Neli-kerroksisista levyistä, joiden etuina ovat korkea johtotiheys ja vakaa signaalinsiirto, on tullut lukuisten monimutkaisten elektronisten järjestelmien ydinkomponentteja. Niiden tuotantoprosessissa on integroitu tarkkuuskoneistus ja tiukka valvonta, ja jokaisella vaiheella on ratkaiseva vaikutus tuotteen suorituskykyyn.
1. Alustava valmisteluprosessi
Alustavat valmistelut neljän-kerroslevyn valmistukseen ovat perusta myöhempien prosessien sujuvan etenemisen varmistamiseksi. Ensimmäinen vaihe on alustan valinta. Tarvittaessa kupari-päällystetyt laminaatit (CCL) on valittava tuotteen käyttöskenaarioiden ja suorituskykyvaatimusten perusteella. Alustan eristyskyky, mekaaninen lujuus, lämmönkestävyys ja muut parametrit on testattava tarkasti sen varmistamiseksi, että se täyttää neljän -kerroslevyn käyttövaatimukset.
II. Sisäkerroksen valmistusprosessi
Sisäkerroksen valmistus on yksi avainvaiheista nelikerroksisen levyn valmistuksessa, ja sen laatu vaikuttaa suoraan koko piirilevyn suorituskykyyn.
(1) Sisäpohjan esikäsittely
Sisäisen kupari{0}}päällystetyn laminaatin (CCL) esikäsittelyn tarkoituksena on poistaa oksidikerros, öljytahrat ja epäpuhtaudet alustan pinnalta, mikä parantaa musteen tarttuvuutta myöhemmissä prosesseissa. Esikäsittely sisältää tyypillisesti vaiheita, kuten rasvanpoiston ja mikro-etsauksen. Rasvanpoisto voidaan saavuttaa kemiallisella puhdistuksella öljyn ja rasvan poistamiseksi alustan pinnalta. Mikro-etsaus puolestaan sisältää lievän etsauksen, jolla luodaan tasainen karkea pinta alustalle, mikä vahvistaa sidosta musteen kanssa.
(II) Sisäkerroksen piirien tuotanto
Levitä ensin valoherkkää mustetta levittämällä nestemäinen muste tasaisesti sisemmän alustan pinnalle ja koveta se sitten kalvoksi kuivumalla. Jatka seuraavaksi valotukseen. Tuo valmis digitaalinen piirikuviotiedosto LDI-valotuslaitteeseen, joka skannaa ja valottaa suoraan valoherkällä musteella päällystetyn alustan laservaloa käyttäen. Tämä saa laserille altistuneiden alueiden musteen kovettumisreaktion, kun taas valottamattomat alueet pysyvät liukoisina.
Altistuksen jälkeen kehitys suoritetaan asettamalla substraatti kehiteliuokseen. Kovettamaton muste liukenee ja poistetaan, jolloin substraatin pinnalle jää digitaalista kuviota vastaava kovettunut mustekuvio. Seuraavaksi etsaus suoritetaan asettamalla substraatti etsausliuokseen. Musteella peittämätön kuparifolio syövytetään pois ja jäljelle jäänyt kuparifolio muodostaa sisäkerroksen piirin. Tämän jälkeen piirin pinnalta kovettunut muste poistetaan kalvonpoistoprosessin kautta, jolloin kirkas sisäkerroksen piiri tulee näkyviin.
(III) Sisäkerroksen tarkastus
Sisäkerroksen piirin valmistuksen jälkeen vaaditaan tiukka tarkastus. Tarkastussisältö sisältää piirin johtavuuden, oikosulkuolosuhteet sekä sen, täyttävätkö linjan leveys ja väli vaatimukset. Yleensä automaattista optista tarkastuslaitteistoa käytetään piirin kattavaan skannaukseen optisten kuvantamisperiaatteiden avulla, mikä havaitsee nopeasti piirin viat ja varmistaa sisäkerroksen piirin laadun.
III. Laminointiprosessi
Laminointiprosessissa yhdistetään sisempi substraatti, prepreg ja ulompi kuparifolio nelikerroksisen levyn kokonaisrakenteen muodostamiseksi.
(1) Laminoinnin valmistelu
Vaatimusten mukaan sisempi substraatti, prepreg ja ulompi kuparikalvo pinotaan tietyssä järjestyksessä. Prepreg on valmistettu lasikuitukankaasta, joka on kyllästetty epoksihartsilla, joka kovettuu kuumennuksessa ja paineessa ja toimii sidosaineena kerrosten välillä. Pinoamisen yhteydessä on varmistettava jokaisen kerroksen kohdistustarkkuus, ja asemointiin käytetään yleensä kohdistustappeja, jotta vältetään kerrosten väliset kohdistusvirheet, jotka vaikuttavat piiriliitäntöihin.
(II) Laminointi
Aseta taitetut laatat laminointilaitteeseen ja jatka laminointia määritetyissä lämpötila-, paine- ja aikaolosuhteissa. Laminointiprosessin aikana prepregissä oleva hartsi sulaa ja virtaa täyttäen kerrosten väliset raot ja sitoutuen tiiviisti sisempään alustaan ja ulompaan kuparikalvoon. Samanaikaisesti hartsi kovettuu muodostaen jäykän eristävän kerroksen, joka erottaa kunkin kerroksen piirit ja saavuttaa sähköisen eristyksen. Laminoinnin prosessiparametreja on valvottava tiukasti, jotta varmistetaan vahva kerrosten välinen sidos, kuplien, delaminoitumisen ja muiden vikojen puuttuminen.
IV. Ulkokerroksen käsittelymenettely
Laminoinnin jälkeen alkaa ulkokerroksen käsittelyvaihe, joka sisältää pääasiassa prosesseja, kuten porauksen, reiän metalloinnin ja ulkokerroksen piirien valmistuksen.
(1) Poraus
Vaatimusten mukaan CNC-porakoneella porataan laminoituun levyyn erilaisia läpivientireikiä ja asennusreikiä. Via-reikiä käytetään sähköliitäntöjen aikaansaamiseen piirikerrosten välillä, kun taas asennusreikiä käytetään elektronisten komponenttien kiinnittämiseen. Porauksen aikana on tarpeen valvoa porausreiän sijaintitarkkuutta, reiän halkaisijan kokoa ja reiän seinämän laatua, jotta vältetään ongelmia, kuten reiän poikkeama ja karkeat reiän seinämät. Kun poraus on valmis, reikien sisällä olevat roskat on puhdistettava myöhemmän reiän metalloinnin laadun varmistamiseksi.
(II) Reikien metallointi
Reikien metallointi on ratkaiseva prosessi läpivientien sähköliitännässä. Ensinnäkin suoritetaan jäysteenpoisto poistaakseen porauksen aikana reiän seinämään jääneet roskat ja hartsijäämät. Näin varmistetaan, että reiän seinä on puhdas ja siisti. Sitten kemiallinen kuparipinnoitus suoritetaan asettamalla substraatti kuparipinnoitusliuokseen ohuen kuparikerroksen kerrostamiseksi reiän seinämän pinnalle, jolloin alun perin eristävä reiän seinämä tulee sähköä johtavaksi. Myöhemmin kuparipinnoitusprosessin kautta kuparikerrosta paksunnetaan edelleen kuparipinnoituskerroksen perusteella, mikä parantaa läpiviennin johtavuutta ja luotettavuutta.
(III) Ulkokerroksen piirien tuotanto
Ulomman kerroksen piirien tuotantoprosessi on samanlainen kuin sisemmän kerroksen piirien, sisältäen vaiheet, kuten valoherkän musteen levittäminen, valotus, kehitys, etsaus ja kalvon poisto. Valotusprosessissa käytetään myös LDI-valotuskonetta tarkan valotuksen saavuttamiseksi digitaalisen piirikuvion perusteella. Näillä vaiheilla haluttu piirikuvio muodostetaan nelikerroksisen levyn ulkopinnalle. Toisin kuin sisäkerroksen piirit, ulomman kerroksen piirit on kytkettävä läpivienteihin sähköisen jatkuvuuden saavuttamiseksi sisemmän kerroksen piirien kanssa.
(IV) Juotosmaski ja merkkitulostus
Juotosmaskin pinnoite on välttämätön piirien ulkokerroksen suojaamiseksi ja hapettumisen, korroosion ja oikosulkujen estämiseksi. Tyypillisesti käytetään valoherkkää juotosmaskin mustetta, joka muodostaa juotosmaskikerroksen piirin pintaan, joka on suojattava valotus- ja kehitysprosessien avulla, paljastaen juottamista vaativat alueet, kuten juotostyynyt. Juotosmaskien yleisiä värejä ovat vihreä, sininen, musta ja niin edelleen.
Juotosmaskin levittämisen jälkeen suoritetaan merkkitulostus. Merkkitiedot, kuten komponentin osanumero, mallinumero ja tuotantosarjanumero, on painettu levyn pintaan helpottamaan elektronisten komponenttien asennusta ja tunnistamista. Merkkipainatus tehdään tavallisesti silkkipainatuksella erikoismusteella varmistamaan selkeät ja kestävät merkit.
V. Jälkikäsittely-
(1) Pintakäsittely
Juotostyynyjen juotettavuuden ja hapettumisenkestävyyden parantamiseksi pintakäsittely on välttämätöntä. Yleisiä pintakäsittelyprosesseja ovat tinaruiskutus, upotuskulta, nikkeli-kullaus ja OSP (Organic Solderability Preservative). Eri pintakäsittelyprosesseilla on omat ominaisuudet ja soveltuvat laajuudet, ja ne voidaan valita tuotevaatimusten mukaan.
(II) Muodon käsittely
Käsittele piirilevyn ulkomuoto vaatimusten mukaisesti CNC-jyrsinkoneella tai rei'ityskoneella leikkaamalla se haluttuun muotoon ja kokoon. Ulkomuodon käsittelyn aikana on tarpeen varmistaa mittatarkkuus ja reunan laatu välttäen ongelmia, kuten purseet ja halkeilu.
(III) Lopputarkastus
Lopuksi nelikerroksiselle{0}}levylle tehdään kattava lopputarkastus. Tarkastus sisältää sähköisen suorituskyvyn testauksen (kuten jatkuvuustestauksen, eristystestin), ulkonäön tarkastuksen (kuten juotosmaskin laatu, merkin selkeys, pinnan naarmut jne.) ja mittatarkkuuden tarkastuksen. Vain tuotteet, jotka läpäisevät kaikki tarkastukset, voidaan katsoa kelpuutetuiksi ja siirtyä seuraaviin pakkaus- ja toimitusvaiheisiin.