7 этапов изготовления многослойных печатных плат: (2023 г.)

Многослойные печатные платы изготавливаются шестью различными способами. Все они существенно отличаются друг от друга по способу, выполнению и качеству готового продукта. Далее о каждом из них более подробно.  

Изготовление многослойных печатных плат является важным типом, используемым во многих инструментах, таких как компьютеры, мобильные устройства, серверы, телевизоры, источники питания, датчики и т. д.

Во-первых, это началось в 1903 году. Немецкий изобретатель Альбер Хансон изготовил печатную плату, состоящую из плоского фольгированного проводника на изоляционной плате. Было несколько слоев.

Зачем нужны печатные платы?

Раньше мы имели дело с обычными досками. С этими досками было много ограничений. С 1903 года электронная промышленность произвела революцию. Схема печатной платы является более надежной, компактной и воспроизводимой. У него есть много других особенностей, которые будут обсуждаться в этой статье.

Изготовление печатных плат имеет много типов, таких как

1. sоднослойные печатные платы

2. Многослойные печатные платы

3. Жесткие печатные платы

4. Гибкие печатные платы

5. Гибко-жесткие печатные платы

6. Высокочастотные печатные платы

7. Платы межсоединений высокой плотности

8. В этой статье мы подробно обсудим многослойные печатные платы.

Строительство многослойных печатных плат

Многослойные печатные платы имеют более двух проводящих слоев и изоляционных материалов. Эти печатные платы используются там, где нам требуются сложные схемы и приложения с высокой плотностью.

Процесс многослойного изготовления включает в себя несколько этапов.

1. Дизайн

2. Выбор материала

3. Бурение

4. Ламинирование

5. Офорт

6. Покрытие

7. Отделка

Теперь подробно обсудим каждый шаг:

1. Дизайн

Сначала нарисуйте принципиальную схему. Это графическое представление компонентов и соединений. Этот дизайн печатной платы служит планом для компоновки печатной платы.

Компьютерное проектирование или САПР используется для создания формата печатной платы после создания файла Gerber для следующего этапа процесса.

2. Выбор материала

После проектирования мы выбираем конкретные материалы, необходимые для изготовления многослойных печатных плат. Выбор различных материалов зависит от функциональности и требований конкретного применения.

Как правило, в печатных платах используются медная фольга, изоляционный материал и клеи. Кроме того, существует множество других материалов, таких как материалы подложки, маски для пайки, трафаретная печать, элементы жесткости и соединители.

Материал подложки:

Подложка — это материал, на котором наносится рисунок схемы. Эпоксидные смолы из стекловолокна (FR-4) и полиимид (PI) являются лучшими подложками. PI используется там, где печатные платы сталкиваются с высокими температурами, а FR-4 используется для общих целей.

Медная фольга:

Медная фольга используется для прокладки токопроводящих дорожек на печатной плате. Толщина медной фольги зависит от высокотемпературного применения.

 Паяльная маска:

Паяльная маска состоит из термореактивного эпоксидного материала, используемого в качестве защитного слоя поверх медных дорожек. Он используется для предотвращения коррозии медных проводников и случайных коротких замыканий.

Шелкография:

Шелкография состоит из черных или белых чернил. Он используется для маркировки номеров деталей или текста на печатной плате.

Клеи:

Клеи соединяют различные слои меди вместе.

Ребра жесткости являются основным компонентом печатной платы, которые используются для усиления платы, на которой установлен какой-либо конкретный компонент.

Некоторые разъемы также используются для подключения различных компонентов на печатной плате.

3. Бурение:

Сверление является основным производственным процессом. В этом процессе мы создаем отверстия для размещения различных компонентов и соединения между разными слоями печатной платы.

Мы обсудим некоторые основные этапы бурения.

Установка: Сверление является чувствительным этапом производственного процесса. Итак, прежде чем сверлить, настройте плату и выровняйте ее. Как правило, станки с ЧПУ используются для сверления печатных плат. Вся информация о месте и точном расположении отверстия подается на станки с ЧПУ.

Сверление: печатные платы размещаются под сверлильным станком. Он опускается на доску и вращается с большой скоростью. Он разрежет материал подложки и медный слой. Давая инструкции станкам с ЧПУ, мы можем увеличить глубину отверстия до необходимого результата.

Очистка: после процесса сверления необходима очистка или удаление пыли или мусора. Мы используем вакуум или сжатый воздух для очистки печатных плат.

Окончательная очистка: после покрытия окончательной очисткой удаляются все загрязнения или оставшиеся остатки.

4. Ламинирование:

Это важный этап в процессе изготовления печатных плат. В этой процедуре несколько слоев медного покрытия ламинируются и изолируются, образуя единую печатную плату. Мы обсудим различные этапы процесса ламинирования.

Подготовка слоев:

Чтобы сделать адгезию между разными слоями, подготовьте разные слои печатной платы. Очистите медную поверхность.

Клеевые материалы:

Используйте эпоксидную смолу на медной поверхности. Это лучший клейкий материал, наносимый тонкими и равномерными слоями.

Укладка слоев:

Все внутренние слои и изоляционные слои уложены друг на друга. Они выровнены так, что все отверстия предназначены для правильной и точной резки.

Прессование и нагрев:

Вся стопка слоев помещается в пресс для ламинирования. В этом прессе они сжимаются и нагреваются при высоких температурах и давлении. Этот процесс увеличивает прочность клейкого материала, так что все слои остаются связанными друг с другом.

5. Травление:

Травление является важным этапом в процессе изготовления многослойных печатных плат. На этом этапе с поверхности платы удаляется остаточная медь для создания необходимых цепей. В процессе травления участвуют некоторые конкретные этапы:

6- Применение маски:

Маска представляет собой тонкий, устойчивый к травлению материал, используемый для защиты областей, которые не должны подвергаться травлению. Маска наносится на поверхность платы, где используется ламинирование.

2. Воздействие УФ-излучения:

УФ-излучение подвергается воздействию определенной области печатной платы после маскирования. Эта конкретная часть затвердеет, и травление будет сопротивляться.

6. Покрытие:

 После сверления мы используем гальваническое покрытие для соединения различных слоев печатной платы. В этом методе внутрь отверстия наносится тонкий слой меди.

7. Поверхностная отделка:

Отделка поверхности — это окончательное покрытие печатной платы после сборки компонентов. Эта обработка поверхности защищает медные дорожки от окисления. Конкретный вид отделки поверхности дается следующим образом:

● HASL (выравнивание припоя горячим воздухом),

● ENIG (химическое иммерсионное золото никеля),

● OSP (органический консервант для пайки)

Метод парного прессования

Суть метода заключается в использовании сквозных отверстий. Сначала берется пара заготовок из диэлектрика (обычно фольги). Затем с ними проводятся следующие операции: Делаются схемы внутренних слоев.

Их изготавливают фотохимическим методом. Далее в заготовках создаются специальные отверстия, предназначенные для межслойных переходов. Затем проводится операция прессования.

В это время смола окончательно выдавливается и заполняет отверстия. После всех манипуляций заготовка обрабатывается так же, как и стандартная доска с двух сторон.

У этого метода производства есть ключевой недостаток — с его помощью можно производить только платы, количество слоев которых не превышает четырех. Иногда этого недостаточно с точки зрения плотности монтажа. Однако главным преимуществом является относительная простота.  

Метод открытой площадки

Технология производства многослойных печатных плат при таком варианте основана на использовании отдельных разных слоев. Причем использовать в производстве можно только те, которые были получены травлением. Провода подключаются через небольшие перфорированные отверстия. Такой подход обеспечивает доступ верхнего слоя к нижним.  

Ключевым недостатком метода является то, что нет смысла производить более пяти слоев. Это связано с плотностью печати. Дело в том, что в нижней части много свободного места для трассировки цепей, а в верхней мало.  

Метод навязчивых выводов

 Этот способ производства не имеет предыдущего недостатка. Осуществляется исключительно на заводе производителя платы. Это напрямую связано с назревающими выводами. Дело в том, что они выходят из внутренних слоев в специальные перфорированные отверстия.

Их нужно выгнуть наружу и сделать такой формы, чтобы их геометрия подходила под крепежный блок. Так что структура многослойной печатной платы не пострадает. Основным преимуществом метода является простота и малое количество технологических операций.

Это положительно сказывается на себестоимости продукции. Аналогичное преимущество имеет отношение к предыдущему способу. Ключевым недостатком считается большое количество перекрестных помех.

Резюме

Технически этот способ производства МПП ничем не отличается от варианта с попарным прессованием. Разница лишь в том, что отверстия делаются не сквозными, а полностью глухими. Так, внешний слой надежно защищен от атмосферных осадков. Но из-за использования глухих отверстий невозможно использовать фольгу при изготовлении. Она легко ломается. Выходом стало использование специального полиамида.