PCB-urile multistrat, cu structura lor conductivă multi-strat și performanța electrică stabilă, sunt utilizate pe scară largă în domenii-de ultimă generație, cum ar fi comunicații, servere și PCB-uri de control industrial. 8-strat și 12-strat se încadrează în categoria plăcilor de circuite multistrat înalt, cu cerințe extrem de complexe de procesare, echipamente de procesare, precizie și parametri de mediu de control. Deși cadrul general al procesului este similar, există diferențe semnificative în aspectele de bază, cum ar fi stivuirea, timpii de laminare, precizia de aliniere, găurirea și galvanizarea datorită numărului tot mai mare de straturi. Următoarea secțiune, bazată pe experiența practică de producție, prezintă fluxul complet de procesare și punctele tehnologice cheie pentru ambele tipuri de PCB-uri multistrat.
1. Pre-procesarea materialelor și planificarea stivuirii
Preprocesarea materialului este fundamentală pentru a asigura stabilitatea plăcii. Atât PCB-urile cu 8-strat, cât și cu 12-straturi folosesc plăci de miez din laminat-cu cupru (CCL), preimpregnate (foi PP) și folie de cupru ca materiale de bază, care diferă doar prin metoda de stivuire. La sosirea materiilor prime, primul pas este tăierea. Întreaga rolă de CCL este tăiată în plăci de miez-standard, conform specificațiilor de producție. Marginile tăiate trebuie să fie netede și fără bavuri{13}}pentru a evita problemele de delaminare în procesele ulterioare. După aceasta, plăcile sunt coapte pentru a îndepărta umezeala. Plăcile multistrat înalt-absorb ușor umiditatea; coacerea la temperatură înaltă-elimină complet această umiditate, prevenind defecte precum bulele și delaminarea după laminare. Pentru stivuirea straturilor, PCB-urile cu 8 straturi utilizează de obicei un model de stivuire simetric 2+4+2 sau 4+4, împărțit în două sau trei module. Sunt necesare doar două laminări complete pentru fuziunea generală. Structura simetrică compensează eficient stresul termic și reduce probabilitatea de deformare a plăcii. 12-PCB-urile straturilor au și mai multe straturi, dublând numărul de straturi conductoare și izolatoare interne. O structură de stivuire 4+4+4 cu trei segmente este utilizată în mod obișnuit, necesitând trei operații independente de laminare. Fiecare segment al stivei trebuie să finalizeze în mod independent procesele de fabricare a stratului interior, rumenire și pre-stivuire. Cu cât sunt mai multe straturi, cu atât este mai mare complexitatea stivuirii interstraturilor și riscul de abatere cumulativă este mai mare, făcând controlul secvenței de stivuire mai strict. Preimpregnatul servește ca izolație intercalată și material de lipire. Pentru ambele tipuri de plăci, specificațiile adecvate sunt selectate în funcție de grosimea izolației și cerințele de impedanță, iar stivuirea respectă cu strictețe regula de aranjare alternativă a plăcii de bază și a preimpregnatului.
2. Procesul de fabricare a circuitului stratului interior
Straturile interioare sunt purtătorii de bază pentru transmiterea semnalului în PCB-uri multistrat. Procesul de fabricație pentru straturile interioare ale PCB-urilor cu 8 straturi și 12 straturi este același, incluzând tratarea suprafeței plăcii, transferul modelului, gravarea, îndepărtarea peliculei, inspecția și rumenirea. 12-PCB-urile straturilor, datorită numărului mai mare de straturi interioare, au cerințe mai mari pentru consistența procesării lotului.
Curățarea suprafețelor plăcilor și rugosirea
După tăiere, placa de bază intră mai întâi în linia de producție de curățare, unde soluțiile chimice și spălarea cu apă{0}}înaltă presiune îndepărtează straturile de ulei, praf și oxid de pe suprafața plăcii. Ulterior, suprafața de cupru este supusă unui tratament de micro-durizare pentru a îmbunătăți aderența dintre filmul fotosensibil și suprafața de cupru, prevenind desprinderea filmului și defectele circuitului în timpul transferului modelului. Întregul proces de curățare este finalizat într-o cameră curată, iar particulele în aer sunt strict controlate pentru a preveni aderarea impurităților de suprafața plăcii.
Transfer de model și gravare
După curățare, pelicula uscată fotosensibilă este aplicată uniform pe placa de bază. Replicarea modelului este finalizată folosind echipamente de imagistică directă cu laser. Această metodă oferă o mare precizie de aliniere și poate îndeplini cerințele de procesare ale circuitelor fine. După imagistică, se folosește o soluție de dezvoltare pentru a dizolva pelicula uscată în zonele neexpuse, expunând zonele foliei de cupru care urmează să fie gravate. În continuare, începe procesul de gravare, folosind o soluție de gravare specializată pentru a îndepărta excesul de folie de cupru expusă, lăsând doar liniile conductoare ale stratului interior complet. În timpul procesării, temperatura soluției și presiunea de pulverizare sunt monitorizate în timp real, iar cantitatea de gravare laterală este strict controlată pentru a asigura marginile liniei curate. După gravare, se folosește o soluție de stripare pentru a îndepărta orice peliculă uscată rămasă de pe suprafața plăcii, expunând liniile de cupru pur.
Inspecția stratului interior și tratamentul de rumenire Toate plăcile de bază ale stratului interior sunt supuse unei inspecții optice automate pentru a identifica rapid defectele, cum ar fi circuite deschise, scurtcircuite și goluri. Plăcile defecte sunt direct sortate și reprelucrate. Plăcile de miez calificate intră în procesul de rumenire, un pas crucial înainte de laminarea plăcilor multistrat. Prin tratament chimic, pe suprafața circuitului de cupru se generează un strat de oxid uniform, aspru, îmbunătățind semnificativ rezistența de legătură între suprafața de cupru și preimpregnat, prevenind delaminarea interstratului. Pentru PCB-uri cu 12 straturi cu mai mult de 8 straturi interioare, parametrii de rumenire trebuie calibrați uniform pentru a asigura efecte consistente de rugosire pe fiecare placă de miez din stratul interior.
3. Procesul de bază de laminare stratificată
Laminarea este procesul de bază în fabricarea PCB-urilor multistrat și o diferență semnificativă între procesele PCB cu 8 straturi și 12 straturi. Creșterea numărului de straturi duce la o actualizare cuprinzătoare a numărului de laminate, preciziei de aliniere, profilurilor de control al temperaturii și parametrilor de presiune, determinând direct rezistența structurală generală și randamentul plăcii.
1). Pre-stivuire și poziționare Conform structurii de stivă pre-setată, placa interioară brună, preimpregnată și folia exterioară de cupru sunt stivuite secvenţial. 8-PCB-urile stratificate, datorită mai puține laminări, în cea mai mare parte folosesc pini mecanici pentru poziționare, permițând controlul offset-ului interstrat într-un interval rezonabil de trei segmente de laminare, laminare în trei straturi de PCB5} creșterea semnificativă a riscului de abatere cumulativă a stratului intermediar. Stivuirea segmentelor de mijloc și stivuirea generală necesită un sistem de poziționare cu laser, cu precizie de poziționare care depășește cu mult poziționarea mecanică tradițională, asigurând alinierea precisă a zeci de straturi. Nituirea temporară se realizează după stivuire pentru a preveni nealinierea stratului în timpul transportului.
2). Întărire prin presare la cald cu vid Plăcile stivuite sunt trimise la un laminator cu vid. Mediul de vid elimină complet aerul din stratul intermediar, prevenind formarea de bule. Ambele tipuri de plăci utilizează un proces de încălzire segmentată și de presurizare în gradient. În primul rând, pre-presarea la temperatură joasă--permite preimpregnatului să se topească și să curgă inițial, umplând golurile minuscule dintre straturi. Apoi, temperatura și presiunea sunt crescute pentru presurizarea principală, permițând preimpregnatului să impregneze complet suprafața plăcii de miez. În cele din urmă, întărirea se realizează la o temperatură constantă, întărirea completă a rășinii și lipirea tuturor straturilor într-o structură unificată. Parametrii de temperatură și presiune pentru cele două laminate ale PCB-ului cu 8 straturi sunt relativ largi, rezultând o toleranță mai mare pentru erorile de proces. Pentru PCB cu 12 straturi, fiecare laminare segmentată necesită o curbă de control al temperaturii setată separat. Presele la cald multiple acumulează continuu stres termic, prin urmare, ratele de încălzire și răcire, timpii de menținere și nivelurile de presiune necesită un control precis. Timpul de menținere pentru fiecare laminare este mai lung pentru a asigura întărirea simultană a mai multor straturi de rășină, prevenind deformarea plăcii și stresul intern inegal. După fiecare rundă de laminare, plăcile sunt lăsate să se răcească natural la temperatura camerei înainte de următoarea rundă de laminare și începe presarea, până când toate straturile sunt integrate.
4. Procesul de găurire și metalizare a găurilor
După laminare, întreaga placă intră în procesul de găurire. Găurile sunt canalele cheie pentru conductivitatea interstratului. Diferențele în grosimea plăcii și numărul de straturi duc la diferențe semnificative în parametrii de găurire, dificultatea de prelucrare și procesele de galvanizare între PCB-urile cu 8 straturi și 12 straturi.
Găurire mecanică PCB-urile multistrat{0}}înalte folosesc burghie din carbură pentru găurirea mecanică, cu specificații corespunzătoare pentru burghiu potrivite cu diferite cerințe privind diametrul găurii. 8-PCB-urile cu straturi au o placă mai subțire și adâncime de găurire mai mică; viteza de forare și parametrii vitezei de avans sunt setate în mod convențional, iar precizia poziției găurii este ușor de controlat. 12-PCB-urile stratului au o grosime totală mai mare și adâncime de foraj crescută; prin urmare, viteza de avans a forajului trebuie redusă, viteza optimizată și frecvența de îndepărtare a așchiilor trebuie crescută pentru a preveni uzura-la temperaturii ridicate a burghiului, bavurile pe pereții găurii și nealinierea poziției găurii. După găurire, toate găurile sunt debavurate și detartrarea este efectuată pentru a îndepărta resturile de rășină și așchii de cupru, asigurând pereți netezi și curați.
Metalizarea găurii și galvanizarea După găurire, materialul plăcii este supus mai întâi placare chimică cu cupru, depunând un strat subțire de cupru pe pereții găurii izolatori pentru a construi un strat conductor de bază și a obține conductivitatea inițială în pereții găurii. Acesta este urmat de un proces de galvanizare-plină, în care electroliza îngroașă stratul de cupru de pe pereții găurii și stratul de cupru de pe suprafața plăcii, asigurând stabilitatea conductivității interstratului. Pentru PCB-uri cu 8-straturi, galvanizarea convențională în curent continuu este suficientă pentru a îndeplini cerințele privind grosimea găurii de cupru. Pentru PCB-uri cu 12-straturi, cu mai multe straturi și conexiuni mai lungi ale stratului conductiv, distribuția neuniformă a curentului în unele zone de găuri dens împachetate necesită procese de galvanizare segmentată sau galvanizare prin impuls pentru a asigura o grosime uniformă a stratului de cupru pe pereții găurii și pentru a preveni defecțiunile de conductivitate cauzate de straturile de cupru excesiv de subțiri în anumite zone. Pentru unele plăci cu 12 straturi de densitate mare, poate fi utilizat un proces de galvanizare de umplere pentru a găzdui structuri complexe de găuri. După galvanizare, grosimea găurii și conductivitatea cuprului sunt inspectate, iar plăcile cu straturi de cupru deteriorate de pe pereții găurii sunt aruncate.
5. Procesul de fabricare a circuitului stratului exterior
După găurirea și metalizarea întregii plăci, circuitul stratului exterior este fabricat. Acest proces este în mare parte același cu circuitul stratului interior, dar deoarece placa este deja formată, standardele de control sunt mai stricte. În primul rând, suprafața plăcii este curățată temeinic și aspre pentru a îndepărta reziduurile de galvanizare. Apoi, se aplică o peliculă uscată fotosensibilă. Printr-o serie de procese, inclusiv imagistica laser, dezvoltare, gravare și îndepărtarea peliculei, se formează circuitul conductor exterior. În comparație cu stratul interior, circuitul stratului exterior este expus direct mediului extern. După gravare, marginile și lățimea liniei sunt inspectate cu atenție pentru a se asigura că aspectul și performanța respectă standardele. După finalizarea procesului, echipamentul de inspecție optică este utilizat pentru o inspecție completă pentru a verifica eventualele defecte de aspect în circuitul stratului exterior.
6. Mască de lipit, tratarea suprafeței și prelucrarea formei
Acoperire cu masca de lipit După ce circuitul stratului exterior trece inspecția, cerneala pentru masca de lipit este acoperită pe întreaga suprafață a plăcii. După pre-cocere, expunere, dezvoltare și întărire, numai zonele conductoare sunt expuse, în timp ce restul suprafeței plăcii este acoperită de stratul de mască de lipit. Stratul de mască de lipit izolează umiditatea și praful extern, prevenind oxidarea circuitului și scurtcircuitele, îmbunătățind în același timp performanța de izolație a plăcii. Procesul pentru PCB-urile cu 8 și 12 straturi este practic același în acest pas, singura diferență fiind alegerea cernelii rezistente la lipire în funcție de scenariul de aplicare.
Tratarea suprafeței Metoda adecvată de tratare a suprafeței este selectată în funcție de scenariul de aplicare. Procesele obișnuite includ placarea cu nichel-chimic cu aur, filmul organic rezistent la lipire și nivelarea cu aer cald. Funcția principală a acestui proces este de a proteja zonele conductoare expuse, de a îmbunătăți rezistența la oxidare și performanța conexiunii. Cele două tipuri de plăci multistrat pot fi adaptate în mod flexibil cu procesul, în funcție de cerințele-utilizatorului final.
Prelucrarea formei Folosind mașini de frezat CNC sau ștanțare cu matriță, materialul plăcii este prelucrat în forma și dimensiunile cerute de client, iar marginile în exces sunt tăiate. După procesare, marginile plăcii sunt șlefuite pentru a se asigura că marginile sunt plate și netede, fără margini ascuțite, delaminare, ciobire sau alte probleme.
7. Inspecția finală și sortarea produsului finit
O inspecție cuprinzătoare este efectuată în stadiul produsului finit, împărțită în trei secțiuni principale: inspecția aspectului, inspecția dimensională și inspecția continuității electrice. Inspecția vizuală se bazează pe o combinație de muncă manuală și echipament optic pentru a verifica dacă există daune, pete și diferențe de culoare în cerneală, circuite și găuri de pe suprafața plăcii. Inspecția dimensională folosește instrumente de precizie pentru a verifica grosimea plăcii, dimensiunile generale și coordonatele găurilor, asigurându-se că toți parametrii respectă standardele. Inspecția electrică folosește echipamente specializate pentru a testa continuitatea stratului intermediar și performanța izolației punct{3}}cu-, identificând circuitele deschise ascunse și scurtcircuitele. După ce au trecut toate inspecțiile, PCB-urile multistrat cu 8-straturi și 12 straturi sunt curățate, protejate la umiditate și ambalate înainte de a fi depozitate. Produsele defecte sunt clasificate și înregistrate în funcție de tipul defectului, oferind suport de date pentru optimizarea ulterioară a procesului.
Procesarea PCB-urilor multistrat cu 8-strat și 12-strat este un sistem extrem de sofisticat de procese interconectate. În timp ce logica lor de procesare de bază este similară, diferențele de bază se află în patru domenii cheie: stivuirea straturilor, numărul de laminare, precizia de aliniere și găurirea/placarea. PCB-ul cu 12-straturi, cu un număr de straturi dublat, prezintă o complexitate semnificativ crescută, dificultate de procesare și standarde de precizie, impunând cerințe mult mai mari pentru echipamentele de producție, ajustări ale parametrilor procesului și controlul mediului în atelier, în comparație cu PCB-urile cu 8 straturi. În producția efectivă, reglarea fină a parametrilor și controlul detaliilor în fiecare proces afectează direct randamentul și stabilitatea produsului finit. Doar respectând cu strictețe specificațiile de procesare a plăcilor multistrat și optimizând soluțiile de proces corespunzătoare pentru diferite straturi de plăci putem produce produse PCB multistrat cu performanțe stabile și îndeplinind standardele de calitate, satisfacând astfel nevoile de aplicare ale diverselor dispozitive electronice de ultimă generație.