PCB 設(shè)計這事兒,門道遠比外行人想象的多。從最基礎(chǔ)的設(shè)計原則到元件怎么搭配,每個環(huán)節(jié)都有看不見的 “潛規(guī)則”。但要說真正讓工廠師傅們皺眉頭的,還得是高多層電路板 —— 尤其是十層往上的,每次加工都像打一場硬仗,難點藏在各個環(huán)節(jié)里,咱們慢慢嘮。
先說說啥是高多層板吧。一般超過 10 層,甚至到 20 層以上的 PCB 板,就屬于這個范疇了。和普通多層板比起來,它的加工難度簡直是 “地獄模式”。為啥?你想想,通信基站、高端服務(wù)器這些設(shè)備里用的板,隨便出點問題就是大事故,所以對品質(zhì)和可靠性的要求,用 “吹毛求疵” 來形容一點不為過。這兩年 5G 基站鋪天蓋地建,航空航天項目也越來越多,這些領(lǐng)域?qū)Ω叨鄬影宓男枨笠恢本痈卟幌拢S師傅們的壓力可想而知。
那高多層板的加工難點到底在哪兒呢?其實就藏在它的 “特殊體質(zhì)” 里:層數(shù)多、板子厚、線路密得像蜘蛛網(wǎng)、通孔數(shù)都數(shù)不清,尺寸還特別大,偏偏中間的介質(zhì)層又薄得跟蟬翼似的。這種 “矛盾體質(zhì)” 讓每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都充滿挑戰(zhàn),尤其是下面這幾個關(guān)鍵點 ——
高多層板層數(shù)多,客戶對每層的對準精度要求極高,通常要控制在 75 微米以內(nèi)。75 微米是啥概念?差不多就是一根頭發(fā)絲直徑的一半。但實際生產(chǎn)中,板子尺寸大,車間溫濕度一有變化,不同芯板材料的熱脹冷縮程度不一樣,疊層時就容易 “走位”。打個比方,這就像用不同材質(zhì)的積木搭高樓,稍微有點溫差,某一層歪了,整棟樓的結(jié)構(gòu)就受影響。再加上定位方式的限制,要做到每層嚴絲合縫,簡直是 “在針尖上跳舞”。
高多層板常用高 TG 板、高速板這些特殊材料,做內(nèi)層電路時就像在薄如紙片的芯板上繡精細的花紋:線寬和線間距小到肉眼快看不清,稍微有點偏差就容易開路或短路,良品率全靠師傅們的經(jīng)驗和設(shè)備精度;信號層多,自動檢測設(shè)備(AOI)都難免有漏檢的時候,畢竟 “林子大了什么鳥都有”,層多了問題也跟著多;芯板薄,曝光時容易起皺,蝕刻時稍不注意就卷邊,而且這類板子大多是系統(tǒng)板,尺寸大,一旦報廢,成本損失可不小。
壓合環(huán)節(jié)需要把多張芯板和半固化片疊在一起,這過程就像烤多層餅干,溫度和壓力控制不好,就容易出問題:
溫度太高或壓力不均,可能導(dǎo)致滑層、分層,中間還可能留下氣泡或空洞,相當于 “餅干烤夾生了”;材料的耐熱性、含膠量必須精準計算,不然壓出來的板子 “體質(zhì)弱”,后續(xù)可靠性測試容易 “掉鏈子”;層數(shù)多,各層材料的膨脹收縮率難以完全一致,薄層間絕緣層在高溫蒸煮、熱沖擊等測試中,很容易成為 “薄弱環(huán)節(jié)”。
鉆孔時,高多層板的 “厚度 + 硬度” 組合對鉆頭很不友好:
板厚加上總銅厚,鉆頭長時間工作容易疲勞斷裂,尤其是密集 BGA 區(qū)域,孔壁間距小,還可能引發(fā)導(dǎo)電陽極絲(CAF)失效,這對電路穩(wěn)定性是個大威脅;板子太厚,鉆孔時鉆頭容易偏斜,孔打歪了,整個板子基本就廢了;高 TG 板等材料硬度高,鉆孔后孔壁光潔度難保證,去鉆污和毛刺得反復(fù)處理,費時費力。