多層 PCB は、多層の導電構造と安定した電気的性能を備え、通信、サーバー、産業用制御などのハイエンド分野で広く使用されています。{{2}層および 12- 層 PCB は高多層回路基板のカテゴリに分類され、複雑な処理手順と、機器の精度、プロセス パラメータ、環境制御に対する非常に高い要件が求められます。全体的なプロセスの枠組みは似ていますが、層数の増加により、積層、積層時間、位置合わせ精度、穴あけ、電気めっきなどの主要な側面に大きな違いが存在します。次のセクションでは、実際の生産経験に基づいて、両方のタイプの多層 PCB の完全な処理フローと主要な技術ポイントの概要を説明します。
1. 材料の前処理とスタッキング計画-
材料の前処理は、基板の安定性を確保するために不可欠です。{0}} 8-層と12-層のPCBはどちらも、コア材料として銅張積層板（CCL）コア基板、プリプレグ（PPシート）、銅箔を使用しており、積層方法のみが異なります。原材料が到着したら、最初のステップは切断です。 CCL のロール全体は、製造仕様に従って標準サイズのコアボードに切断されます。-後続のプロセスで層間剥離の問題が発生しないように、切断エッジは滑らかでバリがない必要があります。{13}}この後、基板をベーキングして水分を除去します。高層多層ボード-は湿気を吸収しやすい。高温ベーキングによりこの水分を完全に除去し、ラミネート後の気泡や剥離などの欠陥を防ぎます。層の積層では、8 層 PCB は通常、対称的な 2+4+2 または 4+4 積層パターンを使用し、2 つまたは 3 つのモジュールに分割されます。全体の融合には 2 回の完全な積層のみが必要です。対称構造により熱応力が効果的に相殺され、基板の反りの可能性が低減されます。. 12-層 PCB にはさらに多くの層があり、内部の導電層と絶縁層の数が 2 倍になります。 4+4+4 3 セグメントの積層構造が一般的に使用され、3 つの独立した積層操作が必要です。スタックの各セグメントは、内層の製造、焼き色付け、および積層前のプロセスを独立して完了する必要があります。層が増えるほど、層間積層の複雑さが増し、累積偏差のリスクが高まるため、積層順序の制御がより厳密になります。プリプレグは層間絶縁材および接着材として機能します。どちらのタイプの基板も、絶縁厚とインピーダンス要件に基づいて適切な仕様が選択され、積層はコア基板とプリプレグの交互配置のルールに厳密に準拠しています。
2. 内層回路作製プロセス
内層は、多層 PCB の信号伝送のコア キャリアです。 8 層 PCB と 12 層 PCB の内層の製造プロセスは同じで、基板の表面処理、パターン転写、エッチング、膜除去、検査、褐変層 PCB は内層の数が多いため、バッチ処理の一貫性に対する要件が高くなります。{3}}
基板表面の洗浄と粗面化
切断後、コア基板はまず洗浄生産ラインに入り、薬液と高圧水洗浄によって基板表面の油分、塵埃、酸化層が除去されます。{0}その後、銅表面に微細な粗面化処理を施し、感光膜と銅表面の密着性を向上させ、パターン転写時の膜剥がれや回路欠陥を防ぎます。洗浄工程はすべてクリーンルーム内で行い、基板表面への不純物の付着を防ぐため浮遊粒子を厳密に管理します。
パターン転写とエッチング
洗浄後、感光性ドライフィルムをコア基板に均一に塗布します。パターンの複製は、レーザー直接描画装置を使用して完了します。この方法は位置合わせ精度が高く、微細回路の加工要求に応えることができます。イメージング後、現像液を使用して未露光領域のドライフィルムを溶解し、エッチングされる銅箔領域を露出させます。次に、特殊なエッチング溶液を使用してエッチング プロセスが開始され、露出した余分な銅箔が除去され、完全な内層の導電線のみが残ります。処理中、溶液の温度とスプレー圧力がリアルタイムで監視され、ラインエッジがきれいになるように横方向のエッチング量が厳密に制御されます。エッチング後、剥離液を使用して基板表面に残った乾燥膜を除去し、純銅線を露出させます。
内層検査と褐変処理 すべての内層コアボードは自動光学検査を受け、断線、短絡、ギャップなどの欠陥を迅速に特定します。欠陥のある基板は直接選別され、再加工されます。認定されたコア基板は、多層基板の積層前の重要なステップである褐色化プロセスに入ります。化学処理により銅回路表面に均一で粗い酸化皮膜が生成され、銅表面とプリプレグの接着強度が大幅に向上し、層間剥離を防止します。 8 層を超える内層を持つ 12 層 PCB の場合、各内層コア ボードで一貫した粗化効果を確保するには、褐変パラメータを均一に調整する必要があります。
3. 積層積層の核となる工程
ラミネートは多層 PCB 製造の中核プロセスであり、8 層 PCB プロセスと 12 層 PCB プロセスの大きな違いです。層の数を増やすと、積層数、位置合わせ精度、温度制御プロファイル、および圧力パラメーターが包括的に向上し、基板の全体的な構造強度と歩留まりが直接決まります。
1)。プリ-スタッキングと位置決め プリ-のスタック構造に従って、褐色の内側コアボード、プリプレグ、外側の銅箔が順番に積み重ねられます。. 8-層 PCB は、積層数が少ないため、位置決めに主に機械的なピンを使用し、層間オフセットを妥当な範囲内で制御できます。. 12-層 PCB は 3 つのセグメントに分けて積層されるため、累積的な層間偏差のリスクが大幅に増加します。中間セグメントのスタッキングと全体のスタッキングには、従来の機械的位置決めをはるかに上回る位置精度を備えたレーザー位置決めシステムが必要であり、数十のレイヤーの正確な位置合わせが保証されます。輸送時の層ズレを防ぐため、積層後に仮リベット止めを行います。
2)。真空ホットプレス硬化 重ねられた基板は真空ラミネーターに送られます。真空環境により層間の空気が完全に除去され、気泡の発生が防止されます。どちらのタイプのボードも、セグメント化された加熱と勾配加圧プロセスを採用しています。まず、低温でプリ-プレスすると、プリプレグが最初に溶けて流動し、層間の小さな隙間が埋められます。その後、温度と圧力を上げて本加圧し、コア基板表面にプリプレグを完全に含浸させます。最後に一定温度で硬化を行い、樹脂を完全に硬化させ、各層を一体化させて接着します。 8 層 PCB の 2 つの積層の温度と圧力のパラメーターは比較的広いため、プロセス エラーに対する許容度が高くなります。 12 層 PCB の場合、セグメント化された積層ごとに個別に設定された温度制御曲線が必要です。複数のホットプレスでは熱応力が継続的に蓄積されるため、加熱速度と冷却速度、保持時間、圧力レベルはすべて正確に制御する必要があります。各積層の保持時間を長くすることで、複数の樹脂層を同時に硬化させ、基板の変形や不均一な内部応力を防ぎます。各ラウンドの積層後、すべての層が一体化するまで、次のラウンドの積層とプレスが開始される前に、ボードは室温まで自然に冷却されます。
4. 穴あけおよび穴メタライズプロセス
ラミネート後、基板全体が穴あけプロセスに入ります。ホールは層間導電性の重要なチャネルです。基板の厚さと層数の違いにより、8 層 PCB と 12 層 PCB では、穴あけパラメータ、加工の難易度、電気めっきプロセスに大きな違いが生じます。
機械的穴あけ 高{0}}多層 PCB は機械的穴あけに超硬ドリルビットを使用し、対応するドリルビット仕様はさまざまな穴径要件に適合します。. 8-層 PCB は基板が薄く、穴あけ深さが浅くなっています。穴あけ速度と送り速度パラメータは従来どおりに設定され、穴位置精度は簡単に制御できます。. 12-層 PCB は全体の厚みが増し、穴あけ深さが増加します。したがって、ドリルビットの高温摩耗、穴壁のバリ、穴位置のずれを防ぐために、ドリルの送り速度を下げ、速度を最適化し、切りくず除去の頻度を増やす必要があります。-穴あけ後、すべての穴のバリ取りが行われ、残留樹脂の破片や銅の削りくずを除去するためにスケール除去が実行され、滑らかできれいな穴壁が確保されます。
穴のメタライゼーションと電気めっき 穴あけ後、基板材料はまず化学銅めっきを受け、絶縁穴壁に薄い銅層を堆積させて基本的な導電層を構築し、穴壁内に初期の導電性を実現します。これに続いて、基板全体の電気めっきプロセスが行われます。このプロセスでは、電気分解により穴壁の銅層と基板表面の銅層が厚くなり、層間導電性の安定性が確保されます。- 8- 層 PCB の場合、穴の銅厚要件を満たすには従来の DC 電気めっきで十分です。 12- 層 PCB では、より多くの層とより長い導電層接続があり、一部の密に詰まった穴領域で電流分布が不均一になるため、穴壁上の均一な銅層の厚さを確保し、特定の領域での過度に薄い銅層によって引き起こされる導電性障害を防ぐために、セグメント電気めっきプロセスまたはパルス電気めっきプロセスが必要になります。一部の高密度 12 層基板では、複雑な穴構造に対応するために充填電気めっきプロセスが使用される場合があります。電気めっき後、穴の銅の厚さと導電率が検査され、穴の壁に損傷した銅層のある基板は廃棄されます。
5. 外層回路作製プロセス
基板全体に穴あけと金属化を行った後、外層回路が製造されます。このプロセスは内層回路とほぼ同じですが、基板がすでに形成されているため、管理基準はより厳しくなります。まず、基板表面を徹底的に洗浄し、粗面化し、電気メッキの残留物を除去します。次に、感光性ドライフィルムを塗布する。レーザー描画、現像、エッチング、膜除去などの一連のプロセスを経て、外部導体回路が形成されます。内層と比較して、外層の回路は外部環境に直接さらされています。エッチング後、エッジと線幅を注意深く検査し、外観と性能が基準を満たしていることを確認します。工程終了後は光学式検査装置を用いて外層回路の外観不良がないか全数検査を行います。
6. ソルダーレジスト、表面処理、形状加工
ソルダーマスク塗布 外層回路の検査合格後、基板全面にソルダーマスクインクを塗布します。プリベーク、露光、現像、硬化後は、導電性領域のみが露出し、基板表面の残りの部分ははんだマスク層で覆われます。-ソルダーマスク層は外部の湿気や塵を遮断し、回路の酸化やショートを防止するとともに、基板の絶縁性能も向上させます。このステップでは、8 層 PCB と 12 層 PCB のプロセスは基本的に同じですが、唯一の違いは、アプリケーション シナリオに基づいてソルダー レジスト インクを選択することです。
表面処理 使用シーンに応じて適切な表面処理方法を選択します。一般的なプロセスには、化学ニッケル-金メッキ、有機ソルダーレジスト膜、熱風レベリングなどがあります。このプロセスの主な機能は、露出した導電性領域を保護し、耐酸化性と接続性能を向上させることです。 2 種類の多層ボードは、エンドユーザーの要件に応じてプロセスに柔軟に適合できます。-
形状加工 CNCフライス盤や型抜きなどを用いて、基板素材をお客様のご要望の形状・寸法に加工し、余分なエッジをカットします。処理後、ボードのエッジはサンディングされ、鋭いエッジ、層間剥離、欠け、またはその他の問題がなく、エッジが平らで滑らかであることが保証されます。
7. 最終検査と完成品の仕分け
完成品の段階で外観検査、寸法検査、導通検査の3つに分けて総合検査を実施します。目視検査では、手作業と光学機器を組み合わせて、基板表面のインク、回路、穴の損傷、汚れ、色の違いを確認します。寸法検査では、精密機器を使用して基板の厚さ、全体の寸法、穴の座標を検証し、すべてのパラメータが基準を満たしていることを確認します。電気検査では、特殊な機器を使用して層間の導通と絶縁性能をポイントごとにテストし、隠れた開回路や短絡を特定します。--すべての検査に合格した後、8- 層および 12 層の多層 PCB は保管前に洗浄、防湿、梱包されます。欠陥製品は欠陥の種類に応じて分類および記録され、その後のプロセス最適化のためのデータ サポートを提供します。
8- 層および 12- 層の多層 PCB の処理は、相互接続されたプロセスの高度に洗練されたシステムです。基本的な処理ロジックは似ていますが、主な違いは、層の積層、積層数、位置合わせの精度、穴あけ/メッキの 4 つの主要な領域にあります。 12- 層 PCB は層数が 2 倍になっているため、複雑さ、処理の難易度、精度基準が大幅に増加しており、8 層 PCB と比較して、生産装置、プロセス パラメータの調整、作業場の環境管理に対する要求がはるかに高くなります。実際の生産では、各プロセスのパラメーターの微調整と細部の制御が、最終製品の歩留まりと安定性に直接影響します。多層基板の処理仕様を厳密に遵守し、基板のさまざまな層に対応するプロセス ソリューションを最適化することによってのみ、安定した性能と品質基準を満たす高多層 PCB 製品を生産することができ、さまざまなハイエンド電子機器のアプリケーション ニーズを満たすことができます。