Mehrschichtige LeiterplattenAls Kernkomponenten tragen sie komplexe Schaltkreisverbindungen zwischen elektronischen Komponenten und ihr Herstellungsprozess integriert verschiedene fortschrittliche Technologien und Präzisionsprozesse. Im Folgenden wird auf den Herstellungsprozess von mehrschichtigen Leiterplatten eingegangen.
Rohstoffvorbereitung
Um mehrschichtige Leiterplatten herzustellen, ist der erste Schritt die Auswahl geeigneter Rohstoffe. Kupferkaschiertes Laminat ist ein Grundmaterial, allgemein bekannt als FR-4-Substrat, das gute Isolations- und mechanische Eigenschaften aufweist und für die meisten herkömmlichen elektronischen Produkte geeignet ist; Für Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeits-Anwendungsszenarien wie 5G-Kommunikationsgeräte sind Polytetrafluorethylen-Substrate mit niedriger Dielektrizitätskonstante erforderlich, um Signalübertragungsverluste zu reduzieren. Neben dem Substrat ist die halbgehärtete Folie im Laminierprozess unverzichtbar. Es besteht hauptsächlich aus Harz und Verstärkungsmaterialien, die unter Hitze und Druck ausgehärtet werden können, um eine starke Verbindung zwischen den Schichten zu erreichen. Gleichzeitig wird hochwertige Kupferfolie zur Bildung von Leiterbahnen verwendet. Je nach Stromführungsanforderungen werden unterschiedliche Dicken der Kupferfolie ausgewählt, wobei gängige Dicken beispielsweise 18 μ und 35 μ sind.
Herstellung von Schaltkreisen der inneren Schicht
Musterübertragung
Führen Sie nach dem Zuschneiden der kupferkaschierten Platte auf die entsprechende Größe eine Oberflächenreinigungsbehandlung durch, um Ölflecken, Verunreinigungen usw. zu entfernen und die Haftung für nachfolgende Prozesse sicherzustellen. Tragen Sie anschließend einen lichtempfindlichen Trockenfilm gleichmäßig auf die Substratoberfläche auf und belichten Sie ihn mit einem Belichtungsgerät. Während des Belichtungsprozesses wird das Muster der Innenschichtschaltung durch ultraviolettes Licht durch eine Fotomaske auf den Trockenfilm projiziert, und der Trockenfilm des Lichtempfangsteils unterliegt einer Photopolymerisationsreaktion, was zu einer Änderung seiner Eigenschaften führt. Anschließend wird der unbelichtete Trockenfilm mit einer Entwicklungslösung aufgelöst, um das Schaltungsmuster der inneren Schicht genau auf das kupferkaschierte Laminat zu übertragen.
Radierung
Nach Abschluss der Entwicklung erfolgt der Ätzprozess. Die Ätzmaschine enthält eine spezielle Ätzlösung, die mit Kupferfolie, die nicht durch einen Trockenfilm geschützt ist, chemisch reagieren kann, diese korrodiert und entfernt, wobei der vom Trockenfilm bedeckte Teil zurückbleibt, um einen präzisen inneren Schaltkreis zu bilden. Nachdem der Ätzvorgang abgeschlossen ist, verwenden Sie eine spezielle Filmentfernungslösung, um den restlichen Trockenfilm auf dem Schaltkreis zu entfernen, und der klare Innenschichtschaltkreis ist fertig. Führen Sie nach der Fertigstellung mithilfe automatischer optischer Inspektionsgeräte eine umfassende Inspektion des Schaltkreises durch. Dabei werden hochauflösende Kameras und Bildverarbeitungssysteme eingesetzt, um Kurzschlüsse, offene Schaltkreise, Abweichungen in der Leitungsbreite und andere Probleme im Schaltkreis zu erkennen und diese zeitnah zu beheben.
braunes Oxid
Um die Haftfestigkeit zwischen der inneren Kupferfolie und dem halbgehärteten Blech zu verbessern, ist eine Bräunungsbehandlung erforderlich. Durch die Verwendung einer speziellen chemischen Lösung wird auf der Oberfläche der Kupferfolie eine gleichmäßige Oxidschicht mit einer Mikrowabenstruktur gebildet, wodurch die Oberfläche der Kupferfolie vergrößert, ihre Haftung am Harz verbessert und ihre Benetzungsfähigkeit für das fließende Harz verbessert wird. Dadurch wird sichergestellt, dass das Harz beim anschließenden Laminieren vollständig gefüllt und fest gebunden werden kann, wodurch Probleme wie Delaminierung durch schwache Bindung verhindert werden.
Laminierung
Die Schichtung ist ein Schlüsselprozess bei der Herstellung von mehrschichtigen Leiterplatten. Ziel ist es, mehrere Leiterplatten mit inneren Schichten mit halbgehärteten Blechen und äußeren Kupferfolien entsprechend den Designanforderungen zu stapeln, um ein Ganzes zu bilden. Planen Sie zunächst sorgfältig die Stapelreihenfolge der inneren Platine, der halbgehärteten Platte und der äußeren Kupferfolie, basierend auf der Anzahl der Schichten und der Designstruktur der Leiterplatte. Beim Stapeln muss sichergestellt werden, dass die Positionen der einzelnen Schichten genau ausgerichtet sind, da dies sonst die Konnektivität der Schaltung und die Signalübertragung beeinträchtigt. Als nächstes wird das gestapelte Blech in eine Laminiermaschine mit hoher Temperatur und hohem Druck gelegt und für einen bestimmten Zeitraum einer hohen Temperatur von etwa 150 Grad und einem hohen Druck von etwa 400 psi ausgesetzt, um das Harz im halb ausgehärteten Blech zu schmelzen und zu fließen, die kleinen Lücken zwischen den einzelnen Schichten zu füllen und nach dem Abkühlen zu verfestigen, wodurch eine feste Verbindung zwischen den einzelnen Schichten entsteht. Die fortschrittliche Vakuum-Bonding-Technologie kann während des Bonding-Prozesses Luft absaugen, die Entstehung von Blasen vermeiden, die Gleichmäßigkeit der mittleren Dicke auf ± 3 % kontrollieren und die Gesamtqualität der Leiterplatte verbessern.
Bohren
Die elektrischen Verbindungen zwischen den Schichten der laminierten mehrschichtigen Leiterplatte sind noch nicht hergestellt und die Verbindungskanäle müssen durch den Bohrvorgang geöffnet werden. Gemäß den Konstruktionsunterlagen werden hochpräzise Bohrgeräte wie mechanische Bohrmaschinen oder CO₂-Laserbohrer verwendet, um an bestimmten Stellen Löcher mit unterschiedlichen Durchmessern zu bohren, darunter Durchgangslöcher zum Verbinden verschiedener Schaltkreisschichten, Sacklöcher zum Verbinden nur von Teilschichten und vergrabene Löcher. Moderne Fertigungstechnologien können eine präzise Bearbeitung von Öffnungen von nur 50 μm erreichen und so den Produktionsanforderungen von Leiterplatten mit hoher -Dichte gerecht werden. Nach Abschluss des Bohrens bleiben an der Lochwand Bohrrückstände und Klebereste zurück, die gereinigt und behandelt werden müssen, um Klebereste zu entfernen. Entfernen Sie Verunreinigungen gründlich durch Einweichen in chemische Lösungen oder Spülen mit Hochdruck-Wasserpistolen, um die Sauberkeit der Lochwand sicherzustellen und die anschließende Lochmetallisierung vorzubereiten.
Lochmetallisierung und Galvanisierung
Chemische Kupferabscheidung
Um die isolierte Lochwand leitfähig zu machen, wird zunächst eine chemische Kupferabscheidung durchgeführt. Tauchen Sie die Leiterplatte in eine chemische Lösung, die Kupferionen enthält, und katalysieren Sie mit dem Reduktionsmittel in der Lösung die Reduktion einer sehr dünnen Kupferschicht auf der Oberfläche der Lochwand, normalerweise mit einer Dicke von 0,3–0,5 μ. Diese Kupferschicht dient als „Keimschicht“ für die anschließende Galvanisierung und stellt einen ersten Pfad für die Stromleitung bereit.
Plattenbeschichtung
Basierend auf der dünnen Kupferschicht, die durch chemische Abscheidung von Kupfer entsteht, wird eine Ganzplattengalvanisierung durchgeführt. Legen Sie die Leiterplatte in ein Galvanisierungsbad, und durch Elektrolyse lagern sich die Kupferionen im Bad kontinuierlich an den Lochwänden und der Kupferfolie auf der Oberfläche der Platine ab, wodurch die Dicke der Kupferschicht zunimmt. Im Allgemeinen wird die Kupferdicke an den Lochwänden auf 25 μ oder mehr erhöht, um die Anforderungen an die Leitfähigkeit des Stromkreises und die Stromführung zu erfüllen.
Musterabbildung
Musterübertragung
Ähnlich wie bei der Übertragung von Schaltkreismustern der Innenschicht wird ein Trockenfilm auf die Oberfläche der Außenschicht aus kupferkaschiertem Laminat aufgetragen und die Schaltkreismuster der Außenschicht werden mithilfe der Laser-Direktbildgebungstechnologie oder der herkömmlichen Fotomasken-Belichtungsmethode auf den Trockenfilm übertragen. Anschließend werden die Schaltkreismuster sichtbar gemacht.
Grafische Galvanisierung
Führen Sie eine Mustergalvanisierung auf der freiliegenden Kupferoberfläche des entwickelten Schaltkreismusters durch. Galvanisieren einer Kupferschicht, die den Designdickenanforderungen entspricht, weitere Verdickung der Kupferdicke des Schaltungsabschnitts zur Verbesserung der Leitfähigkeit und Auftragen einer Zinnschicht zum Schutz bei nachfolgenden Ätzprozessen.
Filmabziehen und Ätzen
Verwenden Sie Natriumhydroxidlösung, um die galvanisierte Trockenfilmschicht zu entfernen und die ungeschützte, nicht linienförmige Kupferschicht freizulegen. Verwenden Sie die Ätzlösung erneut, um die Kupferschicht in diesen Bereichen, in denen es sich nicht um Schaltkreise handelt, zu korrodieren und zu entfernen und so präzise äußere Schaltkreisleitungen zu bilden. Verwenden Sie abschließend eine spezielle Lösung zum Entfernen von Zinn, um die Zinnschicht zu entfernen, die ihre Schutzfunktion erfüllt hat.
Oberflächenbehandlung
Um die Kupferfolie auf der Oberfläche der Leiterplatte zu schützen und die Lötbarkeit und Oxidationsbeständigkeit zu verbessern, ist eine Oberflächenbehandlung erforderlich. Zu den gängigen Handhabungsmethoden gehören:
Goldeintauchen
An den Schweiß- und Einfügepunkten wird durch ein chemisches Abscheidungsverfahren eine Schicht aus Nickel und Gold aufgetragen. Die Nickelschicht weist eine hohe Härte und eine gute Verschleißfestigkeit auf, und die Goldschicht weist eine starke chemische Stabilität auf, die Endpunktoxidation wirksam verhindern und eine gute elektrische Verbindungsleistung gewährleisten kann. Es wird häufig in hochwertigen elektronischen Produkten und Bereichen mit extrem hohen Zuverlässigkeitsanforderungen eingesetzt.
Heißluft-Lötnivellierung (HASL)
Mithilfe der Heißluftnivellierungstechnologie wird eine Schicht aus einer Zinn-Blei-Legierung aufgetragen, um den Schweißpunkt abzudecken, ihn zu schützen und eine hervorragende Schweißleistung zu gewährleisten. Die Kosten sind relativ gering und es wird häufig verwendet.
Organische Lötstoppmaske
Auf der Oberfläche der Kupferfolie bildet sich eine Schicht aus organischem Schutzfilm, um die Kupferoxidation zu verhindern. Gleichzeitig kann sich der Schutzfilm beim Schweißen schnell zersetzen, ohne dass die Schweißwirkung beeinträchtigt wird. Der Prozess ist einfach und die Kosten niedrig, was für einige Produkte geeignet ist, die kostenempfindlich sind und mäßige Zuverlässigkeitsanforderungen haben.
Lötmasken- und Zeichendruck
Lötmaske
Nach Abschluss der Leiterplattenproduktion müssen Nichtlöt- und Kontaktbereiche mit Lötstopplack geschützt werden, um Kurzschlüsse und Schaltungsoxidation beim Löten zu verhindern. Reinigen und rauhen Sie zunächst die Oberfläche der Platte auf, um die Haftung zu verbessern. Tragen Sie dann flüssige, lichtempfindliche grüne Farbe durch Siebdruck, Sprühen und andere Methoden gleichmäßig auf und trocknen Sie die grüne Farbe vor, um sie vorzutrocknen. Anschließend erfolgt eine UV-Bestrahlung, damit die grüne Farbe im transparenten Bereich der Folie eine Polymerisationsreaktion eingehen und sich verfestigen kann. Anschließend wird zur Entwicklung Natriumcarbonatlösung verwendet, um den unbelichteten Teil der grünen Farbe zu entfernen. Abschließend erfolgt ein Hochtemperatur-Einbrennen, um die grüne Farbe vollständig auszuhärten.
Zeichendruck
Um die Installation, Fehlerbehebung und Wartung von Leiterplatten zu erleichtern, werden Zeichen wie Text, Marken und Teilenummern im Siebdruckverfahren auf die Leiterplattenoberfläche gedruckt. Die Zeichentinte wird nach Hitzetrocknung oder UV-Bestrahlung gehärtet, wodurch sie klar, fest und leicht zu identifizieren ist.
Formen und Schneiden
Je nach den vom Kunden gewünschten Außenmaßen verwenden Sie CNC-Formmaschinen oder Formstanzmaschinen, um die Leiterplatte zu schneiden und zu formen. Verwenden Sie beim Schneiden das Positionierungsloch, um den Stecker einzuführen und die Leiterplatte auf dem Bett oder der Form zu befestigen, um die Schnittgenauigkeit sicherzustellen. Bei Leiterplatten mit Goldfingern muss nach dem Formen der Goldfingerbereich geschliffen und abgewinkelt werden, um das spätere Einsetzen zu erleichtern. Wenn es sich um eine aus mehreren Chips geformte Leiterplatte handelt, muss eine X-förmige Bruchlinie vorgeöffnet werden, um die Demontage und Teilung durch den Kunden nach dem Einsetzen zu erleichtern.
Prüfung der elektrischen Leistung und Prüfung des Erscheinungsbilds
Elektrische Leistungsprüfung
Führen Sie umfassende elektrische Leistungstests auf der Leiterplatte durch, indem Sie Flying-Nadel-Tests oder vollautomatische Testmaschinen durchführen, einschließlich Leitfähigkeitstests, um den Stromkreis auf Unterbrechungen oder Kurzschlüsse zu prüfen. Durch die Impedanzprüfung wird sichergestellt, dass die Leitungsimpedanz den Designanforderungen entspricht und die Qualität der Signalübertragung gewährleistet wird. Und andere spezifische Tests elektrischer Leistungsindikatoren, wie z. B. Isolationswiderstandstests.
Sichtprüfung
Überprüfen Sie manuell oder mit Hilfe automatisierter Prüfgeräte sorgfältig das Erscheinungsbild der Leiterplatte, um festzustellen, ob Kratzer oder Lücken im Schaltkreis vorhanden sind, ob Blasen oder fehlende Drucke in der Lötmaskenschicht vorhanden sind, ob die Zeichen klar und vollständig sind und ob die Leiterplattendicke und -öffnung den Standards entspricht. Beheben Sie kleinere Mängel, die bei der Inspektion festgestellt werden, umgehend und entfernen Sie nicht konforme Produkte, die nicht repariert werden können.
Verpackung und Versand
Mehrschichtige Leiterplatten, die strenge Tests bestanden haben, werden vakuumversiegelt und verpackt, um Feuchtigkeit, Oxidation und physische Schäden während des Transports zu verhindern. Bringen Sie nach Abschluss der Verpackung das Produktetikett und die entsprechenden Anweisungen an, in denen das Produktmodell, die Spezifikationen, das Produktionsdatum und andere Informationen aufgeführt sind, und versenden und liefern Sie es dann an den Kunden.