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想挑战下高多层板吗?
yingjian | 2024-06-07 13:55:41    阅读:601   发布文章

在工作中,硬件工程师设计得最多的应该是2层板和4层板,提到多层板,兄弟们想必脑子里面想到的是这几个词:高端,复杂,贵,周期长。

咱们作为搞技术的,应该都想挑战下高多层板,不过大多数情况下,可能身不由己,如果公司的产品原本就没有高多层板的需求,那我们自然很难有练手的机会。好在随着数字化不断深入各个行业和领域,高多层已成为PCB行业未来发展的重要趋势之一,咱们的机会是越来越多。今天呢,就先给兄弟们简单介绍下,高多层板为什么贵。简单说,就是高多层板制造难度高。相比单层、双层板,高多层的生产制造会面临层间连接、层间堆叠和对准、信号完整性和电磁干扰以及热管理等难点。以层间连接为例,其制造需要准确的孔位和孔径控制,以及良好的层间绝缘性能,这涉及到精密的钻孔和电镀工艺,对制造精度要求非常高。制造难度高,那到底有多高呢?首先,我们来看张图。

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上图是多层板生产工艺流程所示,多层板的制造与单双面PCB的制造相比则多了一个内层工序流程,关键的步骤就是内层的层叠压合工艺的管控,这对于受控阻抗传输线的电气性能至关重要。内层工序压合完成之后,就来到了与制造单双面板同样的制造工序流程,直到最后的检测工序。多层板的生产工艺流程如果细化展开,通常需要约200个不同的加工步骤。因此,对PCB设计人员来说,熟悉基材的不同类型及性能、多层板的制造工艺以及焊接工艺非常重要。通过组合不同规格的半固化片和覆铜层压板(芯板),可以实现所有所需的厚度。对于多层板的叠层结构,需要注意各个层次结构必须对称,并且具有相同的层厚。内层的铜应均匀分布在这些对称层上。如果分布不均匀,加热时热应力不均衡会造成电路板产生翘曲。而对多层板结构质量影响很大的因素之一是各个层之间的精确调整。这些层必须精确地重叠在一起,否则在通过钻孔连接后,各层之间的电路可能出现开短路问题。通过机械对位孔进行精确调整,然后在层叠时使用定位销来调整层叠。为了确保内部层与半固化片之间有良好的粘合,必须对铜表面进行化学粗化处理,这种粗化处理称为棕化。在压合多层印制电路板之前,对内部电路层进行检查对于确保质量至关重要,在这个阶段,如果检查发现了连接或其他缺陷,仍然可以进行修复,检查通常使用AOI(自动光学检查)自动进行,AOI系统将蚀刻后的电路图形与CAD数据进行直接的视觉比对。图片上图是6层刚性多层板的压合制造示意图,A1、A2、A3是半固化片,L2-L3、L4-L5是完成内层图形的双面覆铜层压板,B1、B2是用于外层线路的铜箔。
常规的刚性多层板的压合原理是将一定数量的双面覆铜板进行组合(内层图形已经完成并进行棕化以加强结合力),双面覆铜板之间通过半固化片隔开,半固化片作为绝缘材料避免各个铜层的短路,同时半固化片在经过加热之后,其中的树脂会再次呈现融化状态实现各个覆铜层压板的粘结。最后,压合后的各个层通过金属化的孔连接起来。目前嘉立创的多层板制造工艺可以制造高达32层的多层板,足以覆盖大多数的应用场景。压合的精确控制对于受控阻抗传输线的特性阻抗影响至关重要,在压制过程中,随着温度的升高,半固化片中的环氧树脂会重新融化,它通过流动填充导线之间的空隙,并将内层粘合在一起,树脂的流胶特性会影响最终的信号层与参考层的距离,信号层与其参考层的距离变化对于阻抗的变化有着最大的影响。图片如上图所示,PCB的设计稿最终是拼板到一个大的工作面板上进行生产的,对于特性阻抗管控而言,整个大的面板在压合时,树脂流动的均匀性对于阻抗变化的影响也不容忽视,这时所采用的压合设备的性能也至关重要。在高多层板生产制造中,一块好的PCB,板材是关键。但,工艺直接关系到高多层PCB品质高低。说到这方面嘉立创作为一家在PCB行业深耕近20年的专业厂商,嘉立创在高多层板的生产中,采用了沉金工艺、盘中孔工艺和正片工艺,全方位确保产品的高品质。

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