Yeniliği Yönlendirmek: Derinlik Yönlendirme Süreçleri—Karmaşık PCB'lerde Eşsiz Hassasiyet Elde Etmek

PCB üretiminde, giderek karmaşıklaşan ve minyatürleştirilmiş tasarımlara olan talep derinlik yönlendirme dahil olmak üzere geleneksel üretim yöntemlerinin sınırlarını sürekli zorlamaktadır.

Derinlik yönlendirme, birkaç önemli PCB uygulamasında vazgeçilmezdir:

• Sert-esneklik PCB'ler:Bu hibrit kartlar, esnek bağlantılarla sert bölümleri birleştirir ve esnek parçanın üst ve/veya altındaki "kupa"yı çıkarmak için hassas derinlik yönlendirmesi gerektirir.
• Çürüklü PCB'ler:Boşluklar, PCB katmanlarında stratejik olarak oluşturularak bileşenleri doğrudan kart içine entegre etmek veya gömmek için oluşturulur.
• Isıtıcı için bakır para PCB'leri:Yüksek güçlü uygulamalarda, bakır paralar genellikle PCB'lerin içine gömülüp yüksek verimli yerel ısı emiciler olarak hizmet verir. Derinlik yönlendirmesi, bu madeni paralar için hassas cepler oluşturmak için kullanılır ve mükemmel uyum sağlanır.

Bu uygulamalardaki başarı sadece sağlam makineler değil, aynı zamanda gelişmiş kontrol fonksiyonları da gerektirir. PCB üreticileri, kesin derinlik yönlendirme hedeflerine ulaşmak için gelişmiş makine özelliklerine ve işlem metodolojilerine güvenir. Burada, üreticilerin karmaşık derinlik yönlendirme zorluklarını aşmasını sağlayan bazı önemli işlevleri inceleyeceğim.

İkinci bir ölçüm sistemiyle derinlik yönlendirme

Derinlik yönlendirmede yaygın bir senaryo, PCB paneli tamamen düz olmasa bile sabit bir kesim derinliği oluşturulmasını içerir ki bu üretim sırasında sıkça görülen bir durumdur. Bu tür durumlarda, sabit bir referans noktasından yalnızca önceden programlanmış bir Z-ekseni derinliğine güvenmek tutarsız sonuçlara yol açabilir.

Bunu aşmak için, makineler genellikle PCB'nin yüzeyine tam olarak dokunan özel bir insert veya fırça ile donatılmış bir basınç ayağını içeren ikinci bir ölçüm sistemi kullanır. Makine, temas anından itibaren derinliği hesaplar ve rota yolu boyunca tutarlı şekilde korur. Bu dinamik ayarlama, yönlendirilen derinliğin potansiyel olarak eşit olmayan panel yüzeyine göre doğru olmasını sağlar. Bu teknolojinin tipik ve kritik bir uygulaması, sert-esnek PCB üretiminde kupa eliminasyonu için derinlik yönlendirmesidir.

Şekil 1: İkinci ölçüm sistemi örnekleri kullanılarak derinlik yönlendirmesi.

Elektrik temasından derinlik yönlendirmesi

İkinci bir ölçüm sistemi genellikle derinlik hesaplamaları için ilk noktayı belirlemek için mekanik temas kullanırken, elektriksel temastan derinlik yönlendirmesi PCB'nin elektriksel özelliklerinden yararlanan alternatif ve hassas bir yöntem sunar. Bu yaklaşımda, derinlik hesaplaması için başlangıç noktası olarak belirlenen katman topraklanmalıdır. Bu, üst bakır tabakası veya iç bakır tabakası olabilir. Elektriksel olarak iletken yönlendirme aracı, topraklanmış tabakayla temas eder ve Z ekseninde derinlik ölçümü için sıfır noktasını belirleyen hassas bir sinyali tetikler.

Bu yöntem, özellikle son derece sıkı toleranslar gerektiren ve iletken bir tabakaya doğrudan referans gerektiren uygulamalar için avantajlıdır. Basınç ayak sistemlerinde meydana gelebilecek küçük mekanik değişiklikleri ortadan kaldırır ve hedef bakır bir özellik olduğunda üstün tekrarlanabilirlik sağlar.

Şekil 2: Topraklanmış üst katmanla elektriksel temas kullanarak derinlik yönlendirmesi.

Şekil 3: Topraklanmış iç katmanla elektriksel temas kullanarak derinlik yönlendirmesi.

Parlatma

Elektriksel temas prensipleri ayrıca bir "cilalama" işlevinde de uygulanabilir. Bu gelişmiş özellik, özellikle derinlik yönlendirmesi bakır tabakayı zarar vermeden açığa çıkarmayı amaçladığında, olağanüstü temiz ve hassas bir yol kaplama sağlar. Makine derinlik yönlendirme işlemi gerçekleştirir. Alet, hedef bakır tabakasıyla elektriksel temas kurduğunda, Z ekseninin hareketi otomatik olarak durur. Alet daha sonra X ve/veya Y ekseni boyunca hafifçe ilerler, Z ekseninde minimal şekilde yükselir, X ve/veya Y eksenlerinde hareket etmeye devam eder ve ardından alçalarak elektrik temasını yeniden kurar. Bu dizi cilalama işleminin bir parçası olarak tekrarlanır.

Bu yinelemeli mikro hareket, makinenin bakır yüzeyi sürekli olarak "hissetmesini" sağlar. Sonuç olarak, bakıra minimum penetrasyon sağlayan son derece hassas bir derinlik yönlendirmesi elde edilir; kalan dielektrik kalıntıları veya mikro-burrları gidererek yüzeyi etkili bir şekilde "parlatılır"; böylece sonraki işlemler için hazır temiz bakır kaplama elde edilir.

İleri Haritalama Olanakları

Kalan ağın eşit kalınlığını (derinlik yönlendirmesinin sonu ile panelin alt yüzeyi arasındaki kesin mesafe) talep eden uygulamalarda, basit sabit derinlik yönlendirmesi genellikle panel kalınlığındaki doğal farklılıklar nedeniyle yetersizdir. Böyle karmaşık durumlarda, yönlendirme süreci başlamadan önce yedek panelin (alt yüzeyin) bir "haritası" oluşturmak zorunludur.

Bu haritalama, alt yüzey topografyasının yüksek çözünürlüklü taraması veya ölçümü içerir. Ortaya çıkan veriler, yönlendirme makinesine yerel kalınlık varyasyonları hakkında kesin olarak bilgi veren dijital bir "harita" oluşturur. Makinenin kontrol sistemi, bu haritaya göre her yönlendirilen nokta için Z ekseninin derinliğini ayarlar. Bu, orijinal panel kalınlığı değişse bile, kalan ağ kalınlığının tutarlı şekilde eşit olmasını sağlar.

Şekil 6: Arka panel örneğinin haritası.

Dokunma Probu

Vakum masası veya adaptörün sağladığı stabilite üzerine inşa edilen derinlik yönlendirme, dokunmatik prob kontrolüyle boşluk oluşturma için en yüksek hassasiyet seviyesini sunar. Z-eksenine monte edilmiş özel bir dokunmatik prob bulunur; bu da yönlendirme sürecinde gerçek derinliği doğrulamak ve kontrol etmek için bağımsız ve son derece hassas bir yöntem sağlar.

Dokunmatik prob teknolojisini kullanmanın birkaç yolu vardır:

1. Tek Ölçüm + Yönlendirme:

• Panel yüzeyini ölçün:Dokunma probu, panel yüzeyinde kesin bir referans belirlemek için tek bir noktayı hassas ölçüyor
• Panel yüzeyine göre tanımlanmış derinliğe doğru yol:Yönlendirme yolu, ölçülen yüzey noktasına referans olarak programlanan derinliğe kadar yürütüler

2. Çok Ölçüm + Yönlendirme:

• Panel yüzeyini dokunmatik probu ile ölçün:Dokunmatik prob, panelin yüzeyinde birden fazla noktayı tarar
• Panel yüzeyi/haritalama sürecindeki farklı ölçüm noktaları:Bu, ihtiyaç duyulan alanın daha ayrıntılı bir topoğrafik haritası oluşturur
• Eşlenen verinin ortalama değerine göre tanımlanmış derinliğe geçiş:Rota yolu, haritalanan veri noktalarından alınan ortalama veya enterpolasyon değerine göre dinamik olarak ayarlanır ve daha büyük alanlarda yerel yüzey düzensizliklerini telafi eder

3. Yönlendirme sonrası ölçüm:

• Panel yüzeyini ölçün:İlk yüzey referansını alın
• Daha düşük ve zaten işlenmiş bir seviyeyi ölç ve derinliği kontrol et:İlk yönlendirme geçişinden sonra, dokunma probu yönlendirilen özelliğin derinliğini ölçerek hassasiyeti doğrular. Bu, kritik bir kalite kontrol adımı olabilir.

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

• Yüzeyi dokunma yoluyla ölç:Başlangıç referansını belirler
• Yönlendirme:İlk yönlendirme geçişi yapar
• Derinliği dokunmatik prob ile ölçün:Prob, geçiş sonrası elde edilen derinliği ölçür
• Gerekirse son rota seçimi:Ölçülen derinlik hedeften sapırsa, makine belirlenen derinliğe ulaşmak için son, adaptif bir yönlendirme işlemi gerçekleştirir. Bu süreç, eşsiz doğruluk sağlar.

Lazer Kasalar: Mekanik Yönlendirme Sınırlarına Ulaştığında

Mekanik derinlik yönlendirmesi büyük yetenekler sunsa da, bazı durumlarda sınırlamaları nedeniyle süreçleri kesmek için lazer teknolojisi gerektiriyor. Bu durumlar genellikle mekanik olarak işlenmesi zor malzemelerle işlerken, gerekli özellik boyutu ve hassasiyetin mekanik yetenekleri aşması veya termal etkinin en aza indirilmesi gerektiğinde ortaya çıkar. Özellikle PICO-green gibi yüksek kaliteli lazerler, bakır pedlerden ince kaplamaları çıkarmak veya temas pedlerine minimum hasarla erişmek gibi işler için mükemmeldir.

PICO-yeşil bir lazer, bir sonraki katmana en az etki ile mikronları ablatasyon yapabilir. Bu temassız, son derece hassas ve yerel enerji dağıtımı, çevredeki malzemeye minimum termal etkiyi sağlar ve hassas bakır pedlerin ve ince çizgili yapıların bütünlüğünü korur. Lazer kayma, belirli uygulamalar için mekanik yöntemlere kıyasla üstün kontrol ve temizlik sağlar.

Özet

Yüksek hassasiyetli derinlik yönlendirme yeteneği, günümüzün karmaşık PCB tasarımlarının üretimi için temel bir unsurdur; bunlar arasında sert esnek kartlar, gömülü bileşenlere sahip PCB'ler ve entegre ısı emicileri gerektirenler de vardır. Derinlik yönlendirme doğruluğunu sağlamada birçok makine özelliği kritik rol oynar. Bunlar arasında daha önce bahsedilen fonksiyon ve yetenekler, alet stabilitesini artıran kelepçeli miller, hassas ve hızlı hareket sağlayan lineer tahrikler ve basınç ayağının doğru basınç kontrolünü sağlayan ayarlanabilir valfler gibi faktörler yer almaktadır.

Bu makine fonksiyonlarının (veya fonksiyonların karışımının) stratejik olarak birleştirilmesi ve doğru kullanımı, doğru yönlendirme araçları, uygun yedekleme malzemeleri ve yetenekli bir süreç mühendisinin uzman çalışmasıyla birlikte, en karmaşık ve zorlu PCB tasarımlarının üretilmesini mümkün kılar. Bu gelişmiş yetenekler, modern elektroniğin karmaşık gereksinimlerini karşılamak için gereklidir; üstün performans, güvenilirlik ve küçültme sağlar.