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PCB多层板的生产工序流程介绍

  PCB 多层板的生产工序流程介绍 多层板(Multi-Layer Boards) 为了增加可以布线的面积,多层板用上了更多 单或双面的布线板。用一块双面作内层、二块单面作外层或二块双面作内层、二块单面作 外层的印刷线路板,通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行 互连的印刷线路板就成为四层、六层印刷电路板了,也称为多层印刷线路板。板子的层数 并不代表有几层独立的布线层,在特殊情况下会加入空层来控制板厚,通常层数都是偶数, 并且包含最外侧的两层。大部分的主机板都是 4 到 8 层的结构,不过技术上理论可以做到 近 100 层的 PCB 板。大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板,不过因为这类计算 机已经可以用许多普通计算机的集群代替,超多层板已经渐渐不被使用了。因为 PCB 中 的各层都紧密的结合,一般不太容易看出实际数目,不过如果仔细观察主机板,还是可以 看出来。 下面就是生产多层板的工序了,其中主要是对外层的处理。 1. 棕化:对做好了的内层进行棕化。棕化是为了让有铜的表面更加粗糙,使其可以在压合 过程与 PP 有更好的结合力。无铜的地方由于之前被蚀刻掉了,露出了基材的地方表面就 已经比较粗糙了。我们厂的棕化线不仅对内层进行了表面粗化处理,还对内层进行了表面 去污和清洗的处理。 2. 压合:压合需要的材料有铜箔,PP(prepreg)和内层线路板。以一个四层板为例,压 合是用两片 PP 分别放在内层的上面和下面,然后再分别在它们的上面和下面放置铜箔。 铜箔充当了多层板的外层。在真空压合机的高温和压力的作用下,PP 将会成为一种熔融 状态而充当了内层与铜箔的粘合剂,同时又充当内层与铜箔的绝缘体。冷却后,PP 将凝 固并牢牢的将铜箔和内层结合在一起。这样一块四层板就做好了。 压合之前要进行叠板。叠板的过程一定要在一个清洁的房间进行,且房间内的温度和湿度 要相应的加以控制。目的是尽量避免在压合过程中出现起泡,开层或板曲的缺陷。为控制 板内的水分含量,必要时要对板进行烤板。叠好板后应尽快进行压合以防止预处理好的板 重新吸入过多的空气中的水分及内层板铜面被氧化。 在叠板时会使用到牛皮纸。牛皮纸的作用是为了使在压合时压力能均匀地被运用在各叠 层,同时也起到了一个温度升高的缓冲的作用。最后,牛皮纸也有增加叠层之间的摩擦的 作用,从而防止在压合过程时叠层之间打滑。在压合时要充分考虑到 B-stage 的 Tg 值。具 有不同的 Tg 值的 B-stage 要用相应的温度和时间对其进行加温,从而使其充分地与铜箔和 内层板粘合在一起,防止出现空隙。同时也要考虑到 B-stage 被过分的融化使内层板与铜 箔间的 B-stage 过薄或缺失,从而造成绝缘不良及其他引起报废的缺陷。压合完后就是冷 却过程。在冷却过程要注意避免出现压合好的板内有内应力。可以在压合后对板进行焗板, 释放可能存在的板内应力,防止在后续处理时板出现开层或板曲等不良现象。 3. 钻孔:初始钻孔。大部分孔会在初钻时会被在压合好的板上钻出来,包括 NPTH 和 PTH 孔。钻 PTH 孔时要对孔的直径在客户要求的原始大小下进行补偿,考虑到在沉铜和电镀 时孔径会缩小。对于孔径较大的钻孔,应该先钻卸力孔。如果孔间距太小或孔与线路间距 太小,应考虑采取二钻的方式。 孔的作用主要有两个:一是连接不同层的线路;二是方便元件插入和用于定位。不同的基 材对钻孔会有不同的影响。其中主要是基材中的玻璃纤维。玻璃纤维越粗,孔会更容易被 钻偏,且钻出来的孔的孔壁越容易变粗糙。不同 Tg 值的基材对钻孔也会有不同的影响。 高 Tg 值的板钻孔时孔壁更不容易出现胶渣。但是高 Tg 值的板更加坚硬和粗糙,钻孔时容 易造成钻刀的磨损及孔壁粗糙。 钻孔要用到钻刀。钻刀是一种钨碳化物,具有硬脆和相对经济的特点。钻刀的质量直接会 影响到钻孔的质量,所以对钻刀的检查是非常重要的,特别是对重复利用的钻刀的检查。 为了降低钻孔的平均花费成本,钻刀会在被使用后在显微镜下被检查和打磨,以达到可以 重复利用的状态。对钻刀的打磨只是在刀嘴上进行打磨,而钻刀边缘在前次使用后变得相 对钝,所以重复利用钻刀的次数是有限的。一般来说,用于更小孔径的钻刀被重复利用的 次数要小于用于大孔径的钻刀,主要原因是因为小孔径的钻刀在使用时更容易断,不能被 重复使用;其次是钻小孔对钻刀的要求更高,被重新修缮的钻刀仍不能很好的达到钻小孔 钻刀的要求。 由于钻刀是螺纹状的,这种设计其中的一个原因是为了钻孔过程产生的碎屑能够有足够的 空间被吸出去,从而减少钻刀的摩擦。因此,钻孔时叠板的厚度加上铝片和垫板的总厚度 不能超过钻刀有螺纹区域的长度。 在钻孔时,一般会将几块板叠好一起进行钻孔。叠板的上面会铺上一层铝片。这片铝片有 很多的作用:1、使钻刀居中,防止孔钻偏;2、为钻刀降温,防止钻刀断裂;3、防止铜 箔起毛刺;4、防止孔和钻刀的污染;5、防止板面出现机器钻孔由于压力而留下的印记。 同时在叠板是要在底部垫上一块纸质的板,其作用是:1、给钻刀在钻完叠板后提供一个 良好的铺垫;2、防止出现铜箔起毛刺;3、防止孔及钻刀受碎屑的污染;4、降低钻孔时 产生的温度;5、提高钻孔的质量。 在钻孔的整个过程中,厂房的湿度、温度及清洁度一定要很好的控制。 湿度和清洁度不仅会影响钻孔的质量,而且会对钻机造成很多负面影响。湿度较高的空气 会对腐蚀钻机的原件,从而影响钻机的工作效率和维修成本。空气中的灰尘也会蚀刻钻机 的原件。 4. 去毛边:机器钻孔会在孔的边缘留下毛边,为了后面沉铜和贴干膜不受影响,这些毛边 必须清除掉。 5. 去污:由于内层的铜箔非常的薄,那么在钻孔时,由上而下这些铜很容易被钻刀携带的 残留物覆盖。虽然这些残留物非常的少,但对于本身很薄的铜箔来说,附着的残留物会影 响其与沉铜过程的铜的结合性,进而影响这些孔的导电性能。 推荐阅读:

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