I PCB multistrato, con la loro struttura conduttiva multi-strato e prestazioni elettriche stabili, sono ampiamente utilizzati in campi-di fascia alta come comunicazioni, server e controllo industriale.. 8-I PCB a strato e a 12-strato rientrano nella categoria dei circuiti stampati ad alto multistrato, con procedure di elaborazione complesse e requisiti estremamente elevati di precisione delle apparecchiature, parametri di processo e controllo ambientale. Sebbene la struttura complessiva del processo sia simile, esistono differenze significative in aspetti fondamentali come l'impilamento, i tempi di laminazione, la precisione dell'allineamento, la foratura e la galvanica a causa del numero crescente di strati. La sezione seguente, basata sull'esperienza pratica di produzione, delinea il flusso di lavorazione completo e i punti tecnologici chiave per entrambi i tipi di PCB multistrato.
1. Pre-elaborazione dei materiali e pianificazione dell'impilamento
La pre-lavorazione del materiale è fondamentale per garantire la stabilità della scheda. Entrambi i PCB a 8-strato e a 12-strato utilizzano pannelli centrali in laminato rivestito di rame (CCL), prepreg (fogli in PP) e fogli di rame come materiali centrali, differendo solo nel metodo di impilamento. All'arrivo delle materie prime, la prima fase è il taglio. L'intero rotolo di CCL viene tagliato in pannelli centrali di dimensioni-standard in base alle specifiche di produzione. I bordi tagliati devono essere lisci e privi di bave-per evitare problemi di delaminazione nei processi successivi. Successivamente le tavole vengono cotte per rimuovere l'umidità. I pannelli multistrato ad alto-assorbimento assorbono facilmente l'umidità; la cottura ad alta-temperatura rimuove completamente questa umidità, prevenendo difetti come bolle e delaminazione dopo la laminazione. Per l'impilamento a strati, i PCB a 8 strati utilizzano in genere uno schema di impilamento simmetrico 2+4+2 o 4+4, diviso in due o tre moduli. Per la fusione complessiva sono necessarie solo due laminazioni complete. La struttura simmetrica compensa efficacemente lo stress termico e riduce la probabilità di deformazione della scheda. 12-strato I PCB hanno ancora più strati, raddoppiando il numero di strati conduttivi e isolanti interni. Viene comunemente utilizzata una struttura di impilamento a tre segmenti 4+4+4, che richiede tre operazioni di laminazione indipendenti. Ogni segmento della pila deve completare in modo indipendente i processi di fabbricazione dello strato interno, doratura e pre-impilamento. Maggiore è il numero degli strati, maggiore è la complessità dell'impilamento degli strati intermedi e maggiore è il rischio di deviazione cumulativa, rendendo più rigoroso il controllo della sequenza di impilamento. Il prepreg funge da materiale isolante e legante interstrato. Per entrambi i tipi di pannelli, vengono selezionate le specifiche appropriate in base allo spessore dell'isolamento e ai requisiti di impedenza, e l'impilamento aderisce rigorosamente alla regola della disposizione alternata del pannello centrale e del preimpregnato.
2. Processo di fabbricazione del circuito dello strato interno
Gli strati interni sono i portanti principali per la trasmissione del segnale nei PCB multistrato. Il processo di produzione per gli strati interni dei PCB a 8 e 12 strati è lo stesso, compreso il trattamento della superficie della scheda, il trasferimento del modello, l'incisione, la rimozione della pellicola, l'ispezione e lo strato di doratura. I PCB a. 12-strati interni, a causa del maggior numero di strati interni, hanno requisiti più elevati per la coerenza dell'elaborazione in batch.
Pulizia e irruvidimento della superficie del cartone
Dopo il taglio, il pannello centrale entra innanzitutto nella linea di produzione di pulizia, dove soluzioni chimiche e lavaggio con acqua ad alta-pressione rimuovono oli, polvere e strati di ossido dalla superficie del pannello. Successivamente, la superficie in rame viene sottoposta a un trattamento di micro-irruvidimento per migliorare l'adesione tra la pellicola fotosensibile e la superficie in rame, prevenendo il distacco della pellicola e difetti del circuito durante il trasferimento del pattern. L'intero processo di pulizia viene completato in una camera bianca e le particelle sospese nell'aria vengono rigorosamente controllate per evitare che le impurità aderiscano alla superficie del pannello.
Trasferimento e incisione del modello
Dopo la pulizia, la pellicola secca fotosensibile viene applicata uniformemente sul pannello centrale. La replica del modello viene completata utilizzando apparecchiature di imaging diretto laser. Questo metodo offre un'elevata precisione di allineamento e può soddisfare i requisiti di elaborazione dei circuiti sottili. Dopo l'imaging, viene utilizzata una soluzione di sviluppo per dissolvere la pellicola secca nelle aree non esposte, esponendo le aree della lamina di rame da incidere. Successivamente, inizia il processo di incisione, utilizzando una soluzione di incisione specializzata per rimuovere la lamina di rame esposta in eccesso, lasciando solo le linee conduttive dello strato interno completo. Durante la lavorazione, la temperatura della soluzione e la pressione di spruzzo vengono monitorate in tempo reale, mentre la quantità di incisione laterale viene rigorosamente controllata per garantire bordi della linea precisi. Dopo l'attacco, viene utilizzata una soluzione di stripping per rimuovere l'eventuale pellicola secca rimanente dalla superficie del pannello, esponendo le linee di rame puro.
Ispezione dello strato interno e trattamento di imbrunimento Tutte le schede centrali dello strato interno sono sottoposte a ispezione ottica automatizzata per identificare rapidamente difetti come circuiti aperti, cortocircuiti e spazi vuoti. Le schede difettose vengono smistate e rilavorate direttamente. Pannelli di supporto qualificati entrano nel processo di doratura, un passaggio cruciale prima della laminazione del pannello multistrato. Attraverso il trattamento chimico, sulla superficie del circuito in rame viene generato uno strato di ossido ruvido e uniforme, che migliora significativamente la forza di adesione tra la superficie in rame e il preimpregnato, prevenendo la delaminazione dello strato intermedio. Per i PCB a 12 strati con più di 8 strati interni, i parametri di doratura devono essere calibrati in modo uniforme per garantire effetti di irruvidimento coerenti su ciascun pannello centrale dello strato interno.
3. Processo principale di laminazione a strati
La laminazione è il processo principale nella produzione di PCB multistrato e rappresenta una differenza significativa tra i processi PCB a 8 e 12 strati. L’aumento del numero di strati porta a un aggiornamento completo del numero di laminazioni, della precisione dell’allineamento, dei profili di controllo della temperatura e dei parametri di pressione, determinando direttamente la resistenza strutturale complessiva e la resa del pannello.
1). Pre-impilamento e posizionamento Secondo la struttura dello stack pre-impostata, il pannello centrale interno brunito, il preimpregnato e il foglio di rame esterno sono impilati in sequenza. 8-i PCB a strati, a causa del minor numero di laminazioni, utilizzano principalmente perni meccanici per il posizionamento, consentendo il controllo dell'offset tra gli strati entro un intervallo ragionevole. 12-i PCB a strati sono sottoposti a tre laminazioni segmentate, aumentando significativamente il rischio di deviazione cumulativa degli interstrati. L'impilamento-del segmento centrale e l'impilamento complessivo richiedono un sistema di posizionamento laser, con una precisione di posizionamento che supera di gran lunga il posizionamento meccanico tradizionale, garantendo un allineamento preciso di dozzine di strati. La rivettatura temporanea viene eseguita dopo l'impilamento per evitare il disallineamento degli strati durante il trasporto.
2). Indurimento sotto vuoto con pressa a caldo I pannelli impilati vengono inviati a un laminatore sotto vuoto. L'ambiente sottovuoto rimuove completamente l'aria tra gli strati, prevenendo la formazione di bolle. Entrambi i tipi di schede utilizzano un processo di riscaldamento segmentato e pressurizzazione a gradiente. Innanzitutto, la prepressatura a bassa-temperatura-consente al preimpregnato di sciogliersi e fluire inizialmente, riempiendo piccoli spazi tra gli strati. Quindi, la temperatura e la pressione vengono aumentate per la pressurizzazione principale, consentendo al preimpregnato di impregnare completamente la superficie del pannello centrale. Infine, la polimerizzazione viene eseguita a temperatura costante, indurendo completamente la resina e unendo tutti gli strati in una struttura unificata. I parametri di temperatura e pressione per le due laminazioni del PCB a 8 strati sono relativamente ampi, con conseguente maggiore tolleranza agli errori di processo. Per il PCB a 12 strati, ciascuna laminazione segmentata richiede una curva di controllo della temperatura impostata separatamente. Più presse a caldo accumulano continuamente stress termico, pertanto le velocità di riscaldamento e raffreddamento, i tempi di mantenimento e i livelli di pressione necessitano di un controllo preciso. Il tempo di mantenimento di ciascuna laminazione è più lungo per garantire l'indurimento simultaneo di più strati di resina, prevenendo la deformazione del pannello e sollecitazioni interne irregolari. Dopo ogni ciclo di laminazione, i pannelli vengono lasciati raffreddare naturalmente a temperatura ambiente prima che inizi il ciclo successivo di laminazione e pressatura, finché tutti gli strati non sono integrati.
4. Processo di foratura e metallizzazione dei fori
Dopo la laminazione, l'intero pannello entra nel processo di foratura. I fori sono i canali chiave per la conduttività interstrato. Le differenze nello spessore della scheda e nel numero di strati comportano differenze significative nei parametri di foratura, nella difficoltà di lavorazione e nei processi di galvanica tra i PCB a 8 e 12 strati.
Foratura meccanica I PCB ad alto-multistrato utilizzano punte in carburo per la foratura meccanica, con specifiche di punta corrispondenti abbinate a diversi requisiti di diametro del foro. 8-I PCB a strati hanno una scheda più sottile e una profondità di foratura minore; i parametri di velocità di perforazione e velocità di avanzamento sono impostati in modo convenzionale e la precisione della posizione del foro è facilmente controllabile. 12-i PCB a strati hanno uno spessore complessivo maggiore e una maggiore profondità di perforazione; pertanto, è necessario ridurre la velocità di avanzamento del trapano, ottimizzare la velocità e aumentare la frequenza di rimozione dei trucioli per prevenire l'usura della punta da trapano ad alta-temperatura, bave sulle pareti del foro e disallineamento della posizione del foro. Dopo la perforazione, tutti i fori vengono sbavati e viene eseguita la disincrostazione per rimuovere residui di resina e trucioli di rame, garantendo pareti dei fori lisce e pulite.
Metallizzazione e galvanica dei fori Dopo la perforazione, il materiale della scheda viene prima sottoposto a ramatura chimica, depositando un sottile strato di rame sulle pareti dei fori isolanti per creare uno strato conduttivo di base e ottenere una conduttività iniziale all'interno delle pareti dei fori. Questo è seguito da un processo di galvanica dell'intera scheda-, in cui l'elettrolisi ispessisce lo strato di rame sulle pareti dei fori e lo strato di rame sulla superficie della scheda, garantendo la stabilità della conduttività interstrato. Per i PCB a 8-strati, la convenzionale elettroplaccatura CC è sufficiente per soddisfare i requisiti di spessore del rame del foro. Per i PCB a 12-strati, con più strati e connessioni di strato conduttivo più lunghe, la distribuzione non uniforme della corrente in alcune aree di fori densamente popolati richiede processi di galvanoplastica segmentata o galvanica a impulsi per garantire uno spessore uniforme dello strato di rame sulle pareti del foro e prevenire guasti di conduttività causati da strati di rame eccessivamente sottili in determinate aree. Per alcune schede a 12 strati ad alta densità, è possibile utilizzare un processo di galvanica di riempimento per accogliere strutture di fori complesse. Dopo la galvanizzazione, vengono ispezionati lo spessore e la conduttività del rame del foro e le schede con strati di rame danneggiati sulle pareti del foro vengono scartate.
5. Processo di fabbricazione del circuito dello strato esterno
Dopo aver perforato e metallizzato l'intera scheda, viene fabbricato il circuito dello strato esterno. Questo processo è sostanzialmente lo stesso del circuito dello strato interno, ma poiché la scheda è già formata, gli standard di controllo sono più rigorosi. Innanzitutto la superficie del pannello viene accuratamente pulita e irruvidita per rimuovere i residui della galvanica. Successivamente viene applicata una pellicola secca fotosensibile. Attraverso una serie di processi tra cui l'imaging laser, lo sviluppo, l'incisione e la rimozione della pellicola, viene formato il circuito conduttivo esterno. Rispetto allo strato interno, il circuito dello strato esterno è direttamente esposto all'ambiente esterno. Dopo l'incisione, i bordi e la larghezza della linea vengono attentamente controllati per garantire che l'aspetto e le prestazioni soddisfino gli standard. Una volta completato il processo, viene utilizzata un'apparecchiatura di ispezione ottica per un'ispezione completa per verificare eventuali difetti estetici nei circuiti dello strato esterno.
6. Maschera di saldatura, trattamento superficiale ed elaborazione della forma
Rivestimento della maschera di saldatura Dopo che il circuito dello strato esterno ha superato l'ispezione, l'inchiostro della maschera di saldatura viene rivestito sull'intera superficie della scheda. Dopo la pre-cottura, l'esposizione, lo sviluppo e la polimerizzazione, solo le aree conduttive vengono esposte, mentre il resto della superficie della scheda è coperto dallo strato della maschera di saldatura. Lo strato della maschera di saldatura isola l'umidità e la polvere esterne, prevenendo l'ossidazione del circuito e i cortocircuiti, migliorando allo stesso tempo le prestazioni di isolamento della scheda. Il processo per PCB a 8 e 12 strati è sostanzialmente lo stesso in questa fase, con l'unica differenza che è la scelta dell'inchiostro resistente alla saldatura in base allo scenario applicativo.
Trattamento superficiale Il metodo di trattamento superficiale appropriato viene selezionato in base allo scenario applicativo. I processi più comuni includono la placcatura in nichel-dorato chimico, pellicola resistente alla saldatura organica e livellamento ad aria calda. La funzione principale di questo processo è proteggere le aree conduttive esposte, migliorare la resistenza all'ossidazione e le prestazioni di connessione. I due tipi di schede multistrato possono essere abbinati in modo flessibile al processo in base ai requisiti dell'utente finale-.
Lavorazione della forma Utilizzando fresatrici CNC o punzonatrici, il materiale del pannello viene lavorato nella forma e nelle dimensioni richieste dal cliente e i bordi in eccesso vengono tagliati. Dopo la lavorazione, i bordi del pannello vengono levigati per garantire che siano piatti e lisci, senza spigoli vivi, delaminazione, scheggiature o altri problemi.
7. Ispezione finale e cernita del prodotto finito
Nella fase del prodotto finito viene effettuato un controllo completo, suddiviso in tre sezioni principali: controllo estetico, controllo dimensionale e controllo della continuità elettrica. L'ispezione visiva si basa su una combinazione di lavoro manuale e apparecchiature ottiche per verificare la presenza di danni, macchie e differenze di colore nell'inchiostro, nei circuiti e nei fori sulla superficie della scheda. L'ispezione dimensionale utilizza strumenti di precisione per verificare lo spessore del pannello, le dimensioni complessive e le coordinate dei fori, garantendo che tutti i parametri soddisfino gli standard. L'ispezione elettrica utilizza apparecchiature specializzate per testare la continuità dell'interstrato e le prestazioni di isolamento punto-per-punto, identificando circuiti aperti e cortocircuiti nascosti. Dopo aver superato tutte le ispezioni, i PCB multistrato a 8-strato e 12 strati vengono puliti, impermeabili all'umidità e imballati prima di essere immagazzinati. I prodotti difettosi vengono classificati e registrati in base al tipo di difetto, fornendo supporto dati per la successiva ottimizzazione del processo.
La lavorazione di PCB multistrato a 8-strato e 12-strato è un sistema altamente sofisticato di processi interconnessi. Sebbene la logica di elaborazione di base sia simile, le differenze principali risiedono in quattro aree chiave: impilamento degli strati, conteggio della laminazione, precisione dell'allineamento e foratura/placcatura. Il PCB a 12-strati, con il suo numero di strati raddoppiato, presenta complessità, difficoltà di lavorazione e standard di precisione significativamente maggiori, ponendo requisiti molto più elevati sulle apparecchiature di produzione, sulle regolazioni dei parametri di processo e sul controllo ambientale dell'officina rispetto ai PCB a 8 strati. Nella produzione vera e propria, la messa a punto dei parametri e il controllo dei dettagli in ogni processo influiscono direttamente sulla resa e sulla stabilità del prodotto finito. Solo seguendo rigorosamente le specifiche di lavorazione delle schede multistrato e ottimizzando le soluzioni di processo corrispondenti per i diversi strati di schede possiamo produrre prodotti PCB ad alto multistrato con prestazioni stabili e conformi agli standard di qualità, soddisfacendo così le esigenze applicative di vari dispositivi elettronici di fascia alta.