EN
Производството на многослойни PCB е водещата технология, която подпомага развитието на напреднала електроника, позволяваща интегрирането на компактни и високоефективни устройства с широко приложение в потребителската електроника, аерокосмическата промишленост и медицинските уреди. Докато едно- или двуслоjните PCB имат само един или два медни слоя, многослойните PCB се състоят от три или повече медни слоя, които са струпани и разделени с изолационни материали, което позволява по-сложна трасировка на веригите, по-голяма плътност на компонентите и по-добра електрическа производителност. Разбирането на основните стъпки при производството на многослойни PCB ще направи проектиращите, инженерите и купувачите по-добре информирани относно качеството, надеждността и производствените възможности.
Преглед на проекта и инженерна подготовка
Освен физическото производство, изработката на многослойни PCB е по същество продукт на етапа на проектиране. След като се получат Gerber файловете, данните за структурата от слоеве и техническите изисквания, инженерите внимателно анализират проекта. Те изследват проекта относно ширината на проводниците, разстоянията между тях, изискванията за импеданс, подравняването на слоевете, структурите на преходните отвори (vias) и избора на материали.
Симулацията и анализът на проектирането за възможност за производство (DFM) са задължителни за много сложни платки.
Производители като King Field могат да помогнат за избягване на скъпи корекции и да гарантират гладък производствен процес, като предоставят резултатите от DFM анализите, при които потенциални проблеми се идентифицират още в ранен етап, като например проблеми с целостта на сигнала и трудности при свредленето.
Имаging на вътрешните слоеве и траверене
Всеки вътрешен меден слой се изработва отделно. Първоначално повърхността на медното фолио се почиства и върху нея се нанася фоточувствителен слой. По много точен начин моделът на веригата се гравира върху фоточувствителния слой с помощта на UV лъчи в процес, наречен фотохимично гравиране.
При развитието се премахва защитният слой, изложен на светлина, а медта, която не е покрита от защитния слой, се химически изтравя чрез окисляващ агент. В този момент се използва автоматична оптична инспекция (AOI), за да се гарантира, че ширината на линиите и разстоянията са каквито трябва и че моделът е непокътнат. Тъй като дефектите, открити след ламинирането, не могат да бъдат поправени, е от съществено значение да се осигури високо качество на вътрешните слоеве.
Обработка на вътрешен слой с оксид
Преди ламинацията вътрешните слоеве се обработват с оксид или други повърхности, които улесняват свързването. По време на тази обработка повърхността на медта се нарочно изгрубява на атомно ниво, за да се подобри адхезията между медните слоеве и изолацията от препрег по време на ламинацията. Сцеплението между слоевете е много важен фактор за механичната стабилност и дългосрочната надеждност на повечесяслойните PCB. Това важи особено за повечесяслойни устройства, които ще работят в среди с високи температури или вибрации.
Подреждане на слоевете и ламинация
Ламинацията без съмнение е един от най-характерните етапи в процеса на производство на повечесяслойни PCB. Вътрешните слоеве се подреждат с парчета препрег (стъклотекстолит, пропит с епоксидна смола) между тях, а външните медни фолиа се поставят отгоре и отдолу според одобрения дизайн на подреждане на слоевете.
След това стекът се вкарва в прес за ламинация, където се подлага на контролиран цикъл на топлина и налягане. Препрег смолата се топи, разтича се и след това се затвърдява, което води до добра адхезия на всички слоеве в една цялостна платка. Необходим е точен контрол на температурата, налягането и времетраенето, за да се гарантира прецизна подравка на слоевете и да се избегнат типични дефекти като празноти или разслояване.
Сверлене и образуване на виите
След ламинацията, повечеслоевата PCB се свири, за да се направят отвори както за компоненти с оси, така и за вии, които ще осигурят електрическа връзка между слоевете. Механичните отвори се правят с CNC свредлилна машина, докато за микровии при проекти с висока плътност на връзките (HDI) може да се използва лазерно свредлилно устройство.
След сверленето стените на отворите се почистват и активират, за да може да се металлизират. Сами по себе си, свределните операции трябва да бъдат много точни, иначе неподравката ще влоши електрическата връзка между слоевете.
Метализация на отвори и медно покритие
За да се направят проводни каналите, първоначално върху стените на отворите се нанася тънък слой мед чрез безелектролитен меден процес. След това се извършва електролитно медно покритие, за да се увеличи дебелината до степен, при която то е електрически и механически надеждно.
Изобразяване и траверене на външния слой
Контура на крайния слой се разкрива чрез нанасяне на фоточувствителен слой върху външните слоеве, подобно на вътрешните слоеве. След процесите на фотолитография и развитие, излишният мед се отстранява чрез траверене, като по този начин остават завършените вериги върху външните слоеве.
На този етап се определят геометрията на контактните площи, трасирането на проводници и точките за връзка на компонентите, което в крайна сметка влияе както върху добива при монтажа, така и върху електрическата производителност.
Нанасяне на лак за запояване
Паялната маска е слой от лакоподобен полимер, който се нанася върху платката за защита на медните проводници от нежелана оксидация и замърсяване, както и за намаляване на вероятността от паялни мостове между съседни контактни площи. Отвори за контактни площи и преходни отвори, които ще бъдат запоявани, се дефинират точно в слоя на паялната маска.
Точността при подравняването на паялната маска става изключително важна при производството на многослойни платки, особено ако компонентите са с малък разстояние между изводите. В тази връзка производители като King Field използват уреди за образна обработка и отверждаване на последно поколение, за да осигурят равномерно покритие и дълготрайна производителност.
Повърхностно завършване
Паялността е едно от предимствата на повърхностната обработка, освен защитата на оголените медни контактни площи. Най-често срещаните видове повърхностна обработка са HASL, ENIG, OSP, имерсионно сребро и имерсионно калай. Изборът на най-подходящата зависи от фактори като срок на годност, метод на монтаж и електрически параметри.
Поради равната си повърхност и отличната корозионна устойчивост, при високонадеждни приложения често се предпочита ENIG.
Електрически тестове и окончателна инспекция
Тестовете и инспекциите са последните стъпки при производството на многослойни PCB. За да се гарантира, че няма къси съединения или прекъсвания в никой от слоевете на многосложната многослойна структура, се извършват електрически тестове за проверка на условията за непрекъснатост и изолация. Освен това визуални инспекции, измервания (проверка на размерите) и понякога рентгеново излъчване могат да се използват за потвърждаване на правилното вътрешно подравняване и качеството на преходните отвори.
Само платките, които отговарят на всички задължителни спецификации, се допускат до етапа на опаковане и доставка.
Заключение
Производството на многослойни PCB е изключително предизвикателство, което изисква висока прецизност, голямо количество опит и разработване и спазване на строги мерки за контрол на качеството на всеки етап. Затова е напълно логично представянето и надеждността на продукта да зависят пряко от правилното прилагане на всички тези стъпки, както и от тестовете, особено финалните.
Кинг Фийлд успя да предложи многослойни PCB, които позволяват на различни индустрии да създават модерни електронни продукти, като използва сложна апаратура в комбинация с добре организиран процесен мениджмънт. Познаването на тези слоеве допринася за по-добро разбиране на сложностите в работата на съвременната електроника, както и помага на клиентите да направят правилен избор на надежден партньор за производство на PCB.
