Papan sirkuit multilayer, sebagai komponen inti, membawa koneksi sirkuit kompleks antara komponen elektronik, dan proses pembuatannya mengintegrasikan berbagai teknologi canggih dan proses presisi. Berikut ini akan diuraikan proses pembuatan papan sirkuit multi-lapisan.
Persiapan bahan baku
Untuk membuat papan sirkuit-lapisan banyak, langkah pertama adalah memilih bahan mentah yang sesuai. Laminasi berlapis tembaga adalah bahan dasar, umumnya dikenal sebagai substrat FR-4, yang memiliki insulasi dan sifat mekanik yang baik serta cocok untuk sebagian besar produk elektronik konvensional; Untuk skenario aplikasi-frekuensi tinggi dan-kecepatan tinggi, seperti peralatan komunikasi 5G, diperlukan substrat polytetrafluoroethylene dengan konstanta dielektrik rendah untuk mengurangi kehilangan transmisi sinyal. Selain substrat, lembaran semi-cured sangat diperlukan dalam proses laminasi. Ini terutama terdiri dari resin dan bahan penguat, yang dapat disembuhkan di bawah panas dan tekanan untuk mencapai ikatan yang kuat antar lapisan. Pada saat yang sama, foil tembaga berkualitas tinggi digunakan untuk membentuk jalur sirkuit. Ketebalan foil tembaga yang berbeda dipilih sesuai dengan persyaratan pembawa arus, dengan ketebalan umum seperti 18 μ dan 35 μ.
Produksi sirkuit lapisan dalam
perpindahan pola
Setelah memotong papan berlapis tembaga-ke ukuran yang sesuai, lakukan perawatan pembersihan permukaan untuk menghilangkan noda minyak, kotoran, dll., untuk memastikan daya rekat pada proses selanjutnya. Selanjutnya, aplikasikan film kering fotosensitif secara merata pada permukaan media dan ekspos menggunakan mesin eksposur. Selama proses pemaparan, pola rangkaian lapisan dalam diproyeksikan ke film kering oleh sinar ultraviolet melalui masker foto, dan film kering bagian penerima cahaya mengalami reaksi fotopolimerisasi, yang mengakibatkan perubahan sifat-sifatnya. Kemudian, film kering yang tidak terpapar dilarutkan menggunakan larutan pengembangan untuk secara akurat mentransfer pola sirkuit lapisan dalam ke laminasi berlapis tembaga-.
etsa
Setelah pengembangan selesai, masuk ke proses etsa. Mesin etsa mengandung larutan etsa spesifik yang dapat bereaksi secara kimia dengan foil tembaga yang tidak dilindungi oleh film kering, menimbulkan korosi dan menghilangkannya, meninggalkan bagian yang tertutup oleh film kering untuk membentuk sirkuit lapisan dalam yang presisi. Setelah etsa selesai, gunakan larutan pengupasan film khusus untuk menghilangkan sisa film kering di sirkuit, dan sirkuit lapisan dalam yang bening selesai. Setelah selesai, gunakan peralatan inspeksi optik otomatis untuk melakukan inspeksi sirkuit secara menyeluruh, menggunakan kamera-definisi tinggi dan sistem pemrosesan gambar untuk mengidentifikasi apakah ada korsleting, sirkuit terbuka, penyimpangan lebar saluran, dan masalah lain di sirkuit, dan memperbaikinya tepat waktu.
oksida coklat
Untuk meningkatkan kekuatan ikatan antara lapisan dalam foil tembaga dan lembaran setengah kering, diperlukan perlakuan pencoklatan. Dengan menggunakan larutan kimia tertentu, lapisan oksida seragam dengan struktur sarang lebah mikro terbentuk pada permukaan foil tembaga, meningkatkan luas permukaan foil tembaga, meningkatkan daya rekatnya pada resin, dan meningkatkan kemampuan pembasahannya pada resin yang mengalir. Hal ini memastikan bahwa resin dapat terisi penuh dan terikat erat selama laminasi berikutnya, mencegah masalah seperti delaminasi yang disebabkan oleh lemahnya ikatan.
laminasi
Pelapisan adalah proses utama dalam pembuatan papan sirkuit multi-lapisan, yang bertujuan untuk menumpuk beberapa papan sirkuit lapisan dalam dengan lembaran setengah kering dan foil tembaga bagian luar sesuai dengan persyaratan desain untuk membentuk satu kesatuan. Pertama, berdasarkan jumlah lapisan dan struktur desain papan sirkuit, rencanakan dengan cermat urutan penumpukan papan bagian dalam, lembaran setengah kering, dan foil tembaga bagian luar. Saat menumpuk, penting untuk memastikan bahwa posisi setiap lapisan sejajar secara akurat, jika tidak maka akan mempengaruhi konektivitas sirkuit dan transmisi sinyal. Selanjutnya, lembaran logam yang ditumpuk ditempatkan dalam mesin laminating bersuhu-dan-tekanan tinggi, dan dikenai suhu tinggi sekitar 150 derajat dan lingkungan bertekanan tinggi-sekitar 400psi selama jangka waktu tertentu untuk melelehkan dan mengalirkan resin dalam lembaran setengah kering, mengisi celah kecil di antara setiap lapisan, dan mengeras setelah pendinginan, sehingga menghasilkan ikatan yang kuat di antara setiap lapisan. Teknologi pengikatan vakum yang canggih dapat mengekstraksi udara selama proses pengikatan, menghindari terbentuknya gelembung, memastikan keseragaman ketebalan sedang dikontrol dalam ± 3%, dan meningkatkan kualitas papan sirkuit secara keseluruhan.
pengeboran
Sambungan listrik antar lapisan papan sirkuit multi-lapisan yang dilaminasi belum tercapai, dan saluran sambungan perlu dibuka melalui proses pengeboran. Menurut dokumen desain, peralatan pengeboran berpresisi tinggi-seperti mesin bor mekanis atau bor laser CO ₂ digunakan untuk mengebor lubang dengan diameter berbeda di lokasi yang ditentukan, termasuk melalui lubang untuk menghubungkan berbagai lapisan sirkuit, lubang buta untuk hanya menghubungkan sebagian lapisan, dan lubang terkubur. Teknologi manufaktur modern dapat mencapai pemesinan lubang yang presisi hingga 50 μm, sehingga memenuhi kebutuhan produksi papan sirkuit dengan kepadatan-tinggi. Setelah pengeboran selesai, akan terdapat sisa sisa pengeboran dan sisa perekat pada dinding lubang, yang perlu dibersihkan dan diolah untuk menghilangkan sisa perekat. Hilangkan kotoran secara menyeluruh dengan merendamnya dalam larutan kimia atau membilasnya dengan pistol air bertekanan tinggi untuk memastikan kebersihan dinding lubang dan mempersiapkan metalisasi lubang selanjutnya.
Metalisasi lubang dan pelapisan listrik
Deposisi tembaga kimia
Untuk membuat dinding lubang berinsulasi menjadi konduktif, deposisi kimia tembaga terlebih dahulu dilakukan. Rendam papan sirkuit dalam larutan kimia yang mengandung ion tembaga, dan gunakan zat pereduksi dalam larutan tersebut untuk mengkatalisis reduksi lapisan tembaga yang sangat tipis pada permukaan dinding lubang, biasanya dengan ketebalan 0,3-0,5 μ. Lapisan tembaga ini berfungsi sebagai "lapisan benih" untuk pelapisan listrik selanjutnya, menyediakan jalur awal untuk konduksi arus.
Pelapisan Panel
Berdasarkan lapisan tembaga tipis yang dibentuk oleh pengendapan kimia tembaga, dilakukan pelapisan listrik pelat penuh. Tempatkan papan sirkuit di dalam wadah pelapis, dan melalui elektrolisis, ion tembaga dalam wadah tersebut terus-menerus mengendap di dinding lubang dan kertas tembaga di permukaan papan, sehingga meningkatkan ketebalan lapisan tembaga. Umumnya, ketebalan tembaga pada dinding lubang menebal hingga 25 μ atau lebih untuk memenuhi persyaratan konduktivitas rangkaian dan pembawa arus.
Pencitraan pola
perpindahan pola
Mirip dengan transfer pola sirkuit lapisan dalam, film kering diaplikasikan pada permukaan lapisan luar laminasi berlapis tembaga, dan pola sirkuit lapisan luar ditransfer ke film kering menggunakan teknologi pencitraan langsung laser atau metode pemaparan masker foto tradisional. Kemudian, pola rangkaian dikembangkan hingga menjadi terlihat.
Pelapisan listrik grafis
Lakukan pelapisan listrik pola pada permukaan tembaga terbuka dari pola sirkuit yang dikembangkan. Melapisi lapisan tembaga yang memenuhi persyaratan ketebalan desain, selanjutnya mengentalkan ketebalan tembaga pada bagian sirkuit untuk meningkatkan konduktivitas, dan melapisi lapisan timah untuk perlindungan dalam proses etsa selanjutnya.
Pengupasan dan pengetsaan film
Gunakan larutan natrium hidroksida untuk menghilangkan lapisan film kering yang dilapisi listrik, sehingga memperlihatkan lapisan tembaga non-garis yang tidak terlindungi. Gunakan kembali larutan etsa untuk menimbulkan korosi dan menghilangkan lapisan tembaga di area non-sirkuit ini, sehingga membentuk jalur sirkuit luar yang presisi. Terakhir, gunakan larutan pengupas timah khusus untuk menghilangkan lapisan timah yang telah menyelesaikan misi perlindungannya.
perawatan permukaan
Untuk melindungi foil tembaga pada permukaan papan sirkuit, meningkatkan kemampuan solder dan ketahanan oksidasi, diperlukan perawatan permukaan. Metode penanganan yang umum meliputi:
perendaman emas
Pada titik akhir pengelasan dan penyisipan, lapisan nikel dan emas ditutupi dengan metode pengendapan kimia. Lapisan nikel memiliki kekerasan tinggi dan ketahanan aus yang baik, dan lapisan emas memiliki stabilitas kimia yang kuat, yang secara efektif dapat mencegah oksidasi titik akhir dan memastikan kinerja sambungan listrik yang baik. Ini biasanya digunakan pada-produk dan bidang elektronik kelas atas dengan persyaratan keandalan yang sangat tinggi.
Leveling Solder Udara Panas (HASL)
Menggunakan teknologi perataan udara panas, lapisan paduan timah diterapkan untuk menutupi titik akhir pengelasan guna melindunginya dan memberikan kinerja pengelasan yang sangat baik. Biayanya relatif rendah dan digunakan secara luas.
Masker solder organik
Lapisan film pelindung organik dibentuk pada permukaan kertas tembaga untuk mencegah oksidasi tembaga. Pada saat yang sama, film pelindung dapat dengan cepat terurai selama pengelasan tanpa mempengaruhi efek pengelasan. Prosesnya sederhana dan biayanya rendah, sehingga cocok untuk beberapa produk yang sensitif terhadap biaya dan memiliki persyaratan keandalan sedang.
Masker solder dan pencetakan karakter
topeng solder
Setelah produksi papan sirkuit selesai, area non-solder dan kontak perlu dilindungi dengan penahan solder untuk mencegah korsleting dan oksidasi sirkuit selama penyolderan. Pertama, bersihkan dan kasarkan permukaan papan untuk meningkatkan daya rekat. Kemudian, aplikasikan cat hijau cair fotosensitif secara merata melalui sablon, penyemprotan, dan cara lainnya, lalu keringkan terlebih dahulu cat hijau tersebut agar kering terlebih dahulu. Selanjutnya dilakukan pemaparan sinar ultraviolet agar cat hijau pada area transparan film mengalami reaksi polimerisasi dan mengeras. Kemudian, larutan natrium karbonat digunakan untuk pengembangan untuk menghilangkan bagian cat hijau yang tidak terkena. Terakhir,-pemanggangan bersuhu tinggi dilakukan untuk mengeraskan cat hijau sepenuhnya.
Pencetakan karakter
Untuk kenyamanan pemasangan, debugging, dan pemeliharaan papan sirkuit, karakter seperti teks, merek dagang, dan nomor bagian dicetak pada permukaan papan melalui sablon. Tinta karakter mengeras setelah pengeringan panas atau penyinaran ultraviolet, sehingga jernih, kencang, dan mudah dikenali.
Membentuk dan memotong
Sesuai dengan dimensi eksternal yang dibutuhkan pelanggan, gunakan mesin cetak CNC atau mesin pelubang cetakan untuk memotong dan membentuk papan sirkuit. Saat memotong, gunakan lubang posisi untuk memasukkan steker dan pasang papan sirkuit di tempat tidur atau cetakan untuk memastikan akurasi pemotongan. Untuk papan sirkuit dengan jari emas, setelah dicetak, area jari emas perlu digiling dan dimiringkan untuk memudahkan penyisipan selanjutnya. Jika itu adalah papan sirkuit berbentuk multi chip, garis pemutusan berbentuk X-harus dibuka terlebih dahulu untuk memudahkan pelanggan membongkar dan memisahkannya setelah dimasukkan.
Pengujian kinerja listrik dan inspeksi penampilan
Pengujian kinerja listrik
Melakukan pengujian kinerja kelistrikan yang komprehensif pada papan sirkuit melalui pengujian jarum terbang atau mesin pengujian otomatis penuh, termasuk pengujian konduktivitas, untuk memeriksa sirkuit terbuka atau pendek di sirkuit; Pengujian impedansi memastikan bahwa impedansi saluran memenuhi persyaratan desain dan menjamin kualitas transmisi sinyal; Dan pengujian indikator kinerja kelistrikan spesifik lainnya, seperti uji resistansi isolasi.
Inspeksi visual
Secara manual atau dengan bantuan peralatan pengujian otomatis, periksa dengan cermat tampilan papan sirkuit untuk melihat apakah ada goresan atau celah pada sirkuit, apakah ada gelembung atau cetakan yang hilang pada lapisan topeng solder, apakah karakternya jelas dan lengkap, dan apakah ketebalan dan bukaan papan memenuhi standar. Segera perbaiki cacat kecil yang terdeteksi selama pemeriksaan, dan hapus-produk yang tidak sesuai dan tidak dapat diperbaiki.
pengepakan dan pengiriman
Papan sirkuit multi-lapis yang telah lulus pengujian ketat disegel dan dikemas secara vakum untuk mencegah kelembapan, oksidasi, dan kerusakan fisik selama pengangkutan. Setelah pengemasan selesai, lampirkan label produk dan instruksi yang relevan, merinci model produk, spesifikasi, tanggal produksi, dan informasi lainnya, lalu mengirimkan dan mengirimkan ke pelanggan.