HDI Rigid Flex PCB gamybos procesas

HDI (High Density Interconnect) standžios lanksčios PCB yra pažangios spausdintinės plokštės technologijos viršūnė, derinančios didelio tankio laidų privalumus ir standžių lanksčių plokščių lankstumą.Šiuo straipsniu siekiama išsiaiškinti HDI standžiojo lankstaus PCB gamybos procesą ir pateikti vertingų įžvalgų apie jo struktūrą, medžiagas ir pagrindinius gamybos etapus.Suprasdami sudėtingumą, inžinieriai ir dizaineriai gali optimizuoti savo dizainą ir veiksmingai bendradarbiauti su gamintojais, kad naujoviškos idėjos paverstų realybe.

1.SupraskHDI standi lanksti PCB：

HDI (High Density Interconnect) standžios lanksčios PCB yra pažangi spausdintinės plokštės forma, apjungianti didelio tankio sujungimo ir lankstumo pranašumus.Dėl šio unikalaus derinio jie puikiai tinka šiuolaikinės elektroninės įrangos reikalavimams.
Didelio tankio sujungimas reiškia galimybę pasiekti didelio tankio komponentus ir signalo nukreipimą ribotoje plokštės erdvėje.Kadangi mažesnių, kompaktiškesnių įrenginių paklausa ir toliau auga, HDI technologija leidžia kurti ir gaminti sudėtingesnes grandines mažesnių formų faktoriais. Padidėjęs sujungimo tankis leidžia integruoti daugiau funkcijų į mažesnius įrenginius, todėl jie yra efektyvesni ir galingesni.
Lankstumas yra dar vienas pagrindinis HDI standžiojo lankstaus PCB požymis. Šis lankstumas leidžia plokštę sulenkti, sulankstyti ar susukti, nepakenkiant veikimui ar patikimumui.Lankstumas ypač naudingas elektroniniams prietaisams, kuriems reikalinga sudėtinga fizinė konstrukcija arba kurie turi atlaikyti vibraciją, smūgius ar ekstremalią aplinką. Tai taip pat leidžia sklandžiai integruoti elektroninius komponentus iš skirtingų plokščių sekcijų, todėl nereikia papildomų jungčių ar kabelių.
HDI technologijos naudojimas turi keletą privalumų.Pirma, jis labai pagerina signalo vientisumą, sumažindamas atstumą tarp komponentų ir jungčių, sumažindamas signalo praradimą, skersinį pokalbį ir elektromagnetinius trukdžius. Tai padidina didelės spartos skaitmeninių ir RF programų našumą ir patikimumą. Antra, HDI standžios lanksčios PCB gali žymiai sumažinti bendrą elektroninės įrangos dydį ir svorį. HDI technologija pašalina papildomų jungčių, kabelių ir plokštės jungčių poreikį, todėl galima sukurti kompaktišką, lengvą dizainą. Tai ypač vertinga tokioms pramonės šakoms kaip aviacija ir nešiojama plataus vartojimo elektronika, kur itin svarbu sutaupyti svorio ir vietos. Be to, HDI technologija taip pat pagerina elektroninės įrangos patikimumą. Sumažinus jungčių skaičių, HDI standžios lanksčios PCB sumažina gedimo riziką dėl laisvų jungčių arba lydmetalio nuovargio. Tai pagerina produkto kokybę ir padidina ilgalaikį patikimumą.
HDI standžios lankstumo programos yra įvairiose pramonės šakose, įskaitant aviaciją, medicinos prietaisus, telekomunikacijas ir buitinę elektroniką.Aviacijos ir kosmoso pramonėje HDI standžios lanksčios PCB naudojamos skrydžių valdymo sistemose, avionikoje ir ryšių sistemose dėl savo kompaktiško dydžio, lengvo svorio ir gebėjimo atlaikyti ekstremalias sąlygas. Medicinos srityje jie naudojami tokiuose įrenginiuose kaip širdies stimuliatoriai, medicininės vaizdo gavimo sistemos ir implantuojami prietaisai. Telekomunikacijos ir plataus vartojimo elektronika turi naudos iš mažesnio dydžio ir geresnio HDI standžiojo lankstaus PCB našumo išmaniuosiuose telefonuose, planšetiniuose kompiuteriuose, nešiojamuosiuose įrenginiuose ir kituose nešiojamuosiuose įrenginiuose.

2.HDI standžios lanksčios PCB gamybos procesas: žingsnis po žingsnio

A. Sukurkite apribojimus ir paruoškite CAD failus:
Pirmasis HDI standžios lanksčios PCB gamybos proceso žingsnis yra atsižvelgti į projektavimo apribojimus ir paruošti CAD failus. Dizaino apribojimai vaidina lemiamą vaidmenį nustatant PCB našumą, patikimumą ir pagaminamumą. Kai kurie svarbūs dizaino apribojimai, į kuriuos reikia atsižvelgti, yra šie:
Dydžių apribojimai:
PCB dydis priklauso nuo įrenginio, kuriame ji naudojama, reikalavimų. Būtina užtikrinti, kad PCB tilptų į tam skirtą erdvę, nepakenkiant funkcionalumui ar patikimumui.
Patikimumas:
PCB konstrukcija turi būti patikima ir atlaikyti numatomas eksploatavimo sąlygas. Projektuojant reikia atsižvelgti į tokius veiksnius kaip temperatūra, drėgmė, vibracija ir mechaninis įtempis.
Signalo vientisumas:
Projektuojant reikia atsižvelgti į signalo vientisumą, kad būtų sumažinta signalo susilpnėjimo, triukšmo ar trukdžių rizika. Didelės spartos skaitmeniniams ir RF signalams reikia kruopštaus maršruto ir varžos valdymo.
Šilumos valdymas:
Šiluminis valdymas yra labai svarbus siekiant išvengti perkaitimo ir užtikrinti optimalų elektroninių komponentų veikimą. Šilumos išsklaidymas gali būti pasiektas tinkamai įdėjus šiluminius vamzdžius, šilumos kriaukles ir šiluminius padėklus. CAD programinė įranga naudojama PCB maketavimo failams kurti. Tai leidžia dizaineriams apibrėžti sluoksnių išdėstymą, komponentų išdėstymą ir vario pėdsakų maršrutą. CAD programinė įranga suteikia įrankius ir galimybes tiksliai atvaizduoti ir vizualizuoti dizainą, todėl prieš pradedant gamybą lengviau nustatyti ir ištaisyti galimas problemas.
B. Medžiagos pasirinkimas ir išdėstymo dizainas:
Paruošus CAD bylas, kitas žingsnis – medžiagos parinkimas ir išdėstymo projektavimas. Tinkamų medžiagų pasirinkimas yra labai svarbus siekiant užtikrinti, kad HDI standžios lanksčios PCB pasiektų reikiamą elektrinį našumą, šilumos valdymą ir mechaninį vientisumą. Kieto sluoksnio medžiagos, tokios kaip FR-4 arba aukštos kokybės laminatai, užtikrina mechaninę atramą ir stabilumą. Lankstus sluoksnis paprastai yra pagamintas iš poliimido arba poliesterio plėvelės, kad būtų lankstus ir patvarus. Stackup projektavimo procesas apima skirtingų sluoksnių išdėstymą, įskaitant standžius ir lanksčius sluoksnius, vario storį ir dielektrines medžiagas. Stackup konstrukcijoje turėtų būti atsižvelgiama į tokius veiksnius kaip signalo vientisumas, varžos valdymas ir galios paskirstymas. Tinkamas sluoksnių išdėstymas ir medžiagų parinkimas padeda užtikrinti efektyvų signalo perdavimą, sumažinti skerspjūvį ir būtiną lankstumą.
C. Gręžimas lazeriu ir mikroskylių formavimas:
Gręžimas lazeriu yra svarbus žingsnis kuriant didelio tankio maršrutizavimo mikroangas HDI PCB. „Microvias“ yra mažos skylės, naudojamos skirtingiems PCB sluoksniams sujungti, kad būtų galima sujungti didesnio tankio. Lazerinis gręžimas turi keletą pranašumų, palyginti su tradiciniais mechaniniais gręžimo būdais. Tai leidžia naudoti mažesnes angas, todėl didesnis maršruto tankis ir kompaktiškesnis dizainas. Gręžimas lazeriu taip pat užtikrina didesnį tikslumą ir valdymą, sumažindamas aplinkinių medžiagų nesutapimo ar sugadinimo riziką. Gręžimo lazeriu procese fokusuotas lazerio spindulys naudojamas medžiagai nuvalyti, sukuriant mažas skylutes. Tada skylės metalizuojamos, kad būtų užtikrintas laidumas tarp sluoksnių, leidžiantis efektyviai perduoti signalus.
D. Cheminis dengimas variu:
Beelektrinis vario dengimas yra pagrindinis HDI standžių lanksčių plokščių gamybos proceso etapas. Procesas apima plono vario sluoksnio nusodinimą mikroporose ir ant PCB paviršiaus. Beelektrinio vario dengimo svarba yra galimybė užtikrinti patikimas elektros jungtis ir gerą signalo perdavimą. Vario sluoksnis užpildo mikroangas ir sujungia skirtingus PCB sluoksnius, sudarydamas laidų kelią signalams. Jame taip pat yra lituojamas paviršius komponentų tvirtinimui. Beelektrinis vario dengimo procesas apima kelis etapus, įskaitant paviršiaus paruošimą, aktyvavimą ir nusodinimą. PCB pirmiausia išvalomas ir aktyvuojamas, kad būtų skatinamas sukibimas. Tada cheminė reakcija naudojama tirpalu, kuriame yra vario jonų, užtepti ant PCB paviršiaus, nusodinant ploną vario sluoksnį.
E. Vaizdų perkėlimas ir litografija:
Vaizdo perdavimas ir fotolitografija yra HDI standžios lanksčios PCB gamybos proceso sudedamosios dalys. Šie žingsniai apima fotorezisto medžiagos naudojimą, kad ant PCB paviršiaus būtų sukurtas grandinės raštas, ir eksponavimą UV šviesai per raštuotą fotokaukę. Vaizdo perdavimo proceso metu ant PCB paviršiaus uždedama fotorezisto medžiaga. Fotorezistinės medžiagos yra jautrios UV šviesai ir gali būti selektyviai eksponuojamos. Tada PCB sulygiuojama su raštuota fotokake ir UV šviesa praleidžiama per skaidrias fotokaukės sritis, kad būtų atskleistas fotorezistas. Po ekspozicijos PCB sukuriamas taip, kad pašalintų neeksponuotą fotorezistą, paliekant norimą grandinės modelį. Šie modeliai vėlesniuose procesuose veikia kaip apsauginiai sluoksniai. Norint sukurti grandinės pėdsakus, nepageidaujamam variui pašalinti naudojami ėsdinimo chemikalai. Sritys, kurių neuždengia fotorezistas, yra veikiamos ėsdinimo medžiagos, kuri selektyviai pašalina varį, palikdama norimus grandinės pėdsakus.
F. ėsdinimo ir galvanizavimo procesas:
Odinimo proceso tikslas yra pašalinti vario perteklių ir sukurti grandinės pėdsakus ant HDI standžios lanksčios PCB. Odinimas apima ėsdinimo priemonės, dažniausiai rūgšties arba cheminio tirpalo, naudojimą, kad būtų galima pasirinktinai pašalinti nepageidaujamą varį. Išgraviravimas kontroliuojamas apsauginiu fotorezisto sluoksniu, kuris neleidžia ėsdintojui atakuoti reikiamų grandinės pėdsakų. Kruopščiai kontroliuokite ėsdinimo medžiagos trukmę ir koncentraciją, kad pasiektumėte norimą pėdsakų plotį ir gylį. Po ėsdinimo likęs fotorezistas pašalinamas, kad būtų atskleisti grandinės pėdsakai. Pašalinimo procesas apima tirpiklių naudojimą, kad ištirptų ir pašalintų fotorezistą, paliekant švarius ir aiškiai apibrėžtus grandinės pėdsakus. Norint sustiprinti grandinės pėdsakus ir užtikrinti tinkamą laidumą, reikalingas dengimo procesas. Tai apima papildomo vario sluoksnio nusodinimą ant grandinės pėdsakų galvanizavimo arba beelektrinio dengimo procesu. Vario dengimo storis ir vienodumas yra labai svarbūs norint užtikrinti patikimą elektros jungtį.
G. Litavimo kaukės pritaikymas ir komponentų surinkimas:
Litavimo kaukės pritaikymas ir komponentų surinkimas yra svarbūs HDI standžios lanksčios PCB gamybos proceso žingsniai. Naudokite litavimo kaukę, kad apsaugotumėte vario pėdsakus ir užtikrintumėte izoliaciją tarp jų. Litavimo kaukė sudaro apsauginį sluoksnį visame PCB paviršiuje, išskyrus sritis, kurias reikia lituoti, pvz., komponentų pagalvėles ir angas. Tai padeda išvengti litavimo tiltelių ir šortų surinkimo metu. Komponentų surinkimas apima elektroninių komponentų uždėjimą ant PCB ir jų litavimą į vietą. Komponentai yra kruopščiai išdėstyti ir sulygiuoti su nusileidimo padėklu, kad būtų užtikrintos tinkamos elektros jungtys. Priklausomai nuo komponento tipo ir surinkimo reikalavimų, naudokite litavimo būdus, tokius kaip pakartotinis litavimas arba litavimas bangomis. Litavimo perpylimo procesas apima PCB kaitinimą iki tam tikros temperatūros, dėl kurios lydmetalis išsilydo ir sudaro nuolatinį komponentų laidų ir PCB trinkelių ryšį. Banginis litavimas paprastai naudojamas komponentams per skylutes, kai PCB praleidžiama per išlydyto lydmetalio bangą, kad būtų sukurtas ryšys.
H. Testavimas ir kokybės kontrolė:
Paskutinis HDI standžiojo lankstaus PCB gamybos proceso žingsnis yra testavimas ir kokybės kontrolė. Griežtas testavimas yra labai svarbus siekiant užtikrinti PCB našumą, patikimumą ir funkcionalumą. Atlikite elektros bandymus, kad patikrintumėte, ar nėra trumpų jungčių, atsidarymo ir tęstinumo. Tai apima tam tikrų įtampų ir srovių pritaikymą PCB ir atsako matavimą naudojant automatinę bandymo įrangą. Taip pat atliekami vizualiniai patikrinimai, siekiant patikrinti litavimo jungčių kokybę, komponentų išdėstymą ir bendrą PCB švarą. Tai padeda nustatyti galimus defektus, tokius kaip netinkamai suderinti komponentai, litavimo tilteliai ar teršalai. Be to, galima atlikti šiluminio įtempio analizę, siekiant įvertinti PCB gebėjimą atlaikyti temperatūros ciklą arba terminį šoką. Tai ypač svarbu tais atvejais, kai PCB veikia ekstremalūs temperatūros pokyčiai. Kiekvieno gamybos proceso etapo metu ir po jo įdiegiamos kokybės kontrolės priemonės, užtikrinančios, kad PCB atitiktų reikiamas specifikacijas ir standartus. Tai apima proceso parametrų stebėjimą, statistinės proceso kontrolės (SPC) vykdymą ir periodinių auditų atlikimą, siekiant nustatyti ir ištaisyti bet kokius nukrypimus ar anomalijas.

3. Iššūkiai, su kuriais susiduriama gaminant HDI standžias lanksčias plokštes:

HDI standžių lanksčių plokščių gamyba kelia tam tikrų sudėtingumo ir iššūkių, kuriuos reikia atidžiai valdyti, kad būtų užtikrintas aukštos kokybės galutinis produktas.Šie iššūkiai yra susiję su trimis pagrindinėmis sritimis: tikslus išlygiavimas, paviršiaus defektai ir varžos pokyčiai laminavimo metu.
Tikslus išlygiavimas yra labai svarbus HDI standžiosios lanksčios plokštėms, nes jos apima kelis sluoksnius ir medžiagas, kurios turi būti tiksliai išdėstytos. Norint pasiekti tikslų išlygiavimą, reikia atidžiai tvarkyti ir išdėstyti skirtingus sluoksnius, kad būtų užtikrintas tinkamas angų ir kitų komponentų lygiavimas. Bet koks nesutapimas gali sukelti didelių problemų, tokių kaip signalo praradimas, trumpi šortai ar pertraukos. Gamintojai turi investuoti į pažangią įrangą ir technologijas, kad užtikrintų tikslų derinimą visame gamybos procese.
Paviršiaus defektų išvengimas yra dar vienas didelis iššūkis. Gamybos proceso metu gali atsirasti paviršiaus defektų, tokių kaip įbrėžimai, įlenkimai ar teršalai, kurie gali turėti įtakos HDI standžių lanksčių plokščių veikimui ir patikimumui.Šie defektai gali trikdyti elektros jungtis, paveikti signalo vientisumą arba netgi sukelti plokštės gedimą. Norint išvengti paviršiaus defektų, reikia imtis griežtų kokybės kontrolės priemonių, įskaitant kruopštų tvarkymą, reguliarius patikrinimus ir švarios aplinkos naudojimą gamybos metu.
Siekiant išlaikyti HDI standžių lanksčių plokščių elektrines charakteristikas, labai svarbu sumažinti varžos pokyčius laminavimo metu.Laminavimas apima šilumos ir slėgio naudojimą skirtingiems sluoksniams sujungti. Tačiau šis procesas gali sukelti dielektrinės konstantos ir laidininko pločio pokyčius, todėl gali atsirasti nepageidaujamų varžos pokyčių. Norint kontroliuoti laminavimo procesą, siekiant sumažinti šiuos pokyčius, reikia tiksliai kontroliuoti temperatūrą, slėgį ir laiką, taip pat griežtai laikytis projektavimo specifikacijų. Be to, norint užtikrinti, kad būtų palaikoma reikiama varža, gali būti naudojami pažangūs bandymo ir tikrinimo metodai.
Norint įveikti šiuos iššūkius gaminant HDI lanksčias plokštes, dizaineriai ir gamintojai glaudžiai bendradarbiauja viso proceso metu.Dizaineriai turi atidžiai apsvarstyti gamybos apribojimus ir veiksmingai pranešti apie juos gamintojams. Kita vertus, gamintojai turi suprasti projektavimo reikalavimus ir apribojimus, kad galėtų įgyvendinti tinkamą gamybos procesą. Bendradarbiavimas padeda išspręsti galimas problemas ankstyvame projektavimo etape ir užtikrina, kad gamybos procesas būtų optimizuotas aukštos kokybės HDI standžioms ir lanksčioms plokštėms.

Išvada:

HDI standžios lanksčios PCB gamybos procesas yra sudėtingų, bet svarbių žingsnių, kuriems reikia kvalifikuotos, tikslios ir patikimos technologijos, serija.Suprasdami kiekvieną proceso etapą, „Capel“ gali optimizuoti savo gebėjimą pateikti išskirtinę produkciją per trumpus terminus. Teikdama pirmenybę bendradarbiavimo projektavimo pastangoms, automatizavimui ir nuolatiniam procesų tobulinimui, „Capel“ gali išlikti HDI standžiųjų spausdintinių plokščių gamybos priešakyje ir patenkinti augančią daugiafunkcinių ir didelio našumo plokščių paklausą įvairiose pramonės šakose.