Bảng bốn lớp, với ưu điểm là mật độ dây cao và truyền tín hiệu ổn định, đã trở thành thành phần cốt lõi trong nhiều hệ thống điện tử phức tạp. Quy trình sản xuất của họ tích hợp gia công chính xác và kiểm soát chặt chẽ, trong đó mỗi bước đều có tác động quan trọng đến hiệu suất sản phẩm.
1. Quá trình chuẩn bị sơ bộ
Những bước chuẩn bị sơ bộ cho việc sản xuất ván bốn lớp là nền tảng để đảm bảo tiến trình suôn sẻ của các quy trình tiếp theo. Bước đầu tiên là lựa chọn chất nền, trong đó cần phải chọn các lớp phủ đồng-(CCL) thích hợp dựa trên các tình huống ứng dụng và yêu cầu về hiệu suất của sản phẩm. Hiệu suất cách nhiệt, độ bền cơ học, khả năng chịu nhiệt và các thông số khác của bề mặt phải trải qua quá trình kiểm tra nghiêm ngặt để đảm bảo đáp ứng yêu cầu sử dụng của ván bốn lớp.
II. Quy trình sản xuất lớp bên trong
Việc sản xuất lớp bên trong là một trong những bước quan trọng trong quá trình sản xuất bảng mạch bốn{0}}lớp và chất lượng của lớp này ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của toàn bộ bảng mạch.
(1) Xử lý sơ bộ chất nền bên trong
Quá trình xử lý trước lớp phủ đồng-bên trong (CCL) nhằm mục đích loại bỏ lớp oxit, vết dầu và tạp chất trên bề mặt nền, từ đó tăng cường độ bám dính của mực trong các quy trình tiếp theo. Quá trình xử lý trước thường bao gồm các bước như tẩy dầu mỡ và khắc vi mô. Việc tẩy dầu mỡ có thể đạt được thông qua việc làm sạch bằng hóa chất để loại bỏ dầu mỡ trên bề mặt nền. Mặt khác, khắc vi mô bao gồm khắc nhẹ để tạo ra bề mặt thô đồng nhất trên nền, từ đó tăng cường liên kết với mực.
(II) Sản xuất mạch lớp bên trong
Đầu tiên, bôi mực cảm quang, trải đều mực lỏng lên bề mặt của lớp nền bên trong, sau đó sấy khô thành màng. Tiếp theo, tiến hành tiếp xúc. Nhập tệp mẫu mạch kỹ thuật số đã chuẩn bị sẵn vào máy phơi sáng LDI, máy này sử dụng ánh sáng laser để quét trực tiếp và phơi bày lớp nền được phủ bằng mực cảm quang. Điều này làm cho mực ở những vùng tiếp xúc với tia laser trải qua phản ứng đóng rắn, trong khi những vùng không tiếp xúc vẫn có thể hòa tan.
Sau khi tiếp xúc, quá trình phát triển được thực hiện bằng cách đặt chất nền vào dung dịch dành cho nhà phát triển. Mực chưa lưu hóa sẽ được hòa tan và loại bỏ, để lại mẫu mực đã lưu hóa trên bề mặt chất nền khớp với mẫu mực kỹ thuật số. Tiếp theo, quá trình khắc được thực hiện bằng cách đặt chất nền vào dung dịch khắc. Lá đồng không bị mực che phủ sẽ bị ăn mòn và lá đồng còn lại tạo thành mạch lớp bên trong. Sau đó, mực đã xử lý trên bề mặt mạch được loại bỏ thông qua quá trình tước màng, để lộ mạch lớp bên trong rõ ràng.
(III) Kiểm tra lớp bên trong
Sau khi hoàn thành việc chế tạo mạch lớp bên trong, cần phải kiểm tra nghiêm ngặt. Nội dung kiểm tra bao gồm độ dẫn điện của mạch, điều kiện ngắn mạch và liệu chiều rộng và khoảng cách của đường dây có đáp ứng yêu cầu hay không. Thông thường, thiết bị kiểm tra quang học tự động được sử dụng để tiến hành quét toàn diện mạch điện thông qua nguyên lý hình ảnh quang học, phát hiện kịp thời các khuyết tật trong mạch điện và đảm bảo chất lượng của mạch lớp bên trong.
III. Quá trình cán
Quá trình cán màng bao gồm việc kết hợp lớp nền bên trong, prepreg và lá đồng bên ngoài để tạo thành cấu trúc tổng thể của bảng bốn{0}}lớp.
(1) Chuẩn bị cán màng
Theo yêu cầu, lớp nền bên trong, prereg và lá đồng bên ngoài được xếp chồng lên nhau theo một thứ tự nhất định. Prereg được làm bằng vải sợi thủy tinh tẩm nhựa epoxy, xử lý dưới nhiệt độ và áp suất, đóng vai trò là chất liên kết giữa các lớp. Khi xếp chồng cần đảm bảo độ chính xác căn chỉnh của từng lớp và các chốt định vị thường được sử dụng để định vị nhằm tránh hiện tượng lệch giữa các lớp ảnh hưởng đến kết nối mạch.
(II) Hoạt động cán màng
Đặt các tấm đã gấp vào máy ép và tiến hành cán trong các điều kiện nhiệt độ, áp suất và thời gian quy định. Trong quá trình cán màng, nhựa trong prepreg sẽ tan chảy và chảy ra, lấp đầy khoảng trống giữa các lớp và liên kết chặt chẽ với lớp nền bên trong và lá đồng bên ngoài. Đồng thời, nhựa sẽ đông cứng tạo thành lớp cách điện cứng chắc, ngăn cách mạch điện của từng lớp và đạt được khả năng cách điện. Các thông số quy trình cán màng phải được kiểm soát chặt chẽ để đảm bảo liên kết giữa các lớp chắc chắn, không có bong bóng, phân tách và các khuyết tật khác.
IV. Quy trình xử lý lớp ngoài
Sau khi cán màng, giai đoạn xử lý lớp ngoài bắt đầu, chủ yếu bao gồm các quy trình như khoan, kim loại hóa lỗ và chế tạo mạch lớp ngoài.
(1) Khoan
Theo yêu cầu, máy khoan CNC được sử dụng để khoan các lỗ thông khác nhau và lỗ lắp trên tấm ván ép. Các lỗ xuyên được sử dụng để đạt được kết nối điện giữa các lớp mạch, trong khi các lỗ lắp được sử dụng để cố định các linh kiện điện tử. Trong quá trình khoan, cần kiểm soát độ chính xác vị trí của lỗ khoan, kích thước đường kính lỗ và chất lượng của thành lỗ để tránh các vấn đề như độ lệch lỗ và thành lỗ thô. Sau khi khoan xong, các mảnh vụn bên trong lỗ cần được làm sạch để đảm bảo chất lượng của quá trình kim loại hóa lỗ tiếp theo.
(II) Kim loại hóa lỗ
Kim loại hóa lỗ là một quá trình quan trọng để đạt được kết nối điện của vias. Đầu tiên, việc mài nhẵn được thực hiện để loại bỏ các mảnh vụn và cặn nhựa còn sót lại trên thành lỗ trong quá trình khoan, đảm bảo thành lỗ sạch sẽ và gọn gàng. Sau đó, quá trình lắng đọng đồng hóa học được thực hiện bằng cách đặt chất nền vào dung dịch lắng đọng đồng để lắng đọng một lớp đồng mỏng trên bề mặt thành lỗ, làm cho thành lỗ cách điện ban đầu có tính dẫn điện. Sau đó, thông qua quá trình mạ đồng, lớp đồng được làm dày hơn trên cơ sở lớp lắng đọng đồng, cải thiện độ dẫn điện và độ tin cậy của dây dẫn.
(III) Sản xuất mạch lớp ngoài
Quy trình sản xuất mạch lớp ngoài tương tự như quy trình sản xuất mạch lớp bên trong, bao gồm các bước như bôi mực cảm quang, phơi sáng, phát triển, khắc và loại bỏ màng. Quá trình phơi sáng cũng sử dụng máy phơi sáng LDI để đạt được mức phơi sáng chính xác dựa trên mẫu mạch kỹ thuật số. Thông qua các bước này, mẫu mạch mong muốn sẽ được hình thành trên bề mặt bên ngoài của bảng bốn lớp. Không giống như các mạch lớp bên trong, các mạch lớp bên ngoài cần được kết nối với vias để đạt được tính liên tục về điện với các mạch lớp bên trong.
(IV) Mặt nạ hàn và in ký tự
Để bảo vệ lớp mạch bên ngoài và ngăn ngừa quá trình oxy hóa, ăn mòn và đoản mạch, cần phải có lớp phủ mặt nạ hàn. Thông thường, mực mặt nạ hàn cảm quang được sử dụng, tạo thành một lớp mặt nạ hàn trên bề mặt mạch điện để được bảo vệ thông qua quá trình tiếp xúc và phát triển, để lộ các khu vực như miếng hàn cần hàn. Các màu phổ biến cho mặt nạ hàn bao gồm xanh lá cây, xanh dương, đen, v.v.
Sau khi áp dụng mặt nạ hàn, việc in ký tự được thực hiện. Thông tin ký tự như số bộ phận linh kiện, số model và số sê-ri sản xuất được in trên bề mặt bảng để thuận tiện cho việc lắp đặt và nhận dạng các linh kiện điện tử. Việc in ký tự thường được thực hiện bằng cách sử dụng in lụa bằng mực ký tự chuyên dụng để đảm bảo ký tự rõ ràng và bền.
V.-quy trình xử lý hậu kỳ
(1) Xử lý bề mặt
Để tăng cường khả năng hàn và khả năng chống oxy hóa của miếng hàn, việc xử lý bề mặt là cần thiết. Các quy trình xử lý bề mặt phổ biến bao gồm phun thiếc, ngâm vàng, mạ vàng niken{1}} và OSP (Chất bảo quản hàn hữu cơ). Các quy trình xử lý bề mặt khác nhau có những đặc điểm và phạm vi áp dụng riêng biệt và có thể được lựa chọn theo yêu cầu của sản phẩm.
(II) Xử lý hình dạng
Theo yêu cầu, sử dụng máy phay CNC hoặc máy đột dập để gia công hình dạng bên ngoài của bảng mạch, cắt thành hình dạng và kích thước mong muốn. Trong quá trình xử lý hình dạng bên ngoài, cần đảm bảo độ chính xác về kích thước và chất lượng cạnh, tránh các vấn đề như vệt và sứt mẻ.
(III) Kiểm tra lần cuối
Cuối cùng, một đợt kiểm tra toàn diện lần cuối được tiến hành trên bo mạch bốn{0}}lớp. Việc kiểm tra bao gồm kiểm tra hiệu suất điện (chẳng hạn như kiểm tra tính liên tục, kiểm tra cách điện), kiểm tra bề ngoài (chẳng hạn như chất lượng mặt nạ hàn, độ rõ của ký tự, vết trầy xước bề mặt, v.v.) và kiểm tra độ chính xác về kích thước. Chỉ những sản phẩm vượt qua tất cả các cuộc kiểm tra mới có thể được coi là đủ tiêu chuẩn và tiến tới các giai đoạn đóng gói và giao hàng tiếp theo.