Les PCB multicouches, avec leur structure conductrice multi-couche et leurs performances électriques stables, sont largement utilisés dans-domaines haut de gamme tels que les communications, les serveurs et le contrôle industriel.. 8-La couche et les PCB à 12-couches entrent dans la catégorie des cartes de circuits imprimés hautement multicouches, avec des procédures de traitement complexes et des exigences extrêmement élevées en matière de précision des équipements, de paramètres de processus et de contrôle environnemental. Bien que leur cadre de processus global soit similaire, des différences significatives existent dans des aspects essentiels tels que l'empilage, les temps de stratification, la précision de l'alignement, le perçage et la galvanoplastie en raison du nombre croissant de couches. La section suivante, basée sur une expérience pratique de production, décrit le flux de traitement complet et les points technologiques clés pour les deux types de PCB multicouches.
1. Pré-traitement des matériaux et planification de l'empilage
Le prétraitement-des matériaux est fondamental pour garantir la stabilité des cartes. Les PCB à 8-couches et à 12-couches utilisent des cartes centrales en stratifié recouvert de cuivre (CCL), des préimprégnés (feuilles PP) et une feuille de cuivre comme matériaux de base, ne différant que par la méthode d'empilement. Dès l’arrivée des matières premières, la première étape est la découpe. L'ensemble du rouleau de CCL est découpé en panneaux centraux de taille standard - selon les spécifications de production. Les bords coupés doivent être lisses et sans bavures-pour éviter les problèmes de délaminage lors des processus ultérieurs. Ensuite, les planches sont cuites pour éliminer l'humidité. Les panneaux multicouches à haute -absorbent facilement l'humidité ; la cuisson à haute -température élimine complètement cette humidité, évitant ainsi les défauts tels que les bulles et le délaminage après laminage. Pour l'empilement de couches, les PCB à 8 couches utilisent généralement un modèle d'empilement symétrique 2+4+2 ou 4+4, divisé en deux ou trois modules. Seules deux stratifications complètes sont nécessaires pour une fusion globale. La structure symétrique compense efficacement les contraintes thermiques et réduit la probabilité de déformation de la carte. Les PCB ont encore plus de couches, doublant le nombre de couches conductrices et isolantes internes. Une structure d'empilement à trois segments 4+4+4 est couramment utilisée, nécessitant trois opérations de stratification indépendantes. Chaque segment de la pile doit réaliser indépendamment les processus de fabrication, de brunissage et de pré-empilage de la couche interne. Plus il y a de couches, plus la complexité de l'empilement intercouche est élevée et plus le risque d'écart cumulatif est grand, ce qui rend le contrôle de la séquence d'empilement plus strict. Le préimprégné sert d’isolation intermédiaire et de matériau de liaison. Pour les deux types de panneaux, les spécifications appropriées sont sélectionnées en fonction des exigences d'épaisseur d'isolation et d'impédance, et l'empilage respecte strictement la règle de disposition alternée du panneau central et du préimprégné.
2. Processus de fabrication de circuits de couche interne
Les couches internes sont les supports principaux de la transmission du signal dans les PCB multicouches. Le processus de fabrication des couches internes des PCB à 8 et 12 couches est le même, y compris le traitement de surface de la carte, le transfert de motif, la gravure, le retrait du film, l'inspection et la couche de brunissement. Les PCB, en raison du plus grand nombre de couches internes, ont des exigences plus élevées en matière de cohérence du traitement par lots.
Nettoyage et rugosité des surfaces des panneaux
Après la découpe, le panneau central entre d'abord dans la chaîne de production de nettoyage, où des solutions chimiques et un lavage à l'eau à haute pression-éliminent les couches d'huile, de poussière et d'oxyde de la surface du panneau. Par la suite, la surface du cuivre subit un traitement de micro-rugosité pour améliorer l'adhésion entre le film photosensible et la surface du cuivre, empêchant ainsi le détachement du film et les défauts du circuit lors du transfert de motif. L'ensemble du processus de nettoyage est effectué dans une salle blanche et les particules en suspension dans l'air sont strictement contrôlées pour empêcher les impuretés d'adhérer à la surface du panneau.
Transfert de motifs et gravure
Après le nettoyage, le film sec photosensible est appliqué uniformément sur le panneau central. La réplication du motif est réalisée à l’aide d’un équipement d’imagerie directe laser. Cette méthode offre une grande précision d’alignement et peut répondre aux exigences de traitement des circuits fins. Après l'imagerie, une solution de développement est utilisée pour dissoudre le film sec dans les zones non exposées, exposant ainsi les zones de feuille de cuivre à graver. Ensuite, le processus de gravure commence, en utilisant une solution de gravure spécialisée pour éliminer l'excès de feuille de cuivre exposé, ne laissant que les lignes conductrices complètes de la couche interne. Pendant le traitement, la température de la solution et la pression de pulvérisation sont surveillées en temps réel, et la quantité de gravure latérale est strictement contrôlée pour garantir des bords de ligne nets. Après la gravure, une solution de décapage est utilisée pour éliminer tout film sec restant de la surface de la carte, exposant ainsi les lignes de cuivre pur.
Inspection de la couche interne et traitement de brunissement Toutes les cartes centrales de la couche interne sont soumises à une inspection optique automatisée pour identifier rapidement les défauts tels que les circuits ouverts, les courts-circuits et les espaces. Les planches défectueuses sont directement triées et retravaillées. Les panneaux porteurs qualifiés entrent dans le processus de brunissage, une étape cruciale avant le laminage des panneaux multicouches. Grâce au traitement chimique, une couche d'oxyde uniforme et rugueuse est générée sur la surface du circuit en cuivre, améliorant considérablement la force de liaison entre la surface en cuivre et le préimprégné, empêchant ainsi le délaminage entre les couches. Pour les PCB à 12 couches avec plus de 8 couches internes, les paramètres de brunissement doivent être uniformément calibrés pour garantir des effets de rugosité cohérents sur chaque carte centrale de couche interne.
3. Processus de base de stratification en couches
La stratification est le processus principal dans la fabrication de PCB multicouches et constitue une différence significative entre les processus de PCB à 8 et 12 couches. L'augmentation du nombre de couches entraîne une amélioration complète du nombre de stratifications, de la précision de l'alignement, des profils de contrôle de la température et des paramètres de pression, déterminant directement la résistance structurelle globale et le rendement du panneau.
1). Pré-empilage et positionnement Selon la structure d'empilement prédéfinie-, la carte centrale interne brunie, le préimprégné et la feuille de cuivre externe sont empilés séquentiellement. 8-couches de PCB, en raison du moins de stratifications, utilisent principalement des broches mécaniques pour le positionnement, permettant de contrôler le décalage intercouche dans une plage raisonnable. 12-les PCB de couche subissent trois stratifications segmentées, augmentant considérablement le risque de déviation cumulée entre les couches. L'empilement de segments intermédiaires et l'empilement global nécessitent un système de positionnement laser, avec une précision de positionnement dépassant de loin le positionnement mécanique traditionnel, garantissant un alignement précis de dizaines de couches. Un rivetage temporaire est effectué après l'empilage pour éviter un désalignement des couches pendant le transport.
2). Durcissement par presse à chaud sous vide Les planches empilées sont envoyées vers une plastifieuse sous vide. L'environnement sous vide élimine complètement l'air intercalaire, empêchant ainsi la formation de bulles. Les deux types de cartes utilisent un processus de chauffage segmenté et de pressurisation par gradient. Premièrement, le prépressage à basse-température-permet au préimprégné de fondre et de s'écouler initialement, comblant ainsi de minuscules espaces entre les couches. Ensuite, la température et la pression sont augmentées pour la pressurisation principale, permettant au préimprégné d'imprégner complètement la surface du panneau central. Enfin, le durcissement est effectué à température constante, durcissant complètement la résine et liant toutes les couches en une structure unifiée. Les paramètres de température et de pression pour les deux stratifications du PCB à 8 couches sont relativement larges, ce qui entraîne une tolérance plus élevée aux erreurs de processus. Pour le PCB à 12 couches, chaque stratification segmentée nécessite une courbe de contrôle de température réglée séparément. Plusieurs presses à chaud accumulent continuellement des contraintes thermiques. Par conséquent, les taux de chauffage et de refroidissement, les temps de maintien et les niveaux de pression nécessitent tous un contrôle précis. Le temps de maintien pour chaque stratification est plus long pour garantir un durcissement simultané des multiples couches de résine, empêchant ainsi la déformation du panneau et les contraintes internes inégales. Après chaque cycle de laminage, les panneaux peuvent refroidir naturellement à température ambiante avant le prochain cycle de laminage et de pressage, jusqu'à ce que toutes les couches soient intégrées.
4. Processus de perçage et de métallisation des trous
Après le laminage, la planche entière entre dans le processus de perçage. Les trous sont les canaux clés de la conductivité intercouche. Les différences d'épaisseur des cartes et de nombre de couches entraînent des différences significatives dans les paramètres de perçage, la difficulté de traitement et les processus de galvanoplastie entre les PCB à 8 et 12 couches.
Forage mécanique Les PCB multicouches élevés-utilisent des forets en carbure pour le perçage mécanique, avec des spécifications de forets correspondantes adaptées aux différentes exigences de diamètre de trou. 8-les PCB à couches ont une carte plus fine et une profondeur de forage plus faible ; les paramètres de vitesse de perçage et d'avance sont définis de manière conventionnelle et la précision de la position du trou est facilement contrôlée. 12-les PCB en couches ont une épaisseur globale plus grande et une profondeur de perçage accrue ; par conséquent, la vitesse d'avance du foret doit être réduite, la vitesse optimisée et la fréquence d'élimination des copeaux augmentée pour éviter l'usure à haute température du foret, les bavures sur les parois du trou et le désalignement de la position du trou. Après le perçage, tous les trous sont ébavurés et un détartrage est effectué pour éliminer les débris de résine résiduels et les copeaux de cuivre, garantissant ainsi des parois de trou lisses et propres.
Métallisation des trous et galvanoplastie Après le perçage, le matériau de la carte subit d'abord un cuivrage chimique, déposant une fine couche de cuivre sur les parois isolantes du trou pour construire une couche conductrice de base et obtenir une conductivité initiale dans les parois du trou. Ceci est suivi d'un processus de galvanoplastie sur carte complète, où l'électrolyse épaissit la couche de cuivre sur les parois des trous et la couche de cuivre sur la surface de la carte, garantissant ainsi la stabilité de la conductivité intercouche. Pour les PCB à 8-couches, la galvanoplastie CC conventionnelle est suffisante pour répondre aux exigences d'épaisseur de cuivre des trous. Pour les PCB à 12-couches, avec plus de couches et des connexions de couches conductrices plus longues, une distribution inégale du courant dans certaines zones de trous densément remplies nécessite des processus de galvanoplastie segmentée ou de galvanoplastie par impulsion pour garantir une épaisseur de couche de cuivre uniforme sur les parois des trous et éviter les défaillances de conductivité causées par des couches de cuivre trop fines dans certaines zones. Pour certaines cartes à 12 couches haute densité, un processus de galvanoplastie de remplissage peut être utilisé pour s'adapter aux structures de trous complexes. Après la galvanoplastie, l'épaisseur et la conductivité du cuivre du trou sont inspectées et les cartes présentant des couches de cuivre endommagées sur les parois du trou sont jetées.
5. Processus de fabrication de circuits de couche externe
Après avoir percé et métallisé l’ensemble de la carte, le circuit de la couche externe est fabriqué. Ce processus est en grande partie le même que celui des circuits de la couche interne, mais comme la carte est déjà formée, les normes de contrôle sont plus strictes. Tout d’abord, la surface du panneau est soigneusement nettoyée et rendue rugueuse pour éliminer les résidus de galvanoplastie. Ensuite, un film sec photosensible est appliqué. Grâce à une série de processus comprenant l’imagerie laser, le développement, la gravure et le retrait du film, le circuit conducteur externe est formé. Par rapport à la couche interne, les circuits de la couche externe sont directement exposés à l’environnement externe. Après la gravure, les bords et la largeur des lignes sont soigneusement inspectés pour garantir que l'apparence et les performances répondent aux normes. Une fois le processus terminé, un équipement d'inspection optique est utilisé pour une inspection complète afin de vérifier tout défaut d'apparence dans les circuits de la couche externe.
6. Masque de soudure, traitement de surface et traitement de forme
Revêtement du masque de soudure Une fois que les circuits de la couche externe ont passé l'inspection, l'encre du masque de soudure est appliquée sur toute la surface de la carte. Après la pré-cuisson, l'exposition, le développement et le durcissement, seules les zones conductrices sont exposées, tandis que le reste de la surface de la carte est recouvert par la couche de masque de soudure. La couche du masque de soudure isole l'humidité et la poussière externes, empêchant l'oxydation du circuit et les courts-circuits, tout en améliorant les performances d'isolation de la carte. Le processus pour les PCB à 8 et 12 couches est fondamentalement le même à cette étape, la seule différence étant le choix de l'encre de réserve de soudure en fonction du scénario d'application.
Traitement de surface La méthode de traitement de surface appropriée est sélectionnée en fonction du scénario d'application. Les processus courants incluent le placage chimique au nickel-or, le film de résistance à la soudure organique et le nivellement à l'air chaud. La fonction principale de ce procédé est de protéger les zones conductrices exposées, d'améliorer la résistance à l'oxydation et les performances de connexion. Les deux types de cartes multicouches peuvent être adaptés de manière flexible au processus en fonction des exigences de l'utilisateur final-.
Traitement de forme À l'aide de fraiseuses CNC ou de poinçonnage, le matériau du panneau est traité selon la forme et les dimensions requises par le client, et les bords excédentaires sont coupés. Après le traitement, les bords des panneaux sont poncés pour garantir qu'ils sont plats et lisses, sans arêtes vives, délaminage, écaillage ou autres problèmes.
7. Inspection finale et tri des produits finis
Un contrôle complet est effectué au stade du produit fini, divisé en trois sections principales : le contrôle d'apparence, le contrôle dimensionnel et le contrôle de continuité électrique. L'inspection visuelle repose sur une combinaison de travail manuel et d'équipement optique pour vérifier les dommages, les taches et les différences de couleur dans l'encre, les circuits et les trous sur la surface de la carte. L'inspection dimensionnelle utilise des instruments de précision pour vérifier l'épaisseur des panneaux, les dimensions globales et les coordonnées des trous, garantissant ainsi que tous les paramètres répondent aux normes. L'inspection électrique utilise des équipements spécialisés pour tester la continuité des couches intercalaires et les performances d'isolation point-par-point, en identifiant les circuits ouverts et les courts-circuits cachés. Après avoir passé toutes les inspections, les PCB multicouches à 8-couches et 12 couches sont nettoyés, protégés contre l'humidité et emballés avant d'être stockés. Les produits défectueux sont classés et enregistrés selon le type de défaut, fournissant ainsi un support de données pour l'optimisation ultérieure du processus.
Le traitement des PCB multicouches à 8-couches et 12-couches est un système hautement sophistiqué de processus interconnectés. Bien que leur logique de traitement de base soit similaire, les principales différences résident dans quatre domaines clés : l'empilement des couches, le nombre de stratifications, la précision de l'alignement et le perçage/placage. Le PCB à 12 -couches, avec son nombre de couches doublé, présente une complexité, une difficulté de traitement et des normes de précision considérablement accrues, imposant des exigences beaucoup plus élevées en matière d'équipement de production, d'ajustements des paramètres de processus et de contrôle environnemental en atelier par rapport aux PCB à 8 couches. Dans la production réelle, le réglage fin des paramètres et le contrôle des détails de chaque processus affectent directement le rendement et la stabilité du produit fini. Ce n'est qu'en suivant strictement les spécifications de traitement des cartes multicouches et en optimisant les solutions de processus correspondantes pour différentes couches de cartes que nous pouvons produire des produits PCB hautement multicouches avec des performances stables et répondant aux normes de qualité, satisfaisant ainsi les besoins d'application de divers appareils électroniques haut de gamme.