מהם השלבים המרכזיים בייצור שלוחות פסיביות רב-שכבות?

ייצור של לוחות פסיבים רב-שכבות הוא הטכנולוגיה המובילה התומכת בפיתוח של אלקטרוניка מתקדמת, ומאפשרת אינטגרציה של רכיבים קומפקטיים וביצועים גבוהים, המשמשים בתחומים רבים כמו אלקטרוניConsumer, תעופה וחלל, וציוד רפואי. בעוד שפסיבים חד-שכביים או דו-שכביים כוללים שכבה אחת או שתיים של נחושת בלבד, פסיבים רב-שכביים מכילים שלוש שכבות נחושת ומעלה, שהן מחוברות זו לזו עם חומרים מבודדים, מה שמאפשר ניתוב מעגלים מורכב יותר, צפיפות רכיבים גבוהה יותר וביצועים חשמליים טובים יותר. הבנת השלבים המרכזיים בייצור פסיבים רב-שכביים עוזרת לעורכי עיצוב, מהנדסים וקונים להבין טוב יותר את האיכות, האמינות והיכולת הייצור.

סקירת עיצוב והכנה הנדסית

מעבר לייצור הפיזי, ייצור פסיבי של PCB רב-שכבות הוא ביסודו תוצר של שלב העיצוב. לאחר קבלת קבצי Gerber, פרטי ההרכבה, ודרישות טכניות, מהנדסים מבצעים בדיקה מפורטת ביותר של העיצוב. הם בודקים בעיון את העיצוב מבחינת רוחבי עקارات, ריווח, דרישות אימפדנס, יישור שכבות, מבני ויא, ובחר בחומרים.

סימולציה וניתוח של עיצוב לשם יישום (DFM) הם חובה עבור לוחות מאוד מורכבים.

יצרנים כמו King Field יכולים לעזור להימנע מתיקונים יקרים ולהבטיח זרימת ייצור חלקה על ידי סיפוק תוצאות ה-DFM בהם מזוהים בעיות פוטנציאליות מראש, כגון בעיות של שלמות אותות וקושי בנקבים.

יצירת דמויות ושפיכה בשכבות הפנימיות

כל שכבת נחושת פנימית מיוצרת בנפרד. בתחילה, משטח של לamination מכסה נחושת מוסר ומשמש כמסנן אור. באופן מדויק ביותר, דפוס המעגל חרות על המסנן באמצעות קרני UV בתהליך הנקרא חריטת אופטית.

ההתפתחות מסירה את המסנן שנחשף לאור והנחושת שאינה מכוסה על ידי המסנן מוסרת כימית על ידי סוכן מחמצן. בדיקה אופטית אוטומטית (AOI) משמשת בשלב זה כדי להבטיח שרוחבי הקווים והמרווחים הם כצפוי ושהדפוס שלם. מכיוון שאי-סדירים שנמצאו לאחר הלמינציה אינן ניתנות לתיקון, חשוב לוודא שהשכבות הפנימיות באיכות טובה.

טיפול חמצון בשכבה פנימית

לפני הלמינציה, מעבדים את השכבות הפנימיות באוקסיד או משטחים אחרים שמאפשרים הדבקה. במהלך עיבוד זה, משטח הנחושת נעשה מחוספס באופן אטומי, מה שנחשב לשפר את האדhesion של שכבות הנחושת לבידוד הפריפרג בעת הלחמת הלמינציה. הדבקה בין השכבות היא גורם חשוב מאוד ליציבות המכניקית ולאמינות ארוכת הטווח של שלבי PCB רב-שכבתיים. עובדה זו רלוונטית במיוחד למכשירים רב-שכבתיים שיפעלו בסביבות שבהן יש טמפרטורות גבוהות או רעידות.

סידור השכבות ולמינציה

למינציה היא ללא ספק אחת הצעדים המאפיינים ביותר בתהליך ייצור שלבי PCB רב-שכבתיים. השכבות הפנימיות מסודרות עם חלקי פריפרג (זכוכית סיבים מושקעים ברזין אפוקסי) ביניהן, והפלטות הנחושת החיצוניות מותנות מלמעלה ולמטה בהתאם לעיצוב הסטאק המאושר.

לאחר מכן מוכנס המבנה למכונה ללחיצה, שם הוא עובר מחזור מבוקר של חום ולחץ. אמצעי החימר מתמס, זורם ואז מתמקתק, מה שמייצר חיבור טוב של כל השכבות ללוח אחד שלם. נדרש בקרת טמפרטורה, לחץ וזמן מדויקת כדי להבטיח יישור שכבות מדויק ולמנוע פגמים טיפוסיים כמו נקבוביות או התנתקות שכבות.

חיזוק וייצור ויאים

לאחר ההלחמה, חוֹרְרִים את לוח המעגל המודפס הרב-שכבתי כדי ליצור חורים לרכיבים בעלי חיבורי חור ולויאים שיחברו את השכבות חשמלית. מכונת חיזוק CNC יוצרת את החורים המכניים, ואילו לויאים מיקרוסקופיים בעיצובי חיבור צפוף (HDI) עשויה לשמש יחידת חיזוק לייזר.

כדי למַטֵל את החורים, מנקים ומפעילים את דפנות החורים לאחר החיזוק. אין צורך לציין שהחיזוק חייב להיות מדויק ביותר, אחרת י_ALIGNMENT יגרמו לירידה באיכות החיבור החשמלי בין השכבות.

מתכתיות חורים וריפוד נחושת

כדי להפוך את החורים ל מוליכים, מרחיקים תחילה שכבת נחושת דקה על דפנות החורים באמצעות תהליך נחושת ללא זרם. לאחר מכן, מבוצעת שלבת ריפוד נחושת אלקטרוליטי כדי להגביר את עובי השכבה עד לרמה הנדרשת מבחינת אמינות חשמלית ומימדית.

יצירת הדמיה וחטיבה בשכבה החיצונית

המעגל של השכבה הסופית מתגלה על ידי צילום בעזרת פוטורזיסט על השכבות החיצוניות, ממש כמו בשכבות הפנימיות. לאחר תהליכי הפוטוליתוגרפיה וההתפתחות, תוסר החומר הנחושת העודפת באמצעות חטיבה, וכך ישארו המעגלים המושלמים על השכבות החיצוניות.

בשלב זה, נקבעות צורת הפד, מסלול הטרס ונקודות החיבור של הרכיבים, מה שמשפיע בסופו של דבר הן על rendimiento ייצור והרכבה והן על הביצועים החשמליים.

יישום מסך לحام

מסכת לحام היא שכבת פולימר דמוית ורnis שמופעלת מעל לוחית המעגלים (PCB) במטרה להגן על עקבי הנחושת מתחמוצת לא רצויה ומזיהום, וכן לצמצם את הסיכון ליצירת גשרי לחם בין פדים סמוכים. פתחים לפדים וחורים שאמורים להיות מחוברים באמצעות לחמה מוגדרים לכן רק בשכבת מסכת הלחימה.

דיוק בזיווג מסכת הלחימה הופך לנושא קריטי במיוחד בתהליך ייצור לוחות רב-שכבות, במיוחד כאשר המרכיבים בעלי פינים קרובים זה לזה. לשם כך, יצרנים כמו King Field משתמשים בציוד צילום ואפיה מתקדם כדי לאפשר כיסוי אחיד וביצועים לאורך זמן.

גימור שטח

יכולת הלحام היא אחת ההטבות של הסיום המשטחי, בנוסף להגנה על הפדים החשופים של הנחושת. אופציות הסיום המשטחי הנפוצות ביותר הן HASL, ENIG, OSP, כיסוי נחושת, וכיסויолов. בחירת האופציה המתאימה ביותר תלויה בגורמים כגון משך חיי מדף, שיטת ההרכבה, וביצועים חשמליים.

בשל משטחו השטוח ועמידותו הגבוהה בפני קורוזיה, ביישומים בעלי אמינות גבוהה מעדיפים לרוב את ENIG.

בדיקת חשמל וביקורת סופית

בדיקות וביקורות הן השלבים הסופיים בתהליך ייצור של לוחות PCB רב-שכביים. על מנת להבטיח שלא קיימים קצר או נתק באף אחת מהשכבות של המבנה הרב-שכביים המסובך ביותר, מבוצעת בדיקה חשמלית לשם בדיקת מצב ההולכה וההפרדה. בנוסף, נעשה שימוש בביקורות ויזואליות, מדידות (בדיקות ממדיות), ובהזדמנויות גם קרני X, כדי לאשר את התאמת התיווך הפנימית הנכונה ואת איכות החורים העוקרים.

רק לוחות שמתאימים לכל דרישות המפרט ניתן לעבור לשלב האריזה והאספקה.

סיכום

ייצור של פסיבי PCB רב-שכבות הוא מאתגר ביותר ודורש דיוק גבוה, ניסיון עשיר, וכן הגדרה והקפדה על אמצעי בקרת איכות מחמירים בכל שלב. לכן, רק הגיוני שיעילות ואמינות המוצר יתלוו בהכרח ליישום נכון של כל השלבים הללו, בנוסף לבדיקות, במיוחד אלו הסופיות.

קינג פיילד הצליח להציע פסי PCBS רב-שכבות המאפשרים לתעשייה שונות לפתח מוצרים אלקטרוניים מתקדמים באמצעות ציוד מתוחכם בשילוב עם ניהול תהליכים מוש disciplינתי. הידיעה על השכבות הללו מעמיקה את ההבנה של המורכבות העומדת מאחורי פעולת האלקטרוניקה המודרנית, כמו גם עוזרת ללקוחות לבחור נכון את ספק הייצור האמין לפסיבי PCB.