در قسمت قبلی بخشی از مشکلات در فرآیند تولید PCB های چندلایه بیان شد، در این قسمت مشکلات کنترل فرآیند در تولید این PCBها را بررسی می کنیم:
ü انتخاب مواد
بدلیل اینکه قطعات الکترونیکی با کارایی بالا و چند منظوره با توسعه سریع انتقال سیگنال توسعه یافته اند، مواد این مدارهای الکترونیکی نیز باید دارای ثابت دی الکتریک و تلفات دی الکتریک پایین، CTEپایین و نرخ جذب آب پایین و مواد CCL با کارایی بالا و بهتر برای پاسخگویی و قابلیت اطمینان بالاتر یاشند.
برای بردهای با لایه ضخیم مس و ریسک بالا، از یک صفحه الیاف پریپرگ با رزین زیاد استفاده می شود. مشکلات کیفی مانند طبقه ای شدن محیط و شکست تست ولتاژ بالا در انتخاب مواد دی الکتریک بسیار مهم هستند.
ü طراحی ساختار چند لایه با فشار مناسب
فاکتورهای اصلی در نظر گرفته شده در طراحی سازه برد چند ورقهای،مقاومت حرارتی، ولتاژ قابل تحمل، میزان چسب و ضخامت لایه دی الکتریک می باشد. هم چنین اصول اصلی زیر باید رعایت شود:
الیاف لایهی پیش آمیختهی پریپرگ، باید با تخته اصلی سازنده، سازگار باشد. به منظور اطمینان از قابل اعتماد بودن برد چند لایه، از استفاده از پریپرگ 1080 یا 106 (به جز موارد خاص) اجتناب می کنند.
هنگامی که مشتری ضخامت مورد نیاز محیط را ندارد، ضخامت محیط بین لایه ها باید توسط استاندارد IPC-A-600G تضمین شود.
هنگامی که مشتریان به ورق های TG بالا (نوعی ورق به کار رفته در برد) نیاز دارند، متعاقبا لایه هسته و لایه پریپرگ هم باید از مواد TG بالا مربوطه ساخته شوند.
اگر نیاز خاصی از سوی مشتری وجود نداشته باشد، خطای ضخامت لایه دی الکتریک بین لایهها به طور کلی با 10 درصد خطا کنترل می شود. برای برد چند لایه، ضریب تأثیر امپدانس ، خطای ضخامت دی الکتریک، ضخامت لایه تکیه گاه و دیگر ورقهها مطابق با مقدار خطای تلورانس ذکر شده در استاندارد IPC-4101 C/M کنترل می شود.
ü کنترل تراز لایه داخلی
برای اندازه ها، یک مقدار جبرانی به خاطر احتمال انقباض حرارتی در لایه ها نیز اضافه میشود. دقت این مقدار جبرانی برای اندازه لایه هسته داخلی و کنترل اندازه های تولیدی دیگر، نیاز به جمع آوری تجارب تولید در یک دوره زمانی است تا اندازه جبرانی الگوی هر لایهPCB چند لایه به طور دقیق مشخص شود، به این دلیل که بتواند موارد انبساط و انقباض هر لایه از هسته را پوشش دهد.
روش‌هایی برای تعیین موقعیت لایه داخلی وجود دارد مانند موقعیت‌یابی چهار شیار (Pin LAM)، مذاب داغ و ترکیب پرچ که هر کدام با دقت بالا و قابلیت اطمینان بالا میتواند انتخاب شود. تنظیم فرآیند مناسب شامل تنظیم و نگهداری روزانه پرس، کلید تضمین کیفیت پرس، کنترل جریان چسب و خنک کننده و کاهش مشکل عدم تراز لایه داخلی است. کنترل تراز لایه داخلی باید عواملی مانند مقدار جبران لایه داخلی، حالت موقعیت یابی متناسب با فشار، پارامترهای فرآیند پرس، خواص مواد و عوامل دیگر را در نظر بگیرد.
ü فرآیند مدار لایه داخلی
از آنجایی که ظرفیت رزولوشن ماشین نوردهی رایج تا حدود 50 میکرومتر است، برای تولید PCB های چند لایه، می توان یک دستگاه تصویربرداری مستقیم لیزری (LDI) برای بهبود قابلیت تجزیه و تحلیل گرافیکی و بهبود قابلیت وضوح 20 میکرومتر، معرفی کرد.
دقت تراز دستگاه تصویربرداری معمولی 25μm است، دقت تراز لایه داخلی نیز بیشتر از 50μm است. با استفاده از یک ماشین تصویر برداری تراز با دقت بالا، دقت هم ترازی گرافیکی را می توان تا حدود 15 میکرومتر بهبود بخشید و دقت تراز لایه داخلی را در 30 میکرومتر کنترل کرد، اینکار انحراف تراز تجهیزات معمولی را کاهش می دهد و دقت تراز لایه داخلی را بهبود می بخشد.
به منظور بهبود قابلیت اچ کردن مدار ( ایجاد خوردگی و زدایش با حلال)، لازم است در طراحی مهندسی، جبران مناسبی به عرض مدار و پد (یا حلقه لحیم کاری) داده شود و طراحی دقیقتری برای مقدار جبرانی گرافیک های خاص مانند خطوط بازگشتی و خطوط مستقل، صورت گیرد.
مقادیر عرض خط داخلی، فاصله خطوط، اندازه حلقه ایزوله، خط مستقل، جبران طراحی فاصله سوراخ تا لاین، بایستی منطقی باشد، در غیر این صورت مهندسی طرح را تغییر دهید. اگر پارامترها در حین اچینگ (زدایش با حلال) به خوبی کنترل شوند، اولین قطعه پس از تایید می تواند، به تولید انبوه برسد. به منظور بهینه سازی فرایند اچینگ، لازم است ترکیب هر گروه از مایع اچینگ در محدوده بهینه کنترل شود.
تجهیزات خط اچینگ رایج، معمولا ناکافی هستند، ولی می توان آن را از نظر فنی اصلاح کرد و در خط تولید، تجهیزاتی برای بهبود یکنواختی اچینگ، کاهش بریدگی ها و جاافتادنهای اچینگ وارد کرد.
ü فرآیند پرس
در حال حاضر، روش‌های تعیین موقعیت لایههای داخلی قبل از پرس عبارتند از: موقعیت‌یابی چهار شیار (Pin LAM)، مذاب داغ، پرچ و ترکیب این دو. ساختارهای مختلف محصول روش‌های موقعیت‌یابی متفاوتی را اتخاذ می‌کنند. برای PCB چند لایه، از روش موقعیت یابی چهار شیار (Pin LAM) یا از روش فیوژن + پرچ استفاده می شود. دستگاه پانچ OPE سوراخ ها را ایجاد می کند. دقت پانچ در مرتبه 25 میکرومتر کنترل می شود. هنگام ادغام، اولین لایه، لایه ای است که در معرض بازرسی اشعه ایکس قرار میگیرد و باید لایه ی واجد شرایط ساخت این مجموعه باشد. در تولید چند لایه ای، لازم است بررسی شود که آیا هر لایه در واحد اصلی ذوب شده است تا از لایه برداری بعدی جلوگیری شود. فرایند پرس، دقت در تراز لایه ها و قابلیت اطمینان PCB چند لایه را برآورده می کند.
با توجه به ساختار چند لایه ای بودن و مواد مورد استفاده در برد، روش پرس مناسب را انتخاب کنید، منحنی و نرخ بهینه حرارت دهی را تنظیم کنید که به طور مناسب نرخ حرارت دهی ورق پرس شده را کاهش دهید و دمای بالا را در روش پرس تخته مدار چند لایه معمولی ادامه دهید.
زمان پخت اجازه می دهد تا رزین به اندازه کافی جریان یابد و جامد شود و در عین حال از مشکلاتی مانند لغزش و ناهماهنگی بین لایه ها در طول فرآیند پرس جلوگیری شود. ورقه های با مقادیر TG مختلف نمی توانند در ساییده شدن (جهت اتصال به هم) یکسان باشند، ورقه ها با پارامترهای مشترک را نمی توان با آن هایی که پارامترهای خاص دارند مخلوط کرد، از منطقی بودن ضریب انبساط و انقباض اطمینان حاصل کنید، عملکرد ورقه ها و پیش آغشته های مختلف متفاوت است. همچنین برای استفاده از مواد خاصی که تا به حال استفاده نشده اند باید دقت کرد تا پارامترهای مورد نیاز فرآیند را تأیید کنند.
ü فرآیند سوراخ کاری
به دلیل روی هم قرار گرفتن لایه ها، تخته لایه مسی (تخته نهایی) فوق العاده ضخیم خواهد شد و دستگاه سوراخ کاری به طور جدی ساییده خواهد شد و مته به راحتی شکسته می شود. به همین دلیل، ممکن است تعداد سوراخ ها، سرعت سقوط و سرعت چرخش متناظرا کاهش یابد. با اندازه گیری دقیق انبساط و انقباض ورقهها، ضرایب دقیق مربوطه (جهت تراز بندی صفحات جهت سوراخ کاری بهتر) محاسبه میشود.
به منظور بهبود مشکل سوراخ کاری تخته های مسی ضخیم چند لایه، از یک پد بسیار چگال برای تأیید مجموعه استفاده می شود که تعداد صفحات انباشته شده یک تکه باشد و زمان ضربه زدن مته در 3 بار کنترل می شود که می تواند به طور موثر سوراخ کاری را بهبود دهد.
برای PCBهای چند لایه برای انتقال داده با فرکانس و سرعت بالا، فناوری سوراخ کاری پشتی روشی موثر برای بهبود یکپارچگی سیگنال است. مته پشتی عمدتاً، طول انتهای سوراخ، قوام حفره‌هایی که بین دو سوراخ (جلو و پشت) ایجاد شدند و قوام سیم مسی داخل سوراخ را کنترل می‌کند. همه تجهیزات دستگاه سوراخ کاری دارای عملکرد سوراخ کاری پشتی نیستند، میتوان با ارتقا فنی این نوع تجهیزات یا خرید دستگاه سوراخ کاری با عملکرد حفاری پشتی کیفیت کار را بهبود داد.
