Le schede a quattro-strati, con i vantaggi di un'elevata densità di cablaggio e di una trasmissione stabile del segnale, sono diventate componenti fondamentali in numerosi sistemi elettronici complessi. Il loro processo di produzione integra lavorazioni meccaniche di precisione e controlli rigorosi, in cui ogni passaggio ha un impatto cruciale sulle prestazioni del prodotto.
1. Processo di preparazione preliminare
I preparativi preliminari per la produzione di pannelli a quattro-strati costituiscono la base per garantire il regolare svolgimento dei processi successivi. Il primo passo è la selezione del substrato, dove è necessario scegliere i laminati rivestiti in rame (CCL) appropriati in base agli scenari applicativi del prodotto e ai requisiti prestazionali. Le prestazioni di isolamento, la resistenza meccanica, la resistenza al calore e altri parametri del substrato devono essere sottoposti a test rigorosi per garantire che soddisfi i requisiti di utilizzo dei pannelli a quattro-strati.
II. Processo di produzione dello strato interno
La produzione dello strato interno è uno dei passaggi chiave nella produzione di una scheda a quattro-strati e la sua qualità influisce direttamente sulle prestazioni dell'intero circuito stampato.
(1) Pre-trattamento del substrato interno
Il pretrattamento del laminato interno rivestito in rame- (CCL) ha lo scopo di rimuovere lo strato di ossido, macchie di olio e impurità sulla superficie del substrato, migliorando così l'adesione dell'inchiostro nei processi successivi. Il pretrattamento comprende in genere fasi quali lo sgrassaggio e la micro-incisione. Lo sgrassaggio può essere ottenuto tramite pulizia chimica per rimuovere l'olio e il grasso sulla superficie del substrato. La micro-incisione, invece, prevede un'incisione delicata per creare una superficie ruvida uniforme sul substrato, rafforzando così il legame con l'inchiostro.
(II) Produzione di circuiti di strato interno
Innanzitutto, applicare l'inchiostro fotosensibile, distribuendo uniformemente l'inchiostro liquido sulla superficie del substrato interno, quindi polimerizzarlo fino a formare una pellicola mediante asciugatura. Successivamente, procedere all'esposizione. Importa il file del modello di circuito digitale preparato nella macchina di esposizione LDI, che utilizza la luce laser per scansionare ed esporre direttamente il substrato rivestito con inchiostro fotosensibile. Ciò fa sì che l'inchiostro nelle aree esposte al laser subisca una reazione di indurimento, mentre le aree non esposte rimangono solubili.
Dopo l'esposizione, lo sviluppo viene effettuato inserendo il substrato in una soluzione di sviluppo. L'inchiostro non polimerizzato viene sciolto e rimosso, lasciando un motivo di inchiostro polimerizzato sulla superficie del substrato che corrisponde al motivo digitale. Successivamente, l'attacco viene eseguito posizionando il substrato in una soluzione di attacco. La lamina di rame non coperta dall'inchiostro viene incisa e la lamina di rame rimanente forma il circuito dello strato interno. Successivamente, l'inchiostro indurito sulla superficie del circuito viene rimosso attraverso un processo di rimozione della pellicola, rivelando il circuito dello strato interno trasparente.
(III) Ispezione dello strato interno
Dopo il completamento della fabbricazione del circuito dello strato interno, è necessaria un'ispezione rigorosa. Il contenuto dell'ispezione include la conduttività del circuito, le condizioni di cortocircuito e se la larghezza e la spaziatura della linea soddisfano i requisiti. Di solito, vengono utilizzate apparecchiature di ispezione ottica automatica per eseguire una scansione completa del circuito attraverso i principi dell'imaging ottico, rilevando tempestivamente i difetti nel circuito e garantendo la qualità del circuito dello strato interno.
III. Processo di laminazione
Il processo di laminazione prevede la combinazione del substrato interno, del preimpregnato e del foglio di rame esterno per formare la struttura complessiva di un pannello a quattro-strati.
(1) Preparazione per la laminazione
A seconda dei requisiti, il substrato interno, il preimpregnato e il foglio di rame esterno vengono impilati in un determinato ordine. Il preimpregnato è costituito da un tessuto in fibra di vetro impregnato con resina epossidica, che polimerizza sotto riscaldamento e pressione, fungendo da agente legante tra gli strati. Durante l'impilamento, è necessario garantire la precisione dell'allineamento di ogni strato e solitamente vengono utilizzati perni di posizionamento per evitare che il disallineamento tra gli strati incida sulle connessioni del circuito.
(II) Operazione di laminazione
Posizionare le lastre piegate nella plastificatrice e procedere con la laminazione alle condizioni di temperatura, pressione e tempo specificate. Durante il processo di laminazione, la resina nel prepreg si scioglierà e scorrerà, riempiendo gli spazi tra gli strati e legandosi saldamente al substrato interno e al foglio di rame esterno. Contemporaneamente, la resina polimerizzerà per formare uno strato isolante rigido, separando i circuiti di ciascuno strato e ottenendo l'isolamento elettrico. I parametri di processo per la laminazione devono essere rigorosamente controllati per garantire un forte legame tra gli strati, assenza di bolle, delaminazione e altri difetti.
IV. Procedura di elaborazione dello strato esterno
Dopo la laminazione, inizia la fase di lavorazione dello strato esterno, che comprende principalmente processi quali perforazione, metallizzazione dei fori e fabbricazione del circuito dello strato esterno.
(1) Perforazione
A seconda dei requisiti, viene utilizzata una perforatrice CNC per praticare vari fori passanti e fori di montaggio sulla scheda laminata. I fori passanti vengono utilizzati per ottenere connessioni elettriche tra strati di circuiti, mentre i fori di montaggio vengono utilizzati per fissare i componenti elettronici. Durante la perforazione, è necessario controllare la precisione della posizione del foro, la dimensione del diametro del foro e la qualità della parete del foro per evitare problemi quali deviazione del foro e pareti del foro ruvide. Una volta completata la perforazione, i detriti all'interno dei fori devono essere puliti per garantire la qualità della successiva metallizzazione dei fori.
(II) Metallizzazione dei fori
La metallizzazione dei fori è un processo cruciale per ottenere la connessione elettrica dei vias. Innanzitutto, viene eseguita la sbavatura per rimuovere detriti e residui di resina rimasti sulla parete del foro durante il processo di perforazione, garantendo che la parete del foro sia pulita e ordinata. Quindi, la deposizione chimica del rame viene effettuata posizionando il substrato in una soluzione di deposizione di rame per depositare un sottile strato di rame sulla superficie della parete del foro, rendendo conduttiva la parete del foro originariamente isolante. Successivamente, attraverso il processo di galvanica del rame, lo strato di rame viene ulteriormente ispessito sulla base dello strato di deposizione di rame, migliorando la conduttività e l'affidabilità del passaggio.
(III) Produzione di circuiti di strato esterno
Il processo di produzione per i circuiti dello strato esterno è simile a quello dei circuiti dello strato interno, comprese fasi come l'applicazione di inchiostro fotosensibile, l'esposizione, lo sviluppo, l'incisione e la rimozione della pellicola. Il processo di esposizione utilizza anche una macchina di esposizione LDI per ottenere un'esposizione precisa basata sul modello del circuito digitale. Attraverso questi passaggi, lo schema circuitale desiderato viene formato sulla superficie esterna della scheda a quattro-strati. A differenza dei circuiti dello strato interno, i circuiti dello strato esterno devono essere collegati a vie per ottenere la continuità elettrica con i circuiti dello strato interno.
(IV) Maschera di saldatura e stampa dei caratteri
Per proteggere lo strato esterno dei circuiti e prevenire ossidazione, corrosione e cortocircuiti, è necessario un rivestimento della maschera di saldatura. In genere, viene utilizzato l'inchiostro fotosensibile per maschera di saldatura, che forma uno strato di maschera di saldatura sulla superficie del circuito da proteggere attraverso processi di esposizione e sviluppo, esponendo aree come i cuscinetti di saldatura che richiedono saldatura. I colori comuni per le maschere di saldatura includono verde, blu, nero e così via.
Dopo l'applicazione della maschera di saldatura, viene eseguita la stampa dei caratteri. Le informazioni sui caratteri come il numero di parte del componente, il numero di modello e il numero di serie di produzione sono stampate sulla superficie della scheda per facilitare l'installazione e l'identificazione dei componenti elettronici. La stampa dei caratteri viene generalmente eseguita utilizzando la serigrafia con inchiostro per caratteri specializzato per garantire caratteri chiari e durevoli.
V. Procedure di post-elaborazione
(1) Trattamento superficiale
Per migliorare la saldabilità e la resistenza all'ossidazione dei cuscinetti di saldatura, è necessario un trattamento superficiale. I processi comuni di trattamento superficiale includono la spruzzatura di stagno, l'oro per immersione, la placcatura in nichel-oro e OSP (preservante organico per saldabilità). Diversi processi di trattamento superficiale hanno caratteristiche distinte e ambiti applicabili e possono essere selezionati in base ai requisiti del prodotto.
(II) Elaborazione della forma
A seconda delle esigenze, utilizzare una fresatrice CNC o una punzonatrice per elaborare la forma esterna del circuito, tagliandolo nella forma e dimensione desiderate. Durante la lavorazione della forma esterna è necessario garantire l'accuratezza dimensionale e la qualità dei bordi, evitando problemi quali bave e scheggiature.
(III) Ispezione finale
Infine, viene condotta un'ispezione finale completa sulla scheda a quattro-strati. L'ispezione comprende test delle prestazioni elettriche (come test di continuità, test di isolamento), controllo dell'aspetto (come qualità della maschera di saldatura, chiarezza dei caratteri, graffi superficiali, ecc.) e controllo dell'accuratezza dimensionale. Solo i prodotti che superano tutti i controlli possono essere ritenuti qualificati e procedere alle successive fasi di confezionamento e consegna.