如何構建多層PCB疊層

2021-04-01

如何構建多層PCB疊層

多層PCB的堆疊中有兩層以上。堆疊是設計中最重要的方面之一。它描述了如何在多層板上排列各層。正確堆疊的板將減少電磁輻射，串擾并改善信號完整性。

什么是PCB疊層？

6層PCB疊層（厚度以英寸為單位）

堆疊按順序描述多層板的構造。它提供了至關(guān)重要的信息，例如制造PCB所需的材料厚度和銅重量。堆積也稱(chēng)為堆積。堆棧還提供了不同受控阻抗走線(xiàn)（例如50ohms，100ohms差分）的走線(xiàn)寬度的詳細信息。上圖顯示了6層堆疊的示例。
電路板中存在哪些不同的層？

PCB中存在不同的層

堆疊主要由金屬箔，預浸料和覆銅層壓板（芯）組成。

金屬箔：銅是PCB建筑中最常用的金屬箔。

預浸料：它是一種浸有環(huán)氧樹(shù)脂的交織玻璃布。樹(shù)脂半固化。

玻璃纖維編織

覆銅層壓板：將單層或多層預浸料與頂部和底部銅箔粘合在一起，制成覆銅層壓板。這也被稱(chēng)為核心。

PCB堆疊中的電源層和接地層

電源平面是連接到電源的銅層。在PCB設計中通常將其指定為VCC 。電源平面的主要功能是為PCB提供穩定的電源。在多層板上，如果組件需要汲取功率，則只需將其連接到與電源層接觸的過(guò)孔即可。同樣，接地層是連接到PCB中公共接地點(diǎn)的扁平銅層。

使用電源/地平面的優(yōu)勢

組件的電源和接地引腳可以輕松連接到電源和接地層。

它提供了清晰的電流返回路徑，特別是對于高速信號。這繼而減少了EMI（電磁干擾）。

電源平面具有比走線(xiàn)更大的載流能力。這也降低了PCB的工作溫度。

什么是PCB覆膜？

PCB層壓

層壓是將疊層置于極端溫度和壓力下以將預浸料和銅箔粘合到基礎PCB內層的過(guò)程。所選PCB材料的數據表中提到了溫度和壓力值。

標準板厚是多少？

PCB的厚度主要取決于諸如銅厚度，所用材料，層數和操作環(huán)境等因素。常規板的標準厚度約為62密耳（1.57毫米）。如今，隨著(zhù)各種應用中銅層重量和層數的增加，PCB變得越來(lái)越復雜。因此，PCB趨于變厚。根據客戶(hù)的要求，制造商現在正在制造具有兩種新標準厚度的PCB，即93密耳（2.36毫米）和125密耳（3.17毫米）（分別是舊標準厚度的150％和200％）。

為什么在PCB中需要多層？

在這個(gè)現代時(shí)代，電子設備變得越來(lái)越復雜，并且由更多的組件和電路組成。將復雜的電路容納在單層PCB中成為繁瑣的任務(wù)?？梢酝ㄟ^(guò)在堆疊中添加層來(lái)解決此問(wèn)題。

 讓我們看一下多層板的一些優(yōu)點(diǎn)：

它們能夠容納現代電子設備所需的復雜電路。 

具有更多的層意味著(zhù)該板比單面PCB更厚，因此更耐用。

多層板需要更多的計劃和密集的生產(chǎn)過(guò)程，因此與其他類(lèi)型的板相比，它們的質(zhì)量更高。

使用多個(gè)PCB組件將需要多個(gè)連接點(diǎn)。另一方面，多層板被設計為與單個(gè)連接點(diǎn)一起工作，從而簡(jiǎn)化了電子設備的設計并進(jìn)一步減輕了重量。

多層電路板如何制作？

步驟1：內層核心選擇

PCB芯材

疊層表示用于制造多層電路板的材料。該集會(huì )提供以下信息：

銅的厚度和重量

所用環(huán)氧玻璃的種類(lèi)

面板尺寸

步驟2：清潔

對內層進(jìn)行化學(xué)/機械清洗或兩者均清洗，以去除銅表面的污染物。

步驟3：內層成像

內層成像

成像材料放置在銅表面上。它覆蓋了所需的銅電路，并暴露了多余的銅。

步驟4：蝕刻剝離

內層經(jīng)過(guò)化學(xué)蝕刻以去除多余的銅。然后剝離光致抗蝕劑以露出銅電路。

步驟5：自動(dòng)光學(xué)檢查

進(jìn)行自動(dòng)光學(xué)檢查以發(fā)現人眼無(wú)法檢測到的缺陷（內層中的短路/開(kāi)口）。

 步驟6：氧化物處理

PCB氧化處理

層壓前必須對內層上裸露的銅電路進(jìn)行處理，以提高附著(zhù)力。改進(jìn)的附著(zhù)力還可以提高結構強度和整體板的可靠性。

步驟7：上籃

對所有內層重復步驟1至6。例如，將對第2、3和4、5層執行這些步驟。

步驟8：覆膜

PCB疊層層壓

在此步驟中，在真空室中對疊層進(jìn)行壓制和加熱。層壓過(guò)程開(kāi)始于施加真空以去除所有殘留的空氣和氣體。之后，將熱量和壓力施加到疊層上，以使預浸料中的樹(shù)脂進(jìn)行分子鍵合。

步驟9：鉆孔

層壓過(guò)程之后，將層壓板裝載到鉆床上的出口材料板上。在PCB上鉆孔以形成通孔和通孔。出口材料減少了毛刺的形成。毛刺是鉆軸穿過(guò)板時(shí)形成的銅的突出部分。要了解有關(guān)鉆孔的

步驟10：去毛刺和去污

在此步驟中，去除了鉆孔過(guò)程中形成的銅毛刺。它還可以去除銅表面上的所有指紋。去污是在鉆孔過(guò)程中去除熔融的樹(shù)脂的過(guò)程。將PCB面板浸入一系列化學(xué)溶液中，然后將其浸入高錳酸鉀或濃硫酸中，以清除環(huán)氧樹(shù)脂污跡。也可以通過(guò)等離子處理進(jìn)行去污。

步驟11：鉆孔鍍銅

鉆孔鍍銅。

去毛刺和去污后，使用化學(xué)方法對鉆孔進(jìn)行鍍銅。

HDI板疊放

高密度互連，或HDI ，電路板是印刷電路板比傳統的印刷電路板的每單位面積的更高的布線(xiàn)密度。通常，HDI PCB包括微孔，盲孔，埋孔，積層和高信號性能注意事項。

順序層壓

通過(guò)在銅層之間層壓環(huán)氧預浸玻璃纖維板來(lái)制造PCB。這些層在高溫和高壓下層壓在一起。順序疊層是在銅層和疊層子集（疊層）之間插入電介質(zhì)的過(guò)程。

帶微孔的6層堆疊

可以使用順序層壓工藝將掩埋的通孔內置到HDI板上。第一步是制造通過(guò)掩埋通孔連接的層（給定疊層中的層2、3、4和4）。接下來(lái)，將外層（第1層和第6層）進(jìn)行層壓，并鉆出微通孔。

現在，讓我們假設該設計需要在L1和L3之間建立連接。L6和L4。實(shí)現此設計的最佳方法是使用交錯或堆疊的過(guò)孔，如下所示。

具有交錯微孔的6層堆疊

在上面的堆疊中，我們可以看到微孔被堆疊并交錯排列。堆疊的過(guò)孔更節省空間。但是，它們的可靠性較差，并且需要復雜的制造過(guò)程，從而導致制造價(jià)格上漲。

交錯的通孔本質(zhì)上意味著(zhù)更少的工藝步驟。我們不必用銅填充激光鉆孔的孔，因為第二個(gè)激光鉆孔器不會(huì )落在第一個(gè)激光鉆孔器上。填充或電鍍微通孔通常在設計有化學(xué)物質(zhì)的特殊電鍍槽中進(jìn)行。它從通孔的底部到通孔的頂部電鍍激光鉆孔的微孔，直到其完全填滿(mǎn)孔為止。電鍍激光鉆孔的微型通孔會(huì )增加工藝時(shí)間和成本。

HDI堆疊的術(shù)語(yǔ)

根據微孔層的數量和微孔之間的內部層的數量，HDI堆疊體系結構可分為堆疊類(lèi)別。這些類(lèi)別由公式XNX確定，其中x是微孔的層數，N是微孔之間的內層數。

HDI PCB堆疊的命名法

具有掩埋過(guò)孔的HDI PCB堆疊的命名法

HDI堆疊的示例

1 + 4 + 1堆疊

1 + 4 + 1 HDI堆疊

上面的疊層顯示了一個(gè)6層疊層（1 + 4 + 1）的示例，在板的任一側都有一個(gè)微孔層。

2 + 4（6b）+2堆疊

2 + 4（6b）+2 HDI堆疊

上圖顯示了一個(gè)8層堆疊的示例，其中板的任一側有兩個(gè)微孔層，而在微孔層之間埋有6個(gè)通孔層。

PCB堆疊建議

電路板的成本需要盡可能低地優(yōu)化。為此，需要考慮以下幾點(diǎn)：

順序層壓的每一層都需要額外的時(shí)間和工序。因此，更多數量的順序層壓會(huì )增加成本和交貨時(shí)間表。最好將連續的層數限制為3或更少。 

堆疊的通孔需要在每個(gè)連續層之后進(jìn)行填充。這需要更多的制造工藝步驟和時(shí)間。因此，如果可以避免堆疊通孔，則建議使用交錯通孔。 

當要求制造商進(jìn)行堆疊時(shí)，請明確提及需要機械掩埋通孔的層之間以及交錯和掩埋通孔的要求。 

某些材料不適合順序層壓。順序層壓材料的適用性應由制造商驗證。 

成功的PCB設計在很大程度上取決于堆疊。精心設計的疊層使設計人員能夠優(yōu)化設計，以獲得更好的信號完整性并減少串擾和EMI。在本文中，我們介紹了PCB疊層制造步驟的基本見(jiàn)解。在評論部分讓我們知道您是否想了解更多特定主題。