În domeniul instrumentației moderne, tehnologia de fabricație a plăcilor cu circuite imprimate multi-strat a devenit un element esențial în promovarea îmbunătățirii performanței produsului și a diversificării funcționale. Cerințele stricte de înaltă precizie și fiabilitate în instrumente fac fiecare aspect alproducție de pcb-uri multi-strat, de la proiectare la producție, urmează standarde extrem de stricte pentru a satisface nevoile de aranjare a circuitelor complexe și de transmisie a semnalului.
Caracteristicile de proiectare ale plăcilor cu circuite imprimate multi-strat pentru instrumente și contoare
Proiectarea plăcilor cu circuite imprimate multi-strat pentru instrumente și contoare trebuie mai întâi să ia în considerare pe deplin integritatea semnalului. Datorită detectării și procesării frecvente a semnalelor slabe în instrumente, cum ar fi achiziția semnalului senzorului, chiar și interferențele minore ale semnalului pot crește semnificativ erorile de măsurare. Prin urmare, în procesul de proiectare, este necesar să se planifice cu atenție aspectul circuitului, să se reducă reflexia semnalului și diafonia prin lățimea rezonabilă a liniilor, setările de distanță între linii și potrivirea impedanței.
Între timp, proiectarea sistemului de distribuție a energiei este, de asemenea, crucială pentru plăcile de circuite imprimate multi-strat pentru instrumentare. Diferitele module funcționale din interiorul instrumentului necesită adesea alimentare cu diferite niveluri de tensiune și au cerințe extrem de ridicate pentru stabilitatea puterii. La proiectarea plăcilor de circuite imprimate multi-strat, straturile de putere și de masă sunt configurate special pentru a furniza energie stabilă și pură diferitelor module prin segmentarea rezonabilă a planului de putere, reducând impactul fluctuațiilor de putere asupra performanței circuitului. În plus, un număr mare de condensatoare de decuplare vor fi adăugate lângă pinii de alimentare ai cipului pentru a filtra zgomotul de înaltă-frecvență și pentru a asigura calitatea puterii.
Fluxul procesului de fabricație și tehnologiile cheie
Producția de circuite a stratului interior
Fabricarea plăcilor cu circuite imprimate multistrat începe cu producția de circuite cu strat interior. Folosind laminat-placat cu cupru ca substrat, modelul de circuit proiectat este transferat pe suprafața foliei de cupru prin procesul de fotolitografie. În procesul de fotolitografie, este necesară o precizie extrem de mare a expunerii. Echipamente avansate de litografie sunt utilizate pentru a se asigura că caracteristicile subtile ale modelului circuitului pot fi reproduse cu exactitate, iar toleranța lățimii liniei poate fi controlată în câțiva micrometri. De exemplu, pentru plăcile cu circuite imprimate ale instrumentelor și contoarelor de precizie, lățimile liniilor și distanța sub 0,1 mm sunt destul de comune.
După ce fotolitografia este finalizată, folia de cupru inutilă este îndepărtată prin procese precum dezvoltarea și gravarea, păstrând în același timp modelele precise ale circuitelor. Procesul de gravare necesită un control strict al concentrației, temperaturii și timpului de gravare al soluției de gravare pentru a asigura uniformitatea gravării și pentru a evita supragravarea sau gravarea insuficientă a circuitului.
Procesul de laminare
După ce circuitul stratului interior este finalizat, fiecare placă de strat interior este stivuită cu o foaie semiîntărită (foală PP) în ordinea proiectată și plasată într-o mașină de laminare pentru laminare la temperatură înaltă-și presiune înaltă-. Parametrii de temperatură, presiune și timp ai procesului de laminare trebuie controlați cu precizie pentru a se asigura că foaia PP se topește și curge complet, umple golurile dintre straturile interioare și este ferm legată de straturile interioare pentru a forma un întreg. Parametrii adecvați de laminare pot asigura o bună legătură interstrat, pot preveni delaminarea și pot asigura planeitatea pcb-ului, îndeplinind cerințele prelucrării ulterioare de înaltă-precizie. De exemplu, temperatura tipică de laminare este între 180-220 de grade, presiunea este între 3-5MPa și timpul este de aproximativ 60-90 de minute.
Foraj si placare cu cupru
PCB-ul laminat trebuie să fie găurit pentru a realiza conexiuni electrice între straturile de circuite. Folosind echipamente de foraj CNC de-înaltă precizie, operațiunile de găurire sunt efectuate în conformitate cu coordonatele de găurire proiectate. Diametrul găurii de foraj poate fi de până la 0,15 mm sau chiar mai mic, iar peretele găurii trebuie să fie neted și fără bavuri pentru a evita afectarea calității ulterioare a placajului cu cupru.
După finalizarea forajului, un strat uniform de cupru este depus pe peretele găurii prin procese chimice de placare cu cupru și galvanizare, asigurând o bună conductivitate și o conexiune fiabilă între straturile de circuite. În timpul procesului de placare cu cupru, se efectuează o monitorizare strictă a compoziției soluției de placare, a densității curentului, a temperaturii și a altor parametri pentru a se asigura că grosimea și uniformitatea stratului de placare cu cupru respectă standardele. În general, grosimea placajului cu cupru pe peretele găurii trebuie să fie între 20-35 μm.
Fabricarea circuitului stratului exterior și tratarea suprafeței
Producția circuitului exterior este similară cu cea a circuitului interior, iar modelul circuitului exterior este format prin procese precum fotolitografia și gravura. Cu toate acestea, datorită sudării directe a circuitului exterior cu componente electronice, se impun cerințe mai mari asupra preciziei și calității suprafeței circuitului.
Procesul de tratare a suprafeței este utilizat pentru a proteja stratul de cupru de pe suprafața plăcilor de circuit imprimat, pentru a îmbunătăți lipirea și rezistența la oxidare. Procesele obișnuite de tratare a suprafețelor includ nivelarea cu aer cald (HASL), placarea cu aur cu nichel electroless (ENIG), masca organică de lipit (OSP) etc. În domeniul instrumentației, având în vedere fiabilitatea și stabilitatea-pe termen lung a sudării, procesul de placare cu aur cu nichel chimic este utilizat pe scară largă. Poate forma un strat uniform de aliaj de aur nichel pe suprafața PCB, care are o conductivitate bună și poate preveni eficient oxidarea stratului de cupru, asigurând fiabilitatea-pe termen lung a îmbinărilor de lipit.
Controlul calității și metode de testare
Testarea performanței electrice
Folosind o mașină de testare cu ac zburător pentru a efectua testarea performanței electrice pe plăcile de circuite imprimate, conductivitatea, scurtcircuitul și circuitul deschis al circuitului sunt detectate prin contactarea sondei cu punctul de testare de pe pcb. Testarea cu ac zburător poate detecta rapid și precis problemele de conectare electrică la plăcile de circuite imprimate. Pentru plăcile complexe de circuite imprimate cu mai multe straturi, pot fi configurate mai multe puncte de testare pentru a acoperi complet rețeaua de circuite și pentru a se asigura că performanța electrică îndeplinește cerințele de proiectare.
Pentru liniile de semnal de-înaltă frecvență, este necesară și testarea impedanței, folosind un analizor de impedanță profesional pentru a măsura impedanța caracteristică a liniei, asigurându-se că abaterea acesteia de la valoarea de proiectare se află în intervalul permis și asigurând integritatea transmisiei semnalului.
Verificarea aspectului și mărimii
Utilizați microscoape optice, microscoape electronice și alte echipamente pentru a inspecta aspectul plăcilor de circuit imprimat, pentru a verifica defecte ale circuitului, zgârieturi pe folia de cupru și anomalii în pereții orificiilor. Prin intermediul tehnologiei de recunoaștere a imaginii de înaltă-precizie, pot fi detectate mici defecte, cum ar fi abaterea lățimii liniei și bavurile la marginea liniei.
Dimensiunea plăcilor de circuite imprimate trebuie măsurată cu precizie cu instrumente de măsurare anime și terțiare, inclusiv dimensiunile cheie, cum ar fi lungimea plăcii, lățimea plăcii, diametrul găurilor și distanța dintre linii, pentru a se asigura că dimensiunea PCB îndeplinește cerințele desenelor de proiectare și cerințele de precizie ale proceselor de asamblare ulterioare.
test de fiabilitate
Efectuați teste de fiabilitate pe plăci cu circuite imprimate și simulați diferite condiții de lucru în medii de utilizare reale, cum ar fi temperatură ridicată, temperatură scăzută, umiditate, vibrații etc. Prin efectuarea de teste de îmbătrânire la temperatură ridicată, PCB este plasat într-un mediu cu temperatură ridicată pentru o anumită perioadă de timp pentru a-și testa stabilitatea performanței electrice în condiții de temperatură înaltă;{3}} Efectuând teste de șoc la rece și la cald, plăcile de circuite imprimate pot comuta rapid între diferitele intervale de temperatură pentru a verifica aderența interstratului și fiabilitatea îmbinării de lipit. Aceste teste de fiabilitate pot detecta în avans potențialele pericole de calitate ale plăcilor cu circuite imprimate, asigurând funcționarea stabilă pe termen lung a produselor în medii complexe.