高多層板的生產(chǎn)工藝

在工作中，硬件工程師設(shè)計(jì)得最多的應(yīng)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(fù)雜，貴，周期長。 咱們作為搞技術(shù)的，應(yīng)該都想挑戰(zhàn)下高多層板，不過大多數(shù)情況下，可能身不由己，如果公司的產(chǎn)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(jī)會。 好在隨著數(shù)字化不斷深入各個行業(yè)和領(lǐng)域，高多層已成為PCB行業(yè)未來發(fā)展的重要趨勢之一，咱們的機(jī)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(chǎn)制造會面臨層間連接、層間堆疊和對準(zhǔn)、信號完整性和電磁干擾以及熱管理等難點(diǎn)。以層間連接為例，其制造需要準(zhǔn)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(chǎn)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(nèi)層工序流程，關(guān)鍵的步驟就是內(nèi)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(guān)重要。內(nèi)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(chǎn)工藝流程如果細(xì)化展開，通常需要約200個不同的加工步驟。因此，對PCB設(shè)計(jì)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(guī)格的半固化片和覆銅層壓板（芯板），可以實(shí)現(xiàn)所有所需的厚度。對于多層板的疊層結(jié)構(gòu)，需要注意各個層次結(jié)構(gòu)必須對稱，并且具有相同的層厚。內(nèi)層的銅應(yīng)均勻分布在這些對稱層上。如果分布不均勻，加熱時熱應(yīng)力不均衡會造成電路板產(chǎn)生翹曲。

而對多層板結(jié)構(gòu)質(zhì)量影響很大的因素之一是各個層之間的精確調(diào)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(xiàn)開短路問題。通過機(jī)械對位孔進(jìn)行精確調(diào)整，然后在層疊時使用定位銷來調(diào)整層疊。為了確保內(nèi)部層與半固化片之間有良好的粘合，必須對銅表面進(jìn)行化學(xué)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(nèi)部電路層進(jìn)行檢查對于確保質(zhì)量至關(guān)重要，在這個階段，如果檢查發(fā)現(xiàn)了連接或其他缺陷，仍然可以進(jìn)行修復(fù)，檢查通常使用AOI（自動光學(xué)檢查）自動進(jìn)行，AOI系統(tǒng)將蝕刻后的電路圖形與CAD數(shù)據(jù)進(jìn)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(nèi)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(guī)的剛性多層板的壓合原理是將一定數(shù)量的雙面覆銅板進(jìn)行組合（內(nèi)層圖形已經(jīng)完成并進(jìn)行棕化以加強(qiáng)結(jié)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(jīng)過加熱之后，其中的樹脂會再次呈現(xiàn)融化狀態(tài)實(shí)現(xiàn)各個覆銅層壓板的粘結(jié)。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(chuàng)的多層板制造工藝可以制造高達(dá)32層的多層板，足以覆蓋大多數(shù)的應(yīng)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(guān)重要，在壓制過程中，隨著溫度的升高，半固化片中的環(huán)氧樹脂會重新融化，它通過流動填充導(dǎo)線之間的空隙，并將內(nèi)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(shè)計(jì)稿最終是拼板到一個大的工作面板上進(jìn)行生產(chǎn)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(shè)備的性能也至關(guān)重要。 在高多層板生產(chǎn)制造中，一塊好的PCB，板材是關(guān)鍵。但，工藝直接關(guān)系到高多層PCB品質(zhì)高低。 說到這方面嘉立創(chuàng)作為一家在PCB行業(yè)深耕近20年的專業(yè)廠商，嘉立創(chuàng)在高多層板的生產(chǎn)中，采用了沉金工藝、盤中孔工藝和正片工藝，全方位確保產(chǎn)品的高品質(zhì)。