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多层PCB层压工艺核心步骤,搞懂这4步就能提升良率

来源:捷配 时间: 2026/01/13 09:35:08 阅读: 24
    很多新手技术员都会问,为什么同样的材料,有的厂做的多层板层间结合力强、不易分层,有的厂却频频出现起泡、偏移问题?其实关键就在层压的每一步细节里。
 
 
问:什么是多层 PCB 层压工艺?它在多层板生产中起到什么作用?
答:多层 PCB 层压工艺,简单说就是把内层芯板、半固化片(PP 片) 按照预设的叠层结构,在高温、高压、真空的条件下,压合成一块整体多层板的过程。半固化片是核心粘合材料,它的主要成分是环氧树脂和玻璃纤维布,在层压高温下会融化流动,填充内层芯板之间的空隙,冷却后固化,让多层芯板紧密结合成一个整体。
 
它在多层板生产中的作用可以用 “三大核心” 来概括:第一,实现层间粘合,把分散的内层线路板粘合成具备电气连接功能的多层板;第二,保障层间绝缘,半固化片固化后形成稳定的绝缘层,避免不同层线路之间短路;第三,控制板材厚度和平整度,通过调整半固化片的张数和层压参数,精准控制成品多层板的厚度公差,满足不同产品的使用要求。
 
 
问:多层 PCB 层压工艺的核心步骤有哪些?每一步的关键控制点是什么?
答:完整的多层 PCB 层压工艺分为 4 个核心步骤,每一步都有不能忽视的控制点,一步错就可能导致整批板子报废。
  1. 叠层准备:精准排版是基础
     
    这一步的核心是按照叠层结构图,准确摆放内层芯板和半固化片。首先要对经过蚀刻、AOI 检测合格的内层芯板进行清洁,去除表面的油污、粉尘和氧化层 —— 如果芯板表面有杂质,层压后会直接导致层间起泡。
     
    然后根据设计要求选择半固化片的型号和张数,比如常见的 FR-4 多层板,常用的半固化片有 7628、2116 等规格,7628 的厚度更厚,适合做厚绝缘层,2116 则适合高密度互连的薄板。
     
    关键控制点:叠层对齐精度,内层芯板的定位孔必须和层压工装的定位销精准匹配,偏移量要控制在 ±0.1mm 以内,否则会导致后续钻孔、对位出现偏差;另外,半固化片的摆放要平整,不能有褶皱、缺角。
     
  2. 工装组装:创造稳定的层压环境
     
    叠层完成后,需要将其放入层压工装中,工装一般包括钢板、隔热板、缓冲垫、盖板等组件。缓冲垫的作用是让压力均匀传递到板材表面,避免局部压力不足导致的粘合不良;隔热板则能保证层压过程中温度均匀。
     
    关键控制点:工装清洁度和组装顺序,工装表面如果残留有树脂残胶,会压伤板材表面;组装顺序必须严格按照 “钢板→隔热板→缓冲垫→叠层板→缓冲垫→隔热板→钢板” 的顺序,颠倒顺序会导致温度或压力分布不均。
     
  3. 真空层压:高温高压是核心
     
    这是层压工艺的关键步骤,整个过程在真空层压机中进行,分为升温→保温→降温三个阶段。
     
    • 升温阶段:将层压机温度升高到 130-150℃,这个温度下半固化片的环氧树脂开始融化,变成流动态,填充内层芯板的空隙。升温速率要控制在 2-3℃/min,太快会导致树脂流动过快,出现胶瘤或树脂分布不均;太慢则会降低生产效率。
    • 保温阶段:温度保持在 170-180℃,压力控制在 2.0-3.0MPa,保温时间根据板材厚度调整,一般 30-60 分钟。这个阶段环氧树脂会发生交联反应,逐渐固化,形成稳定的绝缘层。同时,真空环境会抽走层间的空气和挥发物,避免产生气泡。
    • 降温阶段:在保持压力的前提下,将温度降到 50℃以下,让固化后的树脂稳定成型。降温速率要控制在 3-5℃/min,太快会导致板材内部产生应力,出现翘曲。
       
      关键控制点:温度、压力、真空度的协同控制,真空度要保持在 - 0.095MPa 以上,确保层间无气泡;压力不能过高或过低,过高会导致树脂被挤出,板材变薄,过低则层间结合力不足。
     
  4. 后处理:消除应力,保证品质
     
    层压完成后,需要对板子进行后处理,首先是拆工装,小心取出压合好的多层板,避免划伤表面;然后进行裁边,去除板子边缘的多余树脂和定位孔部分;最后进行烘烤处理,将板子放入烘箱,在 120℃下烘烤 2-4 小时,目的是消除层压过程中产生的内部应力,防止板子后期翘曲。
     
    关键控制点:烘烤温度和时间,温度太高会导致树脂老化,太低则无法有效消除应力;裁边时要保证边缘平整,无毛刺。
 
 
问:多层 PCB 层压工艺中最常见的缺陷有哪些?如何避免?
答:层压工艺最容易出现层间起泡、芯板偏移、板材翘曲、树脂枯竭这 4 种缺陷,对应的避免方法如下:
  • 层间起泡:核心原因是层间有空气、杂质或半固化片含胶量不足。避免方法是加强内层芯板清洁,确保真空度达标,选择含胶量稳定的半固化片。
  • 芯板偏移:主要是叠层时定位不准或层压压力不均。避免方法是使用高精度定位销,定期检查工装定位孔的磨损情况,确保层压压力均匀。
  • 板材翘曲:根源是降温速率过快或内层芯板铜箔分布不均。避免方法是控制降温速率,优化内层叠层结构,让铜箔分布尽量对称。
  • 树脂枯竭:是压力过大或半固化片张数不足导致树脂被挤出。避免方法是严格按照设计要求选择半固化片张数,合理设置层压压力。

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