Bảng mạch nhiều lớp, là thành phần cốt lõi, mang các kết nối mạch phức tạp giữa các thành phần điện tử và quy trình sản xuất của chúng tích hợp nhiều công nghệ tiên tiến và quy trình chính xác. Phần sau đây sẽ trình bày chi tiết về quy trình sản xuất bảng mạch nhiều lớp.
Chuẩn bị nguyên liệu
Để sản xuất bảng mạch nhiều lớp, bước đầu tiên là chọn nguyên liệu thô phù hợp. Tấm phủ đồng là vật liệu cơ bản, thường được gọi là chất nền FR-4, có đặc tính cách nhiệt và cơ học tốt, phù hợp với hầu hết các sản phẩm điện tử thông thường; Đối với các kịch bản ứng dụng-tần số cao và tốc độ-cao, chẳng hạn như thiết bị liên lạc 5G, cần có chất nền polytetrafluoroethylene có hằng số điện môi thấp để giảm tổn thất truyền tín hiệu. Ngoài chất nền, tấm bán bảo dưỡng là không thể thiếu trong quá trình cán màng. Nó chủ yếu bao gồm nhựa và vật liệu gia cố, có thể được xử lý dưới nhiệt và áp suất để đạt được liên kết bền chặt giữa các lớp. Đồng thời, lá đồng chất lượng cao được sử dụng để tạo thành các đường mạch. Độ dày khác nhau của lá đồng được lựa chọn theo yêu cầu mang theo hiện tại, với độ dày phổ biến như 18 μ và 35 μ.
Sản xuất mạch lớp bên trong
chuyển mẫu
Sau khi cắt tấm ốp đồng-đến kích thước phù hợp, hãy thực hiện xử lý làm sạch bề mặt để loại bỏ vết dầu, tạp chất, v.v., nhằm đảm bảo độ bám dính cho các quy trình tiếp theo. Tiếp theo, phủ đều một lớp màng khô cảm quang lên bề mặt nền và phơi bằng máy phơi sáng. Trong quá trình phơi sáng, mô hình của mạch lớp bên trong được chiếu lên màng khô bằng tia cực tím thông qua mặt nạ quang và màng khô của bộ phận nhận ánh sáng trải qua phản ứng polyme hóa quang học, dẫn đến thay đổi tính chất của nó. Sau đó, màng khô chưa phơi sáng sẽ được hòa tan bằng dung dịch tráng ảnh để chuyển chính xác mẫu mạch của lớp bên trong lên tấm đồng-dát mỏng.
khắc
Sau khi quá trình phát triển hoàn tất, nó sẽ bước vào quá trình khắc. Máy khắc chứa một dung dịch khắc cụ thể có thể phản ứng hóa học với lá đồng không được bảo vệ bởi màng khô, ăn mòn và loại bỏ nó, để lại phần được bao phủ bởi màng khô để tạo thành mạch lớp bên trong chính xác. Sau khi khắc xong, sử dụng dung dịch tước màng chuyên dụng để loại bỏ lớp màng khô còn sót lại trên mạch, mạch lớp trong suốt được hoàn thành. Sau khi hoàn thành, hãy sử dụng thiết bị kiểm tra quang học tự động để tiến hành kiểm tra toàn diện mạch điện, sử dụng-máy ảnh độ phân giải cao và hệ thống xử lý hình ảnh để xác định xem có hiện tượng đoản mạch, hở mạch, sai lệch độ rộng đường truyền và các vấn đề khác trong mạch hay không, đồng thời sửa chữa kịp thời.
oxit nâu
Để tăng cường độ bền liên kết giữa lá đồng lớp bên trong và tấm bán cứng, cần phải xử lý màu nâu. Bằng cách sử dụng dung dịch hóa học cụ thể, một lớp oxit đồng nhất có cấu trúc tổ ong siêu nhỏ được hình thành trên bề mặt của lá đồng, làm tăng diện tích bề mặt của lá đồng, cải thiện độ bám dính của nó với nhựa và tăng cường khả năng làm ướt của nó đối với nhựa chảy. Điều này đảm bảo rằng nhựa có thể được lấp đầy hoàn toàn và liên kết chặt chẽ trong quá trình cán màng tiếp theo, ngăn ngừa các vấn đề như bong tróc do liên kết yếu.
cán màng
Phân lớp là một quy trình quan trọng trong quá trình sản xuất bảng mạch nhiều{0}}lớp, nhằm mục đích xếp chồng nhiều bảng mạch lớp bên trong với các tấm bán cứng và lá đồng bên ngoài theo yêu cầu thiết kế để tạo thành một tổng thể. Đầu tiên, dựa trên số lớp và cấu trúc thiết kế của bảng mạch, hãy lập kế hoạch cẩn thận trình tự xếp chồng của bảng bên trong, tấm bán cứng và lá đồng bên ngoài. Khi xếp chồng cần đảm bảo vị trí của từng lớp được căn chỉnh chính xác, nếu không sẽ ảnh hưởng đến khả năng kết nối của mạch và truyền tín hiệu. Tiếp theo, tấm kim loại xếp chồng lên nhau được đặt trong máy cán-nhiệt độ cao và áp suất-cao, đồng thời chịu nhiệt độ cao khoảng 150 độ và môi trường áp suất-cao khoảng 400psi trong một khoảng thời gian để làm tan chảy và chảy nhựa trong tấm bán cứng, lấp đầy các khoảng trống nhỏ giữa mỗi lớp và đông đặc lại sau khi làm nguội, đạt được liên kết chắc chắn giữa mỗi lớp. Công nghệ liên kết chân không tiên tiến có thể hút không khí trong quá trình liên kết, tránh tạo ra bong bóng, đảm bảo độ đồng đều của độ dày trung bình được kiểm soát trong phạm vi ± 3% và cải thiện chất lượng tổng thể của bảng mạch.
khoan
Các kết nối điện giữa các lớp của bảng mạch nhiều lớp nhiều lớp vẫn chưa đạt được và các kênh kết nối cần phải được mở thông qua quá trình khoan. Theo tài liệu thiết kế, thiết bị khoan có độ chính xác- cao như máy khoan cơ học hoặc máy khoan laser CO ₂ được sử dụng để khoan các lỗ có đường kính khác nhau tại các vị trí được chỉ định, bao gồm cả lỗ xuyên để kết nối các lớp mạch khác nhau, lỗ mù chỉ để kết nối các lớp một phần và lỗ chôn. Công nghệ sản xuất hiện đại có thể gia công chính xác các khe hở nhỏ tới 50 μm, đáp ứng nhu cầu sản xuất bảng mạch mật độ-cao. Sau khi khoan xong, thành lỗ sẽ còn sót lại các mảnh vụn khoan và cặn keo, cần được làm sạch và xử lý để loại bỏ cặn bám dính. Loại bỏ triệt để tạp chất bằng cách ngâm trong dung dịch hóa học hoặc rửa bằng súng nước áp suất cao -để đảm bảo độ sạch của thành lỗ và chuẩn bị cho quá trình kim loại hóa lỗ tiếp theo.
Kim loại hóa lỗ và mạ điện
Lắng đọng đồng hóa học
Để làm cho tường lỗ cách nhiệt dẫn điện, việc lắng đọng đồng hóa học trước tiên được thực hiện. Nhúng bảng mạch vào dung dịch hóa học có chứa ion đồng, dùng chất khử trong dung dịch để xúc tác quá trình khử một lớp đồng rất mỏng trên bề mặt thành lỗ, thường có độ dày 0,3-0,5 μm. Lớp đồng này đóng vai trò là "lớp mầm" cho quá trình mạ điện tiếp theo, cung cấp đường dẫn ban đầu cho dòng điện dẫn.
Tấm mạ
Dựa trên lớp đồng mỏng được hình thành do sự lắng đọng hóa học của đồng, quá trình mạ điện toàn tấm được thực hiện. Đặt bảng mạch vào bể mạ, và qua quá trình điện phân, các ion đồng trong bể liên tục lắng đọng trên thành lỗ và lá đồng trên bề mặt bảng, làm tăng độ dày của lớp đồng. Nói chung, độ dày đồng trên thành lỗ được làm dày từ 25 μ trở lên để đáp ứng các yêu cầu về độ dẫn mạch và mang dòng điện.
Hình ảnh mẫu
chuyển mẫu
Tương tự như việc chuyển các mẫu mạch của lớp bên trong, một màng khô được phủ lên bề mặt của lớp mạ đồng-bên ngoài và các mẫu mạch của lớp bên ngoài được chuyển lên màng khô bằng công nghệ hình ảnh trực tiếp bằng laser hoặc phương pháp phơi sáng mặt nạ ảnh truyền thống. Sau đó, các mẫu mạch được phát triển để có thể nhìn thấy được.
Mạ điện đồ họa
Thực hiện mạ điện mẫu trên bề mặt đồng lộ ra của mẫu mạch đã phát triển. Mạ điện một lớp đồng đáp ứng yêu cầu về độ dày thiết kế, làm dày thêm độ dày đồng của phần mạch để tăng cường độ dẫn điện và phủ một lớp thiếc để bảo vệ trong các quá trình ăn mòn tiếp theo.
Tước phim và khắc
Sử dụng dung dịch natri hydroxit để loại bỏ lớp màng khô mạ điện, để lộ lớp đồng không được bảo vệ. Tái sử dụng dung dịch khắc để ăn mòn và loại bỏ lớp đồng ở những khu vực không có mạch điện này, tạo thành các đường mạch bên ngoài chính xác. Cuối cùng sử dụng dung dịch tẩy thiếc chuyên dụng để loại bỏ lớp thiếc đã hoàn thành nhiệm vụ bảo vệ.
xử lý bề mặt
Để bảo vệ lá đồng trên bề mặt bảng mạch, cải thiện khả năng hàn và chống oxy hóa, cần phải xử lý bề mặt. Các phương pháp xử lý phổ biến bao gồm:
ngâm vàng
Tại các điểm cuối hàn và chèn, một lớp niken và vàng được phủ bằng phương pháp lắng đọng hóa học. Lớp niken có độ cứng cao và khả năng chống mài mòn tốt, còn lớp vàng có tính ổn định hóa học mạnh, có thể ngăn chặn quá trình oxy hóa điểm cuối một cách hiệu quả và đảm bảo hiệu suất kết nối điện tốt. Nó thường được sử dụng trong-các sản phẩm và lĩnh vực điện tử cao cấp có yêu cầu về độ tin cậy cực cao.
Cân bằng hàn không khí nóng (HASL)
Sử dụng công nghệ san bằng không khí nóng, một lớp hợp kim chì thiếc được phủ lên điểm cuối hàn để bảo vệ nó và mang lại hiệu suất hàn tuyệt vời. Chi phí tương đối thấp và nó được sử dụng rộng rãi.
Mặt nạ hàn hữu cơ
Một lớp màng bảo vệ hữu cơ được hình thành trên bề mặt lá đồng để ngăn chặn quá trình oxy hóa đồng. Đồng thời, màng bảo vệ có thể phân hủy nhanh chóng trong quá trình hàn mà không ảnh hưởng đến hiệu quả hàn. Quá trình này đơn giản và chi phí thấp, phù hợp với một số sản phẩm nhạy cảm với chi phí và có yêu cầu độ tin cậy vừa phải.
Mặt nạ hàn và in ký tự
mặt nạ hàn
Sau khi hoàn thành việc sản xuất bảng mạch, các khu vực không hàn và tiếp xúc cần được bảo vệ bằng điện trở hàn để tránh đoản mạch và oxy hóa mạch trong quá trình hàn. Đầu tiên, làm sạch và làm nhám bề mặt ván để tăng cường độ bám dính. Sau đó, phủ đều sơn màu xanh lá cây cảm quang dạng lỏng thông qua in lụa, phun và các phương pháp khác, đồng thời làm khô sơn xanh trước để khô sơ bộ. Tiếp theo, tiến hành phơi tia cực tím để lớp sơn màu xanh lá cây ở vùng trong suốt của màng trải qua phản ứng trùng hợp và đông đặc lại. Sau đó, dung dịch natri cacbonat được sử dụng để phát triển nhằm loại bỏ phần sơn xanh chưa lộ ra ngoài. Cuối cùng, quá trình nung-ở nhiệt độ cao được thực hiện để làm cứng hoàn toàn lớp sơn màu xanh lá cây.
In ký tự
Để thuận tiện cho việc cài đặt, gỡ lỗi và bảo trì bảng mạch, các ký tự như văn bản, nhãn hiệu và số bộ phận được in trên bề mặt bảng thông qua in lụa. Mực in ký tự được làm cứng lại sau khi sấy nhiệt hoặc chiếu tia cực tím, khiến mực in rõ ràng, chắc chắn và dễ nhận biết.
Hình thành và cắt
Theo kích thước bên ngoài yêu cầu của khách hàng, sử dụng máy đúc CNC hoặc máy đục lỗ khuôn để cắt và tạo hình bảng mạch. Khi cắt nên sử dụng lỗ định vị để cắm phích cắm và cố định bảng mạch trên giường hoặc khuôn để đảm bảo độ chính xác khi cắt. Đối với bảng mạch có ngón tay vàng, sau khi đúc khuôn, khu vực ngón tay vàng cần được mài và tạo góc để thuận tiện cho việc lắp vào sau này. Nếu đó là bảng mạch có nhiều chip thì cần phải mở trước một đường ngắt hình chữ X để khách hàng có thể tháo rời và tách ra dễ dàng sau khi lắp vào.
Kiểm tra hiệu suất điện và kiểm tra bề ngoài
Kiểm tra hiệu suất điện
Tiến hành kiểm tra hiệu suất điện toàn diện trên bảng mạch thông qua kiểm tra kim bay hoặc máy kiểm tra hoàn toàn tự động, bao gồm kiểm tra độ dẫn điện, để kiểm tra mạch hở hoặc ngắn mạch; Kiểm tra trở kháng đảm bảo trở kháng đường dây đáp ứng yêu cầu thiết kế và đảm bảo chất lượng truyền tín hiệu; Và các bài kiểm tra chỉ số hiệu suất điện cụ thể khác, chẳng hạn như kiểm tra điện trở cách điện.
Kiểm tra trực quan
Bằng cách thủ công hoặc với sự trợ giúp của thiết bị kiểm tra tự động, hãy kiểm tra cẩn thận hình thức bên ngoài của bảng mạch để xem có vết xước hoặc khe hở nào trong mạch hay không, có bong bóng hoặc thiếu dấu in trong lớp mặt nạ hàn hay không, các ký tự có rõ ràng và đầy đủ hay không, độ dày và khẩu độ của bảng có đáp ứng các tiêu chuẩn hay không. Kịp thời sửa chữa những lỗi nhỏ được phát hiện trong quá trình kiểm tra và loại bỏ những sản phẩm không- phù hợp và không thể sửa chữa được.
đóng gói và vận chuyển
Các bảng mạch nhiều lớp đã vượt qua quá trình kiểm tra nghiêm ngặt được niêm phong và đóng gói chân không để ngăn chặn độ ẩm, quá trình oxy hóa và hư hỏng vật lý trong quá trình vận chuyển. Sau khi đóng gói xong, đính kèm nhãn sản phẩm và các hướng dẫn liên quan, nêu chi tiết về mẫu sản phẩm, thông số kỹ thuật, ngày sản xuất và các thông tin khác, sau đó vận chuyển và giao cho khách hàng.