¿Por qué sus trazos de 4 mil regresan con 3,5 mil mientras que las capas se desplazan 2 mil?

¿Por qué sus trazos de 4 mil regresan con 3,5 mil mientras que las capas se desplazan 2 mil?

La deriva dimensional que nadie posee

Los datos de diseño indicaban 4 mil. La placa final midió 3,5 mil. Y eso fue afortunadamente. La peor noticia estaba oculta en el registro capa a capa: las capas internas se habían movido 2 mil entre sí durante laminación , lo que implicaba que los agujeros de perforación ya no estaban centrados en su anillos Anulares  en dos de las seis capas, las placas superaron la prueba funcional y la evaluación inicial del cliente. Posteriormente, una prueba de insensibilidad en un par de alta velocidad arrojó un valor 7 ohmios inferior al objetivo, y el grupo de análisis de fallos comenzó a desmontar la estructura.

ambos problemas eran visibles en el lote de fabricación inicial, si alguien se hubiera fijado. tamaño de la pista  estaba dentro del margen de tolerancia del fabricante; difícilmente. La desviación en la inscripción se encontraba dentro del rango analítico que el proceso de fabricación siempre había generado. No hubo ningún fallo en la evaluación. Nada incumplió las especificaciones. Las placas presentaban simplemente la cantidad de errores bidimensionales que cada fabricante consideraba "típicos", y esta combinación hizo que los objetivos de rendimiento del producto fueran inalcanzables.

Este breve artículo trata sobre los dos procesos silenciosos que consumieron el margen: pérdida de imágenes  y la capa interior se contrae ninguno de los dos es exótico. Ambos son medibles, controlables y sistemáticamente ignorados, hasta que el osciloscopio del cliente indique lo contrario.

Los 0,5 millones que desaparecieron: ¿De dónde proviene la pérdida de imágenes?

Una pista de 4 milésimas de pulgada opera actualmente al límite de la capacidad común del FR-4. Es el punto donde los procedimientos más económicos y avanzados de la industria —la exposición a película seca, la exposición directa a rayos UV y el grabado húmedo— comienzan a mostrar sus límites dimensionales. La diferencia entre las 4 milésimas de pulgada que dibujaste y las 3,5 milésimas de pulgada que obtuviste no es un solo error. Es una acumulación de pequeños errores, cada uno válido por sí solo, que se suman para producir una pérdida de ancho del 12,5 %.  

Deriva de potencia por exposición directa. La resina se polimeriza mediante luz ultravioleta. Con una potencia insuficiente, los bordes no expuestos del patrón no se endurecen completamente; se eliminan en el programador, dejando líneas más delgadas que la obra de arte. La potencia de exposición varía con el envejecimiento de la luz, el nivel de temperatura y la velocidad de la cinta transportadora. En un basado en películas  la línea de exposición directa, una luz que está un 10 % por debajo de las especificaciones, reduce silenciosamente entre 0,1 y 0,2 milésimas de pulgada en cada función de cada panel.  

Parámetros de desarrollo.  La química del revelador tiene un rango de temperatura y concentración. Si se usa a temperatura alta o se permite que la química se vuelva rica, el programador comienza a consumir la resina parcialmente polimerizada, un problema llamado desarrollo excesivo el resultado coincide con la marca registrada: las funciones excelentes disminuyen, las características robustas no. Si sus líneas de 4 mil pierden anchura, pero sus planos de 10 mil no, el sobredesarrollo es el principal sospechoso.  

Variante de resistencia a la densidad.  La película seca resistente está disponible en densidades pequeñas, pero un rollo de 3 semanas de antigüedad, almacenado incorrectamente, puede variar. Las más delgadas soportan menos protección durante el grabado, lo que indica un mayor impacto lateral. socavado de grabado  la historia de artículos cortos anteriores explica la pérdida de imágenes en el siguiente paso.  

La obligación tributaria del factor de grabado.  Cualquier ancho que resista la formación de imágenes, el grabador realiza su corte posteriormente; normalmente entre 20 y 30 micras en total a ambos lados de una pista de 1 onza, más en cobre más grueso. El estilo de 4 milésimas de pulgada, que pierde 0,4 milésimas de pulgada por la formación de imágenes y otras 0,3 milésimas de pulgada por el socavado, llega al cliente con un ancho de entre 3,3 y 3,5 milésimas de pulgada. Ninguna acción falló. Simplemente se excedió el presupuesto.

Los 2 millones que se reubicaron: por qué las capas internas se niegan a quedarse quietas

Inscripción capa por capa  en el caso de los paneles multicapa, se libra una batalla contra productos que cambian de dimensión durante su manipulación. El laminado revestido de cobre que entra en la línea de producción como un panel plano no mantiene el mismo tamaño tras el grabado, el tratamiento con óxido y la laminación. Se reduce. La cuestión no es si se reduce, sino cuánto, en qué dirección y si la variación es suficiente para compensar.  

La física de la reducción está dominada por 2 elementos:

El tejido de vidrio . El laminados  el tejido de vidrio tiene instrucciones de trama (urdimbre [longitud] y trama [grosor]), y la resina y el vidrio reaccionan de manera diferente al calor y la presión de la laminación. Los paneles se contraen de forma distinta a lo largo de ambos ejes, generalmente en una proporción de 2:1. Un panel que se contrae un 0,02 % en la urdimbre podría contraerse un 0,04 % en la trama. En un panel de 18 pulgadas, esto representa una diferencia de aproximadamente 1,5 milésimas de pulgada entre ambas direcciones, sin tener en cuenta ningún otro error.  

Flujo de resina y solución durante la laminación, el material preimpregnado se funde, fluye y se reticula. La cantidad de flujo depende de la presión, el aumento de temperatura y el contenido de resina en la red del preimpregnado. Una mayor circulación implica un movimiento adicional, y este movimiento no es uniforme en todo el panel: los bordes fluyen de manera diferente al centro, y los paneles gruesos se comportan de manera distinta a los delgados. Las capas internas, ya grabadas, son arrastradas por la actividad de la resina. Su posición final depende del material, el proceso y, por supuesto, de la suerte.

La solución del mercado es disminuir el pago :Cam la aplicación de software amplía el diseño de la capa interna mediante un elemento de modificación estadística, de modo que las capas se contraen hasta alcanzar la dimensión óptima durante la laminación. Funciona bien cuando el material es uniforme, el proceso es seguro y la contracción es previsible. Deja de funcionar correctamente cuando se produce alguna de estas modificaciones: un nuevo lote de preimpregnado, un tejido de fibra de vidrio diferente, un cambio estacional de humedad, ya que el elemento de ajuste se basa en datos históricos, no en el material existente.

Así es exactamente como se ve una desviación de 2 milésimas de pulgada. La obra de arte se compensó con una reducción del 0,03 %. El material real disminuyó un 0,045 %. La diferencia (2 milésimas de pulgada en un panel de 24 pulgadas) se manifiesta como capas desalineadas, puntos de perforación descentrados y anillos anulares que ya no son anulares.

Cuando los dos errores se encuentran

Individualmente, ninguno de los dos errores es catastrófico. Una desviación de 3,5 milésimas de pulgada no supone un problema grave para la mayoría de las aplicaciones. Una desviación de registro de 2 milésimas de pulgada es imperceptible en muchos diseños.

Juntos, son una mascota diferente:

El control de la susceptibilidad falla las pistas de resistencia controlada se calculan con un tamaño exacto, un espesor dieléctrico exacto y un peso de cobre exacto. Una pérdida de ancho de 0,5 milésimas de pulgada, sumada a la variación del espesor dieléctrico debida a una laminación desigual, puede elevar un par diferencial de 100 ohmios a 93 o 107 ohmios. El silicio sigue funcionando. El margen de integridad de la señal desaparece y el diseño que "superó" la simulación eléctrica deja de funcionar en el adaptador.

Los márgenes del anillo anular desaparecen.  Aa través de  se requiere cobre alrededor del orificio perforado: el anillo anular. Una broca que aterriza a 2 milésimas de pulgada de la fijación de una almohadilla con un anillo de 3 milésimas de pulgada deja 1 milésima de pulgada de cobre en un lado. Esto cumple con muchos requisitos de aprobación y, además, está a un ciclo térmico de que se dañe el enlace. El orificio aún no se ha roto. Es un ataque al corazón que está por llegar.

El enrutamiento de escape falla en la BGA.  El enrutamiento denso bajo un BGA de paso fino aprovecha cada micrón disponible. Una pérdida de tamaño de 0,5 milésimas de pulgada más un cambio de capa de 2 milésimas de pulgada transforma lo "enrutable" en "circuitos abiertos en la capa 3 que solo se ven bajo rayos X".

Lo que realmente mantiene las capacidades honestas

Lo positivo es que cada uno de estos sistemas de deriva es medible y la dimensión impulsa el control:  

Calibra la línea de imagen, no solo la placa final.  Supervise la energía de exposición y la química del programador en un período específico. Ejecute un código promocional de resolución — Un patrón de prueba con líneas de 5 a 2 milésimas de pulgada— recorra la línea diariamente y registre los anchos determinados. El comprobante detecta la desviación mientras aún es una tendencia, no cuando ya es un problema de rendimiento. Este es un control de procedimiento estándar y es la única acción de mayor valor para salvaguardar la capacidad de línea fina.

Uso de LDI donde se requieren líneas de alta precisión. Imagen directa por láser (LDI)  elimina por completo la acción de la película, lo que elimina la distorsión, el error de alineación de la exposición directa y la irregularidad dimensional de la obra de arte en sí. Los sistemas LDI mantienen una resolución de características de 10 a 25 micras (fácilmente dentro de la región de 4 milésimas de pulgada) y, lo que es aún más importante, muchos fabricantes de LDI pueden escalar la imagen a la reducción medida real de cada panel, corrigiendo la deriva de registro capa por capa en lugar de hacerlo estadísticamente. Esa es la diferencia entre compensar la deriva normal y compensar la deriva en el panel que tienes delante.

El procedimiento se basa en el material, no en la suposición.  Pruebe los lotes de núcleo y preimpregnado que figuran en la factura y valide los elementos de pago con respecto a los hábitos de producción reales. Cuando el factor de compensación ya no coincida con la reducción calculada, es hora de actualizar las especificaciones de la cámara web, en lugar de seguir soñando.

Perforar hasta las capas, no hasta el panel. Exploración por rayos X. el uso de marcadores de rayos X impresos en las capas internas para ubicar el programa de perforación es el método estándar para alinear las brocas con las posiciones reales de las capas. Transforma la instrucción "las capas deben estar aquí" en "las capas están abajo, perfore correctamente". Para placas con requisitos estrictos de anillo anular, la localización de perforaciones mediante rayos X, junto con la evaluación de cada panel, marca la diferencia entre un problema de rendimiento y un procedimiento exitoso.

Preguntas frecuentes

P: ¿Cuál es la pérdida "normal" de ancho de pista desde el diseño hasta la placa terminada?

A: Para un control de procedimiento típico de 1 onza de cobre y crecimiento completo, anticipe una pérdida de 0,2 a 0,4 milésimas de pulgada (imagen + grabado). Las pérdidas de 0,5 milésimas de pulgada o más en un diseño de 4 milésimas de pulgada indican que se está sobrepasando el rango de operación; o bien los criterios de imagen se han desviado, o bien el elemento de grabado es demasiado agresivo para el peso del cobre.

P: ¿Por qué mis capas siguen desalineadas a pesar de haber utilizado la opción de reducir el asentamiento?

A: La compensación es estadística; se basa en promedios históricos. Se aplica al producto común, no al producto en sí. Los nuevos lotes de preimpregnados, las diferentes texturas de fibra de vidrio, las variaciones de humedad y las variantes de prensado hacen que la pérdida real se aleje considerablemente del valor compensado. La solución consiste en evaluar el material actual y mejorar el aspecto de pago, además de utilizar la guía de perforación por rayos X para corregir errores recurrentes durante la perforación.  

P: ¿Puede LDI corregir la deriva del registro o simplemente el ancho de la traza?

A: Ambas. LDI elimina el error inducido por la película (una fuente importante tanto de pérdida de ancho como de distorsión del patrón), y muchos sistemas LDI de fabricación pueden utilizar un escalado por panel basado en la reducción medida, fijando el registro capa a capa en el panel real en lugar de en un promedio analítico.  

P: ¿A partir de qué dimensión de la placa una desviación de 2 milésimas de pulgada se convierte en un problema real?

A: Lo que importa no es el tamaño de la placa, sino el tamaño del atributo. Una desviación de 2 milésimas de pulgada es inofensiva en un diseño con pistas de 10 milésimas de pulgada y almohadillas grandes, pero desastrosa en un diseño de 4 milésimas de pulgada con BGA de paso de 0,4 mm. Si la dimensión mínima del atributo se acerca a la restricción del proceso, un error de registro no tiene dónde esconderse.  

P: ¿Cómo puedo saber si mi estilo de 4 milésimas de pulgada está en peligro antes de que me lo pongan?

A: Hazle al fabricante tres preguntas: qué tolerancia de ancho de pista aplica a los atributos de 4 milésimas de pulgada, cuál es su especificación de registro capa a capa y si realizan perforación por rayos X en placas multicapa. Si las soluciones son confusas o si la especificación de registro es menos estricta que 3 milésimas de pulgada, tu diseño corre peligro, y el presupuesto no te lo indicará.

El margen que no puedes ver es el margen que no puedes permitirte perder.

La desviación de 4 milésimas de pulgada y la capa interna errante comparten una causa común: un control dimensional tratado como una estadística en lugar de una dimensión. Una pérdida de tamaño de 0,5 milésimas de pulgada y una desviación de registro de 2 milésimas de pulgada no son fallas de ningún controlador o equipo en particular. Son el costo acumulado de ventanas de procedimiento que nunca se ajustaron, elementos de pago que nunca se validaron con el producto real y requisitos de aceptación que permiten que cada error pase porque, por sí solo, siempre lo hizo.

Las placas de circuitos impresos de líneas finas no dejan de funcionar a causa de sucesos drásticos. Dejan de funcionar debido a que el margen se erosiona silenciosamente, 0,1 milésimas de pulgada a la vez, en cada panel, con cada cambio, hasta que finalmente el osciloscopio del cliente emite una notificación.