Вишеслојне штампане плоче, са својом више-слојном проводљивом структуром и стабилним електричним перформансама, широко се користе у врхунским-областима као што су комуникације, сервери и индустријска контрола. 8-слојне и 12-слојне штампане плоче спадају у категорију вишеслојних штампаних плоча, са сложеним захтевима за процесну опрему, прецисионе процесне процедуре и изузетно високе захтеве за процесну опрему. Иако је њихов укупни оквир процеса сличан, постоје значајне разлике у основним аспектима као што су слагање, време ламинације, тачност поравнања, бушење и галванизација због све већег броја слојева. Следећи одељак, заснован на практичном искуству у производњи, описује комплетан ток обраде и кључне технолошке тачке за оба типа вишеслојних ПЦБ-а.
1. Пред-обрада материјала и планирање слагања
Пред{0}}прерада материјала је од суштинског значаја за обезбеђивање стабилности плоче. И 8{4}}слојни и 12-слојни ПЦБ-и користе плоче са језгром од бакра-обложеног ламината (ЦЦЛ), препрег (ПП листове) и бакарну фолију као материјале за језгро, које се разликују само у начину слагања. По доласку сировина, први корак је сечење. Цела ролна ЦЦЛ-а је исечена на језгро стандардне-плоче у складу са производним спецификацијама. Сечене ивице морају да буду глатке и без ивица{13}}да би се избегли проблеми са раслојавањем у наредним процесима. Након тога, плоче се пеку како би се уклонила влага. Високо{23}}слојне вишеслојне плоче лако упијају влагу; -печење на високој температури у потпуности уклања ову влагу, спречавајући дефекте као што су мехурићи и деламинација након ламинирања. За слагање слојева, 8-слојни ПЦБ обично користе симетричан 2+4+2 или 4+4 образац слагања, подељен на два или три модула. За целокупно спајање потребне су само две комплетне ламинације. Симетрична структура ефикасно компензује топлотни напон и смањује вероватноћу савијања плоче{20}}Слојеви ПЦБ-а имају још више слојева, удвостручујући број унутрашњих проводних и изолационих слојева. Обично се користи тросегментна структура слагања 4+4+4 која захтева три независне операције ламинирања. Сваки сегмент наслага мора независно да заврши процесе израде унутрашњег слоја, посмеђивања и процеса пре слагања. Што је више слојева, то је већа сложеност међуслојног слагања и већи је ризик од кумулативног одступања, чинећи контролу секвенце слагања строжом. Препрег служи као међуслојни изолациони и везивни материјал. За оба типа плоча, одговарајуће спецификације се бирају на основу захтева за дебљином изолације и импедансом, а слагање се стриктно придржава правила наизменичног распореда плоче језгра и препрега.
2. Процес израде кола унутрашњег слоја
Унутрашњи слојеви су носиоци језгра за пренос сигнала у вишеслојним штампаним плочама. Процес производње унутрашњих слојева 8-слојних и 12-слојних ПЦБ-а је исти, укључујући површинску обраду плоче, пренос шаблона, гравирање, уклањање филма, инспекцију и посмеђивање. 12-слојних ПЦБ-а, због већег броја унутрашњих слојева, имају веће захтеве за конзистентност серијске обраде.
Чишћење и храпавост површине плоча
Након сечења, плоча са језгром прво улази у производну линију за чишћење, где хемијски раствори и прање водом под високим{0}}притиском уклањају уље, прашину и слојеве оксида са површине плоче. Након тога, површина бакра се подвргава микро-обрађивању храпавости како би се побољшала адхезија између фотоосетљивог филма и бакарне површине, спречавајући одвајање филма и дефекте кола током преноса узорка. Цео процес чишћења се завршава у чистој просторији, а честице у ваздуху су строго контролисане како би се спречило да нечистоће прионе на површину плоче.
Пренос узорка и гравирање
Након чишћења, фотоосетљиви суви филм се равномерно наноси на плочу са језгром. Репликација узорка је завршена коришћењем ласерске опреме за директно снимање. Овај метод нуди високу прецизност поравнања и може задовољити захтеве обраде финих кола. Након снимања, раствор за развијање се користи за растварање сувог филма у неекспонираним деловима, откривајући површине бакарне фолије које треба урезати. Затим почиње процес нагризања, коришћењем специјализованог раствора за једкање за уклањање вишка изложене бакарне фолије, остављајући само комплетне проводне линије унутрашњег слоја. Током обраде, температура раствора и притисак прскања се прате у реалном времену, а количина бочног нагризања се строго контролише како би се обезбедиле уредне ивице линија. Након нагризања, раствор за скидање се користи за уклањање преосталог сувог филма са површине плоче, откривајући линије чистог бакра.
Инспекција унутрашњег слоја и третман Бровнинг-а Све плоче унутрашњег слоја подлежу аутоматизованој оптичкој инспекцији како би се брзо идентификовали дефекти као што су отворени кругови, кратки спојеви и празнине. Неисправне плоче се директно сортирају и прерађују. Квалификоване плоче са језгром улазе у процес смеђивања, што је кључни корак пре вишеслојне ламинације плоча. Кроз хемијску обраду, на површини бакарног кола се ствара уједначен, груб оксидни слој, значајно побољшавајући чврстоћу везе између површине бакра и препрега, спречавајући међуслојно раслојавање. За 12-слојне ПЦБ-е са више од 8 унутрашњих слојева, параметри затамњења морају бити једнолико калибрисани да би се обезбедили доследни ефекти храпавости на свакој плочи унутрашњег слоја језгра.
3. Основни процес слојевите ламинације
Ламинација је основни процес у производњи вишеслојних ПЦБ-а и значајна је разлика између 8-слојних и 12-слојних ПЦБ процеса. Повећање броја слојева доводи до свеобухватне надоградње броја ламинација, тачности поравнања, профила контроле температуре и параметара притиска, директно одређујући укупну структурну чврстоћу и принос плоче.
1). Претходно-Слагање и позиционирање У складу са унапред-подешеном структуром наслага, посмеђена унутрашња плоча језгра, препрег и спољна бакарна фолија се слажу узастопно. 8-слојне ПЦБ-е, због мањег броја ламинација, углавном користе механичке пинове за позиционирање, омогућавајући да се међуслојно одступање од три слоја буде под {{4} контролисаним опсегом} рачунара} сегментиране ламинације, значајно повећавајући ризик од кумулативног одступања међуслоја. Слагање у средњи-сегмент и целокупно слагање захтевају ласерски систем позиционирања, са прецизношћу позиционирања која је далеко већа од традиционалног механичког позиционирања, обезбеђујући прецизно поравнање десетина слојева. Привремено закивање се врши након слагања како би се спречило неусклађеност слоја током транспорта.
2). Вакуумско топло пресовање Сложене плоче се шаљу у вакуумски ламинатор. Вакуумско окружење потпуно уклања међуслојни ваздух, спречавајући стварање мехурића. Оба типа плоча користе сегментирани процес грејања и градијента притиска. Прво, ниско{5}}претпресовање на ниској температури{6}} омогућава препрегу да се у почетку топи и тече, попуњавајући мале празнине између слојева. Затим се температура и притисак повећавају за главни притисак, омогућавајући препрегу да у потпуности импрегнира површину плоче са језгром. Коначно, очвршћавање се врши на константној температури, потпуно стврдњавајући смолу и спајајући све слојеве у јединствену структуру. Параметри температуре и притиска за две ламинације 8-слојне штампане плоче су релативно широки, што резултира већом толеранцијом грешака у процесу. За 12-слојну ПЦБ, свака сегментирана ламинација захтева посебно подешену криву контроле температуре. Више врућих преса континуирано акумулирају термички стрес, стога је потребна прецизна контрола брзине загревања и хлађења, времена задржавања и нивоа притиска. Време држања за сваку ламинацију је дуже како би се обезбедило истовремено очвршћавање више слојева смоле, спречавајући деформацију плоче и неуједначено унутрашње напрезање. Након сваког круга ламинирања, плоче се остављају да се природно охладе на собну температуру пре него што почне следећи круг ламинирања и пресовања, све док се сви слојеви не интегришу.
4. Процес бушења и метализације рупа
Након ламинације, цела плоча улази у процес бушења. Рупе су кључни канали за међуслојну проводљивост. Разлике у дебљини плоче и броју слојева резултирају значајним разликама у параметрима бушења, потешкоћама обраде и процесима галванизације између 8-слојних и 12-слојних ПЦБ-а.
Високо{0}}вишеслојне штампане плоче за механичко бушење користе бургије од тврдог метала за механичко бушење, са одговарајућим спецификацијама бургија усклађеним са различитим захтевима за пречник рупе. 8-ПЦБ-ови слоја имају тању плочу и мању дубину бушења; Параметри брзине бушења и протока се постављају конвенционално, а прецизност положаја рупе се лако контролише. 12-Слојеви ПЦБ-а имају већу укупну дебљину и повећану дубину бушења; стога је потребно смањити брзину помака бушилице, оптимизовати брзину и повећати учесталост уклањања струготине како би се спречило хабање бургије од високе-температуре, неравнине на зидовима рупа и неусклађеност положаја рупе. Након бушења, све рупе се уклањају и уклањају каменац како би се уклонили остаци смоле и бакарне струготине, обезбеђујући глатке и чисте зидове рупа.
Метализација рупа и галванизација Након бушења, материјал плоче се прво подвргава хемијском бакреном слоју, наношењем танког слоја бакра на зидове изолационих рупа како би се изградио основни проводни слој и постигла почетна проводљивост унутар зидова рупа. Након тога следи потпуни-процес галванизације плоче, где електролиза згушњава слој бакра на зидовима рупа и слој бакра на површини плоче, обезбеђујући стабилност међуслојне проводљивости. За 8-слојне ПЦБ-е, конвенционална ДЦ галванизација је довољна да испуни захтеве за дебљину бакра. За штампане плоче од 12-слоја, са више слојева и дужим везама проводљивих слојева, неравномерна дистрибуција струје у неким густо збијеним областима рупа захтева сегментирану галванизацију или процесе пулсне галванизације да би се обезбедила уједначена дебљина слоја бакра на зидовима рупа и спречила кварова проводљивости узрокована претерано танким слојевима бакра у одређеним областима. За неке 12-слојне плоче високе густине, процес галванизације може се користити за смештај сложених структура рупа. Након галванизације, проверавају се дебљина и проводљивост рупе бакра, а плоче са оштећеним слојевима бакра на зидовима рупа се одбацују.
5. Процес израде кола спољашњег слоја
Након бушења и метализације целе плоче, израђено је коло спољног слоја. Овај процес је у великој мери исти као и кола унутрашњег слоја, али пошто је плоча већ формирана, контролни стандарди су строжи. Прво, површина плоче је темељно очишћена и храпава како би се уклонили остаци галванизације. Затим се наноси фотоосетљиви суви филм. Кроз низ процеса укључујући ласерско снимање, развој, гравирање и уклањање филма, формира се спољашња проводна кола. У поређењу са унутрашњим слојем, кола спољашњег слоја су директно изложена спољашњем окружењу. Након гравирања, ивице и ширина линије се пажљиво прегледају како би се осигурало да изглед и перформансе испуњавају стандарде. Након што је процес завршен, опрема за оптичку инспекцију се користи за потпуну инспекцију како би се проверило да ли има било каквих недостатака у изгледу кола спољашњег слоја.
6. Маска за лемљење, површинска обрада и обрада облика
Премаз маске за лемљење Након што кола спољашњег слоја прођу инспекцију, мастило маске за лемљење се премазује на целу површину плоче. Након пре-печења, излагања, развијања и очвршћавања, изложене су само проводне области, док је остатак површине плоче прекривен слојем маске за лемљење. Слој маске за лемљење изолује спољашњу влагу и прашину, спречавајући оксидацију кола и кратке спојеве, а такође побољшава перформансе изолације плоче. Процес за 8-слојне и 12-слојне ПЦБ-е је у основи исти у овом кораку, са једином разликом у избору мастила отпорног на лемљење на основу сценарија примене.
Површинска обрада Одговарајућа метода површинске обраде се бира према сценарију примене. Уобичајени процеси обухватају хемијско никловање-позлаћивање, органски филм отпоран на лемљење и нивелисање врућим ваздухом. Главна функција овог процеса је заштита изложених проводних подручја, побољшање отпорности на оксидацију и перформансе повезивања. Два типа вишеслојних плоча могу се флексибилно ускладити са процесом у складу са захтевима крајњег{4}}корисника.
Обрада облика Коришћењем ЦНЦ машина за глодање или штанцања, материјал плоче се обрађује у жељени облик и димензије купца, а вишак ивица се обрезује. Након обраде, ивице плоче су брушене како би се осигурало да су ивице равне и глатке, без оштрих ивица, деламинације, ломљења или других проблема.
7. Завршна инспекција и сортирање готовог производа
Свеобухватна инспекција се спроводи у фази готовог производа, подељена у три главна дела: инспекција изгледа, провера димензија и провера електричног континуитета. Визуелна инспекција се ослања на комбинацију ручног рада и оптичке опреме за проверу оштећења, мрља и разлика у боји мастила, кола и рупа на површини плоче. Инспекција димензија користи прецизне инструменте за верификацију дебљине плоче, укупних димензија и координата рупа, осигуравајући да сви параметри испуњавају стандарде. Електрична инспекција користи специјализовану опрему за тестирање континуитета међуслојних слојева и перформанси изолације тачку-по-тачку, идентификујући скривена отворена кола и кратке спојеве. Након проласка свих инспекција, 8-слојне и 12-слојне вишеслојне штампане плоче се чисте, изолују од влаге и пакују пре складиштења. Дефектни производи се категоришу и евидентирају према типу дефекта, пружајући подршку подацима за каснију оптимизацију процеса.
Обрада 8-слојних и 12-слојних вишеслојних ПЦБ-а је веома софистициран систем међусобно повезаних процеса. Иако је њихова основна логика обраде слична, основне разлике леже у четири кључне области: слагање слојева, број слојева, прецизност поравнања и бушење/полагање плоча. ПЦБ од 12-слоја, са удвострученим бројем слојева, представља значајно повећану сложеност, потешкоће у процесуирању и стандарде прецизности, постављајући далеко веће захтеве за производну опрему, прилагођавање параметара процеса и контролу животне средине у радионици у поређењу са 8-слојним ПЦБ-има. У стварној производњи, фино подешавање параметара и контрола детаља у сваком процесу директно утичу на принос и стабилност готовог производа. Само стриктно пратећи спецификације за обраду вишеслојних плоча и оптимизујући одговарајућа процесна решења за различите слојеве плоча, можемо да произведемо вишеслојне ПЦБ производе са стабилним перформансама и испуњавањем стандарда квалитета, задовољавајући на тај начин потребе апликација разних врхунских електронских уређаја.