Miksi monikerroksisten piirilevyjen valmistaminen on niin vaikeaa?

Elektronisen tietotekniikan kehittyessä yhä useammat kentät käyttävät monikerroksisia piirilevyjä. Perinteisesti määrittelemme yli 4-kerroksiset piirilevyt "monikerroksisiksi PCB-levyiksi" ja yli 10 kerroksiset "korkeiksi monikerroksisiksi piirilevyiksi". Se, pystyykö se valmistamaan korkean tason monikerroksisia piirilevyjä, on tärkeä indikaattori piirilevyjen valmistajan vahvuuden mittaamiseksi. Se pystyy valmistamaan korkean tason monikerroksisia levyjä, joissa on yli 20 kerrosta, jota pidetään teknisesti huippuluokan piirilevyyrityksenä.

1. Tärkeimmät tuotantovaikeudet

Verrattuna perinteisiin piirilevyihin korkean tason piirilevyissä on paksummat komponentit, enemmän kerroksia, tiheämpiä viivoja ja läpivientejä, suurempi yksikkökoko, ohuemmat dielektriset kerrokset jne., sisätila, kerrosten välinen kohdistus, impedanssin säätö ja luotettavuus. Seksuaaliset vaatimukset ovat tiukemmat.

(1) Vaikeuksia kerrosten välisessä kohdistuksessa

Korkeiden levykerrosten suuren määrän vuoksi asiakkaan suunnittelupuolella on yhä tiukemmat vaatimukset piirilevyn jokaisen kerroksen kohdistamiselle. Yleensä kerrosten välinen kohdistustoleranssi on ±75 μm. Eri ydinlevykerrosten laajenemisen ja supistumisen epäjohdonmukaisuudesta johtuvat tekijät, kuten dislokaatiopinoaminen ja kerrostenväliset asemointimenetelmät, vaikeuttavat korkean tason levyjen kerrosten välisen kohdistuksen hallintaa.

(2) Vaikeudet sisäkerrosten tekemisessä

Korkea kerroslevy käyttää erikoismateriaaleja, kuten korkea TG, suuri nopeus, korkea taajuus, paksu kupari ja ohut dielektrinen kerros, mikä asettaa korkeat vaatimukset sisäkerroksen piirituotannolle ja graafisen koon hallintaan. Viivan leveys ja rivivälit ovat pieniä, avoimet ja oikosulut lisääntyvät, mikrooikosulku kasvaa ja kulkunopeus on alhainen; on monia hienoja viivoja sisältäviä signaalikerroksia, ja todennäköisyys, että sisäkerroksen AOI:n tarkastus epäonnistuu, kasvaa; sisäydinlevyn paksuus on ohut, mikä on helppo rypistyä, mikä johtaa huonoon valotukseen ja syövytykseen. Lautaa on helppo rullata koneen päätyttyä; valmiin tuotteen romutuskustannukset ovat suhteellisen korkeat.

(3) Puristusvaikeudet

Useita sisäsydänlevyjä ja prepregejä on päällekkäin, ja vikoja, kuten liukulevyjä, delaminaatiota, hartsityhjiöitä ja kuplajäämiä, esiintyy helposti laminoinnin aikana. Laminoitua rakennetta suunniteltaessa tulee ottaa täysin huomioon lämmönkestävyys, jännitteenkesto, liimatäyttömäärä ja materiaalin dielektrinen paksuus sekä asettaa kohtuullinen korkeatasoinen levypuristusohjelma.

(4) Poraustuotannon vaikeudet

Korkean TG:n, nopeiden, korkeataajuisten ja paksujen kuparisten erikoislevyjen käyttö vaikeuttaa porauksen epätasaisuuksia, porausjäysteitä ja dekontaminaatiota. Kerrosten lukumäärä on suuri, kumulatiivinen kuparin kokonaispaksuus ja levyn paksuus, ja poraustyökalu on helppo rikkoa; on monia tiheitä BGA:ita ja CAF-vikaongelma, jonka aiheuttaa kapea reiän seinämien välinen etäisyys; kalteva porausongelma johtuu helposti levyn paksuudesta.

2. Keskeisten tuotantoprosessien valvonta

(1) Materiaalin valinta

Elektronisilta piirimateriaaleilta vaaditaan suhteellisen alhainen dielektrisyysvakio ja dielektrisyyshäviö sekä alhainen CTE, alhainen veden imeytyminen ja parempi suorituskyky, kuparipäällysteiset laminaattimateriaalit, jotta ne täyttäisivät korkean tason levyjen käsittely- ja luotettavuusvaatimukset.

(2) Laminoitu rakennesuunnittelu

Laminoidun rakenteen suunnittelussa huomioidaan pääasialliset tekijät materiaalin lämmönkestävyys, kestojännite, liimatäytteen määrä ja eristekerroksen paksuus jne. Seuraavia pääperiaatteita tulee noudattaa:

a. Prepreg- ja hylsylevyjen valmistajien on oltava johdonmukaisia. Piirilevyn luotettavuuden varmistamiseksi kaikissa prepreg-kerroksissa tulee välttää yksittäisen 1080- tai 106-prepreg-pinnoitteen käyttöä (paitsi jos asiakkaalla on erityisvaatimuksia).

b. Kun asiakas vaatii korkean TG:n levyä, hylsylevyssä ja prepregissä on käytettävä vastaavaa korkean TG:n materiaalia.

c. Käytä 3OZ:n tai sitä suurempia sisäsubstraateja varten prepregejä, joissa on korkea hartsipitoisuus, mutta yritä välttää rakenteellista suunnittelua, jossa käytetään kaikkia 106 korkeahartsipitoista prepregiä.

d. Jos asiakkaalla ei ole erityisvaatimuksia, kerrosten välisen dielektrisen kerroksen paksuustoleranssia ohjataan yleensä plus /-10 prosentilla. Impedanssilevyn dielektrisen paksuuden toleranssia säätelee IPC-4101 C/M-luokan toleranssi, jos impedanssiin vaikuttava tekijä liittyy alustan paksuuteen, levyn toleranssien on myös oltava IPC{ {2}} C/M-luokan toleranssit.

(3) Kerrosten välisen kohdistuksen ohjaus

Sisäkerroksen hylsylevyn koon kompensoinnin tarkkuus ja tuotantokoon hallinta on kompensoitava tarkasti korkean kerroslevyn kunkin kerroksen graafisen koon osalta tuotannossa kerättyjen tietojen ja historiallisten tietojen avulla. tietyn ajan, jotta varmistetaan kunkin kerroksen ydinlevyn laajeneminen ja supistuminen. johdonmukaisuus.

(4) Sisäkerroksen piiriprosessi

Koska perinteisen valotuskoneen resoluutio on noin 50 μm, korkean tason levyjen tuotantoa varten voidaan ottaa käyttöön lasersuora kuvantamiskone (LDI) kuvan resoluution parantamiseksi, ja resoluutiokyky voi olla noin 20 μm. Perinteisen valotuskoneen kohdistustarkkuus on ±25 μm ja kerrosten välisen kohdistustarkkuus on yli 50 μm; käyttämällä erittäin tarkkaa kohdistusvalotuskonetta, kuvion kohdistustarkkuutta voidaan lisätä noin 15 μm:iin ja kerrosten välistä kohdistustarkkuutta säädetään 30 μm:n sisällä.

(5) Puristusprosessi

Tällä hetkellä kerrostenväliset asemointimenetelmät ennen laminointia sisältävät pääasiassa: neljän uran paikannus (Pin LAM), kuumasulate, niitti, kuumasulate ja niittiyhdistelmä. Eri tuoterakenteet käyttävät erilaisia ​​paikannusmenetelmiä. Korkeille laudoille käytetään neljän uran asemointimenetelmää tai fuusio plus niittausmenetelmää. OPE-lävistyskone lävistää paikannusreiät ja lävistystarkkuus on ±25 μm.

Korkean kerroksen laminoidun rakenteen ja käytettyjen materiaalien mukaan tutki sopiva laminointimenettely, aseta paras lämmitysnopeus ja käyrä, vähennä laminointilevyn kuumennusnopeutta asianmukaisesti, pidennä korkean lämpötilan kovettumisaikaa, tee hartsi virtaa ja koveta täysin ja vältä puristamista. Ongelmat, kuten liukuva levy ja kerrosten väliset sijoiltaan yhdistelmäprosessin aikana.

(6) Porausprosessi

Kunkin kerroksen päällekkäisyyden vuoksi levy ja kuparikerros ovat erittäin paksuja, mikä kuluttaa poranterää ja rikkoa helposti poranterän. Reikien lukumäärä, pudotusnopeus ja pyörimisnopeus tulee säätää asianmukaisesti. Mittaa tarkasti levyn laajeneminen ja supistuminen ja anna tarkat kertoimet; kerrosten lukumäärä on suurempi tai yhtä suuri kuin 14 kerrosta, reiän halkaisija on pienempi tai yhtä suuri kuin 0,2 mm tai reiän välinen etäisyys on pienempi tai yhtä suuri kuin 0. 175 mm. Vaiheittainen poraus, jonka paksuus-halkaisijasuhde on 12:1, tuotetaan vaiheittaisella porauksella, positiivisella ja negatiivisella porauksella; ohjaa porauskärkeä ja reiän paksuutta ja käytä uutta poraa tai hiomaporaa korkeiden laudoille niin paljon kuin mahdollista, ja reiän paksuus säädetään 25 um:n sisällä.

3. Luotettavuustesti

Korkeuslaudat ovat paksumpia, painavampia ja yksikkökokoja suurempia kuin perinteiset monikerroslevyt, ja myös vastaava lämpökapasiteetti on suurempi. Hitsauksen aikana tarvitaan enemmän lämpöä ja koettu hitsauksen korkean lämpötilan aika on pidempi. Se kestää 50 sekunnista 90 sekuntiin 217 asteessa (tina-hopea-kuparin sulamispiste), ja korkean tason levyn jäähdytysnopeus on suhteellisen hidas, joten uudelleenvirtaustestin aika pitenee.