深圳市捷科电路有限公司专注于多层PCB电路板定制加工(1-16层PCB电路板)
多层电路板加工一般是指3层--10层,高多层线路板加工则是10层--20层或以上的高多层电路板,高多层线路板加工比传统的多层电路板加工难度大,其品质可靠性要求也非常高,主要应用于通讯设备、高端服务器、医疗电子、航空、工控、军事等领域。近几年来,应用通讯、基站、航空、军事等领域的高多层电路板市场需求仍然强劲,而随着中国电信设备市场的快速发展,高多层电路板市场前景被看好。
那么高多层电路板加工有哪些主要制作难点呢?
高多层电路板加工主要制作难点:对比常规电路板产品特点,高多层电路板具有板件更厚、层数更多、线路和过孔更密集、单元尺寸更大、介质层更薄等特性,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:由于高多层电路板加工层数多,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:高多层电路板加工采用高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,如阻抗信号传输的完整性,增加了内层线路制作难度。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;高层板大多数为系统板,单元尺寸较大,在成品报废的代价相对高。
3、压合制作难点:高多层电路板加工是由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。层数多,涨缩量控制及尺寸系数补偿量无法保持一致性;层间绝缘层薄,容易导致层间可靠性测试失效问题。图1是热应力测试后出现爆板分层的缺陷图。
4、钻孔制作难点:高多层电路板加工采用高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。
所以对于高多层电路板加工生产过程要管控好关键工序:
1、高多层电路板加工的压合叠层结构设计: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。
2、高多层电路板加工电路板层间对准度控制: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。选择高精度、高可靠的压合前层间定位方式,如四槽定位(Pin LAM)、热熔与铆钉结合。设定合适的压合工艺程序和对压机日常维护是确保压合品质的关键,控制压合流胶和冷却效果,减少层间错位问题。层间对准度控制需要从内层补偿值、压合定位方式、压合工艺参数、材料特性等因素综合考量。
3、高多层电路板加工的压合工艺控制: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(Pin LAM),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。熔合时调机制作首板需采用X-RAY检查层偏,层偏合格方可制作批量,批量生产时需检查每块板是否熔入单元,以防止后续分层,压合设备采用高性能配套压机,满足高层板的层间对位精度和可靠性。
4、高多层电路板加工的钻孔工艺控制: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。为改善高层厚铜板的钻孔毛刺问题,经批量验证,使用高密度垫板,叠板数量为一块,钻头磨次控制在3次以内,可有效改善钻孔毛刺
5、高多层电路板加工电路板的可靠性测试:高层板一般为系统板,比常规多层板厚、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,并结合IPC-6012C、 IPC-TM-650标准以及行业要求,对高层板的主要可靠性测试。