Vierschichtige Platinen mit ihren Vorteilen einer hohen Verdrahtungsdichte und stabilen Signalübertragung sind zu Kernkomponenten zahlreicher komplexer elektronischer Systeme geworden. Ihr Produktionsprozess umfasst Präzisionsbearbeitung und strenge Kontrolle, wobei jeder Schritt einen entscheidenden Einfluss auf die Produktleistung hat.
1. Vorbereitender Vorbereitungsprozess
Die vorbereitenden Vorbereitungen für die Produktion von Vierschichtplatten sind die Grundlage für den reibungslosen Ablauf nachfolgender Prozesse. Der erste Schritt ist die Auswahl des Substrats, wobei geeignete kupferkaschierte Laminate (CCLs) basierend auf den Anwendungsszenarien und Leistungsanforderungen des Produkts ausgewählt werden müssen. Die Isolationsleistung, die mechanische Festigkeit, die Hitzebeständigkeit und andere Parameter des Substrats müssen strengen Tests unterzogen werden, um sicherzustellen, dass es die Nutzungsanforderungen von vierschichtigen Platten erfüllt.
II. Herstellungsprozess der Innenschicht
Die Herstellung der Innenschicht ist einer der Schlüsselschritte bei der Herstellung einer vierschichtigen Platine und ihre Qualität wirkt sich direkt auf die Leistung der gesamten Leiterplatte aus.
(1) Vor-Behandlung des inneren Substrats
Die Vorbehandlung des inneren kupferkaschierten Laminats (CCL) zielt darauf ab, die Oxidschicht, Ölflecken und Verunreinigungen auf der Substratoberfläche zu entfernen und so die Haftung der Tinte in nachfolgenden Prozessen zu verbessern. Die Vorbehandlung umfasst typischerweise Schritte wie Entfetten und Mikroätzen. Eine Entfettung kann durch chemische Reinigung erreicht werden, um Öl und Fett von der Substratoberfläche zu entfernen. Beim Mikro-ätzen hingegen handelt es sich um ein sanftes Ätzen, um eine gleichmäßige raue Oberfläche auf dem Substrat zu erzeugen und so die Bindung mit der Tinte zu stärken.
(II) Herstellung von Innenschichtschaltungen
Tragen Sie zunächst die lichtempfindliche Tinte auf, verteilen Sie die flüssige Tinte gleichmäßig auf der Oberfläche des inneren Substrats und härten Sie sie dann durch Trocknen zu einem Film aus. Fahren Sie als Nächstes mit der Belichtung fort. Importieren Sie die vorbereitete digitale Schaltkreismusterdatei in das LDI-Belichtungsgerät, das Laserlicht verwendet, um das mit lichtempfindlicher Tinte beschichtete Substrat direkt zu scannen und zu belichten. Dies führt dazu, dass die Tinte in den Bereichen, die dem Laser ausgesetzt sind, eine Aushärtungsreaktion durchläuft, während die unbelichteten Bereiche löslich bleiben.
Nach der Belichtung erfolgt die Entwicklung, indem das Substrat in eine Entwicklerlösung gelegt wird. Die nicht ausgehärtete Tinte wird aufgelöst und entfernt, wodurch auf der Substratoberfläche ein ausgehärtetes Tintenmuster zurückbleibt, das dem digitalen Muster entspricht. Als nächstes wird geätzt, indem das Substrat in eine Ätzlösung gelegt wird. Die nicht mit Tinte bedeckte Kupferfolie wird weggeätzt und die verbleibende Kupferfolie bildet den inneren Schaltkreis. Anschließend wird die ausgehärtete Tinte auf der Oberfläche des Schaltkreises durch einen Filmabziehprozess entfernt, wodurch die klare Innenschicht des Schaltkreises zum Vorschein kommt.
(III) Inspektion der Innenschicht
Nach Abschluss der Herstellung der Innenschichtschaltung ist eine strenge Prüfung erforderlich. Zu den Inspektionsinhalten gehören die Leitfähigkeit des Stromkreises, Kurzschlussbedingungen und ob die Leitungsbreite und der Abstand den Anforderungen entsprechen. Üblicherweise werden automatische optische Inspektionsgeräte verwendet, um mithilfe optischer Bildgebungsprinzipien einen umfassenden Scan des Schaltkreises durchzuführen, Fehler im Schaltkreis umgehend zu erkennen und die Qualität des Schaltkreises auf der inneren Schicht sicherzustellen.
III. Laminiervorgang
Beim Laminierungsprozess werden das innere Substrat, das Prepreg und die äußere Kupferfolie kombiniert, um die Gesamtstruktur einer vierschichtigen Platine zu bilden.
(1) Vorbereitung für die Laminierung
Je nach Anforderung werden das innere Substrat, das Prepreg und die äußere Kupferfolie in einer bestimmten Reihenfolge gestapelt. Das Prepreg besteht aus mit Epoxidharz imprägniertem Glasfasergewebe, das unter Hitze und Druck aushärtet und als Bindemittel zwischen den Schichten dient. Beim Stapeln muss die Ausrichtungsgenauigkeit jeder Schicht sichergestellt werden. Zur Positionierung werden üblicherweise Positionierungsstifte verwendet, um eine Fehlausrichtung zwischen den Schichten zu vermeiden, die sich auf die Schaltungsverbindungen auswirkt.
(II) Laminierungsvorgang
Legen Sie die gefalteten Platten in den Laminator und führen Sie die Laminierung unter den angegebenen Temperatur-, Druck- und Zeitbedingungen durch. Während des Laminierungsprozesses schmilzt und fließt das Harz im Prepreg, füllt die Lücken zwischen den Schichten und verbindet sich fest mit dem inneren Substrat und der äußeren Kupferfolie. Gleichzeitig härtet das Harz aus und bildet eine starre Isolierschicht, die die Schaltkreise jeder Schicht trennt und eine elektrische Isolierung erreicht. Die Prozessparameter für die Laminierung müssen streng kontrolliert werden, um eine starke Zwischenschichtbindung, das Fehlen von Blasen, Delaminierung und anderen Mängeln sicherzustellen.
IV. Verfahren zur Verarbeitung der Außenschicht
Nach der Laminierung beginnt die Verarbeitungsphase der Außenschicht, die hauptsächlich Prozesse wie Bohren, Lochmetallisierung und Herstellung der Außenschichtschaltung umfasst.
(1) Bohren
Je nach Anforderung werden mit einer CNC-Bohrmaschine verschiedene Durchgangslöcher und Befestigungslöcher in die Schichtstoffplatte gebohrt. Durchkontaktierungslöcher werden verwendet, um elektrische Verbindungen zwischen Schaltkreisschichten herzustellen, während Montagelöcher zur Befestigung elektronischer Komponenten verwendet werden. Während des Bohrens ist es notwendig, die Positionsgenauigkeit des Bohrlochs, die Größe des Lochdurchmessers und die Qualität der Lochwand zu kontrollieren, um Probleme wie Lochabweichung und raue Lochwände zu vermeiden. Nach Abschluss des Bohrens müssen die Rückstände in den Löchern gereinigt werden, um die Qualität der anschließenden Lochmetallisierung sicherzustellen.
(II) Lochmetallisierung
Die Lochmetallisierung ist ein entscheidender Prozess für die elektrische Verbindung von Durchkontaktierungen. Zunächst wird eine Entgratung durchgeführt, um während des Bohrvorgangs an der Lochwand verbliebene Rückstände und Harzrückstände zu entfernen und so sicherzustellen, dass die Lochwand sauber und ordentlich ist. Anschließend wird eine chemische Kupferabscheidung durchgeführt, indem das Substrat in eine Kupferabscheidungslösung gegeben wird, um eine dünne Kupferschicht auf der Oberfläche der Lochwand abzuscheiden und die ursprünglich isolierende Lochwand leitfähig zu machen. Anschließend wird durch den galvanischen Kupferprozess die Kupferschicht auf Basis der Kupferabscheidungsschicht weiter verdickt, wodurch die Leitfähigkeit und Zuverlässigkeit der Durchkontaktierung verbessert wird.
(III) Herstellung von Außenschichtschaltungen
Der Produktionsprozess für Außenschicht-Schaltkreise ähnelt dem für Innenschicht-Schaltkreise und umfasst Schritte wie das Auftragen lichtempfindlicher Tinte, Belichtung, Entwicklung, Ätzen und Filmentfernung. Der Belichtungsprozess nutzt außerdem eine LDI-Belichtungsmaschine, um eine präzise Belichtung basierend auf dem digitalen Schaltkreismuster zu erreichen. Durch diese Schritte wird das gewünschte Schaltkreismuster auf der Außenfläche der vierschichtigen Platine gebildet. Im Gegensatz zu Schaltkreisen der inneren Schicht müssen Schaltkreise der äußeren Schicht mit Durchkontaktierungen verbunden werden, um eine elektrische Kontinuität mit den Schaltkreisen der inneren Schicht zu erreichen.
(IV) Lötmaske und Zeichendruck
Um die äußere Schicht der Schaltkreise zu schützen und Oxidation, Korrosion und Kurzschlüsse zu verhindern, ist eine Lötmaskenbeschichtung erforderlich. In der Regel wird lichtempfindliche Lötmaskentinte verwendet, die durch Belichtungs- und Entwicklungsverfahren eine Lötmaskenschicht auf der Oberfläche der zu schützenden Schaltung bildet und Bereiche wie Lötpads freilegt, die gelötet werden müssen. Zu den gängigen Farben für Lötstopplacke gehören Grün, Blau, Schwarz usw.
Nach dem Auftragen der Lötmaske erfolgt der Zeichendruck. Auf der Oberfläche der Platine sind Zeicheninformationen wie Komponententeilenummer, Modellnummer und Produktionsseriennummer aufgedruckt, um die Installation und Identifizierung elektronischer Komponenten zu erleichtern. Der Zeichendruck erfolgt in der Regel im Siebdruckverfahren mit spezieller Zeichentinte, um klare und dauerhafte Zeichen zu gewährleisten.
V. Nachbearbeitungsverfahren
(1) Oberflächenbehandlung
Um die Lötbarkeit und Oxidationsbeständigkeit von Lötpads zu verbessern, ist eine Oberflächenbehandlung erforderlich. Zu den gängigen Oberflächenbehandlungsverfahren gehören Zinnsprühen, Tauchgold, Nickel--Vergoldung und OSP (Organic Solderability Preservative). Verschiedene Oberflächenbehandlungsverfahren haben unterschiedliche Eigenschaften und Anwendungsbereiche und können entsprechend den Produktanforderungen ausgewählt werden.
(II) Formverarbeitung
Je nach Anforderung bearbeiten Sie die äußere Form der Leiterplatte mit einer CNC-Fräse oder einer Stanzmaschine und schneiden sie in die gewünschte Form und Größe. Bei der Außenformbearbeitung ist auf Maßhaltigkeit und Kantenqualität zu achten und Probleme wie Grate und Absplitterungen zu vermeiden.
(III) Endkontrolle
Abschließend erfolgt eine umfassende Endkontrolle der vierschichtigen Platine. Die Inspektion umfasst die Prüfung der elektrischen Leistung (z. B. Durchgangsprüfung, Isolationsprüfung), die Prüfung des Erscheinungsbilds (z. B. Qualität der Lötmaske, Klarheit der Zeichen, Oberflächenkratzer usw.) und die Prüfung der Maßhaltigkeit. Nur Produkte, die alle Prüfungen bestehen, können als qualifiziert gelten und in die nachfolgenden Verpackungs- und Lieferphasen gelangen.