Circuiti multistrato, come componenti principali, effettuano connessioni circuitali complesse tra componenti elettronici e il loro processo di produzione integra varie tecnologie avanzate e processi di precisione. Di seguito verrà approfondito il processo di produzione dei circuiti stampati multi-strato.
Preparazione della materia prima
Per produrre circuiti stampati multi-strato, il primo passo è selezionare le materie prime adatte. Il laminato rivestito in rame è un materiale di base, comunemente noto come substrato FR-4, che ha un buon isolamento e proprietà meccaniche ed è adatto per la maggior parte dei prodotti elettronici convenzionali; Per gli scenari applicativi ad alta-frequenza e ad alta-velocità, come le apparecchiature di comunicazione 5G, sono necessari substrati di politetrafluoroetilene a bassa costante dielettrica per ridurre le perdite di trasmissione del segnale. Oltre al substrato, nel processo di laminazione è indispensabile la lastra semi-stampata. È composto principalmente da resina e materiali rinforzanti, che possono essere polimerizzati sotto calore e pressione per ottenere un forte legame tra gli strati. Allo stesso tempo, per formare le linee del circuito viene utilizzato un foglio di rame di alta qualità. Diversi spessori di lamina di rame vengono selezionati in base ai requisiti di trasporto di corrente, con spessori comuni come 18 μ e 35 μ.
Produzione del circuito dello strato interno
trasferimento del modello
Dopo aver tagliato il pannello rivestito in rame-alla dimensione appropriata, eseguire un trattamento di pulizia della superficie per rimuovere macchie di olio, impurità, ecc., per garantire l'adesione dei processi successivi. Successivamente, applicare uniformemente una pellicola secca fotosensibile sulla superficie del substrato ed esporla utilizzando una macchina per l'esposizione. Durante il processo di esposizione, il modello del circuito dello strato interno viene proiettato sulla pellicola secca dalla luce ultravioletta attraverso una fotomaschera e la pellicola secca della parte che riceve la luce subisce una reazione di fotopolimerizzazione, con conseguente cambiamento delle sue proprietà. Quindi, la pellicola secca non esposta viene sciolta utilizzando una soluzione di sviluppo per trasferire con precisione il modello del circuito dello strato interno sul laminato rivestito di rame-.
acquaforte
Una volta completato lo sviluppo, entra nel processo di incisione. La macchina per incisione contiene una specifica soluzione di incisione in grado di reagire chimicamente con la lamina di rame non protetta da film secco, corrodendola e rimuovendola, lasciando dietro di sé la parte ricoperta dal film secco per formare un preciso circuito di strati interni. Una volta completata l'incisione, utilizzare una soluzione specializzata per la rimozione della pellicola per rimuovere la pellicola secca residua sul circuito e il circuito dello strato interno trasparente è completato. Al termine, utilizza apparecchiature di ispezione ottica automatica per condurre un'ispezione completa del circuito, utilizzando telecamere ad alta-definizione e sistemi di elaborazione delle immagini per identificare se sono presenti cortocircuiti, circuiti aperti, deviazioni della larghezza della linea e altri problemi nel circuito e ripararli in modo tempestivo.
ossido bruno
Per migliorare la forza di adesione tra la lamina di rame dello strato interno e il foglio semi-indurito, è necessario un trattamento di doratura. Utilizzando una soluzione chimica specifica, sulla superficie del foglio di rame si forma uno strato di ossido uniforme con una struttura a micro nido d'ape, che aumenta l'area superficiale del foglio di rame, migliora la sua adesione alla resina e migliora la sua capacità di bagnare la resina fluente. Ciò garantisce che la resina possa essere completamente riempita e legata saldamente durante la successiva laminazione, prevenendo problemi come la delaminazione causata da un legame debole.
laminazione
La stratificazione è un processo chiave nella produzione di circuiti stampati multi-strato, finalizzato a impilare più circuiti stampati con strati interni con fogli semi-induriti e lamine di rame esterne in base ai requisiti di progettazione per formare un tutto. Innanzitutto, in base al numero di strati e alla struttura del circuito, pianificare attentamente la sequenza di impilamento della scheda interna, del foglio semi-indurito e del foglio di rame esterno. Durante l'impilamento, è necessario assicurarsi che le posizioni di ciascuno strato siano accuratamente allineate, altrimenti ciò influenzerà la connettività del circuito e la trasmissione del segnale. Successivamente, la lamiera impilata viene posizionata in una macchina di laminazione ad alta-temperatura e alta-pressione e sottoposta a una temperatura elevata di circa 150 gradi e a un ambiente ad alta-pressione di circa 400 psi per un periodo di tempo per sciogliere e far scorrere la resina nel foglio semiindurito, riempire i piccoli spazi tra ogni strato e solidificarsi dopo il raffreddamento, ottenendo un legame saldo tra ogni strato. La tecnologia avanzata di incollaggio sotto vuoto può estrarre l'aria durante il processo di incollaggio, evitare la generazione di bolle, garantire che l'uniformità dello spessore medio sia controllata entro ± 3% e migliorare la qualità complessiva del circuito.
perforazione
I collegamenti elettrici tra gli strati del circuito stampato multistrato laminato-non sono ancora stati realizzati e i canali di collegamento devono essere aperti tramite il processo di perforazione. Secondo i documenti di progettazione, attrezzature di perforazione ad alta-precisione come trapani meccanici o trapani laser a CO ₂ vengono utilizzate per praticare fori di diverso diametro in posizioni designate, inclusi fori passanti per collegare vari strati di circuiti, fori ciechi per collegare solo strati parziali e fori interrati. La moderna tecnologia di produzione può ottenere una lavorazione precisa di aperture fino a 50 μ m, soddisfacendo le esigenze di produzione di circuiti stampati ad alta-densità. Una volta completata la perforazione, sulla parete del foro saranno presenti residui di perforazione e residui di adesivo, che dovranno essere puliti e trattati per rimuovere i residui di adesivo. Rimuovere accuratamente le impurità immergendole in soluzioni chimiche o risciacquando con pistole ad acqua ad alta-pressione per garantire la pulizia della parete del foro e preparare la successiva metallizzazione del foro.
Metallizzazione dei fori e galvanica
Deposizione chimica del rame
Per rendere conduttiva la parete del foro isolato, viene prima effettuata la deposizione chimica del rame. Immergere il circuito in una soluzione chimica contenente ioni rame e utilizzare l'agente riducente nella soluzione per catalizzare la riduzione di uno strato molto sottile di rame sulla superficie della parete del foro, solitamente con uno spessore di 0,3-0,5 μ. Questo strato di rame funge da "strato seme" per la successiva galvanica, fornendo un percorso iniziale per la conduzione di corrente.
Placcatura del pannello
Sulla base del sottile strato di rame formato dalla deposizione chimica del rame, viene eseguita la galvanica a piastra completa. Posizionare il circuito in un bagno di placcatura e, attraverso l'elettrolisi, gli ioni di rame nel bagno si depositano continuamente sulle pareti dei fori e sulla lamina di rame sulla superficie del pannello, aumentando lo spessore dello strato di rame. Generalmente, lo spessore del rame sulle pareti del foro viene aumentato a 25 μ o più per soddisfare i requisiti di conduttività del circuito e trasporto di corrente.
Imaging del modello
trasferimento del modello
Similmente al trasferimento dei modelli circuitali dello strato interno, una pellicola secca viene applicata alla superficie dello strato esterno di laminato rivestito in rame- e i modelli circuitali dello strato esterno vengono trasferiti sulla pellicola secca utilizzando la tecnologia di imaging diretto al laser o il tradizionale metodo di esposizione con fotomaschera. Quindi, gli schemi circuitali vengono sviluppati per diventare visibili.
Galvanotecnica grafica
Eseguire la galvanica del modello sulla superficie di rame esposta del modello di circuito sviluppato. Galvanotecnica di uno strato di rame che soddisfi i requisiti di spessore di progetto, ispessendo ulteriormente lo spessore di rame della sezione del circuito per migliorare la conduttività e rivestendo uno strato di stagno per la protezione nei successivi processi di incisione.
Stripping e incisione della pellicola
Utilizzare una soluzione di idrossido di sodio per rimuovere lo strato di film secco elettrolitico, esponendo lo strato di rame non protetto. Riutilizzare la soluzione di incisione per corrodere e rimuovere lo strato di rame in queste aree non circuitali, formando precise linee del circuito esterno. Infine, utilizzare una soluzione specializzata per la rimozione dello stagno per rimuovere lo strato di stagno che ha completato la sua missione protettiva.
trattamento superficiale
Per proteggere la lamina di rame sulla superficie del circuito stampato, migliorare la saldabilità e la resistenza all'ossidazione, è necessario un trattamento superficiale. I metodi di gestione comuni includono:
immersione in oro
Nei punti finali di saldatura e inserimento, uno strato di nichel e oro viene ricoperto mediante un metodo di deposizione chimica. Lo strato di nichel ha un'elevata durezza e una buona resistenza all'usura, mentre lo strato d'oro ha una forte stabilità chimica, che può prevenire efficacemente l'ossidazione del punto finale e garantire buone prestazioni di connessione elettrica. Viene comunemente utilizzato in prodotti elettronici di fascia alta-e in campi con requisiti di affidabilità estremamente elevati.
Livellamento della saldatura ad aria calda (HASL)
Utilizzando la tecnologia di livellamento ad aria calda, viene applicato uno strato di lega di stagno e piombo per coprire il punto finale di saldatura per proteggerlo e fornire eccellenti prestazioni di saldatura. Il costo è relativamente basso ed è ampiamente utilizzato.
Maschera per saldatura organica
Sulla superficie del foglio di rame si forma uno strato di pellicola protettiva organica per prevenire l'ossidazione del rame. Allo stesso tempo, la pellicola protettiva può decomporsi rapidamente durante la saldatura senza compromettere l'effetto della saldatura. Il processo è semplice e il costo è basso, il che è adatto per alcuni prodotti sensibili ai costi e con requisiti di affidabilità moderati.
Maschera di saldatura e stampa dei caratteri
maschera di saldatura
Dopo il completamento della produzione del circuito, le aree non saldabili e di contatto devono essere protette con materiale resistente alla saldatura per prevenire cortocircuiti e ossidazione del circuito durante la saldatura. Innanzitutto, pulire e irruvidire la superficie del pannello per migliorare l'adesione. Quindi, applicare uniformemente la vernice verde fotosensibile liquida tramite serigrafia, spruzzatura e altri metodi e preasciugare la vernice verde per renderla preliminarmente asciutta. Successivamente, viene effettuata l'esposizione ai raggi ultravioletti per consentire alla vernice verde nell'area trasparente della pellicola di subire la reazione di polimerizzazione e solidificarsi. Quindi, per lo sviluppo viene utilizzata una soluzione di carbonato di sodio per rimuovere la parte non esposta della vernice verde. Infine, viene eseguita la cottura ad alta-temperatura per indurire completamente la vernice verde.
Stampa dei caratteri
Per comodità di installazione, debug e manutenzione delle schede circuitali, caratteri come testo, marchi e numeri di parte vengono stampati sulla superficie della scheda tramite serigrafia. L'inchiostro dei caratteri si indurisce dopo l'essiccazione termica o l'irradiazione ultravioletta, rendendolo chiaro, solido e facile da identificare.
Formatura e taglio
In base alle dimensioni esterne richieste dal cliente, utilizzare macchine per lo stampaggio CNC o punzonatrici per stampi per tagliare e modellare il circuito. Durante il taglio, utilizzare il foro di posizionamento per inserire la spina e fissare il circuito sul letto o sullo stampo per garantire la precisione del taglio. Per i circuiti stampati con dita dorate, dopo lo stampaggio, l'area delle dita dorate deve essere molata e angolata per facilitare il successivo inserimento. Se si tratta di un circuito stampato multichip, è necessario preaprire una linea di interruzione a forma di X- per facilitare lo smontaggio e la suddivisione da parte del cliente dopo l'inserimento.
Test delle prestazioni elettriche e controllo dell'aspetto
Test delle prestazioni elettriche
Condurre test completi sulle prestazioni elettriche sul circuito stampato mediante test con aghi volanti o macchine di prova completamente automatiche, compresi test di conduttività, per verificare la presenza di circuiti aperti o cortocircuiti nel circuito; Il test di impedenza garantisce che l'impedenza della linea soddisfi i requisiti di progettazione e garantisca la qualità della trasmissione del segnale; E altri test specifici sugli indicatori di prestazione elettrica, come i test di resistenza di isolamento.
Ispezione visiva
Manualmente o con l'aiuto di apparecchiature di test automatizzate, ispezionare attentamente l'aspetto del circuito per vedere se sono presenti graffi o spazi vuoti nel circuito, se sono presenti bolle o stampe mancanti nello strato della maschera di saldatura, se i caratteri sono chiari e completi e se lo spessore e l'apertura della scheda soddisfano gli standard. Ripara tempestivamente i difetti minori rilevati durante l'ispezione e rimuovi i prodotti non-conformi che non possono essere riparati.
imballaggio e spedizione
I circuiti multistrato che hanno superato test rigorosi sono sigillati sottovuoto e imballati per prevenire umidità, ossidazione e danni fisici durante il trasporto. Una volta completato l'imballaggio, allegare l'etichetta del prodotto e le relative istruzioni, specificando il modello del prodotto, le specifiche, la data di produzione e altre informazioni, quindi spedire e consegnare al cliente.