Pourquoi est-il si difficile de fabriquer des cartes PCB multicouches

Avec le développement des technologies de l'information électronique, de plus en plus de domaines utilisent des cartes PCB multicouches. Traditionnellement, nous définissons les cartes PCB avec plus de 4 couches comme "cartes PCB multicouches", et plus de 10 couches comme "cartes PCB multicouches élevées". S'il peut produire des cartes PCB multicouches de haut niveau est un indicateur important pour mesurer la force d'un fabricant de cartes PCB. Elle peut produire des cartes multicouches de haut niveau avec plus de 20 couches, ce qui est considéré comme une société de circuits imprimés dotée d'une force technique de premier ordre.

1. Principales difficultés de production

Par rapport aux cartes de circuits imprimés conventionnelles, les cartes de circuits imprimés de haut niveau ont des composants plus épais, plus de couches, des lignes et des vias plus denses, une taille d'unité plus grande, des couches diélectriques plus minces, etc., un espace interne, un alignement intercouche, un contrôle d'impédance et une fiabilité. Les exigences sexuelles sont plus strictes.

(1) Difficultés d'alignement intercalaire

En raison du grand nombre de couches de cartes de grande hauteur, le côté conception du client a des exigences de plus en plus strictes sur l'alignement de chaque couche du PCB. Habituellement, la tolérance d'alignement entre les couches est contrôlée à ± 75 μm. Des facteurs tels que l'empilement des dislocations et les méthodes de positionnement intercouche provoqués par l'incohérence de l'expansion et de la contraction des différentes couches de la carte centrale rendent plus difficile le contrôle de l'alignement intercouche des cartes de grande hauteur.

(2) Difficultés à faire des couches internes

La carte de grande hauteur adopte des matériaux spéciaux tels que TG élevé, haute vitesse, haute fréquence, cuivre épais et couche diélectrique mince, ce qui pose des exigences élevées pour la production de circuits de couche interne et le contrôle de la taille graphique. La largeur et l'espacement des lignes sont petits, les circuits ouverts et les courts-circuits augmentent, les micro-courts-circuits augmentent et le taux de réussite est faible. il existe de nombreuses couches de signal de lignes fines et la probabilité d'inspection manquée de la couche interne AOI augmente ; l'épaisseur du panneau central interne est mince, ce qui est facile à froisser, ce qui entraîne une mauvaise exposition et une mauvaise gravure. Il est facile de faire rouler la planche lorsque la machine est terminée ; le coût de mise au rebut du produit fini est relativement élevé.

(3) Difficultés à presser

Plusieurs panneaux de noyau interne et préimprégnés sont superposés, et des défauts tels que des plaques coulissantes, un délaminage, des vides de résine et des résidus de bulles sont susceptibles de se produire pendant la production de laminage. Lors de la conception de la structure stratifiée, il est nécessaire de prendre pleinement en compte la résistance à la chaleur, la tension de tenue, la quantité de remplissage de colle et l'épaisseur diélectrique du matériau, et de définir un programme de pressage de carte de haut niveau raisonnable.

(4) Difficultés de production de forage

L'utilisation de plaques spéciales en cuivre à haute vitesse, à haute vitesse, à haute fréquence et épaisses augmente la difficulté de perçage de la rugosité, des bavures de perçage et de la décontamination. Le nombre de couches est grand, l'épaisseur totale cumulée du cuivre et l'épaisseur de la plaque, et l'outil de forage est facile à casser; il existe de nombreux BGA denses et le problème de défaillance du CAF causé par l'espacement étroit des parois des trous ; le problème de perçage incliné est facilement causé par l'épaisseur de la plaque.

2. Maîtrise des processus de production clés

(1) Sélection des matériaux

Les matériaux de circuits électroniques doivent avoir une constante diélectrique et une perte diélectrique relativement faibles, ainsi qu'un faible CTE, une faible absorption d'eau et de meilleurs matériaux stratifiés recouverts de cuivre haute performance pour répondre aux exigences de traitement et de fiabilité des cartes de haut niveau.

(2) Conception de structure stratifiée

Les principaux facteurs pris en compte dans la conception de la structure stratifiée sont la résistance thermique du matériau, la tension de tenue, la quantité de remplissage de colle et l'épaisseur de la couche diélectrique, etc. Les grands principes suivants doivent être suivis :

un. Les fabricants de panneaux préimprégnés et de panneaux centraux doivent être cohérents. Afin d'assurer la fiabilité du PCB, toutes les couches de préimprégné doivent éviter d'utiliser un seul préimprégné 1080 ou 106 (sauf si le client a des exigences particulières).

b. Lorsque le client a besoin d'une feuille à TG élevé, le panneau central et le préimprégné doivent utiliser le matériau à TG élevé correspondant.

c. Pour les substrats intérieurs de 3OZ ou plus, utilisez des préimprégnés à haute teneur en résine, mais essayez d'éviter la conception structurelle consistant à utiliser les 106 préimprégnés à haute teneur en résine.

ré. Si le client n'a pas d'exigences particulières, la tolérance d'épaisseur de la couche diélectrique intercalaire est généralement contrôlée de plus /-10 pour cent . Pour la plaque d'impédance, la tolérance d'épaisseur diélectrique est contrôlée par la tolérance de classe IPC-4101 C/M, si le facteur d'influence de l'impédance est lié à l'épaisseur du substrat, les tolérances de plaque doivent également être conformes à IPC{ {2}} Tolérances de classe C/M.

(3) Contrôle de l'alignement intercalaire

La précision de la compensation de taille du panneau central de la couche interne et le contrôle de la taille de la production doivent être compensés avec précision pour la taille graphique de chaque couche du panneau de grande hauteur grâce aux données collectées en production et à l'expérience des données historiques pour une certaine période de temps, de manière à assurer l'expansion et la contraction du panneau central de chaque couche. cohérence.

(4) Processus de circuit de couche interne

Étant donné que la capacité de résolution de la machine d'exposition traditionnelle est d'environ 50 μm, pour la production de cartes de haut niveau, une machine d'imagerie laser directe (LDI) peut être introduite pour améliorer la capacité de résolution de l'image, et la capacité de résolution peut atteindre environ 20 μm. La précision d'alignement de la machine d'exposition traditionnelle est de ± 25 μm et la précision d'alignement intercouche est supérieure à 50 μm; à l'aide d'une machine d'exposition d'alignement de haute précision, la précision d'alignement du motif peut être augmentée à environ 15 μm et la précision d'alignement intercouche est contrôlée à moins de 30 μm.

(5) Processus de pressage

À l'heure actuelle, les méthodes de positionnement de l'intercouche avant stratification comprennent principalement : le positionnement à quatre fentes (Pin LAM), la fusion à chaud, le rivet, la fusion à chaud et la combinaison de rivets. Différentes structures de produits adoptent différentes méthodes de positionnement. Pour les panneaux de grande hauteur, la méthode de positionnement à quatre fentes est utilisée, ou la méthode de fusion plus rivetage est utilisée. La poinçonneuse OPE poinçonne les trous de positionnement et la précision de poinçonnage est contrôlée à ± 25 μm.

Selon la structure stratifiée du panneau de grande hauteur et les matériaux utilisés, étudiez la procédure de stratification appropriée, définissez la meilleure vitesse et courbe de chauffage, réduisez de manière appropriée la vitesse de chauffage de la feuille de stratification, prolongez le temps de durcissement à haute température, faites la résine s'écouler et durcir complètement, et éviter d'appuyer sur des problèmes tels que le glissement de la plaque et la dislocation intercouche pendant le processus de combinaison.

(6) Processus de forage

En raison de la superposition de chaque couche, la plaque et la couche de cuivre sont très épaisses, ce qui usera sérieusement le foret et cassera facilement la lame de forage. Le nombre de trous, la vitesse de chute et la vitesse de rotation doivent être ajustés en conséquence. Mesurer avec précision l'expansion et la contraction de la planche et fournir des coefficients précis ; le nombre de couches est supérieur ou égal à 14 couches, le diamètre du trou est inférieur ou égal à 0.2mm, ou la distance trou-ligne est inférieure ou égale à 0. 175 mm. Le forage pas à pas, avec un rapport épaisseur/diamètre de 12:1, est réalisé par forage pas à pas, méthodes de forage positives et négatives ; contrôlez la pointe de forage et l'épaisseur du trou, et utilisez autant que possible une nouvelle perceuse ou une perceuse de meulage pour les panneaux de grande hauteur, et l'épaisseur du trou est contrôlée dans les 25 um.

3. Test de fiabilité

Les panneaux de grande hauteur sont plus épais, plus lourds et ont des tailles d'unité plus grandes que les panneaux multicouches conventionnels, et la capacité thermique correspondante est également plus grande. Pendant le soudage, plus de chaleur est nécessaire et le temps de soudage à haute température subi est plus long. Cela prend 50 secondes à 90 secondes à 217 degrés (le point de fusion de la soudure étain-argent-cuivre), et la vitesse de refroidissement de la carte de haut niveau est relativement lente, de sorte que le temps de test de refusion est prolongé.