隨著電子設備向更高性能、更小尺寸的方向發(fā)展,其對PCB的精密度和性能要求也越來越高。多層板可以提供更多的走線層,讓電路設計更復雜和密集,從而滿足高頻高速傳輸?shù)男枨?。并且,它還能實現(xiàn)更好的信號完整性和電磁兼容性。這對于5G通信、高性能計算、AI服務器等高端應用來說尤為重要。
相比單層、雙層板,多層板不僅僅是層數(shù)增加,其制造難度也成倍增加。多層板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。對電子工程師或PCB設計師來說,了解多層板的制造流程是很有必要的。
作為行業(yè)知名的PCB打樣/小批量專業(yè)服務商,嘉立創(chuàng)采用先進的VCP鍍銅、真空蝕刻、線路及LDI等技術,利用超高層工藝、盤中孔工藝等,能實現(xiàn)最高32層板的生產制造。
我們以嘉立創(chuàng)為例,大致介紹一下多層板的制造流程,以6層及以上PCB生產舉例。
一、開料
開料是利用自動開料機把大尺寸的覆銅板切割成適合生產需要的特定規(guī)格基材大小的過程。
這個過程不僅包含切割,而且還涉及對切割后的基材進行磨邊處理。
開料
二、鉆孔
板廠利用數(shù)控鉆孔機,基于工程鉆孔資料在覆銅板上預定的位置精確鉆出孔洞。
鉆孔
三、沉銅
通過電化學方法,將電解液中的銅離子沉積在孔壁上,進而形成均勻的銅箔層,即為沉銅。
四、干膜
干膜是一種感光材料,可以在強紫外光線下發(fā)生聚合反應,使干膜初步固化。曝光過程中,未被光線照射的區(qū)域處于未固化狀態(tài),方便后續(xù)的顯影。
五、線路曝光
利用LDI技術將CAM資料投射到覆有干膜的PCB上,被光照射的干膜在強紫外光線下發(fā)生聚合反應實現(xiàn)初步固化,為后面的顯影打下基礎。
六、線路顯影
線路顯影指使用顯影液溶解未光固化的干膜,露出銅面,形成設計所需的電路圖形。
七、圖形電鍍
在電鍍生產線上,經(jīng)過前處理后,再通過電化學反應在暴露的線路和孔壁上鍍覆一層銅,隨后在銅層表面鍍上一層錫,保護線路和孔壁銅箔在后面蝕刻工序中免受蝕刻液的侵蝕。
八、褪膜
將PCB置于褪膜設備中,褪膜劑與干膜發(fā)生化學反應,再通過清洗方式除掉剩余干膜,露出未被鍍錫保護的銅箔。
九、蝕刻
使用蝕刻藥水腐蝕掉褪膜后暴露的銅箔,保留鍍錫層下的銅箔,再褪去鍍錫層,獲得設計所需的線路圖形和金屬化孔。
十、線路AOI測試
板廠利用機器視覺技術來檢測PCB線路圖案的工藝,主要用于檢查線路制作中的缺陷,如開路、短路、斷線、毛刺等問題。
大致過程分為:
1.圖像采集:AOI設備通過高分辨率相機或激光掃描對PCB線路進行拍攝,獲取實際線路的圖像。
2.對比分析:檢測系統(tǒng)將拍攝的圖像與生產資料進行對比,分析是否存在偏差或缺陷。
3.缺陷識別:檢測系統(tǒng)通過算法自動識別開路、短路、毛刺、線路殘缺等問題
4.結果輸出:檢測結果以圖形或報告形式輸出,標記出缺陷位置,供操作人員確認并采取修正等措施。
十一、四線低阻測試
四線低阻測試是一種精密測量電阻的測試方法,常用于檢測PCB中的導電線路或過孔的電阻值,以確保其導電性能符合設計要求。與傳統(tǒng)的測試方法相比,四線低阻測試可以提供毫歐級的高精度測量,適用于生產過程中可能出現(xiàn)的壞孔問題。
四線低阻測試
十二、層壓
在多層板生產中,層壓是一個非常關鍵的工序。此工藝在完成內層線路后,通過特殊定位方法,將PCB內層芯板、預浸漬材料(PP)和外層銅箔按設計順序堆疊。隨后,按照工藝規(guī)定的程序和條件進行加熱層壓,形成完整的多層PCB結構。
壓合機
十三、盤中孔
在PCB制造過程中,用特殊工藝將需塞孔的鉆孔金屬化后,把預先通過激光鉆孔做好的鋁片制作成鋁片網(wǎng)板,安裝到真空塞孔機上。然后將樹脂/銅漿塞入對應的孔中,經(jīng)過高溫固化和樹脂研磨后,使孔口平整。最后,通過電鍍技術形成電鍍蓋帽,將鉆孔后的焊盤還原成一個整體,實現(xiàn)過孔的導電性、焊盤的平整性和完整性。
盤中孔工藝三維示意圖
十四、阻焊
制作好線路的PCB在整板印刷阻焊油墨,再通過低溫烘烤至半固化狀態(tài)。然后,使用LDI/LED曝光技術對需保留的油墨進行光學固化,最后經(jīng)顯影清除未固化的油墨,露出焊盤或阻焊開窗區(qū)域,明確定義出可焊區(qū)域與絕緣區(qū)域。
LDI曝光機
十五、字符
字符是采用網(wǎng)板印刷或噴印等方法將文字標識(字符)添加到PCB表面,再進行固化處理。
十六、表面處理
通過表面化學反應或電化學反應的方式,在PCB裸露的銅箔表面形成一層緊密結合的覆蓋層,提高PCB的焊接可靠性和導電性,并為PCB焊盤表面提供有效保護。如果是在嘉立創(chuàng)生產,F(xiàn)R-4 PCB的表面處理工藝主要有有鉛噴錫、無鉛噴錫和沉金工藝。
十七、AVI檢測
AVI檢測是利用圖像處理和計算機視覺技術自動掃描、收集和分析PCB表面圖像,識別表面缺陷,確保PCB的質量和可靠性。
AVI檢測
十八、外形加工
利用數(shù)控鑼板機、V割機或斜邊機對PCB外形進行處理,根據(jù)設計要求,對從大板中分割出的PCB進行V割或邊緣處理,確保PCB符合需求。
外形加工有鑼板分割、V割、斜邊等加工方式。
十九、終檢
終檢是通過FQC工序對PCB進行全面的質量驗證、功能測試等,確保產品的質量、性能和可靠性達到出貨標準。
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