Који су кључни кораци у производњи вишеслојних ПЦБ-а?

Фабрикација вишеслојних ПЦБ-а је водећа технологија која подржава развој напредне електронике, омогућавајући интеграцију компактних и високо-перформансних гађета који имају широке примене у потрошачкој електроници, ваздухопловству и медицинској индустрији инструмената. Док се једно- или двослојни ПЦБ односи само на један или два слоја бакра, вишеслојни ПЦБ су три или више слојева бакра постављених и одвојених изолационим материјалима који омогућавају компликованије рутинге кола, већу густину компоненти и боље електричне перформансе. Разумевање главних корака производње вишеслојних ПЦБ-а омогућиће дизајнерима, инжењерима и купцима да имају више знања о квалитету, поузданости и производњи.

Преглед пројекта и припрема инжењерских пројеката

Поред физичке производње, производња вишеслојних ПЦБ-а је у суштини производ у фази пројектовања. Када добију Герберске фајлове, детаље о склапању и техничке захтеве, инжењери детаљно разматрају дизајн. Они испитују дизајн у погледу ширине трака, размака, захтева за импедансом, усклађивања слојева, кроз структуре и избор материјала.

Симулација и дизајн за анализу производљивости (DFM) су обавезни за веома компликоване плоче.

Произвођачи попут Кинг Филда могу помоћи у избегавању скупих ревизија и гарантовати да ће производњи проток бити глатки пружањем резултата ДФМ-а где се потенцијални проблеми рано идентификују као што су проблеми са интегритетом сигнала и потешкоће бушења.

Имаџирање и ецкинг унутрашњег слоја

Сваки унутрашњи слој бакра је направљен одвојено. У почетку се очисти површина ламината обложеног бакра и нанесе се фоторезист. На веома прецизан начин, образац кола се гравира на фоторезисту користећи УВ зраке у процесу који се зове фотогравирање.

Развој уклања резист изложен светлости, а бакар који није покривен резистом хемијски се одсече оксидирајућим агенсом. У овом тренутку се користи аутоматска оптичка инспекција (АОИ) како би се осигурало да су ширине и распон линија очекивани и да је образац нетакнут. Пошто се не могу исправити дефекти пронађени након ламинације, неопходно је осигурати да су унутрашњи слојеви доброг квалитета.

Опрема оксидом унутрашњег слоја

Пре ламинирања, унутрашњи слојеви се третирају оксидом или другим површинама које олакшавају везивање. Површина бакра је атомистички груба током овог третмана, што се сматра да побољшава адхезију слојева бакра на препрег изолацију када се ламинира. Адхезија између слојева је веома важан фактор механичке стабилности и дугорочне поузданости вишеслојних ПКБ-а. Ово се посебно односи на вишеслојне уређаје који ће радити у окружењима карактерисаним високим температурама или вибрацијама.

Склајно спајање и ламинирање

Ламинација је без сумње једна од најхарактернијих фаза процеса производње вишеслојних ПЦБ-а. Унутрашњи слојеви се постављају комадима препрег (пласног влакна импрегнираног епоксидном смолом) између њих, а спољашње бакарне фолије се додају горе и доле према одобреном дизајну спајања.

Затим се спајк уноси у ламинациону штампу где је подвргнут контролисаном циклусу топлоте и притиска. Препрег смола се топи, тече и затим се учврсти, што резултира добром везом свих слојева у једну чврсту плочу. Потребна је прецизна контрола температуре, притиска и времена како би се гарантовало прецизно усклађивање слојева и избегло типичне дефекте празнина или деламинације.

Бушење и формирање трака

Након ламинације, вишеслојни ПЦБ се души како би се направиле рупе за компоненте кроз рупе и за виасе који ће електрично повезати слојеве. ЦНЦ бушилица формира механичке рупе док се за микровије у пројектима високог густине (ХДИ) може користити ласерска бушилица.

Зидови рупа се чисте и активирају након бушења како би се рупе метализовале. Наравно, бушење мора бити веома прецизно, иначе ће неисправно уравњавање погоршати електричну везу између слојева.

Метализација рупа и покривање баком

Да би се проводљиве жице направиле проводнице, прво се на зидове рупе поставља танки филм бакра, без електричне опреме. Након тога се врши електролитички копрац за повећање дебљине у мери да је електрично и механички поуздана.

Изванредни слој сликања и ецирања

Циркут последњег слоја открива се изнутрашњим слојевима који се сликају фоторезиститом баш као и унутрашњи слојеви. Након фотолитографије и процеса развоја, вишак бакра ће бити оцепан, тако да ће завршена кола остати на спољашњим слојевима.

У овој фази, решена је геометрија плоча, рутингирање трага и тачке повезивања компоненти, што на крају утиче и на износ монтаже и на електричне перформансе.

Употреба заваривачке маске

Маска за лемљење је слој лака-лике полимера који се наноси на ПЦБ са циљем заштите трагова бакра од нежељене оксидације и контаминације, као и смањења шансе за лемљење мостова између суседних перде. Отвари за подлоге и виасе које треба лемити су тако дефинисани само у слоју лемичарске маске.

Точност у изравнивању пљене маске постаје веома кључна када је у питању производња вишеслојних ПЦБ-а, посебно ако су компоненте фино оштре. У том циљу, произвођачи као што је King Field користе најсавременију опрему за снимање и затврђивање како би обезбедили једноставан покритак и дуготрајну ефикасност.

Површина

Сварљивост је једна од предности површинске завршнице осим заштите изложених бакарних падова. Најчешћи опције завршног облика површине су ХАСЛ, ЕНИГ, ОСП, потопљено сребро и потопљено калаје. Избор најпогоднијег зависи од фактора као што су трајање трајања, начин монтаже и електрична ефикасност.

Због своје равне површине и одличне отпорности на корозију, апликације са високом поузданошћу често воле да иду са ЕНИГ-ом.

Електричко испитивање и завршна инспекција

Тестирање и инспекција су последњи кораци у производњи вишеслојних ПЦБ-а. Да би се осигурало да нема шортова или отвора на било ком слоју веома сложене вишеслојне структуре, врши се електрично испитивање за проверу континуитета и изолационих услова. Поред тога, визуелне инспекције, мерења (проверке димензија), а понекад и рентгенске зраке могу се користити за верификацију исправног унутрашњег усклађивања и квалитета.

Само оне плоче које су у складу са свим захтевним спецификацијама дозвољено је да наставе са фазом паковања и испоруке.

Закључак

Производња вишеслојних ПЦБ-а је изузетно изазовна јер захтева високу прецизност, богатство искуства и доношење и придржавање строгих мера контроле квалитета на сваком кораку. Стога је само логично да би перформансе и поузданост производа дефинитивно зависили од исправног спровођења свих тих корака поред испитивања, посебно последњих.

Кинг Филд је успео да понуди вишеслојне ПЦБ-е који омогућавају различитим индустријама да се појаве са најсавременијим електронским производима користећи софистицирану опрему у комбинацији са добро дисциплинираним управљањем процесима. Познавање ових слојева додатно баца светло на сложености зад рада модерне електронике, као и помаже купцима да праве прави избор у погледу поузданог партнера за производњу ПЦБ-а.