Proč je přesnost důležitá při montáži vícevrstvých desek plošných spojů?

Díky montáži vícevrstvých desek plošných spojů byl schopen elektronický průmysl vyvinout různá vysokovýkonná zařízení, od lékařských přístrojů a automobilových součástek až po telekomunikační infrastrukturu a průmyslovou automatizaci. Jak se produkty dále vyvíjejí, je stále velmi důležité, aby byla montáž vícevrstvých desek plošných spojů prováděna s nejvyšší přesností. Proč je přesnost tak důležitá a jaké jsou důsledky jejího nedostatku?

Co montáž vícevrstvých desek plošných spojů ve skutečnosti je

Vícevrstvá sestava DPS se liší od jednovrstvých nebo oboustranných desek tím, že zahrnuje skládání a propojování několika vrstev měděných vodičů a izolačních materiálů, které jsou všechny pevně stlačené. Různé vrstvy mohou obsahovat velmi rychlé digitální obvody, napájení a citlivé analogové obvody, a to v tloušťce pouhých několika milimetrů.

I když přidání vrstev zvyšuje počet obvodů, zvyšuje také funkčnost obvodů a proto nelze vyloučit možnost chyb. Malá chyba, jako například nesrovnání, odchylka vrtání nebo registrace mezi vrstvami, může vést k chybám v obvodu, protože tyto drobné závady mohou způsobit nespojitost signálu, nesoulad impedance nebo dokonce zamítnutí desky.

Cesty signálů, impedance a celkový výkon desky jsou některé z problémů, které lze vyřešit jediným přesným způsobem, a to tím, že budou všechny vrstvy dokonale zarovnány a deska bude fungovat jako jeden elektrický systém.

Integrita signálu závisí na přesnosti

Integrita signálu by mohla být hlavním důvodem, proč je nutná pokročilá vícevrstvá sestava PCB. Vysokorychlostní digitální signály jsou velmi citlivé na délku stopy, rozstup a umístění vrstvy. Malá změna v kterémkoli z těchto parametrů může způsobit odrazení signálu, může dojít k přechodu, může dojít k elektromagnetickému rušení (EMI) nebo signály mohou přicházet v různých časech (chybě načasování).

Pokud je povolena vysoká přesnost, např. při trace routing, vrstvové zásobování a dielektrické tloušťce, může být udržena stabilní impedance a signál může být udržován čistý. Ve skutečnosti je to skutečná situace v případě serverů, síťového zařízení a zařízení pro vysokou frekvenci komunikace, kde je výkonnostní rozpětí velmi úzké.

Spolehlivost a trvanlivost

Vícevrstvé aplikace DPS se obecně nacházejí v oblastech, kde je hlavním problémem provoz bez přerušení a spolehlivost. Mezi příklady patří lékařské přístroje, letecký a kosmický průmysl, průmyslová zařízení a automobilová elektronika.

Výše popsané scénáře použití znamenají, že pokud vaše elektronická zařízení dokážou dlouhodobě fungovat bez technických poruch, pak jste velmi přesní při montáži vícevrstvé DPS.

Vnitřní pnutí způsobené nesprávným umístěním nebo nedostatečnou plovoucí funkcí může vést ke vzniku mikrotrhlin, odvrstvení a dokonce k poruchám přechodových spojů. Nepřesné vrtání nemůže dosáhnout stejné úrovně výkonu jako přesné vzájemné ověřování pro povlakování a laminaci, což nepochybně vede k mezi-vrstvovým spojům s vynikající mechanickou pevností a homogenitou, takže DPS bude schopna odolávat tepelným cyklům, vibracím, prodlouženému provozu atd.

Společnost King Field si vzala za povinnost zaměřit se na přesnost během celého procesu montáže, aby vícevrstvé desky plošných spojů, které vyrábí, mohly být s důvěrou používány po celou dobu své životnosti.

Miniaturizace zužuje tolerance

S nárůstem počtu prvků v elektronických zařízeních bude montáž vícevrstvých DPS vyžadovat umístění stále většího počtu komponent v omezenějším prostoru. Použití komponent s jemným roztečením, mikrovií a vrstev s vyšším počtem již umožňuje extrémně kompaktní uspořádání, takže téměř nezbývá místo pro chyby při umisťování komponent.

Aby se předešlo vadám, jako je zkratování pájením, jezdec (tombstoning) nebo nedostatečné spoje, je rozhodující přesné umístění komponent, aplikace pájecí pasty a profil znovupájení, což vyžaduje velmi vysokou úroveň přesnosti. U hustě zabudovaných vícevrstvých konfigurací jediná výrobní vada může ohrozit najednou celou řadu vrstev, proto je klíčem k přijatelnému výstupu právě přesnost.

Termální management a distribuce napájení

Vícevrstvé desky plošných spojů jsou obecně navrženy s napájecími a uzemňovacími rovinami, aby usnadnily odvod tepla a zajistily stabilní napájení. Lze říci, že tepelný výkon a proudová zatížitelnost do značné míry závisí na přesné tloušťce vrstev, hmotnosti mědi a zarovnání rovin.

Nesprávná montáž může vést k lokálnímu přehřívání, poklesu napětí nebo vzniku elektromagnetického rušení. Pouze přesný proces montáže vícevrstvých desek plošných spojů zaručuje rovnoměrné rozložení napájení a účinný odvod tepla. Je to jedna ze základních požadavků pro udržení maximální účinnosti systému a prodloužení životnosti součástek, které jsou velmi citlivé na změny teploty.

Kontrola nákladů prostřednictvím přesnosti

Po bližším pohledu pomůže výroba pevně vyrobených dílů ušetřit významné náklady na výrobu. Volná montáž vícevrstvých desek plošných spojů je příčinou nepřijatelného množství zmetků, dodatečných oprav, poruch v provozu a reklamací záruky.

Proto právě díky dodržování procesní disciplíny a přesnosti je například společnost King Field v ideální pozici pomoci svým klientům dosáhnout vyšších výsledků při prvním průchodu výrobou a předvídatelnějších výrobních výsledků. Přesnost není jen technickým požadavkem, ale strategickou investicí do kvality, efektivity a vnímání vaší značky zákazníky.

Odborné znalosti a kontrola procesů

K výrobě vícevrstvých desek plošných spojů nestačí pouze nejmodernější zařízení, ale také významné technické znalosti, dobrý management procesů a důsledná kontrola kvality. Ať už se jedná o výběr materiálu, plánování vrstev, automatickou optickou kontrolu nebo elektrické testování, každý krok musí být naplánován a proveden s maximální péčí.

Zkušený výrobce ví, jak lze dosáhnout různých konečných výsledků provedením drobných změn v procesu, a proto může přijmout nezbytná opatření k prevenci problémů ještě před jejich vznikem. To, co řadí společnost King Field právě do této kategorie, je skutečnost, že její inženýři mají nejen specializace, ale také potřebnou zkušenost s uplatňováním nejpřesnějších výrobních postupů, čímž trvale dodávají bezchybné vícevrstvé sestavy desek plošných spojů.

Jak bylo v tomto článku popsáno, díky přesnosti dosáhla výroba vícevrstvých desek plošných spojů do značné míry vysoké integrity signálu, dlouhodobé spolehlivosti, usnadnila miniaturizaci, zlepšila tepelné management a přispěla k nejnižším celkovým nákladům na provoz.

Jak se však elektronická zařízení vyvíjejí bezprecedentní rychlostí, bude přesnost i nadále sehrávat klíčovou roli ve výrobě desek plošných spojů.

Takže pokud chcete získat plný komerční prospěch ze svých vícevrstvých sestav desek plošných spojů, je rozumné nakupovat prostřednictvím výrobního zařízení, které je nejen vybavené, ale také dobře vyškolené pro tento úkol, jako je King Field, a jehož provozní přesnost, kontrola procesů a odborná způsobilost tvoří základ vašeho rozhodnutí.