به عنوان جزء اصلی دستگاه های الکترونیکی، عملکرد و کیفیت برد مدار چاپی مستقیماً بر عملکرد و قابلیت اطمینان کل دستگاه تأثیر می گذارد. برد مدار چاپی چندلایه سطح بالا به دلیل ساختار پیچیده، ساخت عالی، و عملکرد عالی، در میان انواع بردهای مدار چاپی بسیار متمایز است و در زمینههای{1}دقیق بالا مانند هوافضا، ارتباطات، و پزشکی به انتخاب ارجح تبدیل میشود و صنعت الکترونیک را برای رسیدن به ارتفاعات جدید هدایت میکند.
1، تعریف و خصوصیات برد مدار چاپی-چند لایه بالا-
برد مدار چاپی چند لایه سطح بالا به یک برد مدار چند لایه با تعداد زیادی لایه (معمولاً 8 یا بیشتر، حتی تا ده ها لایه) اطلاق می شود و استانداردهای بالایی را در طراحی، مواد و فرآیندهای ساخت رعایت می کند. در مقایسه با تخته های چند لایه معمولی، دارای ویژگی های قابل توجه زیر است:
(1) سیم کشی با چگالی بالا
برد مدار چاپی چند لایه سطح بالا با برنامه ریزی منطقی لایه قدرت، لایه سیگنال و لایه زمین و استفاده از فناوری های پیشرفته مانند سوراخ های کور و سوراخ های مدفون، سیم کشی با چگالی بالاتر را در فضای محدود به دست می آورد. این طراحیهای ساختار سوراخ ویژه، اتصالات انعطافپذیری را بین لایههای مختلف داخل برد، بدون اشغال فضای بیش از حد برد، امکانپذیر میسازد، بنابراین مدارهای پیچیدهتر و اجزای الکترونیکی را در خود جای میدهد، نیازهای دوگانه کوچکسازی و عملکرد بالا در دستگاههای الکترونیکی مدرن را برآورده میکند.
(2) مواد با کارایی بالا
برای اطمینان از عملکرد پایدار در محیطهای پیچیده، برد مدار چاپی-چند لایه-بالا از مواد زیرلایه و فویل مسی با کارایی بالا-استفاده میکند. به عنوان مثال، در سناریوهای انتقال سیگنال با فرکانس بالا و سرعت بالا، از مواد زیرلایه ویژه با ثابت دی الکتریک کم و تلفات دی الکتریک کم، مانند Rogers، Isola و سایر برندهای برد، برای کاهش تلفات و تأخیر در هنگام انتقال سیگنال و اطمینان از یکپارچگی سیگنال استفاده می شود. در همین حال، فویل مسی با کیفیت- رسانایی و مقاومت در برابر خوردگی بهتری دارد که تضمینی اساسی برای عملکرد پایدار مدارها است.
(3) فرآیند ساخت با دقت بالا
ساخت برد مدار چاپی-چند لایه-بالا به دقت فرآیند بسیار بالایی نیاز دارد. هر مرحله از حفاری، اچینگ تا لمینیت، آبکاری الکتریکی و غیره نیاز به کنترل دقیق پارامترهای فرآیند برای اطمینان از تراز دقیق و اتصال قابل اعتماد بین هر لایه دارد. به عنوان مثال، در فرآیند حفاری، تجهیزات حفاری با دقت بالا برای کنترل خطای دیافراگم در محدوده بسیار کوچک مورد نیاز است. در طول فرآیند لمینیت، کنترل دقیق دما، فشار و زمان لازم است تا اطمینان حاصل شود که هر لایه محکم به هم چسبیده و عاری از عیوب مانند حباب و لایه لایه شدن است.
2، فرآیند ساخت برد مدار چاپی-چند لایه سطح بالا
(1) تولید گرافیک لایه داخلی
ابتدا بستر را تمیز کنید تا لکه های روغن و ناخالصی های روی سطح پاک شود و سپس مواد حساس به نور را روی سطح بستر بمالید. با استفاده از نوردهی، توسعه و سایر فرآیندها، الگوی مدار طراحی شده بر روی بستر منتقل می شود و سپس فویل مس اضافی با اچ کردن حذف می شود تا الگوی مدار لایه داخلی تشکیل شود. این فرآیند برای انتقال گرافیکی به دقت بسیار بالایی نیاز دارد و هرگونه انحراف جزئی ممکن است بر اتصالات بین لایه بعدی و عملکرد مدار تأثیر بگذارد.
(2) لمینیت
برد مدار داخلی از پیش ساخته شده را با ورق های نیمه پخته شده، فویل مسی و غیره مطابق با الزامات طراحی روی هم قرار دهید و آنها را در دستگاه لمینیت برای عملیات حرارتی{{1} و فشار بالا{2}} قرار دهید. در طول فرآیند لمینیت، ورق نیمه پخت ذوب میشود و شکافهای بین لایهها را پر میکند و تخته مدار چند لایه را محکم به یک کل متصل میکند. کنترل دما، فشار و زمان در فرآیند لمینیت بسیار مهم است و برای اطمینان از استحکام اتصال و عملکرد الکتریکی بین لایهها، باید تنظیمات دقیقی با توجه به مواد و لایههای مختلف انجام شود.
(3) حفاری و متالیزاسیون سوراخ
از تجهیزات حفاری با دقت بالا-برای سوراخ کردن سوراخها، سوراخهای کور یا سوراخهای مدفون برای اتصالات بین لایهای روی برد مدار چند لایه استفاده کنید. پس از اتمام حفاری، یک لایه فلز از طریق فرآیندهایی مانند آبکاری شیمیایی مس و آبکاری الکتریکی روی دیواره سوراخ رسوب میکند تا فلزی شدن سوراخ حاصل شود و به لایههای مختلف مدارها اجازه میدهد تا از طریق این سوراخها به صورت الکتریکی متصل شوند. کیفیت متالیزاسیون سوراخ مستقیماً بر قابلیت اطمینان تخته های چند لایه تأثیر می گذارد و لازم است اطمینان حاصل شود که لایه فلزی روی دیواره سوراخ یکنواخت و عاری از فضای خالی است.
(4) تولید گرافیک لایه بیرونی و درمان سطح
روند ساخت الگوی لایه داخلی را روی فویل مسی خارجی تکرار کنید تا الگوی مدار بیرونی شکل بگیرد. پس از آن، بر اساس الزامات محصول، فرآیند تصفیه سطح مناسب را انتخاب کنید، مانند OSP طلای غوطهوری، آبکاری طلای پالادیوم نیکل شیمیایی و غیره. این فرآیندهای تصفیه سطح نه تنها میتوانند لحیمکاری تختههای مدار را بهبود بخشند، بلکه مقاومت در برابر خوردگی و عملکرد الکتریکی آنها را افزایش داده و نیازهای سناریوهای مختلف کاربرد را برآورده میکنند.
3، مزیت های اصلی برد مدار چاپی-چند لایه-بالا
(1) عملکرد الکتریکی قدرتمند
برد مدار چاپی چند لایه سطح بالا به طور موثر تداخل و تلفات سیگنال را از طریق طرح بندی بین لایه ای معقول و استفاده از مواد با کارایی بالا کاهش می دهد و عملکرد الکتریکی عالی دارد. از نظر انتقال سیگنال با فرکانس بالا و سرعت بالا، میتواند از انتقال سیگنال پایدار اطمینان حاصل کند، از مشکلاتی مانند اعوجاج و تأخیر سیگنال جلوگیری کند، و الزامات سختگیرانه برای پردازش و انتقال دادههای با سرعت بالا در زمینههایی مانند ارتباطات 5G و محاسبات{7} با عملکرد بالا را برآورده کند.
(2) قابلیت اطمینان و ثبات بالا
به دلیل استفاده از فرآیندهای تولید پیشرفته و مواد با کیفیت بالا، بردهای مدار چاپی چند لایه{{1}بالا-می توانند عملکرد پایدار و شرایط کاری قابل اعتماد را حتی در محیط های سخت مانند دما، رطوبت و لرزش بالا حفظ کنند. در زمینه هایی مانند هوافضا و الکترونیک خودرو که به قابلیت اطمینان بالایی نیاز دارند، استفاده از برد مدار چاپی-چند لایه سطح بالا به طور موثری میزان خرابی تجهیزات را کاهش می دهد و عمر مفید آن را افزایش می دهد.
(3) بسیار یکپارچه
قابلیت سیمکشی با تراکم بالا-چند لایه مدار چاپی-بالا، تعداد زیادی از قطعات الکترونیکی را قادر میسازد تا در یک فضای محدود به شدت یکپارچه شوند. این نه تنها اندازه و وزن برد مدار را کاهش می دهد، بلکه پیچیدگی سیستم را نیز کاهش می دهد، عملکرد کلی و قابلیت اطمینان تجهیزات را بهبود می بخشد، و پشتیبانی قوی برای کوچک سازی و توسعه قابل حمل دستگاه های الکترونیکی فراهم می کند.
4، نواحی کاربردی برد مدار چاپی-چند لایه بالا-
(1) میدان هوافضا
در تجهیزات هوافضا، مانند سیستم های ارتباطی ماهواره ای، سیستم های کنترل هواپیما و غیره، الزامات بسیار بالایی برای قابلیت اطمینان، پایداری و عملکرد دستگاه های الکترونیکی وجود دارد. برد مدار چاپی چند لایه سطح بالا، با عملکرد الکتریکی برتر و قابلیت اطمینان بالا، میتواند به طور پایدار در محیطهای شدید کار کند و از تکمیل راحت مأموریتهای هوافضا اطمینان حاصل کند.
(2) زمینه ارتباطات
با رواج فناوری ارتباطات 5G، الزامات بالاتری برای سرعت انتقال سیگنال و قابلیت پردازش تجهیزات ارتباطی مطرح شده است. بکارگیری برد مدار چاپی چند لایه سطح بالا در ایستگاه های پایه 5G، سوئیچ های اصلی و سایر تجهیزات به طور موثری کارایی و پایداری انتقال سیگنال را بهبود می بخشد و تضمین هایی برای سرعت بالا و عملکرد پایدار شبکه های 5G ارائه می دهد.
(3) رشته الکترونیک پزشکی
در تجهیزات پزشکی پیشرفته مانند دستگاههای تصویربرداری تشدید مغناطیسی، ضربانسازها، و غیره، دقت و قابلیت اطمینان بالای برد مدار چاپی چند لایه{{2}بالا برای اطمینان از عملکرد دقیق تجهیزات و ایمنی بیمار کلیدی است. این می تواند نیازهای تجهیزات پزشکی برای پردازش سیگنال کوچک و یکپارچه سازی مدارهای پیچیده را برآورده کند و پیشرفت مداوم فناوری الکترونیک پزشکی را ارتقا دهد.
(4) رشته الکترونیک خودرو
با توسعه وسایل نقلیه انرژی جدید و فناوری رانندگی خودکار، سیستم های کنترل الکترونیکی در خودروها به طور فزاینده ای پیچیده می شوند. بکارگیری برد مدار چاپی چند لایه سطح بالا در اجزای کلیدی مانند سیستمهای کنترل قدرت و سیستمهای کمک رانندگی خودکار در خودروها، عملکرد و قابلیت اطمینان سیستمهای الکترونیکی خودرو را بهبود بخشیده است و پایهای را برای توسعه هوشمند و الکتریکی خودروها ایجاد کرده است.