最新の計測機器の分野では、多層プリント基板の製造技術が製品の性能向上と機能の多様化を促進する上で中核的な要素となっています。{0}計測器の高精度と信頼性に対する厳しい要件により、あらゆる側面が重要になります。多層基板の製造-、設計から製造まで、複雑な回路レイアウトと信号伝送のニーズを満たすために非常に厳格な基準に従っています。
計器やメーター用の多層プリント基板の設計特性-
計器やメーター用の多層プリント基板の設計では、まず信号の整合性を十分に考慮する必要があります。-センサー信号の取得など、計測機器では弱い信号が頻繁に検出および処理されるため、わずかな信号干渉でも測定誤差が大幅に増加する可能性があります。したがって、設計プロセスでは、回路レイアウトを慎重に計画し、適切な線幅、線間隔の設定、およびインピーダンス整合を通じて信号の反射とクロストークを低減する必要があります。
一方、計装用の多層プリント基板では、配電システムの設計も重要です。{0}機器内のさまざまな機能モジュールは、さまざまな電圧レベルの電源を必要とすることが多く、電源の安定性に対して非常に高い要件が求められます。多層プリント基板を設計する場合、電源層とグランド層は、合理的な電源プレーンのセグメント化を通じてさまざまなモジュールに安定した純粋な電力を供給するように特別に設定され、回路パフォーマンスに対する電力変動の影響を軽減します。さらに、高周波ノイズを除去して電力品質を確保するために、チップの電源ピンの近くに多数のデカップリング コンデンサが追加されます。-
製造工程の流れとキーテクノロジー
内層回路製造
多層プリント基板の製造は、内層回路の製造から始まります。銅張積層板を基板として使用し、設計した回路パターンをフォトリソグラフィープロセスによって銅箔の表面に転写します。フォトリソグラフィー工程では、極めて高い露光精度が要求されます。高度なリソグラフィー装置を使用して、回路パターンの微妙な特徴を正確に複製し、線幅公差を数マイクロメートル以内に制御できます。たとえば、精密機器やメーターのプリント基板では、線幅や線間隔が 0.1 mm 未満のものが一般的です。
フォトリソグラフィーが完了した後、正確な回路パターンを残したまま、現像、エッチングなどの工程を経て不要な銅箔を除去します。エッチングプロセスでは、エッチングの均一性を確保し、回路のオーバーエッチングやエッチング不足を避けるために、エッチング液の濃度、温度、エッチング時間を厳密に制御する必要があります。
ラミネート加工
内層回路が完成したら、各内層基板に半硬化シート（PP シート）を設計順に重ね、ラミネート機に入れて高温高圧でラミネートします。{0}{1} PP シートが完全に溶けて流動し、内層間の隙間を埋め、内層にしっかりと接着されて全体が形成されるようにするには、ラミネートプロセスの温度、圧力、および時間パラメータを正確に制御する必要があります。適切なラミネートパラメータにより、良好な層間接合が確保され、層間剥離が防止され、PCB の平坦性が確保され、その後の高精度加工の要件を満たすことができます。-たとえば、典型的なラミネート温度は 180 ～ 220 度、圧力は 3 ～ 5MPa、時間は約 60 ～ 90 分です。
穴あけと銅メッキ
回路層間の電気接続を実現するには、積層 PCB に穴を開ける必要があります。高精度 CNC 穴あけ装置を使用し、設計された穴あけ座標に従って穴あけ作業が実行されます。{1}ドリル穴の直径は 0.15 mm またはそれより小さくてもよく、後続の銅めっきの品質への影響を避けるために、穴の壁は滑らかでバリがない必要があります。
穴あけ完了後、化学銅めっきおよび電気めっきプロセスを通じて穴壁に銅の均一な層が堆積され、回路層間の良好な導電性と信頼性の高い接続が確保されます。銅めっき工程では、めっき液の組成、電流密度、温度などを厳密に監視し、銅めっき層の厚みや均一性が規格を満たしているかを確認します。一般に、穴壁の銅めっきの厚さは20〜35μmである必要があります。
外層回路作製と表面処理
外側回路の作製も内側回路と同様に、フォトリソグラフィーやエッチングなどのプロセスを経て外側回路パターンが形成されます。ただし、外部回路と電子部品を直接溶接するため、回路の精度と表面品質に対してより高い要件が課されます。
表面処理プロセスは、プリント基板表面の銅層を保護し、はんだ付け性と耐酸化性を向上させるために使用されます。一般的な表面処理プロセスには、熱風レベリング (HASL)、無電解ニッケル金めっき (ENIG)、有機ソルダー マスク (OSP) などが含まれます。計測機器の分野では、溶接の信頼性と長期安定性を考慮して、化学ニッケル金めっきプロセスが広く使用されています。- PCB の表面に均一なニッケル金合金層を形成することができ、導電性が高く、銅層の酸化を効果的に防止し、はんだ接合部の長期信頼性を確保します。-
品質管理と試験方法
電気的性能試験
フライングニードル試験機を使用してプリント基板の電気的性能試験を実行すると、プローブを基板上のテストポイントに接触させることによって、回路の導電率、短絡、および開回路が検出されます。フライングニードルテストは、プリント基板の電気接続の問題を迅速かつ正確に検出できます。複雑な多層プリント回路基板の場合、複数のテスト ポイントを設定して回路ネットワークを完全にカバーし、電気的性能が設計要件を満たしていることを確認できます。
高周波信号線の場合、専門のインピーダンス アナライザを使用して線路の特性インピーダンスを測定し、設計値からの偏差が許容範囲内であることを確認し、信号伝送の完全性を確保するインピーダンス テストも必要です。-
外観・寸法検査
光学顕微鏡や電子顕微鏡などを用いてプリント基板の外観検査を行い、回路の欠陥や銅箔の傷、穴壁面の異常などを検査します。高精度の画像認識技術により、線幅のズレやラインエッジのバリなどの微細な欠陥を検出できます。-
プリント基板のサイズは、基板の長さ、基板の幅、穴の直径、線間隔などの主要な寸法を含め、アニメおよび三次測定器を使用して正確に測定し、基板のサイズが設計図面の要件と後続の組み立てプロセスの精度要件を満たしていることを確認する必要があります。
信頼性試験
プリント基板の信頼性試験を実施し、高温、低温、湿度、振動など、実際の使用環境におけるさまざまな動作条件をシミュレートします。高温エージング試験を実施することで、PCB を一定期間高温環境に置き、高温条件下での電気的性能の安定性を試験します。-冷間衝撃試験と熱間衝撃試験を実施することにより、プリント基板は異なる温度範囲間で迅速に切り替えられ、層間の接着力やはんだ接合の信頼性を検証できます。これらの信頼性テストにより、プリント基板の潜在的な品質上の危険を事前に検出できるため、複雑な環境における製品の長期安定した動作が保証されます。-