Ano Ang Mga Pangunahing Hakbang sa Pagmamanupaktura ng Multilayer PCB?

Ang paggawa ng multilayer PCB ay ang nangungunang teknolohiya na nagpapabilis sa pag-unlad ng mga advanced na electronics, na nagbibigay-daan sa integrasyon ng kompakto at mataas na performance na mga gadget na malawak ang aplikasyon sa industriya ng consumer electronics, aerospace, at medical instrument. Habang ang single- o double-layer PCB ay tumutukoy lamang sa isang o dalawang layer ng tanso, ang multilayer PCB ay binubuo ng tatlo o higit pang layer ng tanso na pinagsama-sama at pinaghihiwalay gamit ang mga insulating material, na nagpapahintulot sa mas kumplikadong circuit routing, mas mataas na component density, at mas mahusay na electrical performance. Ang pag-unawa sa mga pangunahing hakbang sa paggawa ng multilayer PCB ay makatutulong upang maging mas nakakaalam ang mga designer, inhinyero, at mga mamimili tungkol sa kalidad, kakayahang umasa, at produksyon.

Pagsusuri sa Disenyo at Paghahanda sa Inhinyeriya

Bukod sa pisikal na pagmamanupaktura, ang multilayer PCB fabrication ay nangangahulugan din ng produkto ng yugto ng disenyo. Kapag natanggap na ang Gerber files, stack-up details, at teknikal na mga kinakailangan, masusing tinitingnan ng mga inhinyero ang disenyo. Sinusuri nila ang disenyo kaugnay ng lapad ng mga trace, espasyo, mga kahilingan sa impedance, pagkaka-align ng layer, istruktura ng via, at pagpili ng materyales.

Kailangang isagawa ang simulation at disenyo para sa manufacturability (DFM) analysis sa napakakomplikadong mga board.

Ang mga tagagawa tulad ng King Field ay nakatutulong upang maiwasan ang mahahalagang rebisyon at mapagkatiwalaan na maayos ang daloy ng produksyon sa pamamagitan ng pagbibigay ng mga resulta ng DFM kung saan maagang nailalarawan ang potensyal na mga problema tulad ng signal integrity issues at mga hirap sa pagbuho.

Imaging at Etching sa Panloob na Layer

Ang bawat panloob na layer ng tanso ay ginagawa nang hiwalay. Una, nililinis ang ibabaw ng isang laminasyong may kobre at pinapahid dito ang photoresist. Sa paraang napakapino, inuukit ang disenyo ng sirkuito sa photoresist gamit ang mga sinag ng UV sa isang proseso na tinatawag na photoengraving.

Ang paglilinaw ay nagtatanggal sa resist na nailantad sa liwanag at ang tanso na hindi sakop ng resist ay kemikal na inaalis gamit ang isang oxidizing agent. Ginagamit ang automated optical inspection (AOI) sa puntong ito upang matiyak na ang lapad ng mga linya at ang pagitan ay ayon sa inaasahan at na buo ang disenyo. Dahil hindi matatamaan ang mga depekto na natuklasan pagkatapos ng laminasyon, mahalaga na matiyak na ang kalidad ng mga panloob na layer ay mataas.

Paggamot sa Panloob na Layer na Oxide

Bago ang laminasyon, ang mga panloob na layer ay dinadaluyan ng oxide o iba pang mga surface na nagpapadali sa pagkakabond. Ang ibabaw ng tanso ay naging atomikal na magaspang sa panahong ito ng paggamot, na naniniwala na nagpapabuti sa pandikit ng mga layer ng tanso sa insulasyong prepreg kapag ginawa ang laminasyon. Ang pandikit sa pagitan ng mga layer ay isang napakahalagang salik sa mekanikal na katatagan at pangmatagalang katiyakan ng mga multilayer na PCB. Lalo itong totoo sa mga multilayer na device na gagana sa mga kapaligiran na may mataas na temperatura o mga pagvivibrate.

Pagkakasunod-sunod ng Layer at Laminasyon

Ang laminasyon ay walang alinlangan isa sa pinakatampok na yugto ng proseso ng paggawa ng multilayer na PCB. Ang mga panloob na layer ay inilalatag kasama ang mga piraso ng prepreg (fiberglass na binabad sa epoxy resin) sa pagitan nila at idinaragdag ang mga panlabas na foil ng tanso sa itaas at ibaba ayon sa pinahintulutang disenyo ng stack-up.

Ang stack ay ipinasok sa isang laminating press kung saan ito ilalagay sa ilalim ng kontroladong siklo ng init at presyon. Natutunaw ang prepreg resin, dumadaloy, at sumisigla na nagreresulta sa mahusay na pagkakabond ng lahat ng layer sa isang solidong board. Kinakailangan ang tumpak na kontrol sa temperatura, presyon, at oras upang matiyak ang eksaktong pagkaka-align ng mga layer at maiwasan ang karaniwang mga depekto tulad ng mga puwang o delamination.

Pagbabarena at Paggawa ng Via

Matapos ang laminasyon, binabarena ang multilayer PCB upang magbigay ng mga butas para sa mga through-hole component at mga via na mag-e-electrically connect sa mga layer. Ginagamit ang CNC drilling machine para sa mga mekanikal na butas, habang para naman sa microvia sa high-density interconnect (HDI) disenyo, maaaring gamitin ang laser drilling unit.

Nililinis at ikinikiskis ang mga pader ng butas pagkatapos ng pagbarena upang mapagmetalo ang mga butas. Malinaw naman na napakahalaga ng tumpak na pagbarena, dahil kung hindi man, ang hindi pagkaka-align ay magpapahina sa electrical connection sa pagitan ng mga layer.

Metalisasyon at Pagpapalito ng Tanso sa Loob ng Butas

Upang maging konduktibo ang mga via, una-una'y pinapatong ang isang manipis na tanso sa mga pader ng butas gamit ang prosesong be-elektrolikong tanso. Pagkatapos, isinasagawa ang hakbang ng pagpapalito ng tanso gamit ang kuryente upang palakasin ang kapal nito hanggang sa maging maaasahan ito elektrikal at mekanikal.

Imahen at Pag-etsa sa Panlabas na Layer

Ang sirkuito ng huling layer ay ipinapakita sa pamamagitan ng paglalapat ng photoresist sa panlabas na layer tulad ng ginawa sa mga panloob na layer. Matapos ang mga proseso ng photolithography at development, aalisin ang sobrang tanso sa pamamagitan ng pag-etsa, kaya nag-iwan ng nakumpletong mga sirkito sa mga panlabas na layer.

Sa yugtong ito, tinataya ang heometriya ng pad, ruta ng trace, at mga punto ng koneksyon ng sangkap, na sa huli'y nakakaapekto sa produksyon at elektrikal na pagganap.

Aplikasyon ng solder mask

Ang solder mask ay isang patong ng polimer na katulad ng barnis na inilalagay sa ibabaw ng PCB upang maprotektahan ang mga tanso mula sa hindi kanais-nais na oksihenasyon at kontaminasyon, gayundin upang mabawasan ang posibilidad ng solder bridging sa pagitan ng magkadikit na pad. Samakatuwid, ang mga butas para sa mga pad at via na iko-connext ay tinutukoy lamang sa solder mask layer.

Naging lubhang mahalaga ang kawastuhan ng pagkaka-align ng solder mask tuwing gumagawa ng multilayer PCB, lalo na kung ang mga komponente ay may manipis na spacing. Para dito, ang mga tagagawa tulad ng King Field ay gumagamit ng pinakabagong imaging at curing na kagamitan upang matiyak ang pare-parehong takip at matagalang pagganap.

Katapusan ng ibabaw

Ang kakayahang masolder ay isa sa mga benepisyo ng surface finish bukod sa proteksyon sa mga exposed copper pad. Ang pinakakaraniwang mga opsyon ng surface finish ay ang HASL, ENIG, OSP, immersion silver, at immersion tin. Ang pagpili ng pinaka-angkop ay nakadepende sa mga salik tulad ng shelf life, pamamaraan ng assembly, at electrical performance.

Dahil sa patag na ibabaw nito at mahusay na paglaban sa korosyon, mas pinipili ang ENIG para sa mga aplikasyon na nangangailangan ng mataas na katiyakan.

Pagsusuri sa Elektrikal at Huling Inspeksyon

Ang pagsusuri at inspeksyon ay huling hakbang sa paggawa ng multilayer PCB. Upang matiyak na walang maikli o bukas sa anumang layer ng napakakomplikadong istrukturang multilayer, isinasagawa ang pagsusuring elektrikal upang suriin ang kondisyon ng continuity at paghihiwalay. Bukod dito, ginagamit din ang biswal na inspeksyon, pagsukat (pagsusuri sa sukat), at kung minsan ay X-ray upang kumpirmahin ang tamang panloob na pagkakaayos at kalidad ng via.

Ang mga board lamang na sumusunod sa lahat ng kinakailangang espesipikasyon ang pinapayagan na lumipat sa yugto ng pag-iimpake at pagpapadala.

Kesimpulan

Ang paggawa ng multilayer PCB ay lubhang mahirap at nangangailangan ng mataas na presisyon, malawak na karanasan, at pagbuo at pagsunod sa mahigpit na mga hakbang sa kontrol ng kalidad sa bawat yugto. Kaya naman, natural lamang na ang pagganap at katiyakan ng produkto ay lubos na nakadepende sa tamang pagpapatupad ng lahat ng mga hakbang na ito kasama ang mga pagsubok, lalo na ang panghuling mga pagsubok.

Nakamit ng King Field na mag-alok ng mga multilayer PCB na nagbibigay-daan sa iba't ibang industriya na makabuo ng makabagong elektronikong produkto sa pamamagitan ng paggamit ng sopistikadong kagamitan kaugnay ng maayos na pamamahala ng proseso. Ang mas malalim na pag-unawa sa mga layer na ito ay naglilinaw sa kumplikadong mekanismo ng modernong elektronika at tumutulong din sa mga kliyente na gumawa ng tamang pagpili sa isang mapagkakatiwalaang partner sa pagmamanufaktura ng PCB.