想挑戰(zhàn)下高多層板嗎？

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(gè)詞：高端，復(fù)雜，貴，周期長(zhǎng)。

咱們作為搞技術(shù)的，應(yīng)該都想挑戰(zhàn)下高多層板，不過(guò)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(méi)有高多層板的需求，那我們自然很難有練手的機(jī)會(huì)。好在隨著數(shù)字化不斷深入各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域，高多層已成為PCB行業(yè)未來(lái)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一，咱們的機(jī)會(huì)是越來(lái)越多。今天呢，就先給兄弟們簡(jiǎn)單介紹下，高多層板為什么貴。簡(jiǎn)單說(shuō)，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(huì)面臨層間連接、層間堆疊和對(duì)準(zhǔn)、信號(hào)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(duì)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(lái)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(gè)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(duì)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(lái)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(cè)工序。多層板的生產(chǎn)工藝流程如果細(xì)化展開(kāi)，通常需要約200個(gè)不同的加工步驟。因此，對(duì)PCB設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，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(guò)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(duì)于多層板的疊層結(jié)構(gòu)，需要注意各個(gè)層次結(jié)構(gòu)必須對(duì)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(duì)稱層上。如果分布不均勻，加熱時(shí)熱應(yīng)力不均衡會(huì)造成電路板產(chǎn)生翹曲。而對(duì)多層板結(jié)構(gòu)質(zhì)量影響很大的因素之一是各個(gè)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(guò)鉆孔連接后，各層之間的電路可能出現(xiàn)開(kāi)短路問(wèn)題。通過(guò)機(jī)械對(duì)位孔進(jìn)行精確調(diào)整，然后在層疊時(shí)使用定位銷來(lái)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(duì)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(duì)內(nèi)部電路層進(jìn)行檢查對(duì)于確保質(zhì)量至關(guān)重要，在這個(gè)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(dòng)光學(xué)檢查）自動(dòng)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(jué)比對(duì)。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(guò)半固化片隔開(kāi)，半固化片作為絕緣材料避免各個(gè)銅層的短路，同時(shí)半固化片在經(jīng)過(guò)加熱之后，其中的樹(shù)脂會(huì)再次呈現(xiàn)融化狀態(tài)實(shí)現(xiàn)各個(gè)覆銅層壓板的粘結(jié)。最后，壓合后的各個(gè)層通過(guò)金屬化的孔連接起來(lái)。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(chǎng)景。壓合的精確控制對(duì)于受控阻抗傳輸線的特性阻抗影響至關(guān)重要，在壓制過(guò)程中，隨著溫度的升高，半固化片中的環(huán)氧樹(shù)脂會(huì)重新融化，它通過(guò)流動(dòng)填充導(dǎo)線之間的空隙，并將內(nèi)層粘合在一起，樹(shù)脂的流膠特性會(huì)影響最終的信號(hào)層與參考層的距離，信號(hào)層與其參考層的距離變化對(duì)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(gè)大的工作面板上進(jìn)行生產(chǎn)的，對(duì)于特性阻抗管控而言，整個(gè)大的面板在壓合時(shí)，樹(shù)脂流動(dòng)的均勻性對(duì)于阻抗變化的影響也不容忽視，這時(shí)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(shuō)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(pán)中孔工藝和正片工藝，全方位確保產(chǎn)品的高品質(zhì)。

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