Meerlaagse PCB's worden met hun meer-gelaagde geleidende structuur en stabiele elektrische prestaties veel gebruikt in hoogwaardige- domeinen zoals communicatie, servers en industriële besturings. 8-laag- en 12--laags PCB's. Ze vallen in de categorie hoog-meerlaagse printplaten, met complexe verwerkingsprocedures en extreem hoge eisen aan apparatuurprecisie, procesparameters en omgevingscontrole. Hoewel hun algehele procesraamwerk vergelijkbaar is, bestaan er aanzienlijke verschillen in kernaspecten zoals stapelen, lamineertijden, uitlijningsnauwkeurigheid, boren en galvaniseren als gevolg van het toenemende aantal lagen. Het volgende gedeelte, gebaseerd op praktische productie-ervaring, schetst de volledige verwerkingsstroom en de belangrijkste technologische punten voor beide soorten meerlaagse PCB's.
1. Voor-verwerking van materialen en stapelplanning
De voorbewerking van het materiaal- is van fundamenteel belang om de stabiliteit van het bord te garanderen. Zowel 8-- als 12--laags PCB's gebruiken koper-clad laminate (CCL) kernplaten, prepreg (PP-vellen) en koperfolie als kernmaterialen, die alleen verschillen in de stapelmethode. Bij aankomst van grondstoffen is de eerste stap het snijden. De hele rol CCL wordt volgens productiespecificaties in kernplaten van standaard-formaat gesneden. De snijranden moeten glad en braamvrij zijn-om delaminatieproblemen bij daaropvolgende processen te voorkomen. Hierna worden de planken gebakken om vocht te verwijderen. Hoog-gelaagde meerlaagse platen absorberen gemakkelijk vocht; Bij bakken op hoge-temperatuur wordt dit vocht volledig verwijderd, waardoor defecten zoals luchtbellen en delaminatie na het lamineren worden voorkomen. Voor het stapelen van lagen gebruiken 8-laags PCB's doorgaans een symmetrisch 2+4+2 of 4+4 stapelpatroon, verdeeld in twee of drie modules. Voor een algehele versmelting zijn slechts twee volledige lamineringen nodig. De symmetrische structuur compenseert effectief de thermische spanning en verkleint de kans op kromtrekken van de plaat.. 12-laag PCB's hebben nog meer lagen, waardoor het aantal interne geleidende en isolerende lagen wordt verdubbeld. Meestal wordt een 4+4+4 stapelstructuur met drie segmenten gebruikt, waarvoor drie onafhankelijke lamineerbewerkingen nodig zijn. Elk segment van de stapel moet onafhankelijk de fabricage-, bruinings- en voorstapelprocessen van de binnenlaag voltooien. Hoe meer lagen, hoe hoger de complexiteit van het stapelen tussen de lagen en hoe groter het risico op cumulatieve afwijkingen, waardoor de controle op de stapelvolgorde strenger wordt. Prepreg dient als tussenlaagisolatie en hechtmateriaal. Voor beide typen platen worden geschikte specificaties geselecteerd op basis van isolatiedikte en impedantie-eisen, en bij het stapelen wordt strikt voldaan aan de regel van afwisselende plaatsing van de kernplaat en prepreg.
2. Fabricageproces van binnenlaagcircuits
De binnenste lagen zijn de kerndragers voor signaaloverdracht in meerlaagse PCB's. Het productieproces voor de binnenlagen van 8-laags en 12-laags PCB's is hetzelfde, inclusief oppervlaktebehandeling van de plaat, patroonoverdracht, etsen, filmverwijdering, inspectie en bruin worden. 12-PCB's, vanwege het grotere aantal binnenlagen, stellen hogere eisen aan de consistentie van batchverwerking.
Reinigen en opruwen van plaatoppervlakken
Na het snijden gaat de kernplaat eerst naar de reinigingsproductielijn, waar chemische oplossingen en wassen met hoge-drukwater olie-, stof- en oxidelagen van het plaatoppervlak verwijderen. Vervolgens ondergaat het koperoppervlak een micro-opruwingsbehandeling om de hechting tussen de lichtgevoelige film en het koperoppervlak te verbeteren, waardoor het loslaten van de film en circuitdefecten tijdens patroonoverdracht worden voorkomen. Het gehele reinigingsproces wordt voltooid in een cleanroom en deeltjes in de lucht worden streng gecontroleerd om te voorkomen dat onzuiverheden zich aan het plaatoppervlak hechten.
Patroonoverdracht en etsen
Na het reinigen wordt de lichtgevoelige droge film gelijkmatig op de kernplaat aangebracht. Patroonreplicatie wordt voltooid met behulp van laser-direct-imagingapparatuur. Deze methode biedt een hoge uitlijningsnauwkeurigheid en kan voldoen aan de verwerkingsvereisten van fijne schakelingen. Na de beeldvorming wordt een ontwikkeloplossing gebruikt om de droge film in de niet-blootgestelde gebieden op te lossen, waardoor de te etsen koperfoliegebieden bloot komen te liggen. Vervolgens begint het etsproces, waarbij een gespecialiseerde etsoplossing wordt gebruikt om overtollig blootliggend koperfolie te verwijderen, waardoor alleen de volledige geleidende lijnen van de binnenlaag overblijven. Tijdens de verwerking worden de temperatuur van de oplossing en de spuitdruk in realtime bewaakt en wordt de hoeveelheid lateraal etsen strikt gecontroleerd om nette lijnranden te garanderen. Na het etsen wordt een stripoplossing gebruikt om de resterende droge film van het plaatoppervlak te verwijderen, waardoor de zuivere koperlijnen bloot komen te liggen.
Inspectie van de binnenlaag en bruiningsbehandeling Alle kernplaten van de binnenlaag ondergaan geautomatiseerde optische inspectie om snel defecten zoals open circuits, kortsluitingen en gaten te identificeren. Defecte platen worden direct gesorteerd en herwerkt. Gekwalificeerde kernplaten gaan het bruiningsproces in, een cruciale stap vóór het lamineren van meerlaagse platen. Door middel van een chemische behandeling wordt een uniforme, ruwe oxidelaag gegenereerd op het oppervlak van het koperen circuit, waardoor de hechtsterkte tussen het koperoppervlak en de prepreg aanzienlijk wordt verbeterd, waardoor delaminatie tussen de lagen wordt voorkomen. Voor 12-laags PCB's met meer dan 8 binnenlagen moeten de bruiningsparameters uniform worden gekalibreerd om consistente opruwingseffecten op elke kernplaat van de binnenlaag te garanderen.
3. Kernproces van gelaagde laminering
Lamineren is het kernproces bij de productie van meerlaagse PCB's en een aanzienlijk verschil tussen 8-laags en 12-laags PCB-processen. Het vergroten van het aantal lagen leidt tot een uitgebreide upgrade van het aantal lamineringen, de uitlijningsnauwkeurigheid, temperatuurcontroleprofielen en drukparameters, die rechtstreeks de algehele structurele sterkte en opbrengst van de plaat bepalen.
1). Voor-stapelen en positioneren Volgens de vooraf- ingestelde stapelstructuur worden de gebruinde binnenkernplaat, prepreg en buitenste koperfolie opeenvolgend gestapeld. 8-laag-PCB's, vanwege minder lamineringen, waarbij meestal mechanische pinnen worden gebruikt voor positionering, waardoor de offset tussen de lagen binnen een redelijk bereik kan worden geregeld. 12-laag-PCB's ondergaan drie gesegmenteerde lamineringen, waardoor het risico op cumulatieve afwijkingen tussen de lagen aanzienlijk toeneemt. Voor stapelen in het midden-segment en voor algemeen stapelen is een laserpositioneringssysteem nodig, met een positioneringsnauwkeurigheid die veel groter is dan de traditionele mechanische positionering, waardoor een nauwkeurige uitlijning van tientallen lagen wordt gegarandeerd. Tijdelijk klinken wordt uitgevoerd na het stapelen om verkeerde uitlijning van de lagen tijdens transport te voorkomen.
2). Vacuüm-warmpersuitharding De gestapelde platen worden naar een vacuümlamineerder gestuurd. De vacuümomgeving verwijdert de lucht tussen de lagen volledig, waardoor belvorming wordt voorkomen. Beide typen platen maken gebruik van een gesegmenteerd verwarmings- en gradiëntdrukproces. Ten eerste zorgt het voorpersen bij lage-temperatuur- ervoor dat de prepreg aanvankelijk smelt en vloeit, waardoor kleine openingen tussen de lagen worden opgevuld. Vervolgens worden de temperatuur en de druk verhoogd om de hoofddruk op peil te brengen, waardoor de prepreg het oppervlak van de kernplaat volledig kan impregneren. Ten slotte wordt het uitharden uitgevoerd bij een constante temperatuur, waardoor de hars volledig uithardt en alle lagen tot een uniforme structuur worden gebonden. De temperatuur- en drukparameters voor de twee lamellen van de 8-laags PCB zijn relatief breed, wat resulteert in een hogere tolerantie voor procesfouten. Voor de 12-laags PCB vereist elke gesegmenteerde laminering een afzonderlijk ingestelde temperatuurregelcurve. Meerdere hete persen accumuleren voortdurend thermische spanningen, daarom moeten de verwarmings- en koelsnelheden, houdtijden en drukniveaus allemaal nauwkeurig worden gecontroleerd. De houdtijd voor elke laminering is langer om gelijktijdige uitharding van de meerdere harslagen te garanderen, waardoor vervorming van de plaat en ongelijkmatige interne spanning wordt voorkomen. Na elke lamineerronde mogen de platen op natuurlijke wijze afkoelen tot kamertemperatuur voordat de volgende lamineerronde en het persen begint, totdat alle lagen zijn geïntegreerd.
4. Boren en gatenmetallisatieproces
Na het lamineren gaat het hele bord het boorproces in. Gaten zijn de belangrijkste kanalen voor de geleidbaarheid tussen de lagen. Verschillen in plaatdikte en aantal lagen resulteren in aanzienlijke verschillen in boorparameters, verwerkingsmoeilijkheden en galvaniseerprocessen tussen 8-laags en 12-laags PCB's.
Mechanisch boren Hoog-meerlaagse PCB's gebruiken hardmetalen boren voor mechanisch boren, waarbij de bijbehorende boorspecificaties zijn afgestemd op de verschillende gatdiametervereisten. 8-laag-PCB's hebben een dunnere plaat en een geringere boordiepte; De parameters voor boorsnelheid en voedingssnelheid worden op conventionele wijze ingesteld, en de nauwkeurigheid van de gatpositie is eenvoudig te controleren.. 12-laag-PCB's hebben een grotere totale dikte en een grotere boordiepte; Daarom moet de boorvoedingssnelheid worden verlaagd, de snelheid worden geoptimaliseerd en de frequentie van de spaanverwijdering worden verhoogd om slijtage van de boor bij hoge-temperaturen, bramen op de gatwanden en een verkeerde uitlijning van de gatpositie te voorkomen. Na het boren worden alle gaten ontbraamd en wordt ontkalkt om achtergebleven harsresten en koperspaanders te verwijderen, waardoor gladde en schone gatwanden worden gegarandeerd.
Gatenmetalliseren en galvaniseren Na het boren ondergaat het plaatmateriaal eerst een chemische koperbeplating, waarbij een dunne laag koper op de isolerende gatwanden wordt afgezet om een geleidende basislaag op te bouwen en initiële geleidbaarheid binnen de gatwanden te bereiken. Dit wordt gevolgd door een volledig-plaatgalvanisatieproces, waarbij elektrolyse de koperlaag op de wanden van de gaten en de koperlaag op het plaatoppervlak dikker maakt, waardoor de stabiliteit van de geleidbaarheid tussen de lagen wordt gewaarborgd. Voor 8--laags PCB's is conventioneel DC-galvaniseren voldoende om aan de vereisten voor de koperdikte van de gaten te voldoen. Voor PCB's met 12- lagen, met meer lagen en langere geleidende laagverbindingen, vereist een ongelijke stroomverdeling in sommige dicht opeengepakte gaten gesegmenteerde galvaniseer- of pulsgalvaniseerprocessen om een uniforme koperlaagdikte op de gatwanden te garanderen en geleidbaarheidsfouten te voorkomen die worden veroorzaakt door te dunne koperlagen in bepaalde gebieden. Voor sommige 12-laags platen met hoge dichtheid kan een galvanisch vulproces worden gebruikt om complexe gatstructuren op te vangen. Na het galvaniseren worden de koperdikte en de geleidbaarheid van het gat geïnspecteerd en worden platen met beschadigde koperlagen op de gatwanden weggegooid.
5. Fabricageproces van buitenlaagcircuits
Na het boren en metalliseren van de hele plaat, worden de schakelingen van de buitenste laag vervaardigd. Dit proces is grotendeels hetzelfde als de circuits van de binnenlaag, maar omdat het bord al is gevormd, zijn de besturingsnormen strenger. Eerst wordt het plaatoppervlak grondig gereinigd en opgeruwd om galvaniseerresten te verwijderen. Vervolgens wordt een lichtgevoelige droge film aangebracht. Door een reeks processen, waaronder laserbeeldvorming, ontwikkeling, etsen en filmverwijdering, worden de buitenste geleidende circuits gevormd. Vergeleken met de binnenlaag worden de circuits van de buitenlaag direct blootgesteld aan de externe omgeving. Na het etsen worden de randen en lijnbreedte zorgvuldig geïnspecteerd om er zeker van te zijn dat het uiterlijk en de prestaties aan de normen voldoen. Nadat het proces is voltooid, wordt optische inspectieapparatuur gebruikt voor een volledige inspectie om te controleren op eventuele uiterlijke defecten in de circuits van de buitenste laag.
6. Soldeermasker, oppervlaktebehandeling en vormverwerking
Soldeermaskercoating Nadat de circuits van de buitenste laag de inspectie hebben doorstaan, wordt soldeermaskerinkt op het gehele bordoppervlak aangebracht. Na het voor- bakken, belichten, ontwikkelen en uitharden worden alleen de geleidende gebieden blootgelegd, terwijl de rest van het plaatoppervlak wordt bedekt door de soldeermaskerlaag. De soldeermaskerlaag isoleert extern vocht en stof, waardoor circuitoxidatie en kortsluiting wordt voorkomen, terwijl ook de isolatieprestaties van de plaat worden verbeterd. Het proces voor 8-laags en 12-laags PCB's is in deze stap in principe hetzelfde, met als enige verschil de keuze van de soldeerresistente inkt op basis van het toepassingsscenario.
Oppervlaktebehandeling De juiste oppervlaktebehandelingsmethode wordt geselecteerd op basis van het toepassingsscenario. Veel voorkomende processen zijn onder meer chemisch nikkel-vergulden, organische soldeerbeschermingsfilm en heteluchtnivellering. De belangrijkste functie van dit proces is het beschermen van blootgestelde geleidende gebieden, het verbeteren van de oxidatieweerstand en de verbindingsprestaties. De twee typen meerlaagse platen kunnen flexibel worden afgestemd op het proces, afhankelijk van de -eisen van de eindgebruiker.
Vormbewerking Met behulp van CNC-freesmachines of stansen wordt het plaatmateriaal in de gewenste vorm en afmetingen van de klant verwerkt en worden overtollige randen afgesneden. Na verwerking worden de plaatranden geschuurd om ervoor te zorgen dat de randen vlak en glad zijn, zonder scherpe randen, delaminatie, chippen of andere problemen.
7. Eindinspectie en sorteren van het eindproduct
In de fase van het eindproduct wordt een uitgebreide inspectie uitgevoerd, verdeeld in drie hoofdsecties: inspectie van het uiterlijk, inspectie van de afmetingen en inspectie van de elektrische continuïteit. Visuele inspectie is afhankelijk van een combinatie van handarbeid en optische apparatuur om te controleren op schade, vlekken en kleurverschillen in de inkt, circuits en gaten in het bordoppervlak. Dimensionale inspectie maakt gebruik van precisie-instrumenten om de plaatdikte, algemene afmetingen en gatcoördinaten te verifiëren, zodat alle parameters aan de normen voldoen. Bij elektrische inspectie wordt gebruik gemaakt van gespecialiseerde apparatuur om de continuïteit en isolatieprestaties van de tussenlagen puntsgewijs te testen, waarbij verborgen open circuits en kortsluitingen worden geïdentificeerd. Nadat ze alle inspecties hebben doorstaan, worden 8-laags en 12-laags meerlaagse PCB's gereinigd, vochtbestendig gemaakt en verpakt voordat ze worden opgeslagen. Defecte producten worden gecategoriseerd en geregistreerd op basis van het type defect, waardoor gegevensondersteuning wordt geboden voor daaropvolgende procesoptimalisatie.
De verwerking van 8-laags en 12-laags meerlaagse PCB's is een zeer geavanceerd systeem van onderling verbonden processen. Hoewel hun basisverwerkingslogica vergelijkbaar is, liggen de belangrijkste verschillen op vier belangrijke gebieden: het stapelen van lagen, het aantal lamineringen, de nauwkeurigheid van de uitlijning en het boren/plateren. De 12--laags PCB, met een verdubbeld aantal lagen, vertoont een aanzienlijk grotere complexiteit, verwerkingsmoeilijkheden en precisienormen, waardoor veel hogere eisen worden gesteld aan productieapparatuur, procesparameteraanpassingen en werkplaatsomgevingscontrole vergeleken met 8-laags PCB's. Bij de daadwerkelijke productie hebben de fijnafstemming van parameters en de controle van details in elk proces rechtstreeks invloed op de opbrengst en stabiliteit van het eindproduct. Alleen door de verwerkingsspecificaties voor meerlaagse platen strikt te volgen en de bijbehorende procesoplossingen voor verschillende lagen platen te optimaliseren, kunnen we hoog-meerlaagse PCB-producten produceren met stabiele prestaties en voldoen aan kwaliteitsnormen, waardoor wordt voldaan aan de toepassingsbehoeften van verschillende hoogwaardige elektronische apparaten.