如何构建多(duō)层PCB叠层

2021-04-01

如何构建多(duō)层PCB叠层

多(duō)层PCB的堆叠中有(yǒu)两层以上。堆叠是设计中最重要的方面之一。它描述了如何在多(duō)层板上排列各层。正确堆叠的板将减少電(diàn)磁辐射，串扰并改善信号完整性。

什么是PCB叠层？

6层PCB叠层（厚度以英寸為(wèi)单位）

堆叠按顺序描述多(duō)层板的构造。它提供了至关重要的信息，例如制造PCB所需的材料厚度和铜重量。堆积也称為(wèi)堆积。堆栈还提供了不同受控阻抗走線(xiàn)（例如50ohms，100ohms差分(fēn)）的走線(xiàn)宽度的详细信息。上图显示了6层堆叠的示例。
電(diàn)路板中存在哪些不同的层？

PCB中存在不同的层

堆叠主要由金属箔，预浸料和覆铜层压板（芯）组成。

金属箔：铜是PCB建筑中最常用(yòng)的金属箔。

预浸料：它是一种浸有(yǒu)环氧树脂的交织玻璃布。树脂半固化。

玻璃纤维编织

覆铜层压板：将单层或多(duō)层预浸料与顶部和底部铜箔粘合在一起，制成覆铜层压板。这也被称為(wèi)核心。

PCB堆叠中的電(diàn)源层和接地层

電(diàn)源平面是连接到電(diàn)源的铜层。在PCB设计中通常将其指定為(wèi)VCC 。電(diàn)源平面的主要功能(néng)是為(wèi)PCB提供稳定的電(diàn)源。在多(duō)层板上，如果组件需要汲取功率，则只需将其连接到与電(diàn)源层接触的过孔即可(kě)。同样，接地层是连接到PCB中公共接地点的扁平铜层。

使用(yòng)電(diàn)源/地平面的优势

组件的電(diàn)源和接地引脚可(kě)以轻松连接到電(diàn)源和接地层。

它提供了清晰的電(diàn)流返回路径，特别是对于高速信号。这继而减少了EMI（電(diàn)磁干扰）。

電(diàn)源平面具有(yǒu)比走線(xiàn)更大的载流能(néng)力。这也降低了PCB的工作温度。

什么是PCB覆膜？

PCB层压

层压是将叠层置于极端温度和压力下以将预浸料和铜箔粘合到基础PCB内层的过程。所选PCB材料的数据表中提到了温度和压力值。

标准板厚是多(duō)少？

PCB的厚度主要取决于诸如铜厚度，所用(yòng)材料，层数和操作环境等因素。常规板的标准厚度约為(wèi)62密耳（1.57毫米）。如今，随着各种应用(yòng)中铜层重量和层数的增加，PCB变得越来越复杂。因此，PCB趋于变厚。根据客户的要求，制造商(shāng)现在正在制造具有(yǒu)两种新(xīn)标准厚度的PCB，即93密耳（2.36毫米）和125密耳（3.17毫米）（分(fēn)别是旧标准厚度的150％和200％）。

為(wèi)什么在PCB中需要多(duō)层？

在这个现代时代，電(diàn)子设备变得越来越复杂，并且由更多(duō)的组件和電(diàn)路组成。将复杂的電(diàn)路容纳在单层PCB中成為(wèi)繁琐的任務(wù)。可(kě)以通过在堆叠中添加层来解决此问题。

 让我们看一下多(duō)层板的一些优点：

它们能(néng)够容纳现代電(diàn)子设备所需的复杂電(diàn)路。 

具有(yǒu)更多(duō)的层意味着该板比单面PCB更厚，因此更耐用(yòng)。

多(duō)层板需要更多(duō)的计划和密集的生产过程，因此与其他(tā)类型的板相比，它们的质量更高。

使用(yòng)多(duō)个PCB组件将需要多(duō)个连接点。另一方面，多(duō)层板被设计為(wèi)与单个连接点一起工作，从而简化了電(diàn)子设备的设计并进一步减轻了重量。

多(duō)层電(diàn)路板如何制作？

步骤1：内层核心选择

PCB芯材

叠层表示用(yòng)于制造多(duō)层電(diàn)路板的材料。该集会提供以下信息：

铜的厚度和重量

所用(yòng)环氧玻璃的种类

面板尺寸

步骤2：清洁

对内层进行化學(xué)/机械清洗或两者均清洗，以去除铜表面的污染物(wù)。

步骤3：内层成像

内层成像

成像材料放置在铜表面上。它覆盖了所需的铜電(diàn)路，并暴露了多(duō)余的铜。

步骤4：蚀刻剥离

内层经过化學(xué)蚀刻以去除多(duō)余的铜。然后剥离光致抗蚀剂以露出铜電(diàn)路。

步骤5：自动光學(xué)检查

进行自动光學(xué)检查以发现人眼无法检测到的缺陷（内层中的短路/开口）。

 步骤6：氧化物(wù)处理(lǐ)

PCB氧化处理(lǐ)

层压前必须对内层上裸露的铜電(diàn)路进行处理(lǐ)，以提高附着力。改进的附着力还可(kě)以提高结构强度和整體(tǐ)板的可(kě)靠性。

步骤7：上篮

对所有(yǒu)内层重复步骤1至6。例如，将对第2、3和4、5层执行这些步骤。

步骤8：覆膜

PCB叠层层压

在此步骤中，在真空室中对叠层进行压制和加热。层压过程开始于施加真空以去除所有(yǒu)残留的空气和气體(tǐ)。之后，将热量和压力施加到叠层上，以使预浸料中的树脂进行分(fēn)子键合。

步骤9：钻孔

层压过程之后，将层压板装载到钻床上的出口材料板上。在PCB上钻孔以形成通孔和通孔。出口材料减少了毛刺的形成。毛刺是钻轴穿过板时形成的铜的突出部分(fēn)。要了解有(yǒu)关钻孔的

步骤10：去毛刺和去污

在此步骤中，去除了钻孔过程中形成的铜毛刺。它还可(kě)以去除铜表面上的所有(yǒu)指纹。去污是在钻孔过程中去除熔融的树脂的过程。将PCB面板浸入一系列化學(xué)溶液中，然后将其浸入高锰酸钾或浓硫酸中，以清除环氧树脂污迹。也可(kě)以通过等离子处理(lǐ)进行去污。

步骤11：钻孔镀铜

钻孔镀铜。

去毛刺和去污后，使用(yòng)化學(xué)方法对钻孔进行镀铜。

HDI板叠放

高密度互连，或HDI ，電(diàn)路板是印刷電(diàn)路板比传统的印刷電(diàn)路板的每单位面积的更高的布線(xiàn)密度。通常，HDI PCB包括微孔，盲孔，埋孔，积层和高信号性能(néng)注意事项。

顺序层压

通过在铜层之间层压环氧预浸玻璃纤维板来制造PCB。这些层在高温和高压下层压在一起。顺序叠层是在铜层和叠层子集（叠层）之间插入電(diàn)介质的过程。

带微孔的6层堆叠

可(kě)以使用(yòng)顺序层压工艺将掩埋的通孔内置到HDI板上。第一步是制造通过掩埋通孔连接的层（给定叠层中的层2、3、4和4）。接下来，将外层（第1层和第6层）进行层压，并钻出微通孔。

现在，让我们假设该设计需要在L1和L3之间建立连接。L6和L4。实现此设计的最佳方法是使用(yòng)交错或堆叠的过孔，如下所示。

具有(yǒu)交错微孔的6层堆叠

在上面的堆叠中，我们可(kě)以看到微孔被堆叠并交错排列。堆叠的过孔更节省空间。但是，它们的可(kě)靠性较差，并且需要复杂的制造过程，从而导致制造价格上涨。

交错的通孔本质上意味着更少的工艺步骤。我们不必用(yòng)铜填充激光钻孔的孔，因為(wèi)第二个激光钻孔器不会落在第一个激光钻孔器上。填充或電(diàn)镀微通孔通常在设计有(yǒu)化學(xué)物(wù)质的特殊電(diàn)镀槽中进行。它从通孔的底部到通孔的顶部電(diàn)镀激光钻孔的微孔，直到其完全填满孔為(wèi)止。電(diàn)镀激光钻孔的微型通孔会增加工艺时间和成本。

HDI堆叠的术语

根据微孔层的数量和微孔之间的内部层的数量，HDI堆叠體(tǐ)系结构可(kě)分(fēn)為(wèi)堆叠类别。这些类别由公式XNX确定，其中x是微孔的层数，N是微孔之间的内层数。

HDI PCB堆叠的命名法

具有(yǒu)掩埋过孔的HDI PCB堆叠的命名法

HDI堆叠的示例

1 + 4 + 1堆叠

1 + 4 + 1 HDI堆叠

上面的叠层显示了一个6层叠层（1 + 4 + 1）的示例，在板的任一侧都有(yǒu)一个微孔层。

2 + 4（6b）+2堆叠

2 + 4（6b）+2 HDI堆叠

上图显示了一个8层堆叠的示例，其中板的任一侧有(yǒu)两个微孔层，而在微孔层之间埋有(yǒu)6个通孔层。

PCB堆叠建议

電(diàn)路板的成本需要尽可(kě)能(néng)低地优化。為(wèi)此，需要考虑以下几点：

顺序层压的每一层都需要额外的时间和工序。因此，更多(duō)数量的顺序层压会增加成本和交货时间表。最好将连续的层数限制為(wèi)3或更少。 

堆叠的通孔需要在每个连续层之后进行填充。这需要更多(duō)的制造工艺步骤和时间。因此，如果可(kě)以避免堆叠通孔，则建议使用(yòng)交错通孔。 

当要求制造商(shāng)进行堆叠时，请明确提及需要机械掩埋通孔的层之间以及交错和掩埋通孔的要求。 

某些材料不适合顺序层压。顺序层压材料的适用(yòng)性应由制造商(shāng)验证。 

成功的PCB设计在很(hěn)大程度上取决于堆叠。精心设计的叠层使设计人员能(néng)够优化设计，以获得更好的信号完整性并减少串扰和EMI。在本文(wén)中，我们介绍了PCB叠层制造步骤的基本见解。在评论部分(fēn)让我们知道您是否想了解更多(duō)特定主题。