多層板(Multi-Layer Boards) 為了增加可以布線的面積,多層板用上了更多單或雙面的布線板。用一塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層或二塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層的印刷線路板,通過定位系統(tǒng)及絕緣粘結(jié)材料交替在一起且導(dǎo)電圖形按設(shè)計要求進行互連的印刷線路板就成為四層、六層印刷電路板了,也稱為多層印刷線路板。板子的層數(shù)并不代表有幾層獨立的布線層,在特殊情況下會加入空層來控制板厚,通常層數(shù)都是偶數(shù),并且包含最外側(cè)的兩層。大部分的主機板都是4到8層的結(jié)構(gòu),不過技術(shù)上理論可以做到近100層的PCB板。大型的超級計算機大多使用相當多層的主機板,不過因為這類計算機已經(jīng)可以用許多普通計算機的集群代替,超多層板已經(jīng)漸漸不被使用了。因為PCB中的各層都緊密的結(jié)合,一般不太容易看出實際數(shù)目,不過如果仔細觀察主機板,還是可以看出來。
下面就是生產(chǎn)多層板的工序了,其中主要是對外層的處理。
1. 棕化:對做好了的內(nèi)層進行棕化。棕化是為了讓有銅的表面更加粗糙,使其可以在壓合過程與PP有更好的結(jié)合力。無銅的地方由于之前被蝕刻掉了,露出了基材的地方表面就已經(jīng)比較粗糙了。我們廠的棕化線不僅對內(nèi)層進行了表面粗化處理,還對內(nèi)層進行了表面去污和清洗的處理。
2. 壓合:壓合需要的材料有銅箔,PP(prepreg)和內(nèi)層線路板。以一個四層板為例,壓合是用兩片PP分別放在內(nèi)層的上面和下面,然后再分別在它們的上面和下面放置銅箔。銅箔充當了多層板的外層。在真空壓合機的高溫和壓力的作用下,PP將會成為一種熔融狀態(tài)而充當了內(nèi)層與銅箔的粘合劑,同時又充當內(nèi)層與銅箔的絕緣體。冷卻后,PP將凝固并牢牢的將銅箔和內(nèi)層結(jié)合在一起。這樣一塊四層板就做好了。
壓合之前要進行疊板。疊板的過程一定要在一個清潔的房間進行,且房間內(nèi)的溫度和濕度要相應(yīng)的加以控制。目的是盡量避免在壓合過程中出現(xiàn)起泡,開層或板曲的缺陷。為控制板內(nèi)的水分含量,必要時要對板進行烤板。疊好板后應(yīng)盡快進行壓合以防止預(yù)處理好的板重新吸入過多的空氣中的水分及內(nèi)層板銅面被氧化。
在疊板時會使用到牛皮紙。牛皮紙的作用是為了使在壓合時壓力能均勻地被運用在各疊層,同時也起到了一個溫度升高的緩沖的作用。最后,牛皮紙也有增加疊層之間的摩擦的作用,從而防止在壓合過程時疊層之間打滑。在壓合時要充分考慮到B-stage的Tg值。具有不同的Tg值的B-stage要用相應(yīng)的溫度和時間對其進行加溫,從而使其充分地與銅箔和內(nèi)層板粘合在一起,防止出現(xiàn)空隙。同時也要考慮到B-stage被過分的融化使內(nèi)層板與銅箔間的B-stage過薄或缺失,從而造成絕緣不良及其他引起報廢的缺陷。壓合完后就是冷卻過程。在冷卻過程要注意避免出現(xiàn)壓合好的板內(nèi)有內(nèi)應(yīng)力。可以在壓合后對板進行焗板,釋放可能存在的板內(nèi)應(yīng)力,防止在后續(xù)處理時板出現(xiàn)開層或板曲等不良現(xiàn)象。
3. 鉆孔:初始鉆孔。大部分孔會在初鉆時會被在壓合好的板上鉆出來,包括NPTH和PTH孔。鉆PTH孔時要對孔的直徑在客戶要求的原始大小下進行補償,考慮到在沉銅和電鍍時孔徑會縮小。對于孔徑較大的鉆孔,應(yīng)該先鉆卸力孔。如果孔間距太小或孔與線路間距太小,應(yīng)考慮采取二鉆的方式。
孔的作用主要有兩個:一是連接不同層的線路;二是方便元件插入和用于定位。不同的基材對鉆孔會有不同的影響。其中主要是基材中的玻璃纖維。玻璃纖維越粗,孔會更容易被鉆偏,且鉆出來的孔的孔壁越容易變粗糙。不同Tg值的基材對鉆孔也會有不同的影響。高Tg值的板鉆孔時孔壁更不容易出現(xiàn)膠渣。但是高Tg值的板更加堅硬和粗糙,鉆孔時容易造成鉆刀的磨損及孔壁粗糙。
鉆孔要用到鉆刀。鉆刀是一種鎢碳化物,具有硬脆和相對經(jīng)濟的特點。鉆刀的質(zhì)量直接會影響到鉆孔的質(zhì)量,所以對鉆刀的檢查是非常重要的,特別是對重復(fù)利用的鉆刀的檢查。為了降低鉆孔的平均花費成本,鉆刀會在被使用后在顯微鏡下被檢查和打磨,以達到可以重復(fù)利用的狀態(tài)。對鉆刀的打磨只是在刀嘴上進行打磨,而鉆刀邊緣在前次使用后變得相對鈍,所以重復(fù)利用鉆刀的次數(shù)是有限的。一般來說,用于更小孔徑的鉆刀被重復(fù)利用的次數(shù)要小于用于大孔徑的鉆刀,主要原因是因為小孔徑的鉆刀在使用時更容易斷,不能被重復(fù)使用;其次是鉆小孔對鉆刀的要求更高,被重新修繕的鉆刀仍不能很好的達到鉆小孔鉆刀的要求。
由于鉆刀是螺紋狀的,這種設(shè)計其中的一個原因是為了鉆孔過程產(chǎn)生的碎屑能夠有足夠的空間被吸出去,從而減少鉆刀的摩擦。因此,鉆孔時疊板的厚度加上鋁片和墊板的總厚度不能超過鉆刀有螺紋區(qū)域的長度。
在鉆孔時,一般會將幾塊板疊好一起進行鉆孔。疊板的上面會鋪上一層鋁片。這片鋁片有很多的作用:1、使鉆刀居中,防止孔鉆偏;2、為鉆刀降溫,防止鉆刀斷裂;3、防止銅箔起毛刺;4、防止孔和鉆刀的污染;5、防止板面出現(xiàn)機器鉆孔由于壓力而留下的印記。同時在疊板是要在底部墊上一塊紙質(zhì)的板,其作用是:1、給鉆刀在鉆完疊板后提供一個良好的鋪墊;2、防止出現(xiàn)銅箔起毛刺;3、防止孔及鉆刀受碎屑的污染;4、降低鉆孔時產(chǎn)生的溫度;5、提高鉆孔的質(zhì)量。
在鉆孔的整個過程中,廠房的濕度、溫度及清潔度一定要很好的控制。
濕度和清潔度不僅會影響鉆孔的質(zhì)量,而且會對鉆機造成很多負面影響。濕度較高的空氣會對腐蝕鉆機的原件,從而影響鉆機的工作效率和維修成本??諝庵械幕覊m也會蝕刻鉆機的原件。
4. 去毛邊:機器鉆孔會在孔的邊緣留下毛邊,為了后面沉銅和貼干膜不受影響,這些毛邊必須清除掉。
5. 去污:由于內(nèi)層的銅箔非常的薄,那么在鉆孔時,由上而下這些銅很容易被鉆刀攜帶的殘留物覆蓋。雖然這些殘留物非常的少,但對于本身很薄的銅箔來說,附著的殘留物會影響其與沉銅過程的銅的結(jié)合性,進而影響這些孔的導(dǎo)電性能。
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