A többrétegű nyomtatott áramköri lapokat több-rétegű vezetőszerkezetükkel és stabil elektromos teljesítményükkel széles körben használják olyan csúcskategóriás területeken, mint a kommunikáció, a szerverek és az ipari vezérlő Noha a folyamat általános keretrendszere hasonló, a rétegek növekvő száma miatt jelentős különbségek vannak az olyan alapvető szempontok tekintetében, mint a halmozás, a laminálási idő, az igazítás pontossága, a fúrás és a galvanizálás. A következő rész a gyakorlati gyártási tapasztalatok alapján felvázolja a teljes feldolgozási folyamatot és a legfontosabb technológiai pontokat mindkét típusú többrétegű PCB esetében.
1. Az anyagok elő-feldolgozása és a halmozás tervezése
Az anyagok elő{0}}feldolgozása alapvető fontosságú a tábla stabilitásának biztosításához. A 8-rétegű és a 12-rétegű PCB-k is réz-réteggel bevont laminált (CCL) lemezeket, prepreg (PP-lemezeket) és rézfóliát használnak maganyagként, csak a halmozási módszerben térnek el egymástól. Az alapanyagok megérkezésekor az első lépés a vágás. A teljes CCL-tekercset szabványos{12}}méretű maglapokra vágják a gyártási előírásoknak megfelelően. A vágott éleknek simának és sorja{13}mentesnek kell lenniük, hogy elkerüljük a rétegvesztési problémákat a következő folyamatokban. Ezt követően a deszkákat megsütik, hogy eltávolítsák a nedvességet. A magas-rétegű többrétegű táblák könnyen felszívják a nedvességet; A magas-hőmérsékletű sütés teljesen eltávolítja ezt a nedvességet, így megelőzhető a hibák, például a buborékok és a laminálás utáni rétegválás. A rétegek egymásra helyezéséhez a 8 rétegű PCB-k jellemzően szimmetrikus 2+4+2 vagy 4+4 halmozási mintát használnak, két vagy három modulra osztva. Csak két teljes laminálás szükséges a teljes fúzióhoz. A szimmetrikus szerkezet hatékonyan ellensúlyozza a termikus feszültséget, és csökkenti a tábla elhajlásának valószínűségét,{20}}a NYÁK-rétegek még több réteget tartalmaznak, megkétszerezve a belső vezető- és szigetelőrétegek számát. A 4+4+4 háromszegmenses halmozási struktúrát általában használják, amely három független laminálási műveletet igényel. A köteg minden egyes szegmensének egymástól függetlenül kell végrehajtania a belső réteg gyártási, barnítási és előhalmozási folyamatait. Minél több réteg van, annál bonyolultabb a rétegközi halmozás, és annál nagyobb a kumulatív eltérés kockázata, ami szigorúbbá teszi a halmozási sorrend szabályozását. A Prepreg rétegközi szigetelő- és kötőanyagként szolgál. Mindkét típusú tábla esetében a megfelelő specifikációkat a szigetelés vastagsága és az impedancia követelményei alapján választják ki, és az egymásra rakás szigorúan betartja a maglemez és a prepreg váltakozó elrendezésének szabályát.
2. Belső réteg áramkör gyártási folyamata
A belső rétegek a többrétegű PCB-k jelátvitelének maghordozói. A 8- és 12-rétegű PCB-k belső rétegeinek gyártási folyamata megegyezik, ideértve a tábla felületkezelését, a mintázatátvitelt, a maratást, a film eltávolítását, az ellenőrzést és a barnulást. A belső rétegek nagyobb száma miatt magasabb követelményeket támasztanak a kötegelt feldolgozási konzisztenciával szemben.
Deszkafelület tisztítása és érdesítése
A vágás után a maglemez először a tisztító gyártósorra kerül, ahol a vegyi oldatok és a nagynyomású vizes mosás{0}}eltávolítják az olajat, a port és az oxidrétegeket a lemez felületéről. Ezt követően a rézfelületet mikro-durvításnak vetik alá, hogy javítsák a fényérzékeny film és a rézfelület közötti tapadást, megelőzve a film leválását és az áramköri hibákat a mintaátvitel során. A teljes tisztítási folyamat tiszta helyiségben történik, és a levegőben szálló részecskéket szigorúan ellenőrzik, hogy megakadályozzák a szennyeződések tapadását a tábla felületére.
Mintaátvitel és rézkarc
Tisztítás után a fényérzékeny száraz filmet egyenletesen felvisszük a maglemezre. A minta replikációja a közvetlen lézeres képalkotó berendezéssel történik. Ez a módszer nagy beállítási pontosságot kínál, és megfelel a finom áramkörök feldolgozási követelményeinek. A képalkotás után előhívó oldattal oldják fel a száraz filmet a nem exponált területeken, szabaddá téve a maratandó rézfólia területeket. Ezután megkezdődik a maratási folyamat, speciális maratási megoldással a felesleges rézfólia eltávolítására, így csak a teljes belső réteg vezetőképes vonalai maradnak meg. A feldolgozás során az oldat hőmérsékletét és a permetezési nyomást valós időben figyelik, és az oldalsó maratás mértékét szigorúan ellenőrzik, hogy biztosítsák a vonal éleinek rendezettségét. A maratást követően eltávolító oldatot használnak a megmaradt száraz film eltávolítására a tábla felületéről, szabaddá téve a tiszta réz vonalakat.
Belső réteg vizsgálata és barnuláskezelés Az összes belső réteg maglapja automatizált optikai ellenőrzésen megy keresztül, hogy gyorsan azonosítsa a hibákat, például a szakadt áramköröket, rövidzárlatokat és hézagokat. A hibás táblákat közvetlenül szétválogatják és átdolgozzák. A minősített maglemezek belépnek a barnulási folyamatba, ami egy döntő lépés a többrétegű lap laminálása előtt. A kémiai kezelés révén a rézkör felületén egységes, durva oxidréteg keletkezik, amely jelentősen javítja a rézfelület és a prepreg közötti kötési szilárdságot, megakadályozva a rétegek közötti leválást. A 8-nál több belső réteget tartalmazó 12 rétegű PCB-k esetében a barnulási paramétereket egyenletesen kell kalibrálni, hogy minden egyes belső réteg maglemezen egyenletes érdesítő hatást lehessen biztosítani.
3. A rétegelt laminálás alapfolyamata
A laminálás a többrétegű PCB-gyártás alapvető folyamata, és jelentős különbség a 8-rétegű és a 12-rétegű PCB-eljárások között. A rétegek számának növelése a laminálások számának, az igazítási pontosságnak, a hőmérséklet-szabályozási profiloknak és a nyomásparamétereknek átfogó fejlesztéséhez vezet, ami közvetlenül meghatározza a lemez teljes szerkezeti szilárdságát és hozamát.
1). Elő-halmozás és pozicionálás Az előre-beállított kötegszerkezetnek megfelelően a megbarnult belső maglap, a prepreg és a külső rézfólia egymás után. 8-sorolják egymásra a nyomtatott áramköröket, mivel a kevesebb laminálás miatt többnyire mechanikus csapokat használnak a pozicionáláshoz, lehetővé téve a rétegek közötti eltolás három szegmens alatti tartományon belüli vezérlését. laminálások, jelentősen növelve a halmozott rétegközi eltérés kockázatát. A középső-szegmensek egymásra rakása és a teljes egymásra rakás lézeres pozicionáló rendszert igényel, amelynek pozicionálási pontossága messze meghaladja a hagyományos mechanikus pozicionálást, így több tucat réteg precíz igazítását biztosítja. Az ideiglenes szegecselést egymásra rakás után végezzük, hogy elkerüljük a rétegek eltolódását a szállítás során.
2). Vákuumos, forró préses kikeményítés Az egymásra rakott lapokat vákuum-laminátorba küldik. A vákuumkörnyezet teljesen eltávolítja a rétegközi levegőt, megakadályozva a buborékok képződését. Mindkét típusú tábla szegmentált fűtési és gradiens nyomásképzési eljárást alkalmaz. Először is, az alacsony-hőmérsékletű-előpréselés lehetővé teszi, hogy a prepreg kezdetben megolvadjon és folyjon, kitöltve a rétegek közötti apró hézagokat. Ezután a hőmérséklet és a nyomás megemelkedik a fő nyomás alá helyezéséhez, lehetővé téve, hogy a prepreg teljesen impregnálja a maglemez felületét. Végül a kikeményedés állandó hőmérsékleten történik, a gyanta teljesen megkeményedik, és minden réteget egységes szerkezetbe köt. A 8 rétegű nyomtatott áramköri lap két laminált rétegének hőmérsékleti és nyomási paraméterei viszonylag szélesek, ami nagyobb tűrést eredményez a folyamathibákkal szemben. A 12 rétegű PCB esetében minden szegmentált lamináláshoz külön beállított hőmérséklet-szabályozási görbe szükséges. A többszörös melegprés folyamatosan hőterhelést halmoz fel, ezért a fűtési és hűtési sebesség, a tartási idő és a nyomásszint mind pontos szabályozást igényel. Az egyes laminálások tartási ideje hosszabb, hogy biztosítsa a több gyantaréteg egyidejű kikeményedését, megelőzve a tábla deformálódását és az egyenetlen belső feszültséget. Minden laminálási kör után a táblákat hagyjuk természetes módon szobahőmérsékletre hűlni, mielőtt megkezdődik a következő laminálási és préselési kör, amíg minden réteg beépül.
4. Fúrási és furatfémezési folyamat
A laminálás után az egész tábla belép a fúrási folyamatba. A lyukak a rétegközi vezetőképesség kulcscsatornái. A táblavastagság és a rétegek számának különbségei jelentős különbségeket eredményeznek a fúrási paraméterekben, a feldolgozási nehézségekben és a galvanizálási folyamatokban a 8 és 12 rétegű PCB-k között.
Mechanikai fúrás A magas{0}}többrétegű PCB-k keményfém fúrószárakat használnak a mechanikus fúráshoz, a megfelelő fúrószár-specifikációkkal a különböző furatátmérő-követelményekhez igazodva. 8-a rétegű PCB-k vékonyabb táblával és sekélyebb fúrási mélységgel rendelkeznek; a fúrási sebesség és az előtolás paraméterei hagyományosan vannak beállítva, a furatpozíció pontossága pedig könnyen szabályozható. 12-a réteg PCB-k nagyobb teljes vastagsággal és nagyobb fúrási mélységgel rendelkeznek; ezért csökkenteni kell a fúró előtolási sebességét, optimalizálni kell a fordulatszámot, és növelni kell a forgácseltávolítás gyakoriságát, hogy elkerüljük a fúrószár magas hőmérsékletű-kopását, a furatfalak sorját és a furat helyzetének eltolódását. Fúrás után minden lyukat sorjáznak, és vízkőtelenítést végeznek a maradék gyantatörmelék és rézforgács eltávolítására, így biztosítva a lyukak sima és tiszta falát.
Lyuk fémezése és galvanizálása Fúrás után a lemezanyag először kémiai rézbevonaton esik át, vékony rézréteget rakva a szigetelő furatok falára, hogy egy vezetőképes alapréteget építsenek ki, és a lyukfalakon belül elérjék a kezdeti vezetőképességet. Ezt egy teljes -lemez galvanizálási eljárás követi, ahol az elektrolízis megvastagítja a rézréteget a lyukfalakon és a rézréteget a tábla felületén, így biztosítva a rétegközi vezetőképesség stabilitását. A 8-rétegű PCB-k esetében a hagyományos egyenáramú galvanizálás elegendő a lyukrézvastagság követelményeinek teljesítéséhez. A 12-rétegű PCB-k esetében több réteggel és hosszabb vezetőréteg-csatlakozással az egyenetlen árameloszlás egyes sűrűn tömörített lyukterületeken szegmentált galvanizálási vagy impulzusos galvanizálási eljárásokat tesz szükségessé, hogy egyenletes rézrétegvastagságot biztosítsanak a lyukfalakon, és bizonyos területeken megakadályozzák a túl vékony rézrétegek által okozott vezetőképességi hibákat. Egyes nagy sűrűségű, 12 rétegű táblák esetében a kitöltő galvanizálási eljárás alkalmazható összetett furatszerkezetek elhelyezésére. A galvanizálás után megvizsgálják a furat rézvastagságát és vezetőképességét, és a lyukfalakon sérült rézrétegű táblákat eldobják.
5. Külső réteg áramkör gyártási folyamata
A teljes tábla fúrása és fémezése után elkészül a külső réteg áramköre. Ez a folyamat nagyrészt megegyezik a belső réteg áramkörével, de mivel a kártya már kialakult, a szabályozási szabványok szigorúbbak. Először a tábla felületét alaposan megtisztítják és érdesítik, hogy eltávolítsák a galvanizálási maradványokat. Ezután fényérzékeny száraz filmet viszünk fel. Egy sor folyamaton keresztül, beleértve a lézeres képalkotást, előhívást, maratást és filmeltávolítást, a külső vezető áramkör jön létre. A belső réteghez képest a külső réteg áramkörei közvetlenül ki vannak téve a külső környezet hatásának. A maratást követően az éleket és a vonalszélességet gondosan ellenőrzik, hogy a megjelenés és a teljesítmény megfelel-e a szabványoknak. A folyamat befejezése után optikai ellenőrző berendezést használnak a teljes ellenőrzéshez, hogy ellenőrizzék a külső réteg áramkörének megjelenési hibáit.
6. Forrasztómaszk, felületkezelés és formafeldolgozás
Forrasztómaszk-bevonat Miután a külső réteg áramköre átment az ellenőrzésen, a forrasztómaszk tintáját bevonják a tábla teljes felületére. Elősütés, expozíció, előhívás és kikeményedés után csak a vezetőképes területek láthatók, míg a tábla többi felületét a forrasztómaszk réteg fedi. A forrasztómaszk réteg elszigeteli a külső nedvességet és port, megakadályozza az áramkör oxidációját és a rövidzárlatokat, miközben javítja a tábla szigetelési teljesítményét. A 8-rétegű és 12-rétegű PCB-k folyamata alapvetően ugyanaz ebben a lépésben, az egyetlen különbség a forrasztásálló tinta kiválasztása az alkalmazási forgatókönyv alapján.
Felületkezelés A megfelelő felületkezelési módszert az alkalmazási forgatókönyv szerint választjuk ki. Az általános eljárások közé tartozik a kémiai nikkel{1}}aranyozás, a szerves forrasztásgátló fólia és a forró levegős szintezés. Ennek az eljárásnak a fő funkciója a kitett vezető területek védelme, az oxidációval szembeni ellenállás és a csatlakozási teljesítmény javítása. A kétféle többrétegű tábla rugalmasan illeszthető a folyamathoz a végfelhasználói-követelményeknek megfelelően.
Formafeldolgozás CNC marógépekkel vagy stancolással a táblaanyagot a vevő által kívánt alakra és méretre dolgozzák fel, a felesleges éleket pedig levágják. A feldolgozás után a tábla széleit csiszolják, hogy az élek laposak és simaak legyenek, éles szélek, leválás, repedés vagy egyéb problémák nélkül.
7. Végső ellenőrzés és késztermék válogatás
A késztermék szakaszában átfogó vizsgálatot végeznek, három fő részre osztva: megjelenési ellenőrzés, méretvizsgálat és elektromos folytonossági vizsgálat. A szemrevételezés a kézi munka és az optikai berendezések kombinációján alapul, hogy ellenőrizze, nincsenek-e sérülések, foltok és színeltérések a tinta, az áramkörök és a kártya felületén lévő lyukak között. A méretellenőrzés precíziós műszerekkel ellenőrzi a tábla vastagságát, a teljes méreteket és a furatkoordinátákat, biztosítva, hogy minden paraméter megfeleljen a szabványoknak. Az elektromos ellenőrzés speciális berendezéseket alkalmaz a rétegek közötti folytonosság és a szigetelési teljesítmény pontonkénti--pontonkénti tesztelésére, azonosítva a rejtett szakadásokat és rövidzárlatokat. Az összes ellenőrzésen átesett 8-rétegű és 12 rétegű többrétegű PCB-ket megtisztítják, nedvességállóvá teszik és becsomagolják tárolás előtt. A hibás termékeket a hiba típusa szerint kategorizálják és rögzítik, adattámogatást biztosítva a későbbi folyamatoptimalizáláshoz.
A 8-rétegű és 12-rétegű többrétegű PCB-k feldolgozása egymással összefüggő folyamatok rendkívül kifinomult rendszere. Bár az alapvető feldolgozási logikájuk hasonló, az alapvető különbségek négy kulcsfontosságú területen rejlenek: a rétegek egymásra helyezésében, a laminálások számában, az igazítási pontosságban és a fúrásban/bevonatolásban. A 12-rétegű PCB a megduplázott rétegszámmal jelentősen megnövekedett bonyolultságot, feldolgozási nehézségeket és pontossági szabványokat mutat, így sokkal magasabb követelményeket támaszt a gyártóberendezésekkel, a folyamatparaméter-beállításokkal és a műhelykörnyezet-szabályozással szemben, mint a 8 rétegű PCB-k. A tényleges gyártás során a paraméterek finomhangolása és az egyes folyamatok részleteinek ellenőrzése közvetlenül befolyásolja a késztermék hozamát és stabilitását. Csak a többrétegű táblák feldolgozási előírásainak szigorú betartásával és a megfelelő folyamatmegoldások optimalizálásával a különböző laprétegekre tudunk stabil teljesítményű, minőségi előírásoknak megfelelő magas többrétegű PCB termékeket előállítani, így kielégítve a különböző high-end elektronikai eszközök alkalmazási igényeit.