Printplaatjes - Printed Progress
Multilayer PCB's van Graphic Plc, Zuid-Engeland, zijn vandaag de dag aan het werk om elektriciteitscentrales te controleren en levens te redden in medische apparatuur. De kwaliteit van deze bedrijfskritische elementen wordt gecontroleerd met de nieuwe FISCHERSCOPE XDALยฎ 237 SDD.
.Computers met meer rekenkracht dan die voor de missie naar de maan - destijds kolossen die meerdere kamers vulden - passen nu netjes in je broekzak: de smartphones van vandaag. De wetenschap van de miniaturisatie is echter bijna net zo oud als de elektronica zelf. En niet in de laatste plaats heeft het zijn succes te danken aan de beschikbaarheid van steeds kleiner wordende printplaten.
Een van de oudste en nog steeds actieve PCB-fabrikanten ter wereld is Graphic Plc. Het bedrijf is opgericht door Rex Rozario, een protegรฉ van Paul Eisler, de uitvinder van de printplaat. In de afgelopen 50 jaar heeft Graphic Plc de evolutie van de industrie van de vroege enkelzijdige PCB's naar de huidige high-density interconnect technologie, de ultra-compacte PCB, meegemaakt - en helpen vormgeven.
Deze meerlagige PCB's uit Devon, in het zuiden van Engeland, zijn vandaag de dag aan het werk om elektriciteitscentrales te besturen, levens te redden in medische apparatuur en miljoenen mensen over de hele wereld via satellieten met elkaar te verbinden. Grafisch Plc heeft naam gemaakt met de productie van dergelijke mission-critical printplaten, en zijn klanten zijn meestal high-end gebruikers. Een industrie die bijzonder afhankelijk is van zeer betrouwbare elektronica is de luchtvaart. Daarom worden verschillende grote vliegtuigfabrikanten door Graphic Plc.
geleverd.Als het tijdens de vlucht gebeurt, kan een storing in de elektronica levens kosten. Om deze reden hebben high-end PCB's high-end coatings nodig. Grafisch Plc vertrouwt hier op het ENIG-proces (Electroless Nickel Immersion Gold), waarbij de koperen geleidingsbanen chemisch worden bekleed met een 3-6 ยตm dikke laag nikkel; daarbovenop wordt een 50-100 nm coating van goud afgezet door middel van een dompelprocรฉdรฉ. PCB's die op deze manier gecoat zijn, hebben uitstekende geleidende eigenschappen en een lange houdbaarheid vรณรณr de assemblage.
Met een tussenlaag van palladium tussen het nikkel en het goud worden zevenmaal betere resultaten bereikt: ENEPIG (Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold). Deze geavanceerde afwerking produceert een contactoppervlak dat bij uitstek geschikt is voor hoge betrouwbaarheid van goud- en aluminiumdraadbindingen.
Het veranderende gezicht van de kwaliteitsborging
Om betrouwbare soldeerverbindingen te garanderen en goede opslageigenschappen te verzekeren, moeten de diktes van de verschillende materiaallagen perfect op elkaar afgestemd zijn. Grafisch Plc is een bekende fabrikant van mission-critical PCB's. Dat betekent dat de kwaliteitsverwachtingen navenant hoog zijn. "Fischer levert meettechnologie met de precisie die we nodig hebben om te garanderen dat onze producten van de beste kwaliteit zijn", zegt Paul Comer, Technisch Directeur bij Graphic Plc.
.Graphic Plc waardeert ook de betrouwbaarheid van de Fischer instrumenten. De afgelopen 20 jaar is er op het hoofdkantoor in Devon een XDLยฎ systeem in gebruik geweest. En met goed onderhoud zou het een uitstekende service in de kwaliteitsborging zijn blijven bieden. Maar nu zijn de normen veranderd.
De high-end gebruikers hebben niet alleen zeer betrouwbare, maar ook zeer homogene PCB's nodig. Om alle volgende stappen zo soepel mogelijk te laten verlopen, moeten de printplaten zo veel mogelijk op elkaar lijken. Daarom heeft de nieuwe IPC-norm 4552 in 2017 het ENIG-proces zeer streng gereguleerd: De goudlaag mag slechts tussen 40 en 100 nm dik zijn.
Alleen onder zulke strikte voorwaarden wordt duidelijk hoe belangrijk krachtige meettechniek is.
Om ervoor te zorgen dat te allen tijde wordt voldaan aan de gespecificeerde normgrenzen van 40 en 100 nm, wordt bij het coatingproces gestreefd naar nog smallere grenzen, bijvoorbeeld 55 en 85 nm. De breedte van deze "veiligheidsafstand" is afhankelijk van de consistentie van het coatingproces. Hoe meer de coatingdikte varieert, hoe groter de veiligheidsafstand moet zijn om ervoor te zorgen dat de standaardspecificaties in acht worden genomen. In de regel wordt een afstand van 3 standaardafwijkingen gekozen.
De gemeten standaardafwijking is echter niet alleen afhankelijk van het coatingproces zelf - ook de meettechniek speelt een kritische rol. Als een apparaat niet nauwkeurig genoeg is, zal de standaardafwijking zelfs bij een zeer consistent coatingproces hoog zijn.
Om deze reden maakt de nieuwe norm het noodzakelijk om de kwaliteit van printplaten met rรถntgenfluorescentieapparatuur met halfgeleiderdetectoren zoals de siliciumdriftdetector (SDD) te bewaken. De voorheen gebruikelijke proportionele tegenbuizen zijn niet meer nauwkeurig genoeg om dit strikt gereguleerde coatingproces te bewaken.
Afgestemd op de sector
In het kader van deze update van de standaard ontwikkelde Fischer zijn nieuwste rรถntgenfluorescentieapparaat, de XDALยฎ 237 SDD, die eind 2016 op de markt werd gebracht. Deze SDD-versie van het beproefde instrument maakt het hanteren van grote en flexibele printplaten zowel eenvoudig als gemakkelijk, en het maakt de analyse van lagen met een dikte van slechts 100 nm mogelijk.
Een van de eerste apparaten van de nieuwe serie werd in december 2016 door Graphic Plc in gebruik genomen. Voor de levering werd het systeem vooraf ingesteld en aangepast. Dankzij de lange ervaring van Fischer met de toepassingen en producten van Graphic was het een directe match. "Dit op maat gemaakte instrument past perfect in ons kwaliteitsborgingsproces en helpt ons om onze productie te optimaliseren", legt Paul Comer.
Maar hoewel de implementatie is voltooid, werken Graphic Plc en Fischer nog steeds nauw samen. Paul Cave, Senior Application Manager bij Fischer, blijft Graphic Plc ondersteunen bij hun meettaken. Het gemeenschappelijke doel is om gelijke tred te houden met de veranderende eisen voor de toekomst.
Paul Comer, Technisch Directeur bij Grafisch Plc
