一、概述PCB,即Printed Circuit Board的縮寫,中文譯為印制電路板,它包括剛性、撓性和剛-撓結合的單面、雙面和多層印制板,如圖1所示。圖1 PCB的類別PCB為電子產品最重要的基礎部件,用做電子元件的互連與安裝基板。不同類別的PCB,其制造工藝也不盡相同,但基本原理與方法卻大致一樣,如電鍍、蝕刻、阻焊等工藝方法都要用到。在所有種類的PCB中,剛性多層PCB應用最廣,其制造工藝方法與流程最具代表性,也是其他類別PCB制造工藝的基礎。了解PCB的制造工藝方法與流程,掌握基本的PCB制造工藝能力,是做好PCB可制造性設計的基礎。本篇我們將簡單介紹傳統剛性多層PCB和高密度互連PCB的制造方法與流程以及基本工藝能力。二、剛性多層PCB剛性多層PCB是目前絕大部分電子產品使用的PCB,其制造工藝具有一定的代表性,也是HDI板、撓性板、剛-撓結合板的工藝基礎。1)工藝流程剛性多層PCB制造流程如圖2所示,可以簡單分為內層板制造、疊層/層壓、鉆孔/電鍍/外層線路制作、阻焊/表面處理四個階段。
圖2 剛性多層PCB制造流程階段一:內層板制作工藝方法與流程如圖3所示。
圖3 內層板制作工藝方法與流程階段二:疊層/層壓工藝方法與流程如圖4所示。
圖4 疊層/層壓工藝方法與流程階段三:鉆孔/電鍍/外層線路制作工藝方法與流程如圖5所示。
圖5 鉆孔/電鍍/外層線路制作工藝方法與流程階段四:阻焊/表面處理工藝方法與流程如圖6所示。
圖6 阻焊/表面處理工藝方法與流程三、HDI板隨著0.8mm及其以下引線中心距BGA、BTC類元器件的使用,傳統的層壓印制電路制造工藝已經不能適應微細間距元件的應用需要,從而開發了高密度互連(HDI)電路板制造技術。所謂HDI板,一般是指線寬/線距小于等于0.10mm、微導通孔徑小于等于0.15mm的PCB。在傳統的多層板工藝中,所有層一次性堆疊成一塊PCB,采用貫通導通孔進行層間連接,而在HDI板工藝中,導體層與絕緣層是逐層積層,導體間是通過微埋/盲孔進行連接的。因而,一般把HDI板工藝稱為積層工藝(BUP,Build-up Process或BUM,Build-up Mutiplayer)。根據微埋/盲孔導通的方法來分,還可以進一步細分為電鍍孔積層工藝和應用導電膏積層工藝(如ALIVH工藝和B2IT工藝)。1.HDI板的結構HDI板的典型結構是“N+C+N”,其中“N”表示積層層數,“C”表示芯板,如圖7所示。隨著互連密度的提高,全積層結構(也稱任意層互連)也開始使用。
圖7 積層工藝HDI板的結構2.電鍍孔工藝在HDI板的工藝中,電鍍孔工藝是主流的一種,幾乎占HDI板市場的95%以上。它本身也在不斷發展中,從早期的傳統孔電鍍到填孔電鍍,HDI板的設計自由度得到很大提高,如圖8所示。
圖8 HDI板的發展路線圖電鍍孔積層工藝核心流程如圖9所示。
圖9 電鍍孔積層工藝核心流程3.ALIVH工藝此工藝為松下公司開發的全積層結構的多層PCB制造工藝,是一種應用導電膠的積層工藝,稱為任意層填隙式導通互連技術(Any Layer Interstitial Via Hole,ALIVH),它意味著積層的任意層間互連全由埋/盲導通孔來實現。工藝的核心是導電膠填孔。ALIVH工藝特點:1)使用無紡芳酰胺纖維環氧樹脂半固化片為基材;2)采用CO2激光形成導通孔,并用導電膏填充導通孔。ALIVH工藝流程如圖10所示。
圖10 ALIVH工藝流程4.B2IT工藝此工藝為東芝公司開發的積層多層板制造工藝,這種工藝稱為埋入凸塊互連技術(Buried Bump Interconnection Techonology,B2IT)。工藝的核心是應用導電膏制成的凸塊。B2IT工藝流程如圖11所示。
圖11 B2IT工藝流程根據賈忠中著SMT核心工藝解析與案例分析改編