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Herstellungsverfahren für mehrschichtige Leiterplatten: 10 einfache Hinweise zu mehrschichtigen Leiterplatten

2023-05-22Reporter: SprintPCB

Leiterplatten sind wichtige Komponenten elektronischer Geräte und dienen zum Anschluss und zur Stromversorgung verschiedener elektronischer Komponenten. Mehrschichtige Leiterplatten werden in komplexeren elektronischen Geräten wie Computern, Smartphones und medizinischen Geräten verwendet. Der Herstellungsprozess mehrschichtiger Leiterplatten ist komplexer als der einschichtiger Leiterplatten und erfordert fortschrittliche Technologie und Fachwissen. In diesem Artikel geben wir Ihnen eine einfache Anleitung, die Ihnen dabei hilft, den Herstellungsprozess mehrschichtiger Leiterplatten zu verstehen. In diesem Artikel geben wir Ihnen 10 einfache Hinweise zum Herstellungsprozess mehrschichtiger Leiterplatten und erklären Ihnen den Prozess und die einzelnen Schritte der Herstellung mehrschichtiger Platten. Mehrschichtige LeiterplattenZunächst einmal: Wie viele Schritte umfasst der Herstellungsprozess mehrschichtiger Leiterplatten? Die Antwort lautet: 10 Schritte, darunter Design, Herstellung der inneren Schicht, Bohren, chemisches Verkupfern, Laminieren, Pressen, grafische Bearbeitung der äußeren Schicht, chemisches Verkupfern der äußeren Schicht, Härten und Endbearbeitung. Als Nächstes gebe ich Ihnen eine kurze Einführung in diese 10 Prozesse, damit Sie sie schnell verstehen.

Herstellungsprozess für mehrschichtige Leiterplatten

Multilayer-PCB-Herstellungsprozess

Mehrschichtaufbau​

Konstrukteure von Leiterplattenherstellern verwenden PCB-Designsoftware für die Schaltplan- und Layoutgestaltung. Je nach Bedarf wählt der Konstrukteur eine geeignete PCB-Designsoftware wie Altium Designer oder Eagle PCB aus. Nach Auswahl der Software erstellt er ein neues PCB-Projekt und legt Platinengröße, Lagenanzahl, Materialien usw. fest. Anschließend zeichnet er den Schaltplan, fügt Bauteile und Verbindungslinien hinzu und legt deren Attribute und Werte fest. Abschließend wird eine Netzliste für das Layout und die Verdrahtung erstellt. Anschließend folgt die Layout-Entwurfsphase. Dabei werden die Bauteile entsprechend ihrer Verbindungsbeziehungen im Schaltplan angeordnet und Position, Ausrichtung, Abstände usw. jedes Bauteils festgelegt. Nach Abschluss des Layouts erfolgt die Verdrahtung, um die Verbindungslinien zwischen den Bauteilen mit Drähten oder Leiterbahnen zu verbinden. Anschließend werden Siebdruck, Lötpads und weitere Markierungen sowie Bauteile angebracht. Nach Abschluss dieser Schritte wird eine Designregelprüfung durchgeführt, um sicherzustellen, dass Layout und Verdrahtung den Anforderungen und Standards der Leiterplattenfertigung entsprechen. Schließlich werden Gerber-Dateien für die Leiterplattenherstellung generiert. Bei Gerber-Dateien stellt sich die Frage: Was ist eine Gerber-Datei? Was ist eine Gerber-DateiGerber-Dateien sind ein Standarddateiformat für die Leiterplattenherstellung. Sie enthalten grafische Informationen zu verschiedenen Schichten der Leiterplatte, wie z. B. Komponenten, Leiterbahnen, Pads, Siebdruck und mehr. Gerber-Dateien werden typischerweise von Leiterplatten-Designsoftware generiert und dienen dazu, die grafischen Informationen und Fertigungsanforderungen der Leiterplatte an Leiterplattenhersteller zu übermitteln. Gerber-Dateien bestehen aus mehreren Dateien, darunter: Obere Schicht: enthält Informationen zu den Komponenten, Leiterbahnen, Pads und anderen Merkmalen auf der oberen Schicht der Leiterplatte. Untere Schicht: enthält Informationen zu den Komponenten, Leiterbahnen, Pads und anderen Merkmalen auf der unteren Schicht der Leiterplatte. Siebdruckschicht: enthält Informationen zum Siebdruck auf der Leiterplatte, wie z. B. Komponentennamen und -positionen. Lötmaskenschicht: enthält Informationen zu Position und Form der Lötpads auf der Leiterplatte. Bohrdatei: enthält Informationen zu Position und Größe der zu bohrenden Löcher in der Leiterplatte. Gerber-Dateien sind ein wesentlicher Bestandteil des Leiterplattenherstellungsprozesses. Sie wandeln den vom PCB-Designer entworfenen Schaltplan in grafische Informationen um, die Hersteller verstehen und zur Herstellung der Leiterplatte verwenden können. Hersteller verwenden Gerber-Dateien zur Herstellung von Leiterplatten und befolgen die in den Gerber-Dateien angegebenen Anforderungen während der Verarbeitung, des Bohrens, des Kupferätzens und anderer Herstellungsprozesse.

Produktion der Innenlagen von Multilayer-Leiterplatten

Zunächst muss der Hersteller Materialien wie Glasfasergewebe, Kupferfolie, Prepreg und Harz vorbereiten. Anschließend wird die Oberfläche des Glasfasergewebes gereinigt, um sicherzustellen, dass die Kupferfolie fest daran haftet. Anschließend wird eine Schicht Prepreg auf die Oberfläche des Glasfasergewebes aufgetragen, um dessen physikalische Eigenschaften und Haltbarkeit zu verbessern. Das mit Prepreg beschichtete Glasfasergewebe wird anschließend zum vollständigen Trocknen in einen Ofen gelegt. Nach dem Trocknen legt der Hersteller die Kupferfolie auf das Prepreg und presst sie mit einer Laminiermaschine zusammen. Dadurch haftet die Kupferfolie fest am Prepreg und bildet eine Innenschichtplatte. Abschließend schneidet der Hersteller die Innenschichtplatte mit einer Schneidemaschine auf die gewünschte Größe und Form für die weitere Verarbeitung.

Mehrschichtbohren​

Zunächst wählt der Hersteller geeignete Bohrer aus und stellt Durchmesser und Tiefe der Bohrer entsprechend den Designspezifikationen der Mehrschicht-Leiterplatte ein. Die Bohrer sind passend zur Maschine farblich gekennzeichnet. Anschließend wird die Mehrschicht-Leiterplatte auf die Bohrmaschine gelegt und optisch oder mechanisch an den zu bohrenden Stellen ausgerichtet. Mit der Bohrmaschine werden Löcher gebohrt, wobei Bohrgeschwindigkeit und -tiefe entsprechend den Designspezifikationen der Mehrschicht-Leiterplatte eingestellt werden müssen. Während des Bohrvorgangs muss die Bohrtiefe kontrolliert werden, um eine Beschädigung der Innenschichtplatte zu vermeiden. Nach dem Bohren muss die Leiterplatte gereinigt werden, um Schmutz und Abfälle zu entfernen. Die Qualität der Bohrungen muss überprüft werden, um sicherzustellen, dass Durchmesser und Tiefe aller Löcher den Designspezifikationen der Mehrschicht-Leiterplatte entsprechen.

Mehrschichtige chemische Verkupferung

Die hergestellte Leiterplatte wird gereinigt, um oberflächlichen Schmutz und Fett zu entfernen. Üblicherweise werden alkalische oder saure Reinigungsmittel verwendet. Nach der Reinigung wird die Oberfläche der Leiterplatte mit einem Korrosionsschutzmittel beschichtet, um die nichtleitenden Bereiche der Leiterplatte vor einer Kupferbeschichtung zu schützen. Um den anschließenden Verkupferungsprozess zu erleichtern, trägt der Hersteller eine Katalysatorschicht auf die Leiterplattenoberfläche auf. Anschließend wird die Leiterplatte in einen chemischen Verkupferungstank gelegt, wo durch eine elektrochemische Reaktion eine Kupferschicht auf die Leiterplattenoberfläche aufgebracht wird. Dieser Prozess erfordert die Kontrolle von Parametern wie Temperatur, Stromstärke und Zeit, um die Gleichmäßigkeit und Qualität des Kupfers zu gewährleisten. Unmittelbar nach der Verkupferung befinden sich Rückstände und Verunreinigungen auf der Leiterplattenoberfläche, die gereinigt und entfernt werden müssen. Anschließend werden Korrosionsschutzmittel und Katalysator mit chemischen Substanzen entfernt. Abschließend wird die chemisch beschichtete Leiterplatte geprüft, um sicherzustellen, dass Dicke und Gleichmäßigkeit des Kupfers den Designspezifikationen der Leiterplatte entsprechen.

Mehrschichtstapelung​

Vor dem Stapeln müssen die vorbereiteten Innenlagen gereinigt und einem Korrosionsschutz unterzogen werden, um die Glätte und Sauberkeit der Kupferoberfläche zu gewährleisten. Die erforderlichen Prepreg-Lagen sollten gemäß den PCB-Designspezifikationen vorbereitet werden. Als nächstes umfasst der Stapelprozess das Zusammenfügen der vorbereiteten Innenlagen und Prepreg-Lagen gemäß den PCB-Designspezifikationen. Jede Lage muss mit einer Laminiermaschine zusammengepresst werden, um eine starke Haftung zwischen den Lagen zu gewährleisten. Nach dem Stapeln muss die Mehrschichtplatte getrocknet und gebohrt werden. Sie wird zum Trocknen in einen Ofen gelegt und die Bohrlöcher werden gemäß den PCB-Designspezifikationen gesetzt. Die Mehrschichtplatte wird dann chemisch mit Kupfer plattiert, um ihre Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Schließlich werden die Kanten der Mehrschichtplatte einem Kantenbeschnitt und einer Oberflächenbehandlung unterzogen, um unnötige Teile zu entfernen und die Einhaltung der PCB-Designspezifikationen sowie der nachfolgenden Druck- und Lötprozesse sicherzustellen.

Mehrschichtlaminierung​

Bereiten Sie die Innenlagen, Prepreg-Lagen und Hilfsmaterialien wie Pressplatten und Abstandshalter für die Laminierung vor. Tragen Sie die Prepreg-Schicht auf die Kupferoberfläche der Innenlagen auf und achten Sie auf eine gleichmäßige Beschichtung. Stapeln Sie die mit Prepreg beschichteten Innenlagen übereinander und platzieren Sie Abstandshalter zwischen den einzelnen Lagen, um den gewünschten Abstand und Spalt gemäß den PCB-Designspezifikationen einzuhalten. Legen Sie die gestapelten Multilayer-Platinen in die Pressplatten und laminieren Sie sie mit einer Laminiermaschine. Während des Laminierungsprozesses müssen Parameter wie Druck, Temperatur und Zeit kontrolliert werden, um eine starke Haftung zwischen den Schichten zu gewährleisten. Nach Abschluss der Laminierung werden die Multilayer-Platinen zum Abkühlen in eine Kühlkammer gelegt, um eine vollständige Aushärtung zu gewährleisten. Die Laminiermaschine ist übrigens eines der wichtigsten Geräte im Herstellungsprozess von Multilayer-Leiterplatten. Gängige Arten von Laminiermaschinen sind unter anderem Flachbett-Laminiergeräte, Rotationslaminatoren und Heißpressen.eine Heißpresse

Musterung der Außenschicht

Bereiten Sie das Glasfasersubstrat vor und schneiden Sie es gemäß den PCB-Designvorgaben zu. Reinigen Sie das Substrat gründlich. Tragen Sie anschließend einen lichtempfindlichen Resist auf die Kupferschicht des Substrats auf und achten Sie auf eine gleichmäßige Beschichtung. Das mehrschichtige PCB-Designmuster wird anschließend mit einem Belichtungsgerät auf das Substrat belichtet. Der lichtempfindliche Resist in den belichteten Bereichen reagiert chemisch. Nach der Belichtung wird das Substrat in einem Entwicklergerät entwickelt, wodurch der unbelichtete lichtempfindliche Resist aufgelöst wird. Anschließend wird das entwickelte Substrat in einem Verkupferungsbecken verkupfert, um seine Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Das verkupferte Substrat enthält in den unbelichteten Bereichen noch lichtempfindlichen Resist, der durch Eintauchen in eine Lösung zum Entfernen des lichtempfindlichen Resists entfernt werden muss. Abschließend wird das vom lichtempfindlichen Resist befreite Substrat Prozessen wie Schneiden und Bohren unterzogen, um die eigentliche Leiterplatte herzustellen. Die Strukturierung der äußeren Schicht ist ein wichtiger Schritt im PCB-Herstellungsprozess und dient in erster Linie dazu, das PCB-Designmuster in eine tatsächliche Leiterplatte zu überführen. Dieser Prozess muss in einer kontrollierten Umgebung durchgeführt werden, um die Qualität und Präzision der mehrschichtigen Leiterplatte zu gewährleisten. Fehler oder unsachgemäße Bedienung können zu Fehlern bei der Herstellung mehrschichtiger Leiterplatten oder zu einer Leistungsminderung des endgültigen elektronischen Geräts führen.

Chemische Kupferbeschichtung der Außenschicht

Die Galvanisierung der Außenschicht ist ein wichtiger Schritt im Herstellungsprozess mehrschichtiger Leiterplatten und dient in erster Linie dazu, die Leitfähigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Leiterplatte zu verbessern. Die Leiterplatte wird in einen Reinigungstank gelegt, um oberflächlichen Schmutz, Fett und andere Verunreinigungen zu entfernen. Nach der Reinigung wird die Leiterplatte in einen chemischen Verkupferungstank getaucht. Beim chemischen Verkupferungsprozess werden Kupferionen auf der Oberfläche der Leiterplatte elektrolytisch reduziert, wodurch ein gleichmäßiger Kupferfilm entsteht. Die chemisch verkupferte Leiterplatte wird dann in einen Reinigungstank gelegt, um chemische Stoffe und Verunreinigungen von der Oberfläche zu entfernen. Anschließend wird die chemisch verkupferte Leiterplatte in einen Vergoldungstank getaucht, um ihre Korrosionsbeständigkeit und Leitfähigkeit zu verbessern. Schließlich wird die vergoldete Leiterplatte in einem Reinigungstank gereinigt, um alle verbleibenden chemischen Stoffe und Verunreinigungen von der Oberfläche zu entfernen.

Mehrschichthärtung​

Das Aushärten mehrschichtiger Leiterplatten ist ein wichtiger Schritt im Leiterplattenherstellungsprozess und dient in erster Linie dazu, die mechanische Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit der Leiterplatte zu verbessern. Das Härtungsmittel wird auf die Oberfläche der Leiterplatte aufgetragen, um eine gleichmäßige Beschichtung zu gewährleisten. Die mit dem Härtungsmittel beschichtete Leiterplatte wird dann zum Trocknen in einen Ofen gelegt, um eine trockene Oberfläche zu erreichen. Die getrocknete Leiterplatte wird für den Aushärtungsprozess in eine Aushärtungskammer gelegt. In der Aushärtungskammer durchläuft das Härtungsmittel durch Methoden wie Wärmereaktion oder UV-Bestrahlung Vernetzungsreaktionen, wodurch eine harte und korrosionsbeständige Schutzschicht entsteht. Nach dem Aushärten wird die Leiterplatte aus der Aushärtungskammer genommen und zum Abkühlen in einen gut belüfteten Bereich gelegt. Die ausgehärtete Leiterplatte wird überprüft, um eine gleichmäßige, glatte Oberfläche ohne Defekte wie Blasen sicherzustellen.

Endverarbeitung

Die Endbearbeitung von Multilayer -Leiterplatten ist der letzte Schritt im Leiterplattenherstellungsprozess. Sie dient hauptsächlich dem Schneiden und Bohren der fertigen Leiterplatten, um den tatsächlichen Anforderungen elektronischer Geräte gerecht zu werden. Die vorbereiteten Leiterplatten werden in eine Schneidemaschine eingelegt und je nach Bedarf in verschiedene Größen und Formen geschnitten. Anschließend werden die zugeschnittenen Leiterplatten in eine Bohrmaschine geladen, um Löcher in verschiedenen Größen und Formen entsprechend den Leiterplatten-Designvorgaben zu bohren. Grate und Rückstände um die Bohrlöcher der Leiterplatten müssen durch einen Entgratungsprozess entfernt werden. Die entgrateten Leiterplatten werden anschließend in einem Reinigungsbad gereinigt, um Oberflächenschmutz, Fett und andere Verunreinigungen zu entfernen. Abschließend werden die bearbeiteten Leiterplatten geprüft, um sicherzustellen, dass ihre Abmessungen, Formen und Lochanordnungen den Leiterplatten-Designvorgaben entsprechen. Die geprüften Leiterplatten werden für Lagerung und Transport verpackt. Dieser Artikel gibt einen detaillierten Überblick über den Herstellungsprozess von Multilayer-Leiterplatten, einschließlich Leiterplattendesign, Innenlagenfertigung, Multilayer-Laminierung, Bohren, Außenlagenbearbeitung und weiteren wichtigen Schritten. Diese Schritte müssen in einer kontrollierten Umgebung durchgeführt werden, um die Qualität und Präzision der Leiterplatten zu gewährleisten. Darüber hinaus haben wir weitere wichtige Schritte wie die Galvanisierung der Außenschicht, die PCB-Aushärtung und die PCB-Endverarbeitung besprochen. Durch diese Schritte können wir hochwertige und leistungsstarke Multilayer-Leiterplatten herstellen, die den Anforderungen verschiedener elektronischer Geräte gerecht werden. Die Leiterplattenherstellung ist ein komplexer Prozess, der Fachwissen und Fähigkeiten in verschiedenen Bereichen erfordert. Wenn Sie hochwertige Leiterplatten herstellen müssen, empfehlen wir Ihnen SprintPCB als Fertigungspartner. SprintPCB verfügt über modernste Ausrüstung und umfassende Erfahrung, um Ihnen hochwertige Leiterplattenfertigungsdienstleistungen zu bieten.

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