Apakah Langkah-Langkah Utama dalam Pemprosesan PCB Berbilang Lapisan?

Pembuatan PCB berbilang lapisan adalah teknologi utama yang menyokong pembangunan elektronik maju, membolehkan integrasi peranti padat dan berprestasi tinggi yang mempunyai pelbagai aplikasi dalam industri elektronik pengguna, aerospace, dan instrumen perubatan. Manakala PCB satu atau dua lapisan merujuk kepada satu atau dua lapisan tembaga sahaja, PCB berbilang lapisan terdiri daripada tiga lapisan tembaga atau lebih yang disusun dan dipisahkan dengan bahan penebat, memungkinkan pengecaman litar yang lebih rumit, ketumpatan komponen yang lebih tinggi, dan prestasi elektrik yang lebih baik. Memahami langkah-langkah utama dalam pembuatan PCB berbilang lapisan akan membuatkan pereka, jurutera, dan pembeli lebih mengetahui tentang kualiti, kebolehpercayaan, dan keupayaan pengeluaran.

Ulasan Reka Bentuk dan Penyediaan Kejuruteraan

Selain pembuatan fizikal, pembuatan papan litar bercetak (PCB) berbilang lapisan pada asasnya merupakan hasil peringkat rekabentuk. Setelah fail Gerber, butiran susunan lapisan, dan keperluan teknikal diterima, jurutera akan membuat pemeriksaan terperinci terhadap rekabentuk tersebut. Mereka meneliti rekabentuk dari segi lebar trek, jarak antara trek, keperluan impedans, penyelarasan lapisan, struktur via, dan pemilihan bahan.

Simulasi dan analisis rekabentuk untuk kebolehhasilan (DFM) adalah wajib bagi papan yang sangat rumit.

Pengilang seperti King Field boleh membantu mengelakkan rombakan mahal dan memastikan aliran pengeluaran berjalan lancar dengan memberikan keputusan DFM di mana masalah potensi dikenal pasti lebih awal, seperti isu integriti isyarat dan kesukaran pengeboran.

Imej Lapisan Dalaman dan Pengorekan

Setiap lapisan tembaga dalaman dibuat secara berasingan. Pada mulanya, permukaan laminat beralas tembaga dibersihkan dan resist foto diletakkan di atasnya. Dengan cara yang sangat tepat, corak litar diukir pada resist foto menggunakan sinar UV dalam proses yang dikenali sebagai pengukiran foto.

Pembangunan menyingkirkan resist yang terdedah kepada cahaya dan tembaga yang tidak dilindungi oleh resist akan digerudi secara kimia oleh agen pengoksidaan. Pemeriksaan optikal automatik (AOI) digunakan pada peringkat ini untuk memastikan lebar garisan dan jarak antara garis adalah seperti yang dijangka serta corak tersebut utuh. Memandangkan kecacatan yang ditemui selepas pelapisan tidak boleh diperbaiki, adalah penting untuk memastikan bahawa lapisan dalaman berkualiti baik.

Rawatan Oksida Lapisan Dalaman

Sebelum pelapisan, lapisan dalaman dirawat dengan oksida atau permukaan lain yang memudahkan ikatan. Permukaan kuprum menjadi kasar secara atom semasa rawatan ini, yang dipercayai dapat meningkatkan lekatan lapisan kuprum kepada penebat prepreg apabila pelapisan dilakukan. Lekatan antara lapisan merupakan faktor penting dalam kestabilan mekanikal dan kebolehpercayaan jangka panjang papan litar bercetak (PCB) berbilang lapisan. Ini terutamanya benar bagi peranti berbilang lapisan yang akan beroperasi dalam persekitaran bersuhu tinggi atau bergoncang.

Susunan Lapisan dan Pelapisan

Pelapisan adalah tanpa ragu salah satu fasa paling khas dalam proses pembuatan PCB berbilang lapisan. Lapisan-lapisan dalaman disusun bersama kepingan prepreg (gentian kaca yang ditambah resin epoksi) di antaranya dan helaian foil kuprum luar ditambah di bahagian atas dan bawah mengikut rekabentuk susunan yang telah diluluskan.

Tumpukan tersebut kemudian dimasukkan ke dalam penekan laminasi di mana ia dikenakan kitaran terkawal haba dan tekanan. Resin prepreg melebur, mengalir, dan kemudian membeku sehingga menghasilkan ikatan yang baik bagi semua lapisan menjadi satu papan padu. Kawalan suhu, tekanan, dan masa yang tepat adalah perlu untuk memastikan penyelarasan lapisan yang persis serta mengelakkan kecacatan biasa seperti ruang udara atau pengelupasan lapisan.

Pengeboran dan Pembentukan Via

Selepas laminasi, PCB berbilang lapisan ditebuk untuk menyediakan lubang bagi komponen melalui lubang dan via yang akan menghubungkan lapisan secara elektrik. Mesin pengeboran CNC membentuk lubang mekanikal manakala bagi mikrovia dalam rekabentuk interkoneksi ketumpatan tinggi (HDI), unit pengeboran laser boleh digunakan.

Dinding lubang dibersihkan dan diaktifkan selepas pengeboran untuk tujuan metalisasi lubang. Sudah tentu pengeboran mesti sangat tepat kerana sebarang salah selaras akan merosakkan sambungan elektrik antara lapisan.

Metalisasi Lubang dan Penyalutan Kuprum

Untuk menjadikan vias konduktif, pada mulanya lapisan nipis kuprum dilengkapkan pada dinding lubang melalui proses kuprum tanpa elektrolisis. Selepas itu, langkah penyaduran kuprum elektrolitik dijalankan untuk meningkatkan ketebalan sehingga mencapai tahap yang boleh dipercayai dari segi elektrik dan mekanikal.

Pengimejan dan Pengorekan Lapisan Luar

Litar lapisan akhir didedahkan dengan mengimejkan lapisan luar menggunakan bahan fotoresist seperti mana lapisan dalam. Selepas proses fotolitografi dan pembangunan, kuprum berlebihan akan dikorek, seterusnya meninggalkan litar siap pada lapisan luar.

Pada peringkat ini, geometri pad, pengecorak trek, dan titik sambungan komponen semua ditentukan, yang pada akhirnya mempengaruhi hasil perakitan dan prestasi elektrik.

Permohonan topeng solder

Topeng solder adalah lapisan polimer seperti lakur yang disapu di atas PCB untuk melindungi jejak tembaga daripada pengoksidaan dan pencemaran yang tidak diingini, serta mengurangkan kemungkinan berlakunya sambungan solder antara pad bersebelahan. Lubang untuk pad dan vias yang perlu disolder hanya ditentukan dalam lapisan topeng solder.

Ketepatan dalam penyelarasan topeng solder menjadi sangat penting apabila pembuatan PCB berbilang lapisan, terutamanya jika komponen-komponen tersebut mempunyai picit halus. Untuk tujuan ini, pengilang seperti King Field menggunakan peralatan penjelasan dan pemerapan terkini bagi memberikan liputan seragam dan prestasi tahan lama.

Siap permukaan

Kebolehsoldernya adalah salah satu kelebihan siap permukaan selain daripada melindungi pad tembaga yang terdedah. Pilihan siap permukaan yang paling biasa ialah HASL, ENIG, OSP, perak celup, dan timah celup. Pemilihan yang paling sesuai bergantung kepada faktor-faktor seperti jangka hayat simpan, kaedah pemasangan, dan prestasi elektrik.

Disebabkan permukaannya yang rata dan rintangan kakisan yang sangat baik, aplikasi berkeboleharapan tinggi biasanya lebih memilih ENIG.

Pengujian Elektrik dan Pemeriksaan Akhir

Pengujian dan pemeriksaan adalah langkah terakhir dalam pembuatan PCB berbilang lapisan. Untuk memastikan tiada litar pintas atau terbuka pada mana-mana lapisan struktur berbilang lapisan yang sangat kompleks, pengujian elektrik dijalankan untuk menyemak keadaan kesinambungan dan pencegahan. Selain itu, pemeriksaan visual, ukuran (semakan dimensi), dan kadang kala sinar-X boleh digunakan untuk mengesahkan penjajaran dalaman yang betul dan kualiti via.

Hanya papan yang mematuhi semua spesifikasi yang diperlukan dibenarkan untuk maju ke peringkat pengepakan dan penghantaran.

Kesimpulan

Pembuatan PCB berbilang lapisan adalah sangat mencabar kerana ia memerlukan ketepatan tinggi, pengalaman yang luas, serta merancang dan mematuhi langkah-langkah kawalan kualiti yang ketat pada setiap peringkat. Oleh itu, adalah logik bahawa prestasi dan kebolehpercayaan produk tersebut pasti bergantung kepada pelaksanaan yang betul bagi semua langkah tersebut termasuk ujian-ujian, terutamanya ujian akhir.

King Field berjaya menawarkan PCB berbilang lapisan yang membolehkan pelbagai industri menghasilkan produk elektronik terkini dengan menggunakan peralatan canggih bersama pengurusan proses yang disiplin. Mengetahui lapisan-lapisan ini dengan lebih lanjut turut membongkar kerumitan di sebalik operasi elektronik moden serta membantu pelanggan membuat pilihan yang tepat dari segi rakan pembuatan PCB yang boleh dipercayai.