多层PCB板生产难度详解


2022年10月24日 09:40:11来源:集源电路作者:admin我要评论(0

随着电子信息技术的发展,越来越多的领域用到多层PCB板。传统意义上,我们将4层及以上的PCB板定义为“多层PCB板”,10层以上称为“高多层PCB板”。能不能生产高多层PCB板,是衡量一家PCB板生产企业技术实力的重要指标。能够生产20层以上的高多层板,在众多PCB厂家里面则更是屈指可数。多层PCB板制作成本昂贵,注意是因为生产难度高,但是很多客户一直搞不懂“多层PCB板制作为什么那么难”的问题,以致于他们以为是厂家是找理由在故意乱收费。今天小编为你解惑:多层PCB板有什么难度,为什么这么难?



一、主要制作难点

对比常规线路板,高层线路板板件更厚、层数更多、线路和过孔更密集、单元尺寸更大、介质层更薄等,内层空间、层间对准度、阻抗控制以及可靠性要求更为严格。

1、层间对准度难点
由于高层板层数多,客户设计端对PCB各层的对准度要求越来越严格,通常层间对位公差控制±75μm,考虑高层板单元尺寸设计较大、图形转移车间环境温湿度,以及不同芯板层涨缩不一致性带来的错位叠加、层间定位方式等因素,使得高层板的层间对准度控制难度更大。

2、内层线路制作难点
高层板采用高TG、高速、高频、厚铜、薄介质层等特殊材料,对内层线路制作及图形尺寸控制提出高要求。线宽线距小,开短路增多,微短增多,合格率低;细密线路信号层较多,内层AOI漏检的几率加大;内层芯板厚度较薄,容易褶皱导致曝光不良,蚀刻过机时容易卷板;在成品报废的代价相对高。

3、压合制作难点多张内层芯板和半固化片叠加,压合生产时容易产生滑板、分层、树脂空洞和气泡残留等缺陷。在设计叠层结构时,需充分考虑材料的耐热性、耐电压、填胶量以及介质厚度,并设定合理的高层板压合程式。4、钻孔制作难点采用高TG、高速、高频、厚铜类特殊板材,增加了钻孔粗糙度、钻孔毛刺和去钻污的难度。层数多,累计总铜厚和板厚,钻孔易断刀;密集BGA多,窄孔壁间距导致的CAF失效问题;因板厚容易导致斜钻问题。

二、 关键生产工序控制

1、材料选择要求电子电路材料的介电常数和介电损耗比较低,以及低CTE、低吸水率和更好的高性能覆铜板材料,以满足高层板的加工和可靠性要求。2、压合叠层结构设计在叠层结构设计中考虑的主要因素是材料的耐热性、耐电压、填胶量以及介质层厚度等,应遵循以下主要原则:

(1) 半固化片与芯板厂商必须保持一致。为保证PCB可靠性,所有层半固化片避免使用单张1080或106半固化片(客户有特殊要求除外),客户无介质厚度要求时,各层间介质厚度必须按IPC-A-600G保证≥0.09mm。

(2) 当客户要求高TG板材时,芯板和半固化片都要用相应的高TG材料。

(3) 内层基板3OZ或以上,选用高树脂含量的半固化片,但尽量避免全部使用106 高胶半固化片的结构设计。

(4) 若客户无特别要求,层间介质层厚度公差一般按+/-10%控制,对于阻抗板,介质厚度公差按IPC-4101 C/M级公差控制,若阻抗影响因素与基材厚度有关,则板材公差也必须按IPC-4101 C/M级公差。

3、层间对准度控制

内层芯板尺寸补偿的精确度和生产尺寸控制,需要通过一定的时间在生产中所收集的数据与历史数据经验,对高层板的各层图形尺寸进行精确补偿,确保各层芯板涨缩一致性。

4、内层线路工艺

由于传统曝光机的解析能力在50μm左右,对于高层板生产制作,可以引进激光直接成像机(LDI),提高图形解析能力,解析能力达到20μm左右。传统曝光机对位精度在±25μm,层间对位精度大于50μm;采用高精度对位曝光机,图形对位精度可以提高到15μm左右,层间对位精度控制30μm以内。

5、压合工艺

目前压合前层间定位方式主要包括:四槽定位(Pin LAM)、热熔、铆钉、热熔与铆钉结合,不同产品结构采用不同的定位方式。对于高层板采用四槽定位方式,或使用熔合+铆合方式制作,OPE冲孔机冲出定位孔,冲孔精度控制在±25μm。

根据高层板叠层结构及使用的材料,研究合适的压合程序,设定最佳的升温速率和曲线,适当降低压合板料升温速率,延长高温固化时间,使树脂充分流动、固化,避免压合过程中滑板、层间错位等问题。

6、钻孔工艺

由于各层叠加导致板件和铜层超厚,对钻头磨损严重,容易折断钻刀,对于孔数、落速和转速适当的下调。精确测量板的涨缩,提供精确的系数;层数≥14层、孔径≤0.2mm或孔到线距离≤0.175mm,采用孔位精度≤0.025mm 的钻机生产;直径φ4.0mm以上孔径采用分步钻孔,厚径比12:1采用分步钻,正反钻孔方法生产;控制钻孔披锋及孔粗,高层板尽量采用全新钻刀或磨1钻刀钻孔,孔粗控制25um以内。

三、可靠性测试

高层板比常规的多层板更厚、更重、单元尺寸更大,相应的热容也较大,在焊接时,需要的热量更多,所经历的焊接高温时间要长。在217℃(锡银铜焊料熔点)需50秒至90秒,同时高层板冷却速度相对慢,因此过回流焊测试的时间延长。

以上便是“多层PCB板制作为什么那么难”的回答,通过以上的分享,相信你一定对多层PCB板的制作有了更加深刻的了解,同时,你也明白了为什么多层PCB板制作价格那么贵的原因了吧!确实,PCB板制作流程复杂,多层PCB板制作更是难上加难,“一分钱一分货”就是这个道理,希望以上分享能够为你提供帮助。

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