EN
Izdelava večplastnih tiskanih vezij je vodilna tehnologija, ki omogoča razvoj napredne elektronike in integracijo kompaktnih ter visokoučinkovitih naprav z obsežno uporabo v industriji potrošniške elektronike, letalstva in medicinskih instrumentih. Medtem ko enoplastna ali dvoplastna tiskana vezja vsebujejo le eno ali dve bakreni plasti, večplastna tiskana vezja sestavljajo tri ali več bakrenih plasti, ki so naložene in ločene z izolacijskimi materiali, kar omogoča bolj zapleteno usmerjanje tokokrogov, višjo gostoto komponent in boljše električne lastnosti. Poznavanje osnovnih korakov pri izdelavi večplastnih tiskanih vezij pomaga konstruktorjem, inženirjem in kupcem pridobiti boljše razumevanje kakovosti, zanesljivosti in proizvodnih sposobnosti.
Pregled načrta in inženirska priprava
Poleg fizične izdelave je izdelava večplastnih tiskanih vezij v bistvu rezultat faze načrtovanja. Ko prejmejo datoteke Gerber, podrobnosti o slojevitvi in tehnične zahteve, inženirji podrobno pregledajo konstrukcijo. Preverijo širine sledi, razmike, zahteve po impedanci, poravnavo plasti, strukture prehodov in izbiro materialov.
Simulacija in analiza primernosti za izdelavo (DFM) sta obvezni za zelo zapletene plošče.
Proizvajalci, kot je King Field, lahko pomagajo izogniti se dragim predelavam in zagotoviti gladko proizvodnjo tako, da zagotovijo rezultate DFM, pri katerih so potencialni problemi, kot so težave s celovitostjo signala in vrtanjem, ugotovljeni že v zgodnji fazi.
Slikanje in graviranje notranjih plasti
Vsak notranji bakreni sloj se izdeluje ločeno. Najprej se očisti površino prevlečenega laminata s bakrom in nanese fotorezist. Zelo natančno se vzorec vezja vreže v fotorezist z ultravijoličnimi žarki v postopku, ki se imenuje fotovrez.
Razvoj odstrani rezist, ki je bil izpostavljen svetlobi, bakru, ki ni prekrito z rezistom, pa se kemično odstrani s oksidacijskim sredstvom. V tem trenutku se uporablja avtomatska optična kontrola (AOI), da se zagotovi, da so širine črt in razmiki v skladu z pričakovanji ter da je vzorec nedotaknjen. Ker napak, najdenih po laminaciji, ni mogoče popraviti, je bistveno, da so notranji sloji visoke kakovosti.
Oksidacijska obdelava notranjih slojev
Pred laminiranjem se notranje plasti obdelajo z oksidom ali drugimi površinami, ki omogočajo vezavo. Med to obdelavo se površina bakra atomsko hrapavči, kar naj bi izboljšalo oprijem bakrenih plasti na prepreg izolacijo med laminiranjem. Prijem med plastmi je zelo pomemben dejavnik za mehansko stabilnost in dolgoročno zanesljivost večplastnih tiskanih vezij. To velja še posebej za večplastne naprave, ki bodo delovale v okoljih z visokimi temperaturami ali vibracijami.
Sestava plasti in laminiranje
Laminiranje je brez dvoma ena najznačilnejših faz procesa izdelave večplastnih tiskanih vezij. Notranje plasti se postavijo skupaj s kosom preprega (steklena vlakna, impregnirana z epoksidno smolo) med njimi, zunanjega bakrenega folija pa se dodata zgoraj in spodaj v skladu s potrjenim načrtom sestave plasti.
Nato se sklop uvede v laminacijsko prešo, kjer je izpostavljen nadzorovanemu ciklu toplote in tlaka. Prepg rezina stopi, se razteče in nato strdi, kar povzroči dober spoj vseh plasti v eno trdno ploščo. Za zagotovitev natančnega poravnavanja plasti in za izogibanje tipičnim napakam, kot so praznine ali odlaminacija, je potreben natančen nadzor temperature, tlaka in časa.
Vrtanje in oblikovanje prehodov
Po laminaciji se večplastni tiskani vezni mostič (PCB) vrtine, da se omogočijo odprtine za komponente s prebodenimi luknjami in prehode, ki bodo električno povezovali plasti. Stroj CNC izvrtine mehanske luknje, medtem ko se pri mikroprehodih v konstrukcijah z visoko gostoto povezav (HDI) lahko uporabi laserska vrtalna enota.
Po vrtanju se stene lukenj očistijo in aktivirajo, da se omogoči metalizacija lukenj. Očitno je, da mora biti vrtanje zelo natančno, sicer bo nepravilno poravnanje poslabšalo električno povezavo med plastmi.
Metalizacija lukenj in prevleka s kositrom
Za to, da postanejo prebosti prevodni, se najprej nanese tanko bakreno folijo na stene lukenj s procesom brezelektričnega nanosa bakra. Nato sledi postopek elektrolitične prevleke z bakrom, da se poveča debelina do mere, ki zagotavlja električno in mehansko zanesljivost.
Slikanje in izpiranje zunanjih slojev
Krožni tok zadnjega sloja se razkrije tako, da se zunanji sloji obdelajo s fotorezistom, podobno kot notranji sloji. Po procesih fotolitografije in razvoja se odstrani odvečni baker, kar pusti dokončane tokokroge na zunanjih slojih.
Na tej stopnji se določijo geometrija ploščadi, usmerjanje tircev in točke priključitve komponent, kar končno vpliva tako na donos sestave kot tudi na električne lastnosti.
Nanosu lepljenja mask
Zaščitni lak je sloj polimera, podobnega laku, ki se nanaša na tiskano vezje za zaščito bakrenih sledi pred neželeno oksidacijo in onesnaženjem ter zmanjša verjetnost nastanka mostu med sosednjimi ploščicami. Odprtine za ploščice in prebije, ki jih je treba lotiti, so tako določene le v plasti zaščitnega laka.
Natančnost poravnave zaščitnega laka je zelo pomembna pri izdelavi večplastnih tiskanih vezij, še posebej, kadar so komponente z majhnim razmikom. Proizvajalci, kot je King Field, zato uporabljajo najnovejšo opremo za slikanje in utrjevanje, da zagotovijo enakomerno prekrivanje in dolgotrajno zmogljivost.
Kakovost površine
Lotljivost je eden od prednosti površinske obdelave poleg zaščite izpostavljenih bakrenih ploščic. Najpogostejše možnosti površinske obdelave so HASL, ENIG, OSP, nanos srebra in nanos kositra. Izbira najprimernejše možnosti je odvisna od dejavnikov, kot so rok uporabnosti, način sestavljanja in električne lastnosti.
Zaradi svoje ravne površine in odlične odpornosti proti koroziji se pri visoko zanesljivih aplikacijah pogosto izbere ENIG.
Električno testiranje in končni pregled
Testiranje in pregled sta zadnja koraka pri izdelavi večplastnih tiskanih vezij. Za zagotovitev, da v nobeni plasti zelo zapletene večplastne strukture ni kratkih stikov ali prekinjenih povezav, se izvede električno testiranje za preverjanje povezav in izolacijskih pogojev. Poleg tega se lahko uporabijo vizualni pregledi, meritve (preverjanje dimenzij) in včasih tudi rentgenski snemki za potrditev pravilne notranje poravnave in kakovosti prehodov.
Samo tiste plošče, ki ustrezajo vsem zahtevanim specifikacijam, se naprej pošljejo na pakiranje in odpremo.
Zaključek
Izdelava večplastnih tiskanih vezij je zelo zahtevna, saj zahteva visoko natančnost, bogato izkušnjo ter razvoj in strogo upoštevanje strogih ukrepov kontrole kakovosti v vsakem koraku. Zato je povsem logično, da se bosta zmogljivost in zanesljivost izdelka neposredno odvisna od pravilne izvedbe vseh teh korakov, poleg tega še testi, zlasti končni.
Podjetje King Field je uspelo ponuditi večplastna tiskana vezja, ki omogočajo različnim industrijam razvijati sodobne elektronske izdelke, pri čemer uporablja sofisticirano opremo v povezavi s strogo organiziranim procesnim managementom. Boljše razumevanje teh plasti osvetljuje zapletenost delovanja sodobne elektronike ter pomaga kupcem pri sprejemanju pravih odločitev glede zanesljivega proizvajalca tiskanih vezij.
