PCB資訊 - 多層電路板製程與雙層電路板的區別

多層電路板簡介

雙層電路板是中間一層介質，兩面都是走線層。 多層電路板就是多層走線層，每兩層之間是介質層，介質層可以做的很薄。 多層電路板至少有三層導電層，其中兩層在外表面，而剩下的一層被合成在絕緣板內。 它們之間的電力連接通常是通過電路板橫斷面上的鍍通孔實現的。

多層電路板

多層電路板的優點

多層電路板裝配密度高、體積小、質量輕由於裝配密度高，各組件（包括元器件）間的連線减少，囙此提高了可靠性。 可以新增佈線層數，從而加大了設計靈活性。 能構成具有一定阻抗的電路。 可形成高速傳輸電路。 可設定電路、磁路遮罩層，還可設定金屬芯散熱層以滿足遮罩、散熱等特種功能需要。 安裝簡單，可靠性高。

多層電路板的缺點

多層電路板價格高，製作週期長，需要高可靠性的檢測手段。 多層印刷電路是電子技術向高速度、多功能、大容量、小體積方向發展的產物。 隨著電子技術的不斷發展，尤其是大規模和超大規模集成電路的廣泛深入應用，多層印刷電路正迅速向高密度、高精度、高層數化方向發展t出現了微細線條、小孔徑貫穿、盲孔埋孔、高板厚孔徑比等科技以滿足市場的需要。

多層電路板與雙面電路板區別

多層電路板是由交替的導電圖形層及絕緣材料層壓粘合而成的一種印刷電路板。 導電圖形的層數在三層以上，層間電力互連是通過金屬化孔實現的。 如果用一塊雙層電路板作為內層、兩塊單面電路板作為外層或兩塊雙層電路板做內層、兩塊單面電路板作為外層，通過定位系統及絕緣黏結資料疊壓在一起，並將導電圖形按設計要求進行互連，就成為四層、六層印刷電路板，也稱為多層電路板。

對比一般多層電路板和雙層電路板的生產工藝，主要的不同是多層電路板新增了幾個特有的工藝步驟：內層成像和黑化、層壓、凹蝕和去鑽污。 在大部分相同的工藝中，某些工藝參數、設備精度和複雜程度方面也有所不同。 如多層電路板的內層金屬化連接是多層電路板可靠性的决定性因素，對孔壁的質量要求比雙層板要嚴，囙此對鑽孔的要求就更高。 另外，多層電路板每次鑽孔的疊板數、鑽孔時鑽頭的轉速和進給量都和雙層電路板有所不同。 多層電路板成品和半成品的檢驗也比雙層電路板要嚴格和複雜的多。 多層電路板由於結構複雜，所以要採用溫度均勻的甘油熱熔工藝，而不採用可能導致局部溫昇過高的紅外熱熔工藝等。

多層電路板

多層電路板的工序流程

1、黑化和棕化

1.1. 去除表面的油污，雜質等污染物。

1.2. 增大銅箔的比表面，從而增大與樹脂接觸面積，有利於樹脂充分擴散，形成較大的結合力。

1.3. 使非極性的銅表面變成帶極性CuO和Cu2O的表面，新增銅箔與樹脂間的極性鍵結合。

1.4. 經氧化的表面在高溫下不受濕氣的影響，减少銅箔與樹脂分層的幾率。

1.5. 內層線路做好的電路板板必須要經過黑化或棕化後才能進行層壓。 它是對內層電路板板的線路銅表面進行氧化處理。 一般生成的Cu2O為紅色、CuO為黑色，所以氧化層中Cu2O為主稱為棕化、CuO為主的稱為黑化。

層壓是借助於B-階半固化片把各層線路粘結成整體的過程。 這種粘結是通過介面上大分子之間的相互擴散，滲透，進而產生相互交織而實現。 階半固化片把各層線路粘結成整體的過程。 這種粘結是通過介面上大分子之間的相互擴散，滲透，進而產生相互交織而實現。

2、多層電路板層壓

將離散的多層電路板與黏結片一起壓制成所需要的層數和厚度的多層電路板。

1.1. 排版將銅箔，黏結片（半固化片），內層板，不銹鋼，隔離板，牛皮紙，外層鋼板等資料按工藝要求疊合。 如果六層以上的板還需要預排版。 將銅箔，黏結片（半固化片），內層板，不銹鋼，隔離板，牛皮紙，外層鋼板等資料按工藝要求疊合。 如果六層以上的板還需要預排版。

1.2. 層壓過程將疊好的電路板送入真空熱壓機。 利用機械所提供的熱能，將樹脂片內的樹脂熔融，藉以粘合基板並填充空隙。

1.3. 層壓對於設計人員來說，層壓首先需要考慮的是對稱性。 因為電路板板在層壓的過程中會受到壓力和溫度的影響，在層壓完成後電路板板內還會有應力存在。 囙此如果層壓的電路板板兩面不均勻，那兩面的應力就不一樣，造成電路板板向一面彎曲，大大影響電路板的效能。

另外，就算在同一平面，如果布銅分佈不均勻時，會造成各點的樹脂流動速度不一樣，這樣布銅少的地方厚度就會稍薄一些，而布銅多的地方厚度就會稍厚一些。 為了避免這些問題，在設計時對布銅的均勻性、疊層的對稱性、盲埋孔的設計佈置等等各方面的因數都必須進行詳細考率。

3、去鑽污與沉銅

目的：將貫通孔金屬化。

3.1. 電路板的基材是由銅箔，玻璃纖維，環氧樹脂組成。 在製作過程中基材鑽孔後孔壁截面就是由以上三部分資料組成。

3.2. 孔金屬化就是要解决在截面上覆蓋一層均勻的，耐熱衝擊的金屬銅。 孔金屬化就是要解决在截面上覆蓋一層均勻的，耐熱衝擊的金屬銅。

3.3 .流程分為三個部分：一去鑽污流程，二化學沉銅流程，三加厚銅流程（全板電鍍銅）。

4、沉銅與加厚銅

孔的金屬化涉及到一個能力的概念，厚徑比。 厚徑比是指板厚與孔徑的比值。 厚徑比。 厚徑比是指板厚與孔徑的比值。 當電路板板不斷變厚，而孔徑不斷减小時，化學藥水越來越難進入鑽孔的深處，雖然電鍍設備利用振動、加壓等等方法讓藥水得以進入鑽孔中心，可是濃度差造成的中心鍍層偏薄仍然無法避免。 這時會出現鑽孔層微開路現象，當電壓加大、電路板板在各種惡劣情况下受衝擊時，缺陷完全暴露，造成電路板板的線路斷路，無法完成指定的工作。

所以，設計人員需要及時的瞭解制板廠家的工藝能力，否則設計出來的PCB就很難在生產上實現。 需要注意的是，厚徑比這個參數不僅在通孔設計時必須考慮，在盲埋孔設計時也需要考慮。

5、外層幹膜與圖形電鍍

外層圖形轉移與內層圖形轉移的原理差不多，都是運用感光的幹膜和拍照的方法將線路圖形印到電路板板上。 

外層幹膜與內層幹膜不同在於：如果採用减成法，那麼外層幹膜與內層幹膜相同，採用負片做板。 電路板板上被固化的幹膜部分為線路。 去掉沒固化的膜，經過酸性蝕刻後退膜，線路圖形因為被膜保護而留在電路板上。