Çok Katmanlı PCB Üretimi ve Kalite Kontrolü

Yüksek hızlı dijital çağda, çok katmanlı PCB'ler elektronik sistemlerin performansını artırmanın anahtarı haline gelmiştir. Bununla birlikte, katman sayısı mutlaka kaliteye eşit değildir. 6 katmanlı askeri sınıf bir PCB, 12 katmanlı tüketici sınıfı bir PCB'den çok daha güvenilir olabilir. Aradaki fark, malzeme bilimi, süreç kontrolü ve sistem tasarımının daha derin mantığında yatmaktadır.

Katman İstifleme

• Temel Uygulamalar: Bakır ağırlığının (1oz vs. 2oz) akım kapasitesini katman sayısından daha fazla etkilediği çoğu güç modülü (örn. LED sürücüler) için çift taraflı kartlar yeterlidir.
• Performans Eşikleri: 5Gbps'nin üzerindeki sinyaller için, optimize edilmiş istiflemeye sahip 4 katmanlı bir kart (örneğin, "sinyal-toprak-güç-sinyal") -30dB'lik çapraz konuşma bastırma sağlayabilir.
• Karmaşık Sistemler: 20 katmanlı bir anahtar kartı, 100.000'den fazla via yoğunluğuna ulaşmak için "3-2-3" herhangi bir katman ara bağlantı yapılarını kullanabilir - burada katman sayısı gerçek bir gereklilik haline gelir.

Katman sayısı ≠ kalite

1. Tasarım Uyumluluğu

Katman sayısı devre karmaşıklığına uygun olmalıdır. Katmanları körü körüne artırmak maliyetleri artıracak ve üretim risklerini beraberinde getirecektir.

2. Yığın Tasarım Optimizasyonu

Yanlış katman istifleme sinyal yansımasına ve karışma neden olabilir (örneğin, toprak katmanlarına bitişik olmayan yüksek hızlı sinyaller).

3. Malzeme Seçimi

Yüksek frekanslı uygulamalar düşük Dk/Df malzemeleri gerektirir (Rogers, Isola gibi). Kalın bakır levhalar yüksek reçine içerikli bir prepreg gerektirir.

4. Süreç Kontrolü

Temel sorun noktaları: katmandan katmana hizalama (±75μm), delme hassasiyeti (delik pürüzlülüğü ≤25μm), laminasyon boşlukları (X-ray denetimi).

5. Test ve Doğrulama

100% elektrik testi (uçan prob/AOI), empedans testi (±10% tolerans) ve CAF güvenilirlik testi.

PCB Malzeme Seçimi

• High-frequency materials Beyond 1GHz, standard FR4’s dissipation factor (Df > 0.02) causes severe signal loss, necessitating high-frequency materials like Rogers RO4350B (Df = 0.0037).
• Bakır Folyo: Ters işlem görmüş folyo (RTF) yüzey pürüzlülüğünü 3μm'den 0,3μm'ye düşürerek 28Gbps sinyal ekleme kaybını 40% azaltır.
• Dielektrik: Bir uydu projesi, ±10% dielektrik kalınlık toleransı (gerekli ±3%'ye kıyasla) nedeniyle 15Ω empedans sapmasıyla karşılaştı ve maliyetli yeniden çalışmayı tetikledi.

Anahtar süreçler kalite kontrolde

• Hassasiyet: LDI lazer görüntüleme, 6 katmanlı levha kayıt doğruluğunu ±50μm'den ±15μm'ye yükseltti; bu, bir futbol sahasındaki susam tohumunun yerini belirlemeye eşdeğerdir.
• Laminasyon işlemi: Bir otomotiv ECU kartının verimi, laminasyon rampa hızını 3°C/dak'dan 1,5°C/dak'ya yavaşlatarak reçinenin eşit şekilde akmasını sağlayarak 65%'den 92%'ye yükseldi.
• Hassas aletler: 0,1 mm matkap uçlu 18 katmanlı levhalar için, pürüzlülük 8μm'den 25μm'ye düşmeden önce takım ömrü 500 delik ile sınırlandırılmıştır.

Çekirdek süreç

• Basınçlı yapıştırma işlemi: TG değeri eşleştirme, reçine akış kontrolü (dolum miktarı ≥ 80%).

• Geri sondaj teknolojisi: Saplama uzunluğu ≤ 6 mil, yüksek hızlı sinyal bütünlüğünü iyileştirir.

• Yüzey işleme: Elektrolitik altın kaplama (ENIG), sıcak hava lehim tesviyesinden (HASL) daha üstündür ve ince hatveli BGA'lar için uygundur.

Güvenilirlik doğrulaması

• Yıkıcı Kesit Alma: Kaplama homojenliğini doğrular (hedef: yollarda 18-25μm bakır).
• 3D X-ray Kontrolü: 0,05 mm² mikrovia dolgu bütünlüğünü algılar.
• Hızlandırılmış Yaşlanma: 85°C/85% RH'de 1.000 saat, 5 yıllık çalışma stresini simüle eder.

Sektör Trendleri

• Yüksek frekanslı malzemeler: PTFE substratlar (milimetre dalga radar/uydu iletişimi).

• Anahtar teslim hizmetler: IPC-6012 Sınıf 3 sertifikasına sahip tedarikçileri seçin (Jiali Creation gibi).

4 Yüksek Katmanlı PCB'ler için Başlıca Üretim Zorlukları ve Çözümleri (10+ Katman)