اقدامات مؤثر برای حل مشکلات ساخت PCB با فرکانس بالا

پارامترهای مورد بحث در جدول باید رعایت شوند، می‌توان از برخی مشکلات کیفی مانند جدایش بین رزین و مس و ترک‌های روی رزین جلوگیری کرد. با این کار، می‌توان شرایط مساعدی را برای سنگ‌زنی مجدد ایجاد کرد که منجر به جامد شدن ناقص رزین می‌شود و برخی مشکلات مانند تغییر شکل تخته و عدم کفایت را برطرف می‌کند. ضخامت مس. در شکل زیر، می‌توانیم رزین خوب مسدود شده با via را ببینیم که دارای دهانه via صاف و بدون حباب یا حفره در via و سنگ‌زنی رزین با کیفیت است.

مشکلات انباشت PCBA با فرکانس بالا

توضیح مشکل

تخته چند لایه معمولاً در پروژه‌های مبتنی بر PCB استفاده می‌شود. ویژگی آنها فناوری لحیم کاری بدون سرب در بردهای HDI استفاده شده است.

The نوع PCBA ما در این پست از یک برد مدار چاپی HDI 18 لایه با دو لایه چینش استفاده می‌کنیم. با استفاده از یک برد فرکانس بالا، گروه‌های متعددی از وایاهای دفن شده با رزین با فاصله یک تا هجده لایه از وایاها با فاصله 0.26 میلی‌متر ایجاد شدند. در نتیجه، نیروی اتصال ضعیفی بین وایاها ایجاد می‌شود. علاوه بر این، نیروی اتصال بین رزین و ورق پیش‌آغشته آنقدر ضعیف است که پس از لحیم‌کاری در دمای بالا، در ناحیه‌ای که مسیر‌های دفن‌شده‌ی متصل به رزین به طور متراکم قرار گرفته‌اند، لایه لایه شدن ایجاد می‌شود.

راهکارها

بسیاری از قطعات باعث ایجاد لایه لایه شدن در مکان‌هایی می‌شوند که ویاس‌های دفن شده با رزین دارای چگالی بالایی هستند. برای حل این مشکل، برخی از راه‌حل‌ها عبارتند از انتخاب مواد، ساخت PCB و تکنیک‌های تولید.

اولین پارامترهایی که باید در نظر گرفته شوند، سازگاری بین روغن مسدودکننده، ماده زیرلایه و دمای انتقال حرارت (Tg) و دمای بحرانی (CTE) هستند. هنگامی که تفاوت نسبتاً بیشتری بین آنها رخ می‌دهد، روغن مسدودکننده و ماده زیرلایه، فواصل دمایی Tg حاصل خود را به دست می‌آورند و سطوح مختلف انبساط منجر به زمان گرمایش و سرعت افزایش دمای مشابه می‌شود. بنابراین، راه‌حل موجود، یافتن رزین بهینه برای مسدود کردن بر اساس Tg و CTE ماده‌ی زیرلایه است.

نیروهای اتصال محدود بین رزین مسدودکننده و پیش‌پرده، چسبندگی کمتری در پیش‌پرده با ناحیه‌ی نفوذی مدفون دارند و سنگ‌زنی ناقص در مرحله‌ی بازسازی، لایه‌بندی حاصل منجر به نیروهای اتصال ضعیف بین لایه‌ها خواهد شد. برای بهبود روش مسدودکننده در مرحله‌ی بازسازی، پیش‌جامدسازی باید قبل از سنگ‌زنی انجام شود تا رزین به طور کامل سنگ‌زنی شود و قبل از انجماد کامل، رزین دیگر جدا نشود.. چیدمان پیش‌پرگ باید دوباره طراحی شود و پیش‌پرگ حاوی مقدار زیادی چسب باید در ناحیه‌ای با چگالی رزین اعمال شود تا از جریان کافی چسبندگی و مقاومت حرارتی محصولات نهایی اطمینان حاصل شود.

اگر Via با چگالی بالا وجود داشته باشد و حاشیه تخته تحت تأثیر سوراخکاری و فرزکاری خشن قرار گیرد، فشار مکانیکی باعث ایجاد لایه لایه شدن می‌شود. سپس از تیغه سوراخکاری جدید و پوشش آلومینیومی رزینی روی Via Point های با چگالی بالا استفاده شد. تعداد سوراخ‌کاری و انباشتگی باید کاهش یابد و پس از اعمال سوراخ‌کاری، تخته پخت کمی جهیده خواهد شد. تنش مکانیکی باید کاهش یابد و سوراخ‌کاری مکانیکی باید بهبود یابد تا تأثیر آن بر تخته از طریق ساختار کاهش یابد. تعداد مسیر ابزار باید کاهش یابد و عمر مفید تیغه فرز و انباشتگی نیز باید کنترل شود.

بردهای PCB در طول فرآیند تولید رطوبت جذب می‌کنند و رطوبت جذب شده در دمای بالا تبخیر شده و به دلیل فشار زیاد مس، منبسط می‌شود. از آنجایی که نیروهای اتصال و لایه‌های پیش‌آغشته و مس ضعیف هستند، باعث لایه لایه شدن و همچنین ورقه ورقه شدن می‌شوند. بنابراین در طول فرآیند تولید، جذب رطوبت باید به طور منظم کنترل و نظارت شود.

مشکل سوراخ‌های متراکم اتلاف حرارت در برد مدار چاپی فرکانس بالا

توضیح مشکل

اتلاف گرما را نمی‌توان نادیده گرفت زیرا بردهای چندلایه با فرکانس بالا و سرعت بالا به فرکانس بالا، چگالی بالا و یکپارچگی بالا و دقت بالا نیاز دارند. در مقایسه با بردهای چندلایه معمولی، طراحی با چگالی بالا، دقت بالا و یکپارچگی بالا شامل اجزای متعددی است که از طریق چگالی بالا مونتاژ شده‌اند. طراحی فرکانس بالا، سرعت بالا و عملکرد بالا برد مدار چاپی HD به خاطر قدرت بالا معروف است. فضای کمتر و قدرت بالا، اتلاف گرما در پروژه‌های نهایی را چالش‌برانگیز می‌کند و همچنین بر قابلیت اطمینان بردها تأثیر می‌گذارد. بر اساس پارامترهای ساختاری و عملکرد با فرکانس بالا و سرعت بالا، طراحی سوراخ‌های اتلاف حرارت با چگالی بالا باید در نظر گرفته شود. سوراخ‌های اتلاف حرارت در مقایسه با سوراخ‌های فلزی با چگالی بالا، بر روی مجرای مسی نازک که رو به ضریب جهت ضخامت PCB است، تأثیر می‌گذارند و در نتیجه، جریان گرما از اجزا به پشت برد و با سرعت به سایر لایه‌های اتلاف منتقل می‌شود.

سوراخ‌های اتلاف حرارت با چگالی بالا با فرآیند ساده‌ای روبرو هستند، اما توجه به کیفیت در فرآیند تولید PCB آسان نیست. به عنوان مثال، وقتی بردهای چندلایه با فرکانس بالا و سرعت بالا دارای حاشیه ناحیه سوراخ اتلاف حرارت با چگالی بالا با بیش از هزار سوراخ با قطر 0.50 میلی‌متر و فاصله 1.2 میلی‌متر هستند، برای این فرآیند، نمی‌توان از تکنیک سوراخ‌کاری معمولی استفاده کرد زیرا برش سوراخ‌کاری در یک بازه زمانی مربوطه برداشته نمی‌شود و گرمای تولید شده از طریق مته دفع نمی‌شود که باعث ذوب مته متصل به دیواره سوراخ می‌شود. وقتی خنک می‌شوند، مقدار زیادی چسب اضافی ایجاد می‌شود که بر کیفیت دیواره‌های سوراخ تأثیر می‌گذارد. چسب‌های اضافی بزرگتر، سوراخ‌ها را مسدود می‌کنند و تأثیر بسیار بدی بر روی PCBها دارند، زیرا رفع این انسدادها آسان نیست.

راهکارها

معمولاً مته‌های حفاری با مته‌های جدید جایگزین می‌شوند تا مشکلاتی مانند ناهمواری دیواره‌های سوراخ و تمرکز گرما ناشی از طول نامناسب مته، سایش مته و عدم حذف مناسب برش به حداقل برسد. مقدار فشار مکش و وکیوم باید 0.0014 مگاپاسکال تا 0.02 مگاپاسکال باشد که باعث افزایش مقدار برش حفاری می‌شود. پوشش رزینی روی پوشش آلومینیومی معمولی استفاده می‌شود که توانایی جذب گرمای تولید شده در فرآیند حفاری، کاهش دمای مته، ایجاد روانکاری مته، کاهش اندازه آلاینده‌های مته و افزایش توانایی حفاری را دارد.

راه حل دیگری که برای فناوری جهش بیت برای تولید سوراخ‌های کوچک با چگالی بالا مناسب است، افزایش زمان اتلاف حرارت مته و زمان حذف برش و مشکلاتی مانند مسدود شدن برش، تمرکز گرما و دیواره ناهموار سوراخ ایجاد می‌کند.

مشکلات و راه‌حل‌های سوراخکاری معکوس برای PCBA با فرکانس بالا

توضیح مشکل

مدار برگشت انتقال مربوط به سیگنال‌های پرسرعت و فرکانس بالا معمولاً به ردیابی مس و PCBAهای گرافیکی بستگی دارد. هنگامی که مس از طریق تکنیک سوراخ سوراخ می‌شود، مدار برگشت با بهم ریختگی سیگنال مدیریت می‌شود.

برای مثال، وقتی سیگنالی از لایه بالایی به برخی از لایه‌های بیرونی ارسال می‌شود، یک استاب اضافی ایجاد می‌شود که اتصال الکتریکی را فراهم می‌کند. سیگنال‌های پرسرعت به دو قسمت تقسیم می‌شوند که وقتی به لایه‌های پایینی می‌رسند، به نقطه برگشت منعکس می‌شوند و قسمت دیگر مسیر عادی را به سمت مدار داخلی طی می‌کند.

تفاوت مربوط به فازهای دو دسته از سیگنال‌ها باعث ایجاد رزونانس به دلیل تداخل در نقاط فرکانسی می‌شود. رزونانس تلفات ورودی را که از فرکانس رزونانس محیط هستند، افزایش می‌دهد و بر انتقال سیگنال تأثیر می‌گذارد. اگر استاب بلندتر باشد، ظرفیت بیشتر، فرکانس رزونانس پایین‌تری ایجاد می‌کند که کیفیت انتقال سیگنال را کاهش می‌دهد. در پاسخ به این مشکل، شرکت FS Technology می‌تواند سه راه حل ارائه دهد: کاهش ضخامت ماده زیرلایه، قرار دادن سیگنال‌های پرسرعت در لایه زیرین برد مدار چاپی و استفاده از حفاری پشتی. 

تا اینجا، فهمیدیم که سوراخکاری پشتی یک تکنیک ساخت PCBA کم‌هزینه، با فرکانس بالا و سرعت بالا است که توانایی برآورده کردن ویژگی‌های مورد نیاز را دارد. هر چیزی مزایا و معایبی دارد. در واقع فرکانس بالا فرآیند تولید PCB، به دلیل محدودیت ساختار سوراخکاری پشتی، تولیدکنندگان با مشکلات کیفیتی مانند فلز سوراخ داخلی، گرفتگی سوراخ و برش در حین تولید مواجه خواهند شد.

مراحل معمول پیش‌پردازش→ آبکاری برد→ گرافیک خارجی→ آبکاری گرافیکی→ حکاکی خارجی→ سوراخکاری پشتی→ پس‌پردازش، معمولاً شامل مواردی مانند سوراخکاری داخلی و سیم‌های مسی می‌شود. در حین سوراخکاری با الکترود مسی، دیواره سوراخ نسبت به مس RA، نیروهای اتصال ضعیف‌تری برای ماده زیرلایه حاوی مس روی سطح ایجاد می‌کند، مس سوراخ باعث لایه‌برداری در فرآیند سوراخکاری می‌شود که در نتیجه از طریق خار و سیم‌های مسی ایجاد می‌شود.

راهکارها

استفاده از مته با زاویه مناسب و الزامات تولید مربوط به زاویه سوراخکاری وجود دارد که منجر به کاهش پلیسه ایجاد شده در سمت داخلی سوراخ به دلیل زاویه ناکافی، سرعت چرخش ناپایدار و ویژگی برش خشن می‌شود. بنابراین نیاز به استفاده از این فرآیند، پیش‌پردازش، آبکاری برد، گرافیک بیرونی، آبکاری گرافیکی، سوراخکاری پشتی، حکاکی بیرونی و پس‌پردازش وجود دارد. در شکل زیر، می‌توانید نمونه سوراخکاری را مشاهده کنید.