在工作中,硬件工程師設計得最多的應該是2層板和4層板,提到多層板,兄弟們想必腦子里面想到的是這幾個詞:高端,復雜,貴,周期長。 咱們作為搞技術的,應該都想挑戰下高多層板,不過大多數情況下,可能身不由己,如果公司的產品原本就沒有高多層板的需求,那我們自然很難有練手的機會。 好在隨著數字化不斷深入各個行業和領域,高多層已成為PCB行業未來發展的重要趨勢之一,咱們的機會是越來越多。 今天呢,就先給兄弟們簡單介紹下,高多層板為什么貴。 簡單說,就是高多層板制造難度高。相比單層、雙層板,高多層的生產制造會面臨層間連接、層間堆疊和對準、信號完整性和電磁干擾以及熱管理等難點。以層間連接為例,其制造需要準確的孔位和孔徑控制,以及良好的層間絕緣性能,這涉及到精密的鉆孔和電鍍工藝,對制造精度要求非常高。 制造難度高,那到底有多高呢? 首先,我們來看張圖。
上圖是多層板生產工藝流程所示,多層板的制造與單雙面PCB的制造相比則多了一個內層工序流程,關鍵的步驟就是內層的層疊壓合工藝的管控,這對于受控阻抗傳輸線的電氣性能至關重要。內層工序壓合完成之后,就來到了與制造單雙面板同樣的制造工序流程,直到最后的檢測工序。 多層板的生產工藝流程如果細化展開,通常需要約200個不同的加工步驟。因此,對PCB設計人員來說,熟悉基材的不同類型及性能、多層板的制造工藝以及焊接工藝非常重要。通過組合不同規格的半固化片和覆銅層壓板(芯板),可以實現所有所需的厚度。對于多層板的疊層結構,需要注意各個層次結構必須對稱,并且具有相同的層厚。內層的銅應均勻分布在這些對稱層上。如果分布不均勻,加熱時熱應力不均衡會造成電路板產生翹曲。
而對多層板結構質量影響很大的因素之一是各個層之間的精確調整。這些層必須精確地重疊在一起,否則在通過鉆孔連接后,各層之間的電路可能出現開短路問題。通過機械對位孔進行精確調整,然后在層疊時使用定位銷來調整層疊。為了確保內部層與半固化片之間有良好的粘合,必須對銅表面進行化學粗化處理,這種粗化處理稱為棕化。在壓合多層印制電路板之前,對內部電路層進行檢查對于確保質量至關重要,在這個階段,如果檢查發現了連接或其他缺陷,仍然可以進行修復,檢查通常使用AOI(自動光學檢查)自動進行,AOI系統將蝕刻后的電路圖形與CAD數據進行直接的視覺比對。
上圖是6層剛性多層板的壓合制造示意圖,A1、A2、A3是半固化片,L2-L3、L4-L5是完成內層圖形的雙面覆銅層壓板,B1、B2是用于外層線路的銅箔。 常規的剛性多層板的壓合原理是將一定數量的雙面覆銅板進行組合(內層圖形已經完成并進行棕化以加強結合力),雙面覆銅板之間通過半固化片隔開,半固化片作為絕緣材料避免各個銅層的短路,同時半固化片在經過加熱之后,其中的樹脂會再次呈現融化狀態實現各個覆銅層壓板的粘結。最后,壓合后的各個層通過金屬化的孔連接起來。目前嘉立創的多層板制造工藝可以制造高達32層的多層板,足以覆蓋大多數的應用場景。
壓合的精確控制對于受控阻抗傳輸線的特性阻抗影響至關重要,在壓制過程中,隨著溫度的升高,半固化片中的環氧樹脂會重新融化,它通過流動填充導線之間的空隙,并將內層粘合在一起,樹脂的流膠特性會影響最終的信號層與參考層的距離,信號層與其參考層的距離變化對于阻抗的變化有著最大的影響。
如上圖所示,PCB的設計稿最終是拼板到一個大的工作面板上進行生產的,對于特性阻抗管控而言,整個大的面板在壓合時,樹脂流動的均勻性對于阻抗變化的影響也不容忽視,這時所采用的壓合設備的性能也至關重要。 在高多層板生產制造中,一塊好的PCB,板材是關鍵。但,工藝直接關系到高多層PCB品質高低。 說到這方面嘉立創作為一家在PCB行業深耕近20年的專業廠商,嘉立創在高多層板的生產中,采用了沉金工藝、盤中孔工藝和正片工藝,全方位確保產品的高品質。
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原文標題:想挑戰下高多層板嗎?
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