EN
La fabricació de PCB multilayer és la tecnologia líder que permet el desenvolupament de l'electrònica avançada, facilitant la integració de dispositius compactes i d’alt rendiment amb aplicacions extenses en electrònica de consum, aeroespacial i indústries d'instruments mèdics. Mentre que els PCB d'una o dues capes es refereixen només a una o dues capes de coure, els PCB multilayer consten de tres o més capes de coure apilades i separades amb materials aïllants, fet que permet un encaminament de circuits més complex, una major densitat de components i un millor rendiment elèctric. Comprendre els passos principals de la fabricació de PCB multilayer ajudarà dissenyadors, enginyers i compradors a conèixer millor la qualitat, fiabilitat i capacitat de producció.
Revisió del disseny i preparació tècnica
A més de la fabricació física, la fabricació de PCB multilayer és essencialment un producte de la fase de disseny. Un cop rebuts els fitxers Gerber, els detalls de l'empilotatge i els requisits tècnics, els enginyers analitzen minuciosament el disseny. Examinen el disseny en relació amb les amplades de traça, separacions, requisits d'impedància, alineació de capes, estructures de vies i selecció de materials.
La simulació i l'anàlisi del disseny per a la fabricabilitat (DFM) són obligatoris per a placa molt complicades.
Fabricants com King Field poden ajudar a evitar revisions costoses i garantir que el procés de producció sigui fluid proporcionant els resultats de la DFM on es detecten precoçment possibles problemes, com ara qüestions d'integritat del senyal o dificultats de perforació.
Imatgeria i gravat de capa interior
Cada capa interior de coure es fa per separat. Inicialment, es neteja la superfície d’un làmina recoberta de coure i s’hi aplica un fotorestock. D’una manera molt precisa, el patró del circuit s’engrava al fotorestock mitjançant raigs UV en un procés anomenat fotografiat.
El revelat elimina el material resistent exposat a la llum i el coure que no està protegit pel resistent es corroït químicament mitjançant un agent oxidant. En aquest punt, s’utilitza una inspecció òptica automàtica (AOI) per assegurar-se que les amplàries de línia i els espaisaments són els esperats i que el patró és correcte. Com que els defectes detectats després de la laminació no es poden corregir, és essencial assegurar-se que les capes interiors siguin de bona qualitat.
Tractament d'òxid de capa interior
Abans de la laminació, les capes interiors es tracten amb òxid o altres superfícies que faciliten l'adherència. Durant aquest tractament, la superfície del coure es rugositza a nivell atòmic, cosa que es creu que millora l'adhesió de les capes de coure a l'aïllament de prepreg durant la laminació. L'adhesió entre capes és un factor molt important per a l'estabilitat mecànica i la fiabilitat a llarg termini dels circuits impressos multilayer. Això és especialment cert en dispositius multilayer que funcionaran en entorns caracteritzats per altes temperatures o vibracions.
Configuració de capes i laminació
La laminació és, sense cap dubte, una de les fases més característiques del procés de fabricació de circuits impressos multilayer. Les capes interiors s'ajunten amb trossos de prepreg (fibra de vidri impregnada amb resina epoxi) entre elles, i es posen fulles exteriors de coure a la part superior i inferior segons el disseny de configuració de capes aprovat.
A continuació, la pila s'introdueix en una premsa de laminació on es sotmet a un cicle controlat de calor i pressió. La resina prepreg es fon, flueix i després es solidifica, resultant en una bona unió de totes les capes en una sola placa. És necessari un control precís de la temperatura, la pressió i el temps per garantir una alineació exacta de les capes i evitar defectes típics com buits o deslaminacions.
Perforació i formació de vies
Després de la laminació, es perfora el circuit imprès multicapa per crear forats tant per als components de muntatge amb forats passants com per a les vies que connectaran elèctricament les capes. Una màquina de perforació CNC crea els forats mecànics, mentre que per a microvies en dissenys d'interconnexió d'alta densitat (HDI) es pot utilitzar una unitat de perforació làser.
Les parets dels forats es netegen i activen després de la perforació per tal de metal·litzar-los. És evident que la perforació ha de ser molt precisa, ja que qualsevol desalineació deterioraria la connexió elèctrica entre les capes.
Metal·lització de forats i galvanoplastia de coure
Per fer que les vies siguin conductores, inicialment es diposita una fina capa de coure a les parets dels forats mitjançant un procés de coure autòcat. Després, es realitza el pas de galvanoplastia electrolítica de coure per augmentar el gruix fins a un nivell que sigui elèctricament i mecànicament fiable.
Imatge i gravat de la capa exterior
El circuit de la capa final es revela mitjançant l'aplicació de fotore sistència a les capes exteriors, de la mateixa manera que es fa amb les capes interiors. Després dels processos de fotolitografia i revelat, el coure en excés s'eliminarà per gravat, deixant així els circuits acabats a les capes exteriors.
En aquesta fase, es determinen la geometria dels pads, el rutat de traços i els punts de connexió dels components, afectant així tant el rendiment de muntatge com el rendiment elèctric.
Aplicació de la màscara de soldadura
Una màscara de soldadura és una capa de polímer semblant a una laca que s'aplica sobre el PCB amb l'objectiu de protegir les pistes de coure contra l'oxidació i la contaminació no desitjades, així com de reduir el risc de ponts de soldadura entre plomalls adjacents. Per tant, les obertures per als plomalls i vies que han de ser soldats només es defineixen en la capa de màscara de soldadura.
La precisió en l'alineació de la màscara de soldadura és molt crucial en la fabricació de PCB de múltiples capes, especialment si els components tenen un pas fi. Amb aquest objectiu, fabricants com King Field emplen equipament d'impressió i curat de darrera generació per oferir una cobertura uniforme i un rendiment durador.
Acabat de superfície
La soldabilitat és un dels avantatges del recobriment superficial a més de protegir els plomalls de coure exposats. Les opcions de recobriment superficial més habituals són HASL, ENIG, OSP, plata per immersió i estany per immersió. La selecció de l'opció més adequada depèn de factors com la vida útil, el mètode de muntatge i el rendiment elèctric.
Degut a la seva superfície plana i excel·lent resistència a la corrosió, en aplicacions d’alta fiabilitat sovint es prefereix l'ENIG.
Proves elèctriques i inspecció final
Les proves i inspeccions són els passos finals en la fabricació de PCB multilayer. Per assegurar que no hi ha curtcircuits ni circuits oberts a cap capa de l'estructura multilayer molt complexa, es realitzen proves elèctriques per comprovar les condicions de continuïtat i aïllament. A més, poden utilitzar-se inspeccions visuals, mesuraments (comprovacions dimensionals) i, de vegades, raigs X per verificar l'alineació interna correcta i la qualitat dels vies.
Només es permet que continuïn cap a l'embalatge i l'enviament aquells panells que compleixin totes les especificacions requerides.
Conclusió
La fabricació de PCB multilayer és extremadament complexa, ja que requereix una alta precisió, una àmplia experiència i l'elaboració i compliment de mesures estrictes de control de qualitat en cada pas. Per tant, és lògic que el rendiment i la fiabilitat del producte depenguin necessàriament de la correcta implementació de tots aquests passos, a més dels tests, especialment els finals.
King Field ha aconseguit oferir PCB multilayer que permeten a diferents indústries desenvolupar productes electrònics d'avantguarda mitjançant l'ús d'equips sofisticats juntament amb una gestió de processos ben disciplinada. Conèixer millor aquestes capes aporta més llum sobre les intricacions del funcionament de l'electrònica moderna i també ajuda els clients a prendre les decisions adequades a l'hora de triar un proveïdor fiable de fabricació de PCB.
