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高精密多层线路板的制作工序

文章来源: 智力创电路板 人气:431 发表时间:2020-11-10 10:01:00

高精密多层线路板一般定义为10层—20层或以上的高多层线路板,比传统的PCB多层线路板加工难度大,其品质可靠性要求高,主要应用于工业控制、电力能源、医疗、汽车、安防、计算机、消费类电子、国防、交通运输、科教研发、汽车、航天航空等高科技领域。近几年来随着高精密多层线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,高层电路板市场前景被看好。


目前国内PCB样板小批量生产高层PCB厂家,主要来自于外资企业或少数内资企业。高层PCB线路板的生产不仅需要较高的技术和设备投入,更需要技术人员和生产人员的经验积累,同时导入高层板客户认证手续严格且繁琐,因此高层线路板进入企业门槛较高,实现产业化生产周期较长。

PCB线路板平均层数已经成为衡量PCB企业技术水平和产品结构的重要技术指标。本文简述了高层线路板在生产中遇到的主要加工难点,介绍了高层线路板关键生产工序的控制要点,供大家参考。


  一、主要制作难点

对比常规PCB线路板产品特点,高层线路板具有板件更厚、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。

  ⑴钻孔制作难点

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。

  ⑵压合制作难点

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。

  ⑶层间对准度难点

由于高层板层数多,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。

 ⑷内层线路制作难点

高层板采用高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。


  二、关键生产工序控制

  ⑴线路板材料选择

随着电子元器件高性能化、多功能化的方向发展,同时带来高频、高速发展的信号传输,因此要求电子电路材料的介电常数和介电损耗比较低,以及低CTE、低吸水率和更好的高性能覆铜板材料,以满足高层板的加工和可靠性要求。常用的板材供应商主要有A系列、B系列、C系列、D系列,这四种内层基板的主要特性对比,见表1。对于高层厚铜线路板选用高树脂含量的半固化片,层间半固化片的流胶量足以将内层图形填充满,绝缘介质层太厚易出现成品板超厚,反之绝缘介质层偏薄,则易造成介质分层、高压测试失效等品质问题,因此对绝缘介质材料的选择极为重要。

  ⑵线路板压合叠层结构设计

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。

①当客户要求高TG板材时,芯板和半固化片都要用相应的高TG材料。

②若客户无特别要求,层间介质层厚度公差一般按+/-10%控制,对于阻抗板,介质厚度公差按IPC-4101C/M级公差控制,若阻抗影响因素与基材厚度有关,则板材公差也必须按IPC-4101C/M级公差。

③半固化片与芯板厂商必须保持一致。为保证PCB可靠性,所有层半固化片避免使用单张1080或106半固化片(客户有特殊要求除外),客户无介质厚度要求时,各层间介质厚度必须按IPC-A-600G保证≥0.09mm。

④内层基板3OZ或以上,选用高树脂含量的半固化片,如1080R/C65%、1080HR/C68%、106R/C73%、106HR/C76%;但尽量避免全部使用106高胶半固化片的结构设计,以防止多张106半固化片叠合,因玻纤纱太细,玻纤纱在大基材区塌陷而影响尺寸稳定性和爆板分层。

  ⑶线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(PinLAM)、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。


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