イノベーションの推進: デプス ルーティング プロセス - 複雑な PCB で比類のない精度を実現

PCB 製造では、ますます複雑化および小型化された設計に対する需要により、深さ配線を含む従来の製造方法の限界が継続的に押し広げられています。

深さ配線は、いくつかの主要な PCB アプリケーションに不可欠です。

• リジッドフレックスPCB:これらのハイブリッドボードは、剛性のあるセクションと柔軟な相互接続を組み合わせており、フレックス部分の上部および/または下部にある「カップ」を取り外すための正確な深さ配線が必要です。
• キャビティのあるPCB:キャビティは、コンポーネントを基板に直接統合または埋め込むために、PCB 層内に戦略的に作成されます。
• ヒートシンク用の銅コインPCB:高出力アプリケーションでは、銅コインが PCB 内に埋め込まれて、高効率の局所的なヒートシンクとして機能することがよくあります。デプスルーティングを使用して、これらのコインに正確なポケットを作成し、完璧なフィット感を保証します。

これらのアプリケーションで成功するには、堅牢な機械だけでなく、高度な制御機能も必要です。PCB メーカーは、正確な深さ配線の目標を達成するために、高度な機械機能とプロセス方法論に依存しています。ここでは、メーカーが複雑な深さ配線の課題を克服できるようにするいくつかの重要な機能について説明します。

第2の測定システムによる深さルーティング

深さ配線の一般的なシナリオには、PCB パネル自体が完全に平らでない場合でも一定の切込みを作成することが含まれますが、これは製造現場で頻繁に発生します。このような場合、固定基準点から事前にプログラムされた Z 軸の深さのみに依存すると、一貫性のない結果が生じる可能性があります。

これを克服するために、機械は 2 番目の測定システムを使用し、通常は PCB の表面に正確に接触する特殊なインサートまたはブラシを備えた圧力フットを使用します。機械は正確な接触瞬間から深さを計算し、ルーティングパス全体で一貫して維持します。この動的な調整により、配線された深さが、潜在的に不均一なパネル表面に対して正確になります。この技術の典型的かつ重要な用途は、リジッドフレックスPCB製造におけるカップ除去のためのデプスルーティングです。

図1:2番目の測定システムサンプルを使用した深さ配線。

電気的接触からの深さ配線

2 番目の測定システムでは、多くの場合、機械的接触を使用して深さ計算の初期点を確立しますが、電気的接触からの深さ配線は、PCB の電気的特性を活用する代替の正確な方法を提供します。このアプローチでは、深度計算の開始点として指定された層を接地する必要があります。これは、上部の銅層または内側の銅層である可能性があります。導電性ルーティングツールは、この接地層と接触し、Z軸深度測定のゼロ点を定義する正確な信号をトリガーします。

この方法は、非常に厳しい公差と導電層への直接参照を必要とする用途に特に有利です。圧力フット システムで発生する可能性のあるわずかな機械的変動を排除し、ターゲットが銅の特徴である場合に優れた再現性を提供します。

図2:接地された最上層との電気的接触を使用した深さ配線。

図3:接地された内層との電気的接触を使用した深さ配線。

研磨

電気的接触の原理は、「研磨」機能にも適用できます。この高度な機能により、特に深さ配線が損傷を引き起こすことなく銅層を露出させることを目的としている場合に、非常にきれいで正確な配線面が保証されます。機械は深さルーティング操作を実行します。工具がターゲットの銅層に電気的に接触すると、Z軸の動きは自動的に停止します。次に、ツールはX軸および/またはY軸に沿ってわずかに前進し、Z軸で最小限に持ち上げられ、X軸および/またはY軸で移動し続け、その後下降して電気的接触を再確立します。このシーケンスは、研磨操作の一部として繰り返されます。

この反復的な微小な動きにより、機械は銅の表面を継続的に「感じる」ことができます。その結果、銅への浸透を最小限に抑えた高精度の深さ配線が得られ、残っている誘電体残留物やマイクロバリを除去することで表面を効果的に「研磨」し、後続のプロセスに備えたきれいな銅仕上げを実現します。

高度なマッピングの可能性

残りのウェブの厚さが等しい(深さ配線の端とパネルの底面の間の正確な距離)が要求されるアプリケーションでは、パネルの厚さに固有のばらつきがあるため、単純な一定の深さ配線では不十分なことがよくあります。このような複雑なケースでは、配線プロセスを開始する前に、バックアップ パネル (底面) の「マップ」を作成することが不可欠です。

このマッピングには、底面トポグラフィーの高解像度スキャンまたは測定が含まれます。結果のデータは、局所的な厚さの変化をルーティングマシンに正確に通知するデジタル「マップ」を作成します。次に、機械の制御システムは、このマップに従って、配線された各ポイントの Z 軸の深さを調整します。これにより、元のパネルの厚さが変化しても、残りのウェブの厚さは一貫して均一になります。

図6:背面パネルサンプルのマップ。

タッチプローブ

真空テーブルまたはアダプターが提供する安定性に基づいて構築されたタッチプローブ制御による深さルーティングは、キャビティ作成に最高レベルの精度を提供します。特殊なタッチプローブがZ軸に取り付けられており、ルーティングプロセス中の実際の深さを検証および制御するための独立した高精度の手段を提供します。

タッチプローブテクノロジーを使用するには、いくつかの方法があります。

1.シングル測定+ルーティング:

• パネル表面を測定します。タッチプローブは、パネル表面の1点を正確に測定し、決定的な基準を確立します
• パネルサーフェスに基づいて定義された深さまでルーティングします。ルーティングパスは、測定された表面ポイントを参照して、プログラムされた深さまで実行されます

2.マルチ測定+ルーティング:

• タッチプローブでパネル表面を測定します。タッチプローブは、パネル表面の複数のポイントをスキャンします
• パネル表面/マッピングプロセスのさまざまな測定点:これにより、必要なエリアのより詳細な地形図が作成されます
• マッピングされたデータの平均値に基づいて定義された深さへのルーティング:ルーティングパスは、マッピングされたデータポイントからの平均値または補間値に基づいて動的に調整され、より広い領域にわたる局所的な表面の不規則性を補正します

3.ルーティング後の測定:

• パネル表面を測定します。初期サーフェス参照を取得する
• すでに処理されている低いレベルを測定し、深さを確認します。最初のルーティングパスの後、タッチプローブはルーティングされたフィーチャーの深さを測定して精度を確認します。これは重要な品質管理ステップとなる可能性があります。

4.アダプティブキャビティルーティング:これは、閉ループフィードバックシステムを採用した精度の頂点を表しています。

• タッチプローブで表面を測定します。開始参照を確立します。
• ルーティング：初期ルーティングパスを実行します
• タッチプローブで深さを測定します。プローブは、パス後に達成された深さを測定します
• 必要に応じて最終ルーティング:測定された深さがターゲットから逸脱した場合、機械は最終的な適応型ルーティングパスを実行して、指定された深さを達成します。このプロセスにより、比類のない精度が保証されます。

レーザーケース: 機械的配線が限界に達したとき

機械的な深さルーティングは計り知れない機能を提供しますが、その制限によりスカイビングプロセスにレーザー技術が必要な場合があります。このようなケースは、機械的に加工するのが難しい材料を扱う場合、必要なフィーチャーサイズと精度が機械的能力を超える場合、または熱影響を最小限に抑える必要がある場合によく発生します。レーザー、特に PICO-green などのハイエンドレーザーは、銅パッドから薄いコーティングを除去したり、損傷を最小限に抑えて接触パッドにアクセスしたりするなどの作業に最適です。

PICOグリーンレーザーは、次の層への影響を最小限に抑えながらミクロンをアブレーションできます。この非接触、高精度、局所的なエネルギー供給により、周囲の材料への熱影響が最小限に抑えられ、敏感な銅パッドと細い線構造の完全性が維持されます。レーザースカイビングは、特定の用途において機械的方法と比較して優れた制御と清浄度を提供します。

概要

高精度のデプス ルーティングを実行する機能は、リジッドフレックス ボード、コンポーネントが組み込まれた PCB、統合ヒートシンクを必要とする基板など、今日の複雑な PCB 設計を製造するための基本です。いくつかの機械機能は、深さ配線の精度を確保する上で重要な役割を果たします。これらには、前述の機能や能力のほか、工具の安定性を高めるクランプスピンドル、正確かつ迅速な動きを可能にするリニアドライブ、圧力フットの正確な圧力制御を可能にする調整可能なバルブなどが含まれます。

これらの機械機能 (または機能の組み合わせ) を戦略的に組み合わせて正しく使用し、適切な配線ツール、適切なバックアップ材料、熟練したプロセス エンジニアの専門的な作業により、最も複雑で要求の厳しい PCB 設計の作成が可能になります。これらの高度な機能は、現代のエレクトロニクスの複雑な要件を満たし、優れたパフォーマンス、信頼性、小型化を保証するために不可欠です。