa của từng lớp của bảng cao tầng thông qua dữ liệu được thu thập trong quá trình sản xuất và kinh nghiệm của dữ liệu lịch sử cho một khoảng thời gian nhất định, để đảm bảo sự mở rộng và co lại của bảng lõi của mỗi lớp. Tính nhất quán.

(4) Quy trình mạch lớp bên trong

Vì khả năng phân giải của máy phơi sáng truyền thống là khoảng 50μm, để sản xuất bảng cấp cao, máy chụp ảnh trực tiếp bằng laser (LDI) có thể được giới thiệu để cải thiện khả năng phân giải hình ảnh và khả năng phân giải có thể đạt khoảng 20μm. Độ chính xác căn chỉnh của máy phơi sáng truyền thống là ± 25μm và độ chính xác căn chỉnh giữa các lớp lớn hơn 50μm; sử dụng máy phơi sáng căn chỉnh chính xác cao, độ chính xác căn chỉnh mẫu có thể được tăng lên khoảng 15μm và độ chính xác căn chỉnh xen kẽ được kiểm soát trong phạm vi 30μm.

(5) Quá trình ép

Hiện nay, các phương pháp định vị lớp xen kẽ trước khi cán chủ yếu bao gồm: định vị bốn rãnh (Pin LAM), nóng chảy, đinh tán, nóng chảy và kết hợp đinh tán. Các cấu trúc sản phẩm khác nhau áp dụng các phương pháp định vị khác nhau. Đối với ván cao tầng, phương pháp định vị bốn rãnh được sử dụng hoặc phương pháp hợp nhất cộng với tán đinh được sử dụng. Máy đột lỗ OPE đục lỗ định vị và độ chính xác đột lỗ được kiểm soát ở mức ± 25μm.

Theo cấu trúc nhiều lớp của ván cao tầng và vật liệu được sử dụng, hãy nghiên cứu quy trình cán thích hợp, thiết lập tốc độ gia nhiệt và đường cong tốt nhất, giảm tốc độ gia nhiệt của tấm cán một cách thích hợp, kéo dài thời gian đóng rắn ở nhiệt độ cao, làm cho nhựa chảy và đóng rắn hoàn toàn, và tránh ép Các vấn đề như trượt tấm và trật khớp giữa các lớp trong quá trình kết hợp.

(6) Quá trình khoan

Do chồng chất từng lớp, tấm và lớp đồng siêu dày, sẽ làm mòn mũi khoan nghiêm trọng và dễ gãy lưỡi khoan. Số lượng lỗ, tốc độ thả và tốc độ quay cần được điều chỉnh hợp lý. Đo lường chính xác sự mở rộng và co lại của hội đồng quản trị và cung cấp các hệ số chính xác; số lớp lớn hơn hoặc bằng 14 lớp, đường kính lỗ nhỏ hơn hoặc bằng 0. 2mm, hoặc khoảng cách giữa lỗ nhỏ hơn hoặc bằng 0. 175mm. Khoan từng bước, với tỷ lệ chiều dày trên đường kính 12: 1, được sản xuất bằng phương pháp khoan từng bước, khoan dương và khoan âm; kiểm soát mũi khoan và độ dày lỗ, và sử dụng máy khoan mới hoặc máy khoan mài cho ván cao tầng càng tốt, và độ dày lỗ được kiểm soát trong phạm vi 25um.

3. Kiểm tra độ tin cậy

Ván cao tầng dày hơn, nặng hơn và có kích thước đơn vị lớn hơn ván nhiều lớp thông thường, nhiệt dung tương ứng cũng lớn hơn. Trong quá trình hàn, cần nhiều nhiệt hơn và thời gian hàn ở nhiệt độ cao kéo dài hơn. Mất từ ​​50 giây đến 90 giây ở nhiệt độ 217 độ (điểm nóng chảy của thiếc-bạc-đồng hàn) và tốc độ làm mát của bảng cấp cao tương đối chậm, do đó thời gian cho thử nghiệm nung chảy lại kéo dài.