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多層印制電路,現(xiàn)代印制電路原理和工藝,1,多層印制電路,,2,1 概述,多層印制電路是指由三層以上的導(dǎo)電圖形層與其間以絕緣材料層相隔，經(jīng)層壓、粘合而成的印制板，其層間的導(dǎo)電圖形按要求互連。多層印制板具有以下的特點(diǎn)： （1）多層板以三維空間互連，單位面積的布線密度與組裝密度高 （2）多層板可供布線的層數(shù)多，導(dǎo)線布通率高；兩點(diǎn)之間互連可以減少繞彎，實(shí)現(xiàn)最短走線，減少多層板在高頻傳輸時(shí)的延遲和衰減,3,（3）多層板導(dǎo)電層數(shù)多，可以把信號(hào)線之間的導(dǎo)電層做成地網(wǎng)，起到屏蔽作用，減少信號(hào)串?dāng)_；也可以將多層板表面導(dǎo)電層做成散熱圖形，用于高密度組裝件的均勻散熱； （4）多層板的信號(hào)線與地網(wǎng)層的結(jié)合，可做成具有一定特性阻抗值的微帶線或帶狀線； （5）多層板在設(shè)計(jì)過程中盡可能實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)格化，并由電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)來提高自動(dòng)化程度、圖形精密和布線密度。,4,圖10-1貫通孔金屬化法制造多層板工藝流程,5,2 多層印制板的設(shè)計(jì),多層印制板散熱較差，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮散熱。內(nèi)層地網(wǎng)、電源網(wǎng)上的壓降，更應(yīng)該考慮它的特性阻抗、信號(hào)傳輸?shù)难舆t及線間串?dāng)_。 （1）導(dǎo)體的電阻 （2）導(dǎo)體的載流量 （3）導(dǎo)線間距與耐壓,6,微帶線特性阻抗的計(jì)算可采用經(jīng)驗(yàn)公式 Z0─微帶線的特性阻抗（Ω）； w─印制導(dǎo)線寬度（mm）； t─印制導(dǎo)線厚度（mm）； h─電介質(zhì)厚度（mm）； εr─印制電路板電介質(zhì)的相對(duì)介電常數(shù)。,,7,,圖10-2 多層板的微帶線與帶狀線的結(jié)構(gòu),8,帶狀線的特性阻抗可由經(jīng)驗(yàn)公式 b─接地層之間的距離（電介質(zhì)厚度） 當(dāng)w/(b-t)0.35和t/b0.25時(shí)，上式計(jì)算的結(jié)果很準(zhǔn)確。,,9,（5）微帶線和帶狀線的傳輸延遲 傳輸延遲主要取決于印制電路板的介電常數(shù)εr。微帶線的傳輸延遲時(shí)間可用： （ns/m） 帶狀線的傳輸延遲時(shí)間可用： （ns/m）,,,10,3多層印制電路板專用材料,3.1 薄覆銅箔層壓板 薄覆銅箔層壓板主要是指用于制作多層印制板的環(huán)氧玻璃布基覆銅箔層壓板。特別要求： 1. 厚度公差更嚴(yán) 基材厚度及單點(diǎn)偏差應(yīng)符合GB/T12630-90中的規(guī)定 2. 尺寸穩(wěn)定性要求更嚴(yán)、更高 3. 薄覆銅箔層壓板的強(qiáng)度 4 .多層板的吸潮,11,3.2 多層板用浸漬材料（半固化片或粘結(jié)片） 半固化片是由樹脂和載體構(gòu)成的一種片狀材料。其中的樹脂是處于B—階段，在溫度和壓力作用下，具有流動(dòng)性并能迅速地固化和完成粘結(jié)過程，并與載體一起構(gòu)成絕緣層。 1.為確保多層板的層壓質(zhì)量，半固化片應(yīng)有： 2.均勻的樹脂含量。 3.非常低的揮發(fā)物含量。 4.能控制的樹脂流動(dòng)性。 5.均勻、適宜的樹脂流動(dòng)性。 6.符合規(guī)定的凝膠時(shí)間。,12,表10-3 半固化片的特性及分類,13,用于多層印制板層壓的半固化片，要確保粘結(jié)性能好，能充分填滿內(nèi)層導(dǎo)體的凹陷空隙，并注意排除層間空氣和揮發(fā)物。 足夠的樹脂含量、合適的流動(dòng)性和低的揮發(fā)成分是對(duì)半固化片的三項(xiàng)基本要求。 從成型性能上講，選擇中流動(dòng)型、凝膠時(shí)間為151～200秒（D級(jí)）的半固化片最好。,14,所謂流動(dòng)固化性能，是指加熱之后樹脂熔融、膠化、硬化的情況。根據(jù)熔融粘度的高低，分為低流動(dòng)型、中流動(dòng)型和高流動(dòng)型三種。 低流動(dòng)型的半固化片，幾乎是在樹脂不流動(dòng)的狀態(tài)下成型的，因此尺寸穩(wěn)定性最好；但排除氣泡和揮發(fā)成分困難，容易出現(xiàn)殘留氣泡。 高流動(dòng)型半固化片是在樹脂流動(dòng)很大的狀態(tài)下成型的，容易排除氣泡，但尺寸變化誤差大，掌握不好會(huì)使固化樹脂損失過多而含量不足，影響成型性能。所以，中流動(dòng)型半固化片彌補(bǔ)了兩者的缺點(diǎn)，容易操作，有較好的成型性能，一般實(shí)際使用采用較多,15,2. 半固化片特性的檢測(cè) 半固化片的樹脂含量、流動(dòng)性、揮發(fā)物含量和凝膠時(shí)間直接影響多層印制板的層壓過程和層壓后多層印制板的質(zhì)量。 因此，對(duì)尚未使用或存放時(shí)間較長(zhǎng)的半固化片必須進(jìn)行檢測(cè)。,,圖10-8 取樣方式示意圖,16,4 多層板的定位系統(tǒng),電路圖形的定位系統(tǒng)是貫穿多層底片制作、圖形轉(zhuǎn)移、層壓和鉆孔等工藝步驟的一個(gè)共性問題，這對(duì)高層數(shù)、高密度、大板面的多層板顯得尤為重要。 影響多層板層間定位精度的因素很多，主要有： 底片尺寸的穩(wěn)定性 基材尺寸的穩(wěn)定性 定位系統(tǒng)的精度 加工設(shè)備精度 操作條件 電路設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)布局的合理性 層壓模板與基材的熱性能匹配性,17,,,,,兩孔定位 一孔一槽定位,三孔定位 四孔定位,銷釘定位法,18,在多層板照相底片的圖形外設(shè)置三個(gè)定位標(biāo)靶并用數(shù)字化編程編入鉆孔程序數(shù)據(jù)內(nèi)（底片準(zhǔn)備）→底片沖定位孔→ 制底片書夾,4.2 無銷釘定位工作過程簡(jiǎn)述,,,,,,內(nèi)層無銷釘圖像轉(zhuǎn)移,,蝕刻,,黑化,以銅箔作外層內(nèi)置預(yù)先疊放好的半固化片和黑化內(nèi)層,,無銷釘層壓,,裁毛邊,,銑露出定位標(biāo)靶后用投影鉆定位孔,,定位鉆孔（數(shù)據(jù)鉆床）,轉(zhuǎn)后續(xù)工序,19,5 多層印制板的層壓,將已完成內(nèi)層圖形加工的半成品，放在有定位銷釘?shù)膲耗０迳希瑢娱g用半固化片隔離，然后在層壓機(jī)上、下壓板之間加熱、加壓，半固化片的樹脂發(fā)生熔融、流動(dòng)并固化，從而把各層粘結(jié)在一起，形成具有內(nèi)層圖形的半成品多層板。 層壓質(zhì)量可用厚度允許偏差和層間孔相對(duì)位置的標(biāo)準(zhǔn)性、經(jīng)受熱沖擊和高低溫循環(huán)實(shí)驗(yàn)等項(xiàng)測(cè)試結(jié)果來衡量 優(yōu)劣與使用的層壓機(jī)、定位系統(tǒng)、半固化片和內(nèi)層表面處理、層壓工藝等因素直接有關(guān)。,20,5.1 層壓設(shè)備及工裝用具 1. 層壓機(jī) 2. 層壓模板 3. 定位銷釘 4. 緩沖材料 5. 離型紙和離型劑,21,1. 選定半固化片 半固化片的選定要點(diǎn)為： ①選擇玻璃布的類型； ②決定樹脂體系； ③確定半固化片的樹脂含量、流動(dòng)性、揮發(fā)成分含量及凝膠時(shí)間，并對(duì)選用的材料進(jìn)行驗(yàn)收。,5.2 層壓前的準(zhǔn)備,22,2. 內(nèi)層板的準(zhǔn)備 內(nèi)層板在與半固化片組裝前，必須經(jīng)浸稀酸、刷輥刷洗、粗化、氧化和干燥等項(xiàng)表面處理。經(jīng)過這些處理，可以改變內(nèi)層板的表面狀態(tài)。 其中，化學(xué)粗化和氧化可以增加內(nèi)層銅導(dǎo)體的表面積和極性，充分改善粘結(jié)界面的結(jié)合力。,23,5.3 層壓前的疊層 1. 對(duì)疊層操作間的環(huán)境要求 ①操作間要有空調(diào)和濾塵裝置，溫度為22±2℃，相對(duì)濕度50％，潔凈等級(jí)10000級(jí)； ②應(yīng)隨時(shí)清理操作間，操作者要穿戴潔凈工作衣帽和手套； ③定位模具進(jìn)入層壓操作間前，應(yīng)在潔凈室中先完成定位孔內(nèi)脫模劑的預(yù)涂工作。,24,,圖10-10 疊層的結(jié)構(gòu) 1 層壓機(jī)熱壓模；2 層壓定位模板；3 定位銷釘； 4 內(nèi)層；5 半固化片；6 墊紙(厚約0.5mm)； 7 脫模紙； 8 外層單面覆箔板,25,相鄰內(nèi)層板間的最低張數(shù)（n），由相鄰內(nèi)層各自面上的銅導(dǎo)體的厚度（a＋b）及每張粘結(jié)片的玻璃布厚度（δ）決定， n ≥（a＋b）/δ 當(dāng)多層板厚度規(guī)定在某值時(shí)，總張數(shù)N可用下式估算： N ＝（D －d）/δ D－規(guī)定的多層板厚度（mm）； d－薄板總厚度（mm）； δ－每張粘結(jié)片的玻璃布厚度（mm）。,26,5.4 層壓 1. 層壓質(zhì)量基本要求 ①粘結(jié)層不分層、不起泡； ②層壓后不應(yīng)顯布紋、露纖維和起白斑； ③受熱沖擊后不應(yīng)氣泡、分層； ④內(nèi)層圖形相對(duì)位置和各層連接盤的同心度必須符合原設(shè)計(jì)要求； ⑤粘結(jié)層內(nèi)不應(yīng)夾雜塵埃等粒狀物。,27,層壓周期的三階段 a.預(yù)壓（預(yù)固化）它是層壓周期中最重要的一環(huán)。通過預(yù)壓，實(shí)現(xiàn)層間驅(qū)趕氣泡和空隙填滿樹脂并提高樹脂的動(dòng)態(tài)粘度，為加全壓創(chuàng)造必要條件； b.全壓（全固化）在加全壓過程中，徹底完成層間驅(qū)趕氣泡和空隙充填樹脂并保證厚度和最佳樹脂含量，徹底完成樹脂的固化反應(yīng)。 c.冷卻 保持接觸壓力防止出現(xiàn)弓曲、扭曲等變形。,28,③ 選擇適宜層壓周期的因素 a.半固化片的樹脂流動(dòng)特性 b.層壓機(jī)的加熱方式 C.VR 樹脂的操作粘度范圍,29,,圖10-11 高流動(dòng)型粘結(jié)片的粘度曲線 VR 樹脂的操作粘度范圍,30,④一級(jí)加壓周期 一級(jí)加壓周期的控制較簡(jiǎn)單，以高溫或低溫作為預(yù)壓周期的出發(fā)點(diǎn)均可。 ⑤二級(jí)加壓周期 二級(jí)加壓周期分低壓（預(yù)壓）和高壓（全壓）兩階段。低壓期間熔融成低粘度的樹脂，潤(rùn)濕全部粘結(jié)面并充填間隙，逐出氣泡，為第二階段加壓創(chuàng)造條件。高壓階段可稱為全固化階段。正確把握加壓變化十分重要；可采用以下幾種方法來判斷加高壓的正確時(shí)機(jī)。,31,,,圖10-15 電熱式二級(jí)加壓周期 圖10-16 蒸汽加熱式二級(jí)加壓周期 L 加熱低壓段；H 高溫高壓段；C 高壓冷卻段 L 加熱低壓段；H 高溫高壓段；C 高壓冷卻段,32,6 多層印制板的可靠性檢測(cè),多層印制板制造工序完成后，須對(duì)成品作多方面的檢測(cè)。 外觀檢查 可靠性的測(cè)試 導(dǎo)體電阻 金屬化孔金屬、內(nèi)層短路與開路 同層內(nèi)和層間線路之間的絕緣電阻 鍍層結(jié)合強(qiáng)度、粘結(jié)強(qiáng)度 可焊性、耐熱沖擊 耐機(jī)械振動(dòng)以及特性阻抗等方面,33,檢測(cè)程序通常應(yīng)包括工藝過程中的控制和檢查，這是保證多層印制板質(zhì)量的前提。 對(duì)每道工序進(jìn)行仔細(xì)的目測(cè)檢查，發(fā)現(xiàn)缺陷必須及時(shí)修正或決定報(bào)廢。計(jì)算機(jī)控制地自動(dòng)化電性能測(cè)試，可以更快地對(duì)同層內(nèi)和各層電路之間的電性能作全面檢測(cè)。只有通過工藝過程的全面控制與檢查，以及成品電性能檢測(cè)，才能保證多層印制板成品的可靠性。,34,Thank you!,35,