Oprava zkratu a přerušení plošných spojů na holé desce

Na letní konferenci EIPC ve skotském Edinburghu mě zaujala přednáška izraelské společnosti Orbotech, která pojednávala o zařízení Precise 800 – horké novince pro opravu holých desek.

Zařízení Precise 800 patří do skupiny systémů AOS (Automated Optical Shaping), čili automatizovaného optického tvarování. Je to první zařízení svého druhu, které umí jak odstranit přebytečnou měď, která způsobuje zkrat mezi plošnými spoji, tak i přidat měď do míst, kde chybí, a opravit tak přerušený plošný spoj. Přesnost opravy, jinými slovy „správné vytvarování plošného spoje“, je umožněno tím, že probíhá ve 3D.

Opravu lze provést pochopitelně jenom na přístupné straně desky (horní a spodní strana zkompletované holé desky), stejně jako na jednotlivých vrstvách desky ještě ve stadiu jejich výroby. Úkolem zařízení je eliminovat odpad, který vinou zkratů, nebo přerušeného spojení, na deskách během výroby vzniká.

Precise 800 používá dvě nové techniky opravy desky plošných spojů založené na vlastních technologiích – 3DS (3D Shaping) Technology a CLS (Closed Loop Shaping) Technology. V podstatě se jedná o 3D procesy které zahrnují:

• 3D analýzu defektu
• 3D vytvarování mědi v potřebném místě s pomocí laseru
• 3D vizualizaci

3D analýza spočívá v nasnímání povrchu desky a porovnání měděných ploch na desce s CAM daty použitými pro výrobu desky, a to vše v reálném čase a ve 3D. Jakmile je defekt identifikován, zařízení doplní chybějící měď, nebo naopak přebytečnou měď odstraní.

V případě přerušeného spoje, kdy je potřeba měď na desku doplnit, přesně dávkované kapky mědi roztavené laserem vyplňují mezeru na desce tak, že vytvoří chybějící část spoje. Po ukončení opravy následuje 3D vizualizace provedené opravy.

Oprava zkratu probíhá naopak tak, že přesně naváděný laser odstraňuje postupně přebytečnou měď, až se docílí správného vytvarování mezery mezi spoji.

Obr. 1 Oprava zkratu laserovým paprskem

Precise 800 může odstranit zkrat či přerušení spoje i u HDI provedení desek s jemnými plošnými spoji i mezerami. V případě zkratu lze opravit mezery s šířkou od 25 μm výše (platí i pro šířku plošného spoje), zatímco při opravě přerušení spoje lze začít už na šířce spoje/mezery 30 μm.

Obr. 2 Oprava přerušeného plošného spoje začíná nanášením měděných kapek

Vysoce kontrastní snímací optika umožňuje získat kvalitní obrázky povrchu desky i u různých druhů materiálů. Za hodinu lze na HDI desce opravit kolem 80 zkratů a 30 přerušených spojů. Provedené opravy jsou vizuálně prakticky k nerozeznání od bezchybně vyrobené desky a splňují náročné požadavky na elektrické vlastnosti a trvanlivost.

Práce se zařízením je natolik jednoduchá, že jedna obsluha může pracovat až na čtyřech strojích zároveň. Celá operace oprav, složená z vyhledávání a analýzy defektu, jeho opravy a kontrolní vizualizace, probíhá zcela automaticky.

Hlavní použití zařízení se očekává v hromadné výrobě holých desek, i když její využití jistě najde i u menších výrobců desek. Výrobci jsou dnes pod velkým tlakem vyrábět levně i náročné desky a Precise 800 jim pomůže eliminovat odpad způsobený vadnou výrobou.

Precise 800 navazuje na dvě další zařízení vyráběná společností Orbotech, která rovněž patří do skupiny systémů AOS Perfix 200 a Ultra Perfix 120. Oba tyto stroje jsou určeny pro opravy zkratů mezi plošnými spoji způsobem, který je použitý i u Precise 800 s tím rozdílem, že mohou být použity i u velmi jemných spojů a mezer (až 10 μm šířky spoje/mezery).

Podrobnější informace o zařízení najdete na webových stránkách výrobce: www.orbotech.com