多層電路板的制作及層壓技術(shù)介紹

多層印刷電路板制造過(guò)程，目前多是減成法，即將原材料覆銅板上的多余銅箔減去形成導(dǎo)電圖形。減去之法多是用化學(xué)腐蝕，最經(jīng)濟(jì)且高效率。只是化學(xué)腐蝕無(wú)差別攻擊，故需對(duì)所需之導(dǎo)電圖形進(jìn)行保護(hù)，要在導(dǎo)電圖形上涂覆一層抗蝕劑，再將未保護(hù)之銅箔腐蝕減去。早期之抗蝕劑是以絲網(wǎng)印刷方式將抗蝕油墨以線(xiàn)路形式印刷完成，故稱(chēng)“印制電路板（printed circuit）”。只是隨著電子產(chǎn)品越來(lái)越精密化，印制線(xiàn)路的圖像解析度無(wú)法滿(mǎn)足產(chǎn)品需求，繼而引用光致抗蝕劑作為圖像解析材料。光致抗蝕劑是一種感光材料，對(duì)一定波長(zhǎng)的光源敏感，與之形成光化學(xué)反應(yīng)，形成聚合體，只需使用圖形底片對(duì)圖形進(jìn)行選擇性曝光后，再通過(guò)顯影液（例1%碳酸鈉溶液）將未聚合之光致抗蝕劑剝除，即形成圖形保護(hù)層。

在目前的多層印刷電路板制造過(guò)程中，還有層間導(dǎo)通功能是通過(guò)金屬化孔來(lái)實(shí)現(xiàn)的，故PCB制作過(guò)程中還需進(jìn)行鉆孔作業(yè)，并對(duì)孔實(shí)現(xiàn)金屬化電鍍作業(yè)，最終實(shí)現(xiàn)層間導(dǎo)通。

多層印刷電路板制造過(guò)程以常規(guī)六層PCB的制作流程簡(jiǎn)言之：

一、先做兩塊無(wú)孔雙面板

開(kāi)料（原材雙面覆銅板）-內(nèi)層圖形制作（形成圖形抗蝕層）-內(nèi)層蝕刻（減去多余銅箔）

二、將兩張制作好的內(nèi)層芯板用環(huán)氧樹(shù)脂玻纖半固化片粘連壓合

將兩張內(nèi)層芯板與半固化片鉚合，再在外層兩面各鋪上一張銅箔用壓機(jī)在高溫高壓下完成壓制，使之粘連結(jié)合。關(guān)鍵材料為半固化片，成分與原材相同，也是環(huán)氧樹(shù)脂玻纖，只是其為未完全固化態(tài)，在7-80度溫度下會(huì)液化，其中添加有固化劑，在150度時(shí)會(huì)與樹(shù)脂

交聯(lián)反應(yīng)固化，之后不再可逆。通過(guò)這樣一個(gè)半固態(tài)-液態(tài)-固態(tài)的轉(zhuǎn)化，在高壓力下完成粘連結(jié)合。

三、常規(guī)雙面板制作

鉆孔-沉銅板電（孔金屬化）-外層線(xiàn)路（形成圖形抗蝕層）-外層蝕刻-阻焊（印刷綠油，文字）-表面涂覆（噴錫，沉金等）-成形（銑切成形）。

如何提高多層電路板層壓品質(zhì)在工藝技術(shù)：

一、設(shè)計(jì)符合層壓要求的內(nèi)層芯板

由于層壓機(jī)器技術(shù)的逐步發(fā)展，熱壓機(jī)由以前的非真空熱壓機(jī)到現(xiàn)在的真空熱壓機(jī)，熱壓過(guò)程處于一個(gè)封閉式系統(tǒng)，看不到，摸不著。因此在層壓前需對(duì)PCB內(nèi)層板進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，在此提供一些參考要求：

1、芯板的外形尺寸與有效單元之間要有一定的間距，也就是有效單元到PCB的板邊距離要在不浪費(fèi)材料的前提下盡量留有較大的空間，一般四層板要求間距大于10mm，六層板要求間距大于15mm、層數(shù)愈高，間距愈大。

2、PCB電路板內(nèi)層芯板要求無(wú)開(kāi)、短、斷路、無(wú)氧化、板面清潔干凈、無(wú)殘留膜。

3、要根據(jù)PCB多層板總厚度要求選擇芯板厚度，芯板厚度一致，偏差小，下料經(jīng)緯方向一致，特別是6層以上的PCB多層板，各個(gè)內(nèi)層芯板經(jīng)緯方向一定要一致，即經(jīng)方向與經(jīng)方向重疊，緯方向與緯方向重疊，防止不必要的板彎曲。

4、定位孔的設(shè)計(jì)，為減少PCB多層板層與層之間的偏差，因此在PCB多層板定位孔設(shè)計(jì)方面需注意：4層板僅需設(shè)計(jì)鉆孔用定位孔3個(gè)以上即可。6層以上多層PCB電路板除需設(shè)計(jì)鉆孔用定位孔外還需設(shè)計(jì)層與層重疊定位鉚釘孔5個(gè)以上和鉚釘用的工具板定位孔5個(gè)以上。但設(shè)計(jì)的定位孔，鉚釘孔，工具孔一般是層數(shù)愈高，設(shè)計(jì)的孔的個(gè)數(shù)相應(yīng)多一些，并且位置盡量靠邊。主要目的是減少層與層之間的對(duì)位偏差和給生產(chǎn)制造留有較大的空間。對(duì)靶形設(shè)計(jì)盡量滿(mǎn)足打靶機(jī)自動(dòng)識(shí)別靶形的要求、一般設(shè)計(jì)為完整圓或同心圓。

二、滿(mǎn)足PCB電路板用戶(hù)要求，選擇合適的PP、CU箔配置

客戶(hù)對(duì)PP的要求主要表現(xiàn)在介質(zhì)層厚度、介電常數(shù)、特性阻抗、耐電壓、層壓板外表光滑程度等方面的要求，因此選擇PP時(shí)可根據(jù)如下方面去選擇：

1、能保證粘結(jié)強(qiáng)度和光滑的外表；

2、層壓時(shí)Resin能填滿(mǎn)印制導(dǎo)線(xiàn)的空隙；

3、能為PCB多層板提供必須的介質(zhì)層厚度；

4、能在層壓時(shí)充分排除疊片間空氣和揮發(fā)物；

5、CU箔主要根據(jù)PCB電路板用戶(hù)要求分別的配置不同型號(hào)，CU箔質(zhì)量符合IPC標(biāo)準(zhǔn)。

三、內(nèi)層芯板處理工藝

PCB多層板層壓時(shí)、需對(duì)內(nèi)層芯板進(jìn)行處理工藝。內(nèi)層板的處理工藝有黑氧化處理工藝和棕化處理工藝，氧化處理工藝是在內(nèi)層銅箔上形成一層黑色氧化膜，黑色氧化膜厚度為0．25-4）．50mg/cm2。棕化處理工藝（水平棕化）是在內(nèi)層銅箔上形成一層有機(jī)膜。內(nèi)層板處理工藝作用有：

1、增加內(nèi)層銅箔與樹(shù)脂接觸的比表面，使二者之間的結(jié)合力增強(qiáng)；

2、使多層線(xiàn)路板在濕流程工序中提高抗酸能力、預(yù)防粉紅圈；

3、阻絕高溫下液態(tài)樹(shù)脂中固化劑雙氰胺的分解一水分對(duì)銅面的影響；

4、增加融熔樹(shù)脂流動(dòng)時(shí)對(duì)銅箔的有效濕潤(rùn)性，使流動(dòng)的樹(shù)脂有充分的能力伸人氧化膜中，固化后展現(xiàn)強(qiáng)勁的抓地力。

四、層壓參數(shù)的有機(jī)匹配

PCB多層板層壓參數(shù)的控制主要系指層壓”溫度、壓力、時(shí)間”三者的有機(jī)匹配。

1、溫度

層壓過(guò)程中有幾個(gè)溫度參數(shù)比較重要。即樹(shù)脂的熔融溫度、樹(shù)脂的固化溫度、熱盤(pán)設(shè)定溫度、材料實(shí)際溫度及升溫的速度變化。熔融溫度系溫度升高到70時(shí)樹(shù)脂開(kāi)始熔化。正是由于溫度的進(jìn)一步升高，樹(shù)脂進(jìn)一步熔化并開(kāi)始流動(dòng)。在溫度70-140這段時(shí)間內(nèi)，樹(shù)脂是易流體，正是由于樹(shù)脂的可流性，才保證樹(shù)脂的填膠、濕潤(rùn)。隨著溫度逐漸升高，樹(shù)脂的流動(dòng)性經(jīng)歷了一個(gè)由小變大、再到小、最后當(dāng)溫度達(dá)到160-170時(shí)，樹(shù)脂的流動(dòng)度為0，這時(shí)的溫度稱(chēng)為固化溫度。

為使樹(shù)脂能較好的填膠、濕潤(rùn)，控制好升溫速率就得很重要，升溫速率是層壓溫度的具體化，即控制何時(shí)溫度升到多高。升溫速率的控制是PCB多層板層壓品質(zhì)的一個(gè)重要參數(shù)，升溫速率一般控制為2-4／MIN。升溫速率與PP不同型號(hào)，數(shù)量等密切相關(guān)。

對(duì)7628PP升溫速率可以快一點(diǎn)即為2-4／min、對(duì)1080、2116PP升溫速率控制在1．5-2／MIN同時(shí)PP數(shù)量多、升溫速率不能太快，因?yàn)樯郎厮俾蔬^(guò)快，PP的濕潤(rùn)性差，樹(shù)脂流動(dòng)性大，時(shí)間短，容易造成滑板，影響層壓品質(zhì)。熱盤(pán)溫度主要取決于鋼盤(pán)、鋼板、皮牛紙等的傳熱情況，一般為180-200。

2、壓力

PCB多層板層壓壓力大小是以樹(shù)脂能否填充層間空洞，排盡層間氣體和揮發(fā)物為基本原則。由于熱壓機(jī)分非真空壓機(jī)和抽真空熱壓機(jī)，因此從壓力出發(fā)有一段加壓、二段加壓和多段加壓幾種方式。一般非真空壓機(jī)采用一般加壓和二段加壓。抽真空機(jī)采用二段加壓和多段加壓。對(duì)高、精、細(xì)多層板通常采用多段加壓。壓力大小一般根據(jù)PP供應(yīng)商提供的壓力參數(shù)確定，一般為15-35kg/cm2。

3、時(shí)間

時(shí)間參數(shù)主要是層壓加壓時(shí)機(jī)的控制、升溫時(shí)機(jī)的控制、凝膠時(shí)間等方面。對(duì)二段層壓和多段層壓，控制好主壓的時(shí)機(jī)，確定好初壓到主壓的轉(zhuǎn)換時(shí)刻是控制好層壓質(zhì)量好壞的關(guān)鍵。若施加主壓時(shí)間過(guò)早，會(huì)導(dǎo)致擠出樹(shù)脂、流膠太多，造成層壓板缺膠、板薄，甚至滑板等不良現(xiàn)象。若施加主壓時(shí)間過(guò)遲，則會(huì)造成層壓粘結(jié)界面不牢、空洞、或有氣泡等缺陷。

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