İnovasyonu Desteklemek: Derinlik Yönlendirme Süreçleri—Karmaşık PCB'lerde Benzersiz Hassasiyete Ulaşmak

PCB üretiminde giderek daha karmaşık ve minyatür tasarımlara olan talep, derinlik yönlendirme de dahil olmak üzere geleneksel üretim yöntemlerinin sınırlarını sürekli olarak zorluyor.

Derinlik yönlendirme birçok önemli PCB uygulamasında vazgeçilmezdir:

• Sert-esnek PCB'ler:Bu hibrit kartlar, esnek parçanın üstündeki ve/veya altındaki "fincanı" çıkarmak için hassas derinlik yönlendirmesi gerektiren sert bölümleri esnek ara bağlantılarla birleştirir.
• Boşluklu PCB'ler:Bileşenleri doğrudan karta entegre etmek veya gömmek için PCB katmanları içinde boşluklar stratejik olarak oluşturulur.
• Isı emiciler için bakır madeni para PCB'leri:Yüksek güçlü uygulamalarda, bakır paralar genellikle yüksek verimli lokalize ısı emiciler olarak hizmet vermek üzere PCB'lerin içine gömülür. Bu madeni paralar için hassas cepler oluşturmak ve mükemmel uyum sağlamak amacıyla derinlik yönlendirme kullanılır.

Bu uygulamalardaki başarı, yalnızca sağlam makineler değil, aynı zamanda gelişmiş kontrol fonksiyonları da gerektirir. PCB üreticileri, hassas derinlik yönlendirme hedeflerine ulaşmak için gelişmiş makine özelliklerine ve süreç metodolojilerine güvenmektedir. Burada, üreticilerin karmaşık derinlik yönlendirme zorluklarının üstesinden gelmelerini sağlayan bazı önemli işlevleri inceleyeceğim.

İkinci bir ölçüm sistemi ile derinlik frezeleme

Derinlemesine yönlendirmede yaygın bir senaryo, PCB panelinin kendisi tamamen düz olmasa bile sabit bir kesme derinliği oluşturmayı içerir - bu, üretimde sık görülen bir durumdur. Bu gibi durumlarda, yalnızca sabit bir referans noktasından önceden programlanmış bir Z ekseni derinliğine güvenmek tutarsız sonuçlara yol açabilir.

Bunun üstesinden gelmek için makineler, genellikle PCB'nin yüzeyine tam olarak temas eden özel bir uç veya fırçayla donatılmış bir baskı ayağı içeren ikinci bir ölçüm sistemi kullanır. Makine, tam temas anından itibaren derinliği hesaplar ve bunu yönlendirme yolu boyunca tutarlı bir şekilde korur. Bu dinamik ayar, tesisatı oluşturulan derinliğin potansiyel olarak düz olmayan panel yüzeyine göre doğru olmasını sağlar. Bu teknolojinin tipik ve kritik bir uygulaması, sert-esnek PCB üretiminde fincanların ortadan kaldırılması için derinlik yönlendirmesidir.

Şekil 1: İkinci ölçüm sistemi örneklerini kullanarak derinlik yönlendirme.

Elektrik kontağından derinlik yönlendirmesi

İkinci bir ölçüm sistemi, derinlik hesaplamaları için başlangıç noktasını belirlemek amacıyla sıklıkla mekanik temas kullanırken, elektrik kontağından derinlik yönlendirme, PCB'nin elektriksel özelliklerinden yararlanan alternatif, hassas bir yöntem sunar. Bu yaklaşımda, derinlik hesaplaması için başlangıç noktası olarak belirlenen katman topraklanmalıdır. Bu, üst bakır katman veya iç bakır katman olabilir. Elektriksel olarak iletken yönlendirme aracı, bu topraklanmış katmanla temas kurarak Z ekseni derinlik ölçümü için sıfır noktasını tanımlayan hassas bir sinyali tetikler.

Bu yöntem özellikle son derece sıkı toleranslar ve iletken bir katmana doğrudan referans gerektiren uygulamalar için avantajlıdır. Basınçlı ayak sistemlerinde oluşabilecek küçük mekanik değişiklikleri ortadan kaldırarak, hedef bakır özelliği olduğunda üstün tekrarlanabilirlik sunar.

Şekil 2: Üst katman topraklanmış elektrik kontağı kullanılarak derinlik yönlendirmesi.

Şekil 3: Topraklanmış iç katmanla elektrik kontağı kullanılarak derinlik yönlendirmesi.

Parlatma

Elektrik kontağı ilkeleri bir "parlatma" işlevinde de uygulanabilir. Bu gelişmiş özellik, özellikle derinlik yönlendirmesinin bakır katmanı hasara yol açmadan açığa çıkarması amaçlandığında, son derece temiz ve hassas bir yönlendirilmiş yüzey sağlar. Makine bir derinlik yönlendirme işlemi gerçekleştirir. Alet hedef bakır katmanla elektrik teması kurduğunda Z ekseni hareketi otomatik olarak durur. Takım daha sonra X ve/veya Y ekseni boyunca hafifçe ilerler, Z ekseninde minimum düzeyde kalkar, X ve/veya Y eksenlerinde hareket etmeye devam eder ve ardından elektrik kontağını yeniden kurmak için alçalır. Bu sıra, parlatma işleminin bir parçası olarak tekrarlanır.

Bu yinelemeli mikro hareket, makinenin bakır yüzeyi sürekli olarak "hissetmesini" sağlar. Sonuç, bakıra minimum düzeyde nüfuz eden, kalan dielektrik kalıntılarını veya mikro çapakları gidererek yüzeyi etkili bir şekilde "parlatan" ve sonraki işlemlere hazır temiz bir bakır kaplamaya yol açan son derece hassas bir derinlik yönlendirmesidir.

Gelişmiş Haritalama Olanakları

Kalan ağın eşit kalınlığını (derinlik yönlendirmesinin sonu ile panelin alt yüzeyi arasındaki kesin mesafe) gerektiren uygulamalar için, panel kalınlığındaki doğal farklılıklar nedeniyle basit sabit derinlikli yönlendirme genellikle yetersizdir. Bu tür karmaşık durumlarda, bir "harita" oluşturmak zorunludur Yönlendirme işlemi başlamadan önce yedek panelin (alt yüzey).

Bu haritalama, alt yüzey topografyasının yüksek çözünürlüklü taranmasını veya ölçülmesini içerir. Ortaya çıkan veriler, yönlendirme makinesini yerel kalınlık değişimleri hakkında hassas bir şekilde bilgilendiren dijital bir "harita" oluşturur. Makinenin kontrol sistemi daha sonra bu haritaya göre yönlendirilen her nokta için Z ekseni derinliğini ayarlar. Bu, orijinal panel kalınlığı değişse bile kalan ağ kalınlığının tutarlı bir şekilde eşit olmasını sağlar.

Şekil 6: Arka panel örneğinin haritası.

Dokunma Probu

Bir vakum tablası veya adaptör tarafından sağlanan stabilite üzerine inşa edilen temaslı prob kontrollü derinlik yönlendirme, boşluk oluşturma için en yüksek düzeyde doğruluk sunar. Z eksenine monte edilmiş özel bir temaslı prob, yönlendirme işlemi sırasında gerçek derinliği doğrulamak ve kontrol etmek için bağımsız ve son derece hassas bir araç sağlar.

Dokunmatik prob teknolojisini kullanmanın birkaç yolu vardır:

1. Tek Ölçüm + Yönlendirme:

• Panel yüzeyini ölçün:Dokunmatik prob, kesin bir referans oluşturmak için panel yüzeyindeki tek bir noktayı hassas bir şekilde ölçer
• Panel yüzeyine göre tanımlanmış derinliğe yönlendirme:Yönlendirme yolu, ölçülen yüzey noktasına referans vererek programlanan derinliğe kadar yürütülür

2. Çoklu Ölçüm + Yönlendirme:

• Panel yüzeyini bir dokunmatik prob ile ölçün:Dokunmatik prob, panelin yüzeyindeki birden fazla noktayı tarar
• Panel yüzeyinde/haritalama işleminde farklı ölçüm noktaları:Bu, ihtiyaç duyulan alanın daha ayrıntılı bir topografik haritasını oluşturur
• Eşlenen verilerin ortalama değerine göre tanımlanan derinliğe yönlendirme:Yönlendirme yolu, eşlenen veri noktalarından alınan ortalama veya enterpolasyonlu bir değere göre dinamik olarak ayarlanır ve daha geniş alanlardaki yerel yüzey düzensizlikleri telafi edilir

3. Yönlendirmeden Sonra Ölçüm:

• Panel yüzeyini ölçün:İlk yüzey referansını alma
• Daha düşük, önceden işlenmiş bir seviyeyi ölçün ve derinliği kontrol edin:İlk tesisat geçişinden sonra, temaslı prob hassasiyeti doğrulamak için tesisatı oluşturulan özelliğin derinliğini ölçer. Bu kritik bir kalite kontrol adımı olabilir.

4. Uyarlanabilir Boşluk Yönlendirme:Bu, kapalı döngü geri bildirim sistemi kullanan hassasiyetin zirvesini temsil eder:

• Yüzeyi dokunmatik prob ile ölçün:Başlangıç referansını oluşturur
• Yönlendirme:İlk yönlendirme geçişini gerçekleştirir
• Dokunmatik prob ile derinliği ölçün:Prob, geçişten sonra elde edilen derinliği ölçer
• Gerekirse son yönlendirme:Ölçülen derinlik hedeften saparsa makine, belirtilen derinliğe ulaşmak için son, uyarlanabilir bir yönlendirme geçişi gerçekleştirir. Bu süreç benzersiz bir doğruluk sağlar.

Lazer Kılıfları: Mekanik Yönlendirme Sınırlarına Ulaştığında

Mekanik derinlik yönlendirme muazzam yetenekler sunarken, sınırlamalarının sıyırma işlemleri için lazer teknolojisini gerektirdiği durumlar da vardır. Bu durumlar genellikle mekanik olarak işlenmesi zor olan malzemelerle çalışırken, gerekli özellik boyutu ve hassasiyet mekanik yetenekleri aştığında veya termal etkinin en aza indirilmesi gerektiğinde ortaya çıkar. Lazerler, özellikle de PICO-green gibi üst düzey lazerler, bakır pedlerdeki ince kaplamaları çıkarmak veya temas pedlerine minimum hasarla erişmek gibi görevler için mükemmeldir.

PICO-yeşil lazer, bir sonraki katman üzerinde minimum etkiyle mikronları aşındırabilir. Bu temassız, son derece hassas ve lokalize enerji dağıtımı, hassas bakır pedlerin ve ince hatlı yapıların bütünlüğünü koruyarak çevredeki malzeme üzerinde minimum termal etki sağlar. Lazer sıyırma, belirli uygulamalara yönelik mekanik yöntemlere kıyasla üstün kontrol ve temizlik sağlar.

Özet

Son derece hassas derinlik yönlendirme gerçekleştirme yeteneği, sert esnek kartlar, gömülü bileşenlere sahip PCB'ler ve entegre ısı emiciler gerektirenler dahil olmak üzere günümüzün karmaşık PCB tasarımlarını üretmek için temeldir. Çeşitli makine özellikleri, derinlik yönlendirme doğruluğunun sağlanmasında çok önemli bir rol oynar. Bunlar, daha önce tartışılan işlevler ve yeteneklerin yanı sıra takım stabilitesini artıran kelepçeli milleri, hassas ve hızlı hareket sağlayan doğrusal tahrikleri ve diğer faktörlerin yanı sıra basınç ayağının doğru basınç kontrolüne olanak tanıyan ayarlanabilir valfleri içerir.

Bu makine fonksiyonlarının (veya fonksiyon karışımının) stratejik kombinasyonu ve doğru kullanımı, uygun yönlendirme araçları, uygun yedekleme malzemeleri ve yetenekli bir proses mühendisinin uzman çalışmasıyla birlikte, en karmaşık ve zorlu PCB tasarımlarının üretilmesini mümkün kılar. Bu gelişmiş yetenekler, modern elektroniğin karmaşık gereksinimlerini karşılamak, üstün performans, güvenilirlik ve minyatürleştirme sağlamak için gereklidir.