多層電路板封裝概述

多層電路板封裝是一個復雜且關鍵的過程，在電子設備制造中起著重要作用。它涉及到多個步驟和多種技術的綜合運用，以確保電路板能夠正常工作并滿足各種性能要求。

一、多層電路板封裝流程介紹

多層電路板封裝主要是將一級封裝的元器件組裝到印刷電路板（PCB）上，包括板上封裝單元和器件的互連，同時要考慮阻抗的控制、連線的精細程度和低介電常數材料的應用等方面。在這個過程中，從最初的材料準備到最后的成品測試，每一個環(huán)節(jié)都緊密相連，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都可能影響到整個多層電路板的性能和質量。

（一）材料準備

1. 基材選擇

• 在多層PCB的制造過程中，基材的選擇是基礎且至關重要的一步?；牟粌H需要具備優(yōu)良的電氣性能，還需考慮到機械強度、熱穩(wěn)定性和加工難度。常用的基材包括FR - 4（一種具有優(yōu)良絕緣性能和機械強度的玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂），適用于一般的電子設備。對于更高頻率的應用，會使用PTFE（聚四氟乙烯），它在高頻環(huán)境下具有更好的電氣性能。在一些特殊的高頻應用，例如某些高端通信設備或者雷達系統(tǒng)中，可能還會用到陶瓷或其它特殊材料，這些材料能夠滿足在特殊頻段下對信號傳輸的嚴格要求。

• 除了基材，還需要準備銅箔、預浸料（半固化片）、化學試劑等。銅箔是電路板上導電線路的主要材料來源，預浸料（半固化片）在層壓階段用來粘合不同層，對電路板的電氣性能和結構完整性至關重要。化學試劑則用于電路板制造過程中的蝕刻、清洗等工藝環(huán)節(jié)。

2. 多層電路板結構材料

• 多層電路板在電路板結構中有多個銅層，因此需要特殊的基材來制造。創(chuàng)建多層電路板需要使用半固化片（PP）和相對較薄的覆銅層壓板（Core芯板）進行組合壓合固化后形成最終的厚度。這種結構使得多層電路板能夠在有限的空間內實現(xiàn)更多的電路連接和功能集成。

（二）設計階段

1. 層數確定

• 根據電路的復雜程度、信號傳輸要求、元件數量等因素確定多層電路板的層數。例如，對于簡單的低頻電路，雙層板可能就足夠滿足需求；但對于復雜的高速數字電路或者含有多種功能模塊的電路，可能就需要四層、六層甚至更多層數的電路板。例如在智能手機主板中，由于集成了處理器、內存、通信模塊等眾多功能元件，通常采用六層或八層的多層電路板，以滿足信號完整性、電源分配和空間限制等多方面的要求。

2. 層疊結構設計

• 層疊結構設計要遵從一定的規(guī)則，如每個走線層都必須有一個鄰近的參考層（電源或地層），鄰近的主電源層和地層要保持最小間距，以提供較大的耦合電容。以四層板為例，常見的層疊結構有SIG - GND(PWR)-PWR(GND)-SIG或者GND - SIG(PWR)-SIG(PWR)-GND。對于第一種方案，通常應用于板上芯片較多的情況，可得到較好的SI（信號完整性）性能；第二種方案通常應用于板上芯片密度足夠低和芯片周圍有足夠面積（放置所要求的電源覆銅層）的場合，從EMI（電磁干擾）控制的角度看是較好的4層PCB結構。

• 在設計層疊結構時，還需要考慮信號的類型和走向。對于高速信號，要盡量使其在相鄰的參考層之間傳輸，以減少信號反射和串擾。例如時鐘信號這種周期性的高速信號，要特別注意其布線和層疊結構中的位置安排，以確保信號的穩(wěn)定傳輸。

3. 布局布線

• 布局方面，要根據元件的功能、大小、發(fā)熱量等因素合理安排元件在電路板上的位置。例如，發(fā)熱量大的元件（如功率放大器）要遠離對溫度敏感的元件（如某些精密的傳感器），并且要考慮散熱通道的設計。對于集成電路芯片，要按照其引腳功能進行合理布局，方便后續(xù)的布線連接。

• 布線時，要遵循一定的規(guī)則以保證信號完整性。對于高速信號，要控制布線的長度、寬度和彎曲程度。例如，差分信號對的布線要保證等長、等間距，以減少信號的偏差。同時，要避免在布線過程中出現(xiàn)銳角，因為銳角會導致信號反射增加。對于電源線和地線，要盡量加寬，以降低線路的電阻，提高電源的穩(wěn)定性。

（三）制造過程

1. 內層圖形制作

• 首先對芯板進行內層圖形制作。這一過程包括對芯板進行清洗、光刻、蝕刻等步驟。清洗是為了去除芯板表面的雜質和油污，保證后續(xù)工藝的良好附著力。光刻是將設計好的電路圖形通過光刻膠轉移到芯板上，光刻膠在曝光和顯影后會形成與電路圖形對應的圖案。蝕刻則是利用化學試劑將沒有被光刻膠保護的銅箔去除，從而形成內層的電路圖形。

2. 層壓

• 將制作好內層圖形的芯板和半固化片按照設計好的層疊結構進行疊放。然后通過熱壓的方式使半固化片固化，將各層緊密地粘合在一起。在層壓過程中，需要控制好溫度、壓力和時間等參數。如果溫度過高，可能會導致樹脂過度流動，造成內層圖形移位或者板翹等問題；如果壓力不足，則可能會出現(xiàn)層間結合不牢固的情況。例如，在層壓四層板時，根據不同的芯板和半固化片材料，可能需要將溫度控制在170 - 190℃，壓力在200 - 400psi，層壓時間在60 - 120分鐘之間。

3. 鉆孔

• 層壓完成后，需要進行鉆孔操作，以制作過孔。過孔用于連接不同的層，實現(xiàn)信號和電源的傳輸。鉆孔的精度對于多層電路板的性能至關重要。隨著電子設備的小型化和復雜化，對鉆孔的要求也越來越高，目前常用的鉆孔技術包括機械鉆孔和激光鉆孔。機械鉆孔適用于較大直徑的過孔，而激光鉆孔能夠實現(xiàn)更小直徑的過孔，并且具有更高的精度和更快的速度。例如在一些高端智能手機的多層電路板制造中，為了滿足高密度布線的需求，會采用激光鉆孔技術來制作直徑在0.1 - 0.3mm的過孔。

4. 外層圖形制作

• 鉆孔完成后，對外層進行圖形制作，這一過程與內層圖形制作類似，包括清洗、光刻、蝕刻等步驟，從而在外層形成電路圖形和焊盤等結構。

5. 表面處理

• 表面處理主要是為了提高電路板的可焊性和抗氧化性。常見的表面處理方法有熱風整平、化學鍍鎳/浸金、有機可焊性保護劑（OSP）等。熱風整平是將電路板浸入熔融的錫鉛合金中，使電路板表面的銅箔被錫鉛合金覆蓋，這種方法成本較低，但平整度較差?；瘜W鍍鎳/浸金是先在電路板表面鍍上一層鎳，然后再浸入金溶液中形成一層金層，這種方法具有良好的可焊性和抗氧化性，但成本較高。OSP則是在電路板表面形成一層有機保護膜，這種方法成本適中，可焊性也較好，在許多中高端電子產品中得到廣泛應用。

（四）封裝與裝配

1. 元器件貼裝

• 這一階段采用表面貼裝技術（SMT）或者通孔插裝技術（THT）將元器件安裝到多層電路板上。SMT是目前最常用的技術，它具有生產效率高、體積小、適合自動化生產等優(yōu)點。在SMT貼裝過程中，通過貼片機將元器件準確地貼裝到電路板上的指定位置。對于一些小型的無源元件（如電阻、電容等），貼片機可以實現(xiàn)高速、高精度的貼裝。而對于較大的集成電路芯片或者特殊的元器件（如連接器等），可能需要采用手工貼裝或者特殊的貼裝設備。THT則主要用于一些對機械強度要求較高或者功率較大的元器件的安裝，例如大型的電解電容或者功率晶體管。

2. 焊接

• 貼裝完成后，進行焊接操作將元器件固定在電路板上。焊接方法包括波峰焊和回流焊。波峰焊主要用于THT元器件的焊接，它是將電路板通過熔化的焊錫波峰，使元器件引腳與電路板上的焊盤焊接在一起。回流焊則適用于SMT元器件的焊接，它是通過加熱使預先涂覆在焊盤上的焊錫膏熔化，從而實現(xiàn)元器件與焊盤的焊接。在焊接過程中，要控制好焊接溫度、時間和焊錫量等參數，以確保焊接質量。如果焊接溫度過高或者時間過長，可能會導致元器件損壞或者焊點出現(xiàn)虛焊、短路等問題。

3. 測試與檢驗

• 焊接完成后，需要對多層電路板進行測試和檢驗。測試內容包括電氣性能測試（如開路、短路測試，信號完整性測試等）、功能測試（驗證電路板是否能夠實現(xiàn)預期的功能）等。電氣性能測試可以使用專門的測試儀器（如萬用表、示波器等）來檢測電路中的電阻、電容、電感等參數是否符合設計要求，以及信號的傳輸是否正常。功能測試則需要根據電路板的具體功能，通過輸入相應的信號來檢測輸出是否正確。檢驗方面，要檢查電路板的外觀是否有缺陷（如焊點是否飽滿、元器件是否安裝正確等），同時要檢查電路板的尺寸是否符合設計要求。

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二、多層電路板封裝步驟詳解

（一）材料準備與處理

1. 基材采購與檢驗

• 在多層電路板制造中，首先要根據設計要求采購合適的基材。對于一般的工業(yè)控制電路板，可能會選擇FR - 4基材，因為其性價比高且能滿足大多數常規(guī)電氣性能需求。在采購時，要對基材的厚度、介電常數、銅箔厚度等參數進行嚴格檢驗。例如，厚度偏差過大可能會影響層壓后的電路板整體厚度，從而影響后續(xù)的安裝和使用。對于介電常數，如果與設計值偏差較大，可能會導致信號傳輸速度和阻抗不匹配等問題。銅箔厚度則直接關系到電路板的導電能力和承載電流的能力，一般會使用厚度為1oz（盎司）或2oz的銅箔，在一些高功率應用中可能會選擇更厚的銅箔。

• 同時，要對基材的表面質量進行檢查，確保沒有劃痕、凹坑等缺陷，因為這些缺陷可能會影響內層圖形的制作質量。例如，如果基材表面有劃痕，在光刻和蝕刻過程中可能會導致光刻膠附著不均勻，從而使蝕刻后的電路圖形出現(xiàn)缺陷。

2. 銅箔準備

• 銅箔在使用前需要進行切割和預處理。切割要根據電路板的尺寸要求進行精確切割，確保銅箔的尺寸與芯板相匹配。預處理包括清洗和表面粗化處理。清洗是為了去除銅箔表面的油污和雜質，一般采用化學清洗的方法，使用的化學試劑如氫氧化鈉溶液、酸性清洗劑等。表面粗化處理是為了提高銅箔與半固化片之間的結合力，通常采用微蝕刻的方法，將銅箔表面蝕刻出一定的微觀粗糙度。

3. 半固化片處理

• 半固化片在使用前要進行干燥處理，以去除其中的水分和揮發(fā)物。如果半固化片中的水分含量過高，在層壓過程中可能會產生氣泡，影響層間的結合質量。一般會將半固化片在真空環(huán)境下進行干燥處理，干燥溫度和時間根據半固化片的型號和廠家要求而定，例如，有些半固化片可能需要在120℃下干燥2 - 4小時。干燥后的半固化片要妥善保存，避免再次受潮。

（二）內層圖形制作

1. 芯板清洗

• 芯板在進行內層圖形制作之前，需要進行徹底的清洗。清洗的目的是去除芯板表面的油污、灰塵和氧化物等雜質。一般采用化學清洗和物理清洗相結合的方法?；瘜W清洗使用的試劑有堿性清洗劑和酸性清洗劑，堿性清洗劑可以去除油污和有機雜質，酸性清洗劑可以去除氧化物。物理清洗則包括超聲波清洗，利用超聲波的振動作用使雜質從芯板表面脫離。例如，在使用氫氧化鈉堿性清洗劑清洗后，再使用稀鹽酸酸性清洗劑進行清洗，然后進行超聲波清洗，這樣可以確保芯板表面的清潔度。

2. 光刻膠涂覆

• 清洗后的芯板要進行光刻膠涂覆。光刻膠的涂覆方法有旋涂法、噴涂法等。旋涂法是將光刻膠滴在芯板表面，然后通過高速旋轉使光刻膠均勻地涂覆在芯板表面。噴涂法則是通過噴槍將光刻膠噴涂在芯板表面。在涂覆過程中，要控制好光刻膠的厚度，光刻膠的厚度會影響到后續(xù)光刻的分辨率和精度。一般來說，對于精細線路的制作，需要較薄的光刻膠層，而對于一些較大線路的制作，可以使用稍厚一點的光刻膠層。

3. 曝光與顯影

• 涂覆光刻膠后的芯板要進行曝光操作。曝光是將設計好的電路圖形通過掩膜版投射到光刻膠上，使光刻膠發(fā)生光化學反應。曝光的能量和時間要根據光刻膠的型號和掩膜版的透光性等因素進行調整。曝光不足會導致光刻膠未完全反應，使得電路圖形轉移不完全；曝光過度則可能會使光刻膠過度反應，影響電路圖形的精度。曝光后進行顯影操作，顯影是將未曝光部分的光刻膠去除，從而在光刻膠上形成與電路圖形對應的圖案。顯影液的濃度和顯影時間也要嚴格控制，否則可能會導致光刻膠圖案的變形或者殘留。

4. 蝕刻與光刻膠去除

• 顯影后的芯板要進行蝕刻操作。蝕刻是利用化學試劑將沒有被光刻膠保護的銅箔去除，從而形成內層的電路圖形。常用的蝕刻劑有氯化銅蝕刻液、氯化鐵蝕刻液等。在蝕刻過程中，要控制好蝕刻液的濃度、溫度和蝕刻時間等參數，以確保蝕刻的精度和速度。蝕刻完成后，要去除光刻膠，一般采用有機溶劑（如丙酮等）進行清洗，將光刻膠完全去除，得到干凈的內層電路圖形。

（三）層壓

1. 疊層準備

• 在層壓之前，要根據設計好的層疊結構將制作好內層圖形的芯板、半固化片等材料進行疊放。在疊放過程中，要注意各層的方向和順序，確保與設計要求一致。例如，對于有電源層和地層要求的層疊結構，要準確放置電源層和地層的芯板和半固化片。同時，要避免在疊放過程中引入雜質，如毛發(fā)、灰塵等，因為這些雜質可能會在層壓后造成層間短路或者其他電氣性能問題。

2. 層壓參數設置

• 層壓過程中的參數設置非常關鍵。溫度、壓力和時間是三個主要的參數。不同的材料組合和電路板厚度要求會有不同的最佳參數設置。例如，對于由FR - 4芯板和特定半固化片組成的四層電路板，層壓溫度可能設置在180℃左右，壓力在300psi左右，層壓時間為90分鐘左右。如果溫度過高，可能會導致半固化片中的樹脂過度流動，造成內層圖形移位或者層間短路；如果壓力不足，可能會使層間結合不緊密，影響電路板的機械強度和電氣性能；如果層壓時間過短，則可能會導致半固化片固化不完全。

3. 層壓過程操作

• 將疊放好的材料放入層壓機中進行層壓操作。在層壓過程中，層壓機要保持穩(wěn)定的溫度、壓力和時間控制。同時，要注意層壓機的加熱和加壓方式，確保各層材料能夠均勻受熱和受壓。例如，有些層壓機采用上下加熱板同時加熱的方式，這樣可以使層間溫度分布更加均勻。在層壓過程中，還要對層壓過程進行監(jiān)控，例如通過壓力傳感器和溫度傳感器來監(jiān)測壓力和溫度的變化，確保層壓過程符合設定的參數要求。

（四）鉆孔

1. 鉆孔設計與編程

• 在進行鉆孔操作之前，要根據電路設計的要求進行鉆孔設計。確定過孔的位置、直徑和數量等參數。然后根據鉆孔設備的類型（如機械鉆床或激光鉆孔機）進行編程，設置鉆孔的路徑、速度和深度等參數。對于高密度多層電路板，鉆孔的設計和編程要更加精細，以確保在有限的空間內能夠準確地鉆出所需的過孔。例如，在一些手機主板的多層電路板中，過孔的直徑可能只有0.1 - 0.3mm，而且數量眾多，需要精確的鉆孔編程來避免過孔之間的干涉。

2. 鉆孔操作與質量控制

• 根據編程設置進行鉆孔操作。在鉆孔過程中，要控制好鉆孔的速度和進給量，以確保鉆孔的質量。對于機械鉆孔，鉆孔速度過快可能會導致鉆頭磨損加劇，鉆孔精度下降，甚至可能會造成鉆頭折斷；進給量過大則可能會使孔壁粗糙，影響過孔的電氣性能。對于激光鉆孔，要控制好激光的功率和脈沖頻率等參數。同時，在鉆孔過程中要進行質量控制，例如通過顯微鏡檢查鉆出的過孔是否符合設計要求，如孔的直徑、垂直度等。如果發(fā)現(xiàn)過孔存在缺陷，如孔徑偏差過大或者孔壁不光滑等問題，要及時調整鉆孔參數或者更換鉆頭。

（五）外層圖形制作

1. 外層清洗與預處理

• 鉆孔完成后，對外層進行清洗和預處理。清洗是為了去除鉆孔過程中產生的碎屑和油污等雜質。預處理包括對孔壁進行金屬化處理，以提高孔壁的導電性?？妆诮饘倩幚淼姆椒ㄓ谢瘜W

PCBA電路板/線路板清洗劑W3000介紹

電路板/線路板清洗劑W3000 是針對 PCBA 焊后清洗開發(fā)的一款堿性水基清洗劑，是一款環(huán)保洗板水。能夠快速有效的去除焊后錫膏、助焊劑及油污、灰塵等殘留物質。適用于超聲波和噴淋清洗工藝。該產品采用我公司專利技術研發(fā)，清洗力強，氣味清淡，不含鹵素，無閃點。溫和的配方使其對敏感金屬合金具有良好的材料兼容性，是一款理想的環(huán)保型水基清洗劑。

電路板/線路板清洗劑W3000的產品特點：

1、清洗負載能力高，可過濾性好，具有超長的使用壽命，維護成本低。

2、能夠有效清除元器件底部細小間隙中的殘留物，清洗之后焊點保持光亮。

3、配方溫和，特別適用于較長接觸時間的清洗應用。對 PCBA 上各種零器件無影響，材料兼容性好。

4、不含鹵素，無閃點，使用安全，不需要額外的防爆措施。

5、無泡沫，適合用在噴淋清洗工藝中。

6、不含固態(tài)物質，被清洗件和清洗設備上無殘留，無發(fā)白現(xiàn)象。

電路板/線路板清洗劑W3000的適用工藝：

W3000環(huán)保洗板水適用在超聲波清洗工藝和噴淋清洗工藝中。

電路板/線路板清洗劑W3000產品應用：

W3000環(huán)保洗板水主要用于去除PCBA 焊接工藝后的錫膏、助焊劑殘留。對油污也有一定的溶解性。

超聲波清洗工藝：

W3000用在超聲波清洗工藝中，可批量清洗結構復雜的電子組裝件，對于底座低間隙的助焊劑殘留物也能達到很好的清洗效果。在超聲波清洗工藝中，將待清洗件浸沒在清洗槽中，利用超聲波在清洗劑中的空化作用、加速度作用及直進流作用，和清洗劑對污垢的超強溶解性相結合，使污垢層被溶解、分散、乳化，或剝離而達到清洗目的。