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PCB工艺

PCB工艺

PCB多层电路板的生产工艺中有那些难点?
2020-08-08
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PCB 设计这事儿,门道远比外行人想象的多。从最基础的设计原则到元件怎么搭配,每个环节都有看不见的 “潜规则”。但要说真正让工厂师傅们皱眉头的,还得是高多层电路板 —— 尤其是十层往上的,每次加工都像打一场硬仗,难点藏在各个环节里,咱们慢慢唠。

先说说啥是高多层板吧。一般超过 10 层,甚至到 20 层以上的 PCB 板,就属于这个范畴了。和普通多层板比起来,它的加工难度简直是 “地狱模式”。为啥?你想想,通信基站、高端服务器这些设备里用的板,随便出点问题就是大事故,所以对品质和可靠性的要求,用 “吹毛求疵” 来形容一点不为过。这两年 5G 基站铺天盖地建,航空航天项目也越来越多,这些领域对高多层板的需求一直居高不下,工厂师傅们的压力可想而知。

那高多层板的加工难点到底在哪儿呢?其实就藏在它的 “特殊体质” 里:层数多、板子厚、线路密得像蜘蛛网、通孔数都数不清,尺寸还特别大,偏偏中间的介质层又薄得跟蝉翼似的。这种 “矛盾体质” 让每个生产环节都充满挑战,尤其是下面这几个关键点 ——

层间对准:像搭积木,每层都得严丝合缝

多层板层数多,客户对每层的对准精度要求极高,通常要控制在 75 微米以内。75 微米是啥概念?差不多就是一根头发丝直径的一半。但实际生产中,板子尺寸大,车间温湿度一有变化,不同芯板材料的热胀冷缩程度不一样,叠层时就容易 “走位”。打个比方,这就像用不同材质的积木搭高楼,稍微有点温差,某一层歪了,整栋楼的结构就受影响。再加上定位方式的限制,要做到每层严丝合缝,简直是 “在针尖上跳舞”。

内层电路:在薄如纸片的芯板上 “绣花”

多层板常用高 TG 板、高速板这些特殊材料,做内层电路时就像在薄如纸片的芯板上绣精细的花纹:线宽和线间距小到肉眼快看不清,稍微有点偏差就容易开路或短路,良品率全靠师傅们的经验和设备精度;信号层多,自动检测设备(AOI)都难免有漏检的时候,毕竟 “林子大了什么鸟都有”,层多了问题也跟着多;芯板薄,曝光时容易起皱,蚀刻时稍不注意就卷边,而且这类板子大多是系统板,尺寸大,一旦报废,成本损失可不小。

压合工艺:多层 “饼干” 叠一起,火候很关键

压合环节需要把多张芯板和半固化片叠在一起,这过程就像烤多层饼干,温度和压力控制不好,就容易出问题:

温度太高或压力不均,可能导致滑层、分层,中间还可能留下气泡或空洞,相当于 “饼干烤夹生了”;材料的耐热性、含胶量必须精准计算,不然压出来的板子 “体质弱”,后续可靠性测试容易 “掉链子”;层数多,各层材料的膨胀收缩率难以完全一致,薄层间绝缘层在高温蒸煮、热冲击等测试中,很容易成为 “薄弱环节”。

钻孔加工:深孔细孔多,钻头也 “犯难”

钻孔时,高多层板的 “厚度 + 硬度” 组合对钻头很不友好:

板厚加上总铜厚,钻头长时间工作容易疲劳断裂,尤其是密集 BGA 区域,孔壁间距小,还可能引发导电阳极丝(CAF)失效,这对电路稳定性是个大威胁;板子太厚,钻孔时钻头容易偏斜,孔打歪了,整个板子基本就废了;高 TG 板等材料硬度高,钻孔后孔壁光洁度难保证,去钻污和毛刺得反复处理,费时费力。