En el camp de la instrumentació moderna, la tecnologia de fabricació de plaques de circuits impresos multi-capes s'ha convertit en un element bàsic per promoure la millora del rendiment del producte i la diversificació funcional. Els estrictes requisits d'alta precisió i fiabilitat en la instrumentació fan que tots els aspectes siguinfabricació de PCB multi-capes, des del disseny fins a la producció, segueix estàndards extremadament estrictes per satisfer les necessitats de disseny de circuits complexos i transmissió de senyals.
Característiques de disseny de plaques de circuits impresos multi-capes per a instruments i comptadors
El disseny de plaques de circuits impresos multi-capes per a instruments i comptadors primer ha de tenir en compte completament la integritat del senyal. A causa de la detecció i el processament freqüents de senyals febles en la instrumentació, com ara l'adquisició de senyals del sensor, fins i tot una interferència de senyal menor pot augmentar significativament els errors de mesura. Per tant, en el procés de disseny, cal planificar acuradament la disposició del circuit, reduir la reflexió del senyal i la diafonia mitjançant una amplada de línia raonable, la configuració d'espaiat entre línies i la concordança d'impedància.
Mentrestant, el disseny del sistema de distribució d'energia també és crucial en plaques de circuits impresos multi-capes per a instrumentació. Els diversos mòduls funcionals de l'instrument sovint requereixen una font d'alimentació de diferents nivells de tensió i tenen requisits extremadament alts per a l'estabilitat de l'energia. Quan es dissenyen plaques de circuits impresos multi-capes, les capes d'alimentació i de terra es configuren específicament per proporcionar energia estable i pura a diferents mòduls mitjançant una segmentació raonable del pla de potència, reduint l'impacte de les fluctuacions de potència en el rendiment del circuit. A més, s'afegirà un gran nombre de condensadors de desacoblament a prop dels pins d'alimentació del xip per filtrar el soroll d'alta-freqüència i garantir la qualitat de l'energia.
Flux del procés de fabricació i tecnologies clau
Producció de circuits de capa interna
La fabricació de plaques de circuits impresos multicapa comença amb la producció de circuits de capa interna. Utilitzant un laminat-revestit de coure com a substrat, el patró de circuit dissenyat es transfereix a la superfície de la làmina de coure mitjançant un procés de fotolitografia. En el procés de fotolitografia, es requereix una precisió d'exposició extremadament alta. S'utilitzen equips de litografia avançats per garantir que les característiques subtils del patró del circuit es poden replicar amb precisió i la tolerància de l'amplada de línia es pot controlar en uns pocs micròmetres. Per exemple, per a plaques de circuit imprès d'instruments i mesuradors de precisió, l'amplada de línia i l'espaiat per sota de 0,1 mm són força habituals.
Un cop finalitzada la fotolitografia, s'elimina la làmina de coure innecessària mitjançant processos com ara el desenvolupament i el gravat, tot conservant patrons de circuits precisos. El procés de gravat requereix un control estricte de la concentració, la temperatura i el temps de gravat de la solució de gravat per garantir la uniformitat del gravat i evitar un gravat excessiu o un gravat insuficient del circuit.
Procés de laminació
Un cop finalitzat el circuit de la capa interior, cada placa de la capa interior s'apila amb una làmina semicurada (full PP) en l'ordre dissenyat i es col·loca en una màquina de laminació per a la laminació d'alta-temperatura i alta-pressió. Els paràmetres de temperatura, pressió i temps del procés de laminació s'han de controlar amb precisió per garantir que la làmina de PP es fongui i flueixi completament, ompli els buits entre les capes interiors i estigui fermament unida a les capes interiors per formar un tot. Els paràmetres de laminació adequats poden garantir una bona unió entre capes, prevenir la delaminació i assegurar la planitud de la placa de circuits impresos, complint els requisits del processament posterior d'alta-precisió. Per exemple, la temperatura de laminació típica és d'entre 180 i 220 graus, la pressió és d'entre 3 i 5 MPa i el temps és d'uns 60-90 minuts.
Perforació i coure
El PCB laminat s'ha de perforar per aconseguir connexions elèctriques entre les capes de circuits. Utilitzant equips de perforació CNC d'alta-precisió, les operacions de perforació es realitzen segons les coordenades de perforació dissenyades. El diàmetre del forat de perforació pot ser tan petit com 0,15 mm o fins i tot més petit, i la paret del forat ha de ser llisa i lliure de rebaves per evitar afectar la qualitat del revestiment de coure posterior.
Un cop finalitzada la perforació, es diposita una capa uniforme de coure a la paret del forat mitjançant processos de galvanoplastia i coure químic, assegurant una bona conductivitat i una connexió fiable entre les capes de circuits. Durant el procés de revestiment de coure, es realitza un estricte control de la composició de la solució de revestiment, la densitat de corrent, la temperatura i altres paràmetres per garantir que el gruix i la uniformitat de la capa de revestiment de coure compleixin els estàndards. En general, el gruix del revestiment de coure a la paret del forat ha d'estar entre 20 i 35 μ m.
Fabricació de circuits de capa exterior i tractament superficial
La producció del circuit exterior és similar a la del circuit interior, i el patró del circuit exterior es forma mitjançant processos com ara la fotolitografia i el gravat. No obstant això, a causa de la soldadura directa del circuit exterior amb components electrònics, es fan requisits més alts sobre la precisió i la qualitat superficial del circuit.
El procés de tractament superficial s'utilitza per protegir la capa de coure a la superfície de les plaques de circuit imprès, millorar la soldabilitat i la resistència a l'oxidació. Els processos comuns de tractament de superfícies inclouen l'anivellament d'aire calent (HASL), el revestiment d'or de níquel electroless (ENIG), la màscara de soldadura orgànica (OSP), etc. En l'àmbit de la instrumentació, tenint en compte la fiabilitat i l'estabilitat-a llarg termini de la soldadura, el procés de revestiment d'or de níquel químic s'utilitza àmpliament. Pot formar una capa uniforme d'aliatge d'or níquel a la superfície de la PCB, que té una bona conductivitat i pot prevenir eficaçment l'oxidació de la capa de coure, assegurant la fiabilitat-a llarg termini de les juntes de soldadura.
Control de qualitat i mètodes de prova
Proves de rendiment elèctric
Utilitzant una màquina de prova d'agulla voladora per realitzar proves de rendiment elèctric en plaques de circuit imprès, la conductivitat, el curtcircuit i el circuit obert del circuit es detecten posant-se en contacte amb la sonda amb el punt de prova de la PCB. Les proves d'agulla volant poden detectar de manera ràpida i precisa problemes de connexió elèctrica a les plaques de circuit imprès. Per a plaques de circuits impresos multi-capes complexes, es poden configurar diversos punts de prova per cobrir completament la xarxa de circuits i garantir que el rendiment elèctric compleix els requisits de disseny.
Per a les línies de senyal d'alta -freqüència, també es requereix una prova d'impedància, utilitzant un analitzador d'impedància professional per mesurar la impedància característica de la línia, assegurant que la seva desviació del valor de disseny estigui dins del rang admissible i assegurant la integritat de la transmissió del senyal.
Inspecció d'aparença i mida
Utilitzeu microscopis òptics, microscopis electrònics i altres equips per inspeccionar l'aspecte de les plaques de circuit imprès, comprovant si hi ha defectes al circuit, rascades a la làmina de coure i anomalies a les parets dels forats. Mitjançant la tecnologia de reconeixement d'imatges d'alta-precisió, es poden detectar petits defectes com ara la desviació de l'amplada de la línia i les rebaves de la vora de la línia.
La mida de les plaques de circuit imprès s'ha de mesurar amb precisió amb instruments de mesura d'anime i terciaris, incloses les dimensions clau com ara la longitud del tauler, l'amplada del tauler, el diàmetre dels forats i l'interlineat, per garantir que la mida del PCB compleix els requisits dels dibuixos de disseny i els requisits de precisió dels processos de muntatge posteriors.
prova de fiabilitat
Realitzeu proves de fiabilitat en plaques de circuit imprès i simuleu diverses condicions de treball en entorns d'ús real, com ara alta temperatura, baixa temperatura, humitat, vibració, etc. Mitjançant la realització de proves d'envelliment a alta-temperatura, la PCB es col·loca en un entorn d'alta-temperatura durant un cert període de temps per provar la seva estabilitat de rendiment elèctric en condicions{3}} d'alta{3} temperatura; Mitjançant la realització de proves de xoc en fred i en calent, les plaques de circuit imprès poden canviar ràpidament entre diferents rangs de temperatura per verificar la seva adhesió entre capes i la fiabilitat de la junta de soldadura. Aquestes proves de fiabilitat poden detectar possibles perills de qualitat de les plaques de circuit imprès amb antelació, garantint un funcionament estable a llarg termini-de productes en entorns complexos.