Welche Ausrüstung und Werkzeuge können verwendet werden, um eine 8-Lagen-Leiterplatte für einen Prototyp mit einem 584-BGA-Mikrocontroller herzustellen?

Ich bin dabei, ein kleines Designlabor aufzubauen, und eines unserer ersten Projekte beinhaltet die Verwendung eines 584-BGA-Mikrocontrollers. Das bedeutet, dass wir ein 8-Layer-Design verwenden müssten, etwas, das wir noch nie zuvor gemacht haben, und uns ist niemand bekannt, der in unserem Land ähnliche Sachen macht. Sie können sich vorstellen, wie sich dies auf unsere Lieferzeit auswirkt.

Wir suchen nach einem Weg der Herstellung

Jede Vorstellung davon, welche Ausrüstung im Herstellungsprozess verwendet werden würde, von der Gerber-Datei bis zur vollständig bestückten Leiterplatte. Zur Verdeutlichung wissen wir, dass wir einen Schaltkreisdrucker mit Fine-Pitch-Fähigkeit, eine Bestückungsmaschine und einen Reflow-Ofen benötigen. Was wir nicht wissen, ist, wonach wir bei der gesamten Ausrüstung suchen sollten, abgesehen von der Bestückungsmaschine.

Argumente gegen den Versuch, die Leiterplattenbestückung selbst durchzuführen, würden wir sehr begrüßen.

Sie benötigen teure Maschinen, um die erforderliche Präzision für BGA auf 8-Lagen-Leiterplatten zu erzielen. Das ist etwa ein Hundertstel mm. Sie müssen viele Boards erstellen, um die Gewinnschwelle zu erreichen.
@FedericoRusso: Häh? Die Arbeit mit BGAs ist vielleicht nicht einfach, aber meines Wissens haben die meisten BGAs Kugeln in einem 1-mm-Raster, sodass sie einfacher zu platzieren sind und weniger Präzision erfordern als TQFPs mit 0,5-mm-Raster.
@davidcary: Ein BGA-584 hat einen Abstand von 0,8 mm, Sie benötigen Durchkontaktierungen zwischen den Pads mit viel kleineren Ringen als diese, und die Positionierung eines Bohrers hat mehr Toleranz als die Pads.
@FedericoRusso: Richtig, ich sehe jetzt - die Positionierung ist einfacher, aber das Bohren der Löcher ist bei BGAs viel schwieriger als bei TQFPs.

Antworten (2)

Fortschrittliche PC-Platinen können nur von kleinen Elfen in einem hohlen Baum hergestellt werden. Es ist für normale Sterbliche möglich, gut genug 2-Lagen-Platinen für Hobby- oder Prototypenzwecke herzustellen, aber selbst das macht keinen Sinn, es sei denn, sie schätzen ihre Zeit sehr wenig und achten nicht zu genau auf die Kosten von Fehlern, weil sie kein Lötmittel haben Maske, Siebdruck und der Ärger, keine Durchgangslöcher plattiert zu haben.

Alles, was über einfache zweischichtige Bretter hinausgeht, erfordert Elfenmagie. Die Elfen haben Millionen für spezielle Bäume ausgegeben und beobachten den Prozess ständig. Aufgrund der Kombination aus Vorabkosten und besonderer Magie können sich selbst die Elfen dies nur leisten, indem sie Boards für viele Leute herstellen, um das Volumen zu erhöhen und die durchschnittlichen Kosten pro Board auf weniger als einen Topf voll Gold zu senken.

Glücklicherweise sind die Elfen High-Tech geworden und es gibt jetzt einige Orte im Internet, an denen Sie Gerber- und Bohrdateien hochladen können und fertige Platinen normalerweise innerhalb von ein oder zwei Wochen erhalten, und das alles, ohne tief in Ihren eigenen Goldschatz graben zu müssen. Zum Beispiel können Sie bei Gold Phoenix für 250 US-Dollar bekommen, wie viele Bretter in 75 Quadratzoll passen . Dazu gehören Lötstopplack auf beiden Seiten, Siebdruck auf einer Seite, natürlich plattierte Löcher und elektrische Tests. 8 Schichten werden schwieriger sein, da dies über den Prototypprozess der meisten Orte hinausgeht, aber das Einrichten Ihres eigenen Prozesses wird schwieriger sein.

Dies ist ein Fall, in dem DIY wirklich keinen Sinn macht. Werden Sie auch Ihr eigenes Silizium veredeln?

+1 für das Wissen um die Elfen, die Leiterplatten herstellen, die meisten Leute denken, dass sie nicht existieren ...
@Oli: Ja, die Muggel können sie anscheinend nicht sehen.
@Olin LOL. Ziemlich humorvolle Art, den Punkt zu überqueren. Die größere Frage ist natürlich, warum in aller Welt überhaupt eine 8-Lagen-Montage benötigt wird
"Selbst die Elfen können sich das nur leisten, indem sie Platinen für viele Leute machen" - Kein Wunder, dass mein letzter EL-Fudge-Keks mit Lötstopplack überzogen war ...
@partoa: Einige BGA-Designleitfäden zwingen Sie, 8 Schichten für größere BGAs zu verwenden. Ich stimme zu, dass die größere Frage lautet: Warum um alles in der Welt sollten Sie [ digikey.com/product-search/… ein Teil in einem solchen BGA-Paket] auswählen, wenn Sie fast die gleiche Funktionalität in einem oder zwei QFP-Paketen erhalten können, mit denen es gut funktioniert 4 Schichten?
@davidcary - Sie können normalerweise nicht die gleiche Funktionalität in Nicht-BGA-Paketen erhalten, und es ist wahrscheinlich, dass sie selbst dann nicht gut funktionieren würden, wenn sie hergestellt würden. Die Entkopplung der Stromanforderungen von hohen Taktraten, insbesondere in Kombination mit hohen I/O-Zahlen, sind einige der Gründe, warum diese Pakete existieren. Schauen Sie sich zum Beispiel FGPA-Familien an, bei denen normalerweise nur die kleinsten Ebenen der internen Logikgröße in einem bedrahteten Gehäuse verfügbar sind.
@ChrisStratton: Ja, einige Single-Chip-Geräte sind nur in BGA-Gehäusen erhältlich. Dieser spezielle Fall hat jedoch einige gewünschte Funktionen, die unter Verwendung eines TMS320C64xx-Prozessors in einem BGA-Gehäuse implementiert werden könnten . Es gibt viele andere sehr ähnliche TMS320C6xxx-Prozessoren in einem Nicht-BGA-Gehäuse, die, vielleicht in Kombination mit einem externen I/O-Extender-Chip, alle gewünschten Funktionen bereitstellen können. Jede digitale Logikfunktion kann unter Verwendung einer oder mehrerer Komponenten ohne BGA-Gehäuse implementiert werden.
Oft nicht praktikabel, es sei denn, das Problem liegt der Technologie um mehrere Zyklen hinterher, denn genau das bringt Sie, wenn Sie BGA-Pakete vermeiden. Es gibt viele solcher Nischenprobleme, aber sie bedeuten implizit den Verzicht auf die neuesten Fortschritte bei der Integration und Taktrate. Wenn das nicht ausreicht, müssen Sie für die BGA-Fähigkeit bezahlen oder ein anwendungsspezifisches Zubehör für ein handelsübliches Kernmodul bauen.

Sie implizieren "alle Stufen" und dies scheint die eigentliche 8-Lagen-Leiterplattenbaugruppe (Kupfer + Glasfaser + ...) zu umfassen.
Wenn ja, tun Sie es nicht!
Während die Leiterplattenkonstruktion eine vermeintlich unkomplizierte Aufgabe ist, erfordert sie viele Prozesse, von denen jeder grundlegende Erfahrung und ein gewisses Maß an geheimnisvollem Wissen erfordert, um konsistent richtig zu werden.
Wenn Sie die Ätz- und Durchkontaktierungsanforderungen einbeziehen, müssen Sie absolut großartig sein, um dies überhaupt in Betracht zu ziehen - und selbst dann sollte dies nach Möglichkeit vermieden werden. Die Kosten für den Bau einer Fertigungsanlage für die eigentliche Leiterplatte lassen sich woanders wahrscheinlich besser einsetzen.

Die PCB-Montage ist eine andere Sache. Selbermachen kann zu Kummer führen, ist aber mit genügend Kompetenz und Liebe zum Detail durchaus machbar.

Die BGA-Montage gilt traditionell als schwierig und ohne Geschick und Erfahrung nicht ohne weiteres zu erreichen, ABER ich habe auch Berichte von Leuten gesehen, die in der Leiterplattenmontage kompetent sind und diese Fähigkeit ohne mehr Aufwand als erwartet auf die BGA-Montage ausgeweitet haben. Wenn Sie also mechanisch kompetent sind und über weniger erfahrene Personen in der Leiterplattenmontage verfügen, ist BGA möglicherweise nicht die Katastrophe, von der viele Leute berichten, dass es sie ist. [Hoffentlich schafft das die richtige Mischung aus Ermutigung und Warnung:-) ]. [Anmerkung: Ich habe noch nie persönlich versucht, BGAs zusammenzubauen, und würde versuchen, dies nach Möglichkeit von Personen mit Kompetenz und Erfahrung erledigen zu lassen. Ich würde davon ausgehen, dass ich es akzeptabel machen könnte, wenn es keine andere Wahl gäbe.]

Für die Produktion von Prototypen im Labormaßstab ist eine Bestückungsmaschine nicht unbedingt erforderlich, und die Kosten sind hoch genug, dass das Geld sinnvollerweise anderweitig ausgegeben werden könnte. Ich habe Produktionslinien [in China] gesehen, wo eine automatische Bestückungsmaschine neben einer „manuellen Bestückungsmaschine“ betrieben wurde, die aus etwa 20 Frauen an einem langen Tisch mit Komponentenbehältern und Pinzetten bestand. Einige Jobs waren offensichtlich auf einer manuellen Maschine kostengünstiger. Ein erfahrener Bestücker kann sich bei der Platzierung von SMD-Teilen sehr gut auskennen und bietet ein hohes Maß an Flexibilität für die Prototypenfertigung.

Eine Bearbeitung war verjährt. Das Labor würde auch von einer Bildungseinrichtung für die Ausbildung von Studenten genutzt. Die Schüler können einfachere Geräte verwenden. Ist es ein Vorteil, etwas Fortgeschritteneres zu kaufen?
@partoa - welches Land? Iran? Die Herstellung einer mehrschichtigen Leiterplatte ist ein immens herausforderndes Unterfangen. Es liegt sicherlich innerhalb der Möglichkeiten einer Bildungseinrichtung, dies zu tun, wenn entschieden wird, dass es für den Kurs relevant ist, aber es ist eine nicht triviale Aufgabe und etwas nebensächlich für die eigentliche Elektronik. Optische Lithographie, Ätzen, Plattieren, Bohren, Laminierpressen, Prepreg-Materialien, ... . Ein Kurs für sich.
Welche Ausrüstung und Werkzeuge können verwendet werden, um eine 8-Lagen-Leiterplatte für einen Prototyp mit einem 584-BGA-Mikrocontroller herzustellen?
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