Kādi ir galvenie soļi daudzslāņu PCB izgatavošanā?

Multisluāņu PCB izgatavošana ir vadošā tehnoloģija, kas veicina sarežģītu elektronikas izstrādi, ļaujot integrēt kompaktus un augstas veiktspējas ierīces, kuras plaši tiek izmantotas patēriņa elektronikas, aviācijas un medicīnas instrumentu nozarēs. Tad kā vienas vai divu slāņu PCB attiecas tikai uz vienu vai diviem vara slāņiem, multisluāņu PCB ir trīs vai vairāk vara slāņu kaskāde, kas atdalīti ar izolācijas materiāliem, kas ļauj sarežģītāku shēmu maršrutēšanu, augstāku komponentu blīvumu un labāku elektrisko veiktspēju. Galveno soļu izpratne multisluāņu PCB izgatavošanā padarīs dizainerus, inženierus un pircējus informētākus par kvalitāti, uzticamību un ražošanas iespējām.

Dizaina pārskats un inženierijas sagatavošana

Papildus fiziskajai ražošanai, daudzslāņu PCB izgatavošana būtībā ir projektēšanas posma produkts. Saņemot Gerber failus, slāņu detalizāciju un tehniskos prasījumus, inženieri ļoti rūpīgi izpēta dizainu. Viņi pārbauda dizainu attiecībā uz vada platumiem, atstarpēm, pretestības prasībām, slāņu līdzināšanu, caurumu struktūrām un materiālu izvēli.

Simulācija un ražošanai piemērota dizaina (DFM) analīze ir obligāta ļoti sarežģītiem plašiem.

Ražotāji, piemēram, King Field, var palīdzēt izvairīties no dārgām pārskatīšanām un garantēt gludu ražošanas procesu, nodrošinot DFM rezultātus, kuros agrīnā stadijā tiek identificētas potenciālas problēmas, piemēram, signāla integritātes jautājumi un grūtības urbjot.

Iekšējā slāņa attēlošana un ēdēšana

Katra iekšējā vara slāņa tiek izgatavots atsevišķi. Sākumā tiek notīrīta vara apstrādātā lamināta virsma un uz tās tiek uzklāts fotorezists. Ar ļoti lielu precizitāti shēmas raksts tiek iegravēts fotorezistā, izmantojot UV starus, procesā, ko sauc par fotoegravēšanu.

Attīstīšanas laikā nofotografētie rezista reģioni tiek noņemti, bet varu, kas nav pārklāta ar rezistu, ķīmiski izēd augsnes aģents. Šajā brīdī tiek izmantota automātiska optiskā pārbaude (AOI), lai nodrošinātu, ka līniju platumi un attālumi ir tādi, kādi paredzēti, un ka raksts ir neskarts. Tā kā defektus, kas konstatēti pēc laminēšanas, nevar novērst, ir būtiski nodrošināt, ka iekšējie slāņi ir augstas kvalitātes.

Iekšējā slāņa oksīda apstrāde

Pirms laminēšanas iekšējās kārtas tiek apstrādātas ar oksīdu vai citām virsmām, kas veicina saķeri. Šīs apstrādes laikā vara virsma kļūst atomāri raupja, kas, kā uzskata, uzlabo vara kārtu pieķeršanos preprega izolācijai, kad tiek veikta laminēšana. Savienojuma stiprums starp kārtām ir ļoti svarīgs faktors daudzslāņu PCB mehāniskajā stabilitātē un ilgtermiņa uzticamībā. Tas jo īpaši attiecas uz daudzslāņu ierīcēm, kas darbosies augstas temperatūras vai vibrāciju apstākļos.

Kārtu sakārtojums un laminēšana

Laminēšana bez šaubām ir viena no raksturīgākajām daudzslāņu PCB izgatavošanas procesa fāzēm. Iekšējās kārtas tiek saliktas ar preprega (stiklšķiedru, impregnētu ar epoksīda sveķi) gabaliem starp tām, un saskaņā ar apstiprināto kārtu sakārtojumu augšā un apakšā tiek pievienotas ārējās vara folijas.

Pēc tam kopsakārtojums tiek ievietots laminēšanas presē, kur tas tiek pakļauts kontrolētam siltuma un spiediena ciklam. Piesmērētā sveķi kūst, plūst un pēc tam sacietē, rezultātā visi slāņi cieši savienojas vienā masīvā plāksnē. Lai garantētu precīzu slāņu līdzināšanu un izvairītos no tipiskām kļūdām, piemēram, dobumiem vai atslāņošanai, ir nepieciešama precīza temperatūras, spiediena un laika regulēšana.

Urbošana un viju veidošana

Pēc laminēšanas daudzslāņu PCB tiek uzurbtas caurumiem, kas paredzēti gan caururbjamiem komponentiem, gan vijām, kas elektriski savienos slāņus. Mekhāniskos caurumus veido CNC urbjmašīna, kamēr mikroviām augstas blīvuma savienojumu (HDI) dizainos var tikt izmantota lāzera urbošanas ierīce.

Pēc urbošanas cauruļu sienas tiek notīrītas un aktivizētas, lai metālētu caurumus. Ir skaidrs, ka urbošanai jābūt ļoti precīrai, pretējā gadījumā nevienkāršība pasliktinās elektrisko savienojumu starp slāņiem.

Atveršanas metālizācija un vara pārklājums

Lai padarītu caurumus par vadītājiem, sākumā bezstrāvas vara procesa ceļā tiek uzklāts plāns vara kārtiņa uz atveržu sienām. Pēc tam tiek veikta elektrolītiskā vara pārklāšana, lai palielinātu biezumu līdz tādam apjomam, kas ir elektriski un mehāniski uzticams.

Ārējā slāņa attēlveidošana un ēdēšana

Pēdējā slāņa shēma tiek atklāta, ienesot fotorezistu ārējos slāņos tāpat kā iekšējos slāņos. Pēc fotolitogrāfijas un attīstības procesiem pārpalikusī vara tiks izēsta, atstājot pabeigtās shēmas ārējos slāņos.

Šajā posmā tiek noteikta kontaktpads geometrija, trasi maršrutizācija un komponentu savienojumu punkti, kas beigu beigās ietekmē gan montāžas iznākumu, gan elektrisko veiktspēju.

Lakas nanāšanas

Lodēšanas maska ir laka-veida polimēra slānis, ko uzklāj virs PCB, lai aizsargātu vara trases no nevēlamas oksidēšanās un piesārņojuma, kā arī samazinātu lodmetāla tiltiņu veidošanās iespēju starp blakus esošajiem kontaktlaukumiem. Tādēļ atveres kontaktlaukumiem un caurumiem, kurus paredzēts lodēt, tiek definētas tikai lodēšanas maskas slānī.

Precizitāte lodēšanas masas novietojumā kļūst ļoti svarīga daudzslāņu PCB izgatavošanas procesā, jo īpaši tad, ja komponenti ir ar mazu soli. Šim nolūkam ražotāji, piemēram, King Field, izmanto jaunākās paaudzes attēlošanas un cietināšanas iekārtas, lai nodrošinātu vienmērīgu pārklājumu un ilgstošu darbību.

Virsmas apstrāde

Lodējamība ir viena no virsmas pārklājuma priekšrocībām, papildus eksponēto vara kontaktlaukumu aizsardzībai. Visbiežāk lietotie virsmas pārklājuma varianti ir HASL, ENIG, OSP, iegremdējams sudrabs un iegremdējams alva. Piemērotākā izvēle ir atkarīga no tādiem faktoriem kā derīguma termiņš, montāžas metode un elektriskā veiktspēja.

Tā kā ENIG piedāvā plakanu virsmu un izcilu korozijas izturību, augstas uzticamības lietojumos bieži tiek izvēlēts tieši tas.

Elektriskās pārbaudes un gala inspekcija

Testēšana un pārbaude ir pēdējie soļi daudzslāņu PCB izgatavošanā. Lai nodrošinātu, ka ļoti sarežģītajā daudzslāņu struktūrā nevienā slānī nav īssavienojumu vai pārtraukumu, tiek veikta elektriskā pārbaude, lai pārbaudītu nepārtrauktību un izolācijas stāvokli. Turklāt, lai verificētu pareizo iekšējo izlīdzinājumu un caurumu kvalitāti, var tikt izmantotas arī vizuālas pārbaudes, mērījumi (izmēru pārbaudes) un reizēm rentgena attēlošana.

Tikai tās plates, kas atbilst visām nepieciešamajām specifikācijām, tiek atļautas turpināt iesaiņošanas un izsūtīšanas posmā.

Secinājums

Daudzslāņu PCB izgatavošana ir ārkārtīgi sarežģīta, jo tai nepieciešama liela precizitāte, bagāts pieredzes krājums un stingru kvalitātes kontroles pasākumu izstrāde un ievērošana katrā posmā. Tāpēc ir pilnīgi loģiski, ka produkta veiktspēja un uzticamība noteikti būs atkarīga no visu šo soļu pareizas īstenošanas, kā arī testiem, īpaši pēdējiem.

Kompanijai King Field ir izdevies piedāvāt daudzslāņu PCB, kas ļauj dažādām nozarēm izstrādāt jaunākās paaudzes elektroniskos produktus, izmantojot sarežģītu aprīkojumu kopā ar rūpīgu procesu pārvaldību. Šo slāņu labāka izpratne paplašina zināšanas par mūsdienu elektronikas darbības sarežģītību, kā arī palīdz klientiem izdarīt pareizus izvēles lēmumus, meklējot uzticamu PCB ražotāju.