PCB线路板为何板层数越高制作难度也越高？

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随着电子信息技术的发展，越来越多的领域用到多层PCB板。
传统意义上，我们将4层以上的PCB板定义为“多层PCB板”，10层以上称为“高多层PCB板”。能不能生产高多层PCB板，是衡量一家PCB板生产企业有无实力的重要指标。能够生产20层以上的高多层板，算是技术实力比较拔尖的PCB企业了。
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( k4 ?: H# ~1 {& F) s$ s# u因此多层PCB板制作价格昂贵，是由于难度问题。但依然会有人很疑惑，到底难在哪里，是不是故意提高提高价格而编造的难度？今天，就让我来为您详解：多层PCB板制作为什么那么难？


! b; x' d* ?8 `9 h一、主要制作难点
对比常规线路板，高层线路板板件更厚、层数更多、线路和过孔更密集、单元尺寸更大、介质层更薄等，内层空间、层间对准度、阻抗控制以及可靠性要求更为严格。
1、层间对准度难点
由于高层板层数多，客户设计端对PCB各层的对准度要求越来越严格，通常层间对位公差控制±75μm，考虑高层板单元尺寸设计较大、图形转移车间环境温湿度，以及不同芯板层涨缩不一致性带来的错位叠加、层间定位方式等因素，使得高层板的层间对准度控制难度更大。
2、内层线路制作难点
高层板采用高TG、高速、高频、厚铜、薄介质层等特殊材料，对内层线路制作及图形尺寸控制提出高要求。线宽线距小，开短路增多，微短增多，合格率低；细密线路信号层较多，内层AOI漏检的几率加大；内层芯板厚度较薄，容易褶皱导致曝光不良，蚀刻过机时容易卷板；在成品报废的代价相对高。
! O6 N: G  D! I. g! i0 B* r- x! w3、压合制作难点
& |; S" F, b) r$ }多张内层芯板和半固化片叠加，压合生产时容易产生滑板、分层、树脂空洞和气泡残留等缺陷。在设计叠层结构时，需充分考虑材料的耐热性、耐电压、填胶量以及介质厚度，并设定合理的高层板压合程式。
% [$ |9 S3 L1 P. U  |% G: }4、钻孔制作难点
采用高TG、高速、高频、厚铜类特殊板材，增加了钻孔粗糙度、钻孔毛刺和去钻污的难度。层数多，累计总铜厚和板厚，钻孔易断刀;密集BGA多，窄孔壁间距导致的CAF失效问题；因板厚容易导致斜钻问题。
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/ U" R8 o' J  Y8 E二、 关键生产工序控制
1、材料选择
要求电子电路材料的介电常数和介电损耗比较低，以及低CTE、低吸水率和更好的高性能覆铜板材料，以满足高层板的加工和可靠性要求。
' x! q* Y, y; w+ M  Z2、压合叠层结构设计
/ I9 v3 Z3 j( O. D+ Q1 Q# O在叠层结构设计中考虑的主要因素是材料的耐热性、耐电压、填胶量以及介质层厚度等，应遵循以下主要原则：
(1) 半固化片与芯板厂商必须保持一致。为保证PCB可靠性，所有层半固化片避免使用单张1080或106半固化片(客户有特殊要求除外)，客户无介质厚度要求时，各层间介质厚度必须按IPC-A-600G保证≥0.09mm。
(2) 当客户要求高TG板材时，芯板和半固化片都要用相应的高TG材料。
( ]* r: k# q! Z% j$ P/ g(3) 内层基板3OZ或以上，选用高树脂含量的半固化片，但尽量避免全部使用106 高胶半固化片的结构设计。
% `( c# }3 c) A* n(4) 若客户无特别要求，层间介质层厚度公差一般按+/-10%控制，对于阻抗板，介质厚度公差按IPC-4101 C/M级公差控制，若阻抗影响因素与基材厚度有关，则板材公差也必须按IPC-4101 C/M级公差。
9 R% H, C$ G. h, H6 v3、层间对准度控制
内层芯板尺寸补偿的精确度和生产尺寸控制，需要通过一定的时间在生产中所收集的数据与历史数据经验，对高层板的各层图形尺寸进行精确补偿，确保各层芯板涨缩一致性。
- q- t: M# U2 `. t% X" ^+ C5 j9 b2 r4、内层线路工艺
1 m5 z$ J/ ]* R6 u  C7 Y由于传统曝光机的解析能力在50μm左右，对于高层板生产制作，可以引进激光直接成像机(LDI)，提高图形解析能力，解析能力达到20μm左右。传统曝光机对位精度在±25μm，层间对位精度大于50μm；采用高精度对位曝光机，图形对位精度可以提高到15μm左右，层间对位精度控制30μm以内。
5、压合工艺
目前压合前层间定位方式主要包括：四槽定位(Pin LAM)、热熔、铆钉、热熔与铆钉结合，不同产品结构采用不同的定位方式。对于高层板采用四槽定位方式，或使用熔合+铆合方式制作，OPE冲孔机冲出定位孔，冲孔精度控制在±25μm。
根据高层板叠层结构及使用的材料，研究合适的压合程序，设定最佳的升温速率和曲线，适当降低压合板料升温速率，延长高温固化时间，使树脂充分流动、固化，避免压合过程中滑板、层间错位等问题。
* u/ r% @* D3 @) p: `! E7 i* l4 d% C6、钻孔工艺
由于各层叠加导致板件和铜层超厚，对钻头磨损严重，容易折断钻刀，对于孔数、落速和转速适当的下调。精确测量板的涨缩，提供精确的系数；层数≥14层、孔径≤0.2mm或孔到线距离≤0.175mm，采用孔位精度≤0.025mm 的钻机生产；直径φ4.0mm以上孔径采用分步钻孔，厚径比12:1采用分步钻，正反钻孔方法生产；控制钻孔披锋及孔粗，高层板尽量采用全新钻刀或磨1钻刀钻孔，孔粗控制25um以内。

三、可靠性测试
* I* [8 W% C4 k高层板比常规的多层板更厚、更重、单元尺寸更大，相应的热容也较大，在焊接时，需要的热量更多，所经历的焊接高温时间要长。在217℃(锡银铜焊料熔点)需50秒至90秒，同时高层板冷却速度相对慢，因此过回流焊测试的时间延长。
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6 q* G: A. n3 Z1 B3 L  o以上便是经验丰富的PCB工程师为你详解的“多层PCB板制作为什么那么难”的回答，通过以上的分享，相信你一定对多层PCB板的制作有了更加深刻的了解，同时，你也明白了为什么多层PCB板制作价格那么贵的原因了吧！确实，PCB板制作流程复杂，多层PCB板的制作更是难上加难，“一分钱一分货”就是这个道理，希望以上分享能够为你提供帮助。
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高层板比常规的多层板更厚、更重、单元尺寸更大

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