分享并解釋如何在 PCB 設計中構建多層 PCB 堆棧

多層PCB的疊層有兩層以上。 堆疊是設計中最重要的方面之一。 它描述了如何在多層板上排列層。 正確堆疊的電路板將減少電磁輻射、串擾并提高信號完整性。

什么是 PCB 堆棧？

堆疊描述了按順序構建多層板。 它提供重要信息，例如制造 PCB 所需的材料厚度和銅重量。 堆疊也稱為堆疊。 該堆棧還提供了有關不同受控阻抗路由（例如，50 歐姆、100 歐姆差分）的路由寬度的詳細信息。

電路板中有哪些不同的層？

疊層主要由金屬箔、半固化片和覆銅板（芯）組成。

金屬箔：銅是 PCB 架構中最常用的金屬箔。

預浸料：是一種浸漬環氧樹脂的交織玻璃布。 樹脂是半固化的。

覆銅板：覆銅板是由單層或多層半固化片與上下銅箔粘合而成。 這也被稱為核心。

PCB 堆疊中的電源層和地平面

電源層是連接電源的銅層。 在PCB設計中通常指定為VCC。 電源層的主要作用是為PCB提供穩定的電源。 在多層板上，如果某個組件需要汲取電力，只需將其連接到與電源層接觸的過孔即可。 類似地，地平面是連接到 PCB 中公共接地點的扁平銅層。

使用電源/地平面的優點

組件的電源和地引腳可以很容易地連接到電源和地平面。

它提供了清晰的電流返回路徑，尤其是對于高速信號。 這反過來又減少了 EMI（電磁干擾）。

電源層比布線具有更大的載流能力。 這也降低了 PCB 的工作溫度。

什么是PCB涂層？

層壓是通過將層壓置于極端溫度和壓力下，將預浸料和銅箔粘合到基板 PCB 內層的過程。 所選 PCB 材料的數據表中提到了溫度和壓力值。

標準板厚是多少？

PCB的厚度主要取決于銅厚、所用材料、層數和使用環境等因素。 普通板的標準厚度約為 62 密耳（1.57 毫米）。 如今，隨著各種應用中銅層的重量和數量不斷增加，PCB變得越來越復雜。 因此，PCB往往會變厚。 根據客戶要求，制造商現在正在制造兩種新標準厚度的 PCB，93 密耳（2.36 毫米）和 125 密耳（3.17 毫米）（分別是舊標準厚度的 150% 和 200%）。

為什么 PCB 需要多層？

在這個現代時代，電子設備變得越來越復雜，由更多的元件和電路組成。 在單層 PCB 中包含復雜電路是一項繁瑣的工作。 您可以通過向堆棧添加層來解決此問題。

讓我們來看看多層板的一些優點：

它們可以容納現代電子設備所需的復雜電路。

擁有更多層意味著電路板比單面 PCB 更厚，因此更耐用。

多層板需要更多的規劃和密集的生產過程，因此其質量高于其他類型的板。

使用多個 PCB 組件將需要多個連接點。 另一方面，多層板設計為與單個連接點一起工作，簡化了電子設備的設計并進一步減輕了重量。

如何制作多層電路板？

第一步：內核選擇

堆棧表示用于制作多層電路板的材料。 會議提供以下信息：

銅的厚度和重量

使用的環氧玻璃類型

面板尺寸

第 2 步：清潔

內層應進行化學/機械清潔或兩者同時進行，以去除銅表面的污染物。

第三步：內層成像

成像材料放置在銅表面上。 它覆蓋所需的銅電路并暴露多余的銅。

第 4 步：蝕刻剝離

對內層進行化學蝕刻以去除多余的銅。 然后剝離光致抗蝕劑以暴露銅電路。

第五步：自動光學檢測

進行自動光學檢測，檢測人眼無法檢測到的缺陷（短路/內層開路）。

第六步：氧化物處理

層壓前，必須對內層裸露的銅線路進行處理，以提高附著力。 改進的附著力還可以提高整體板的結構強度和可靠性。

第7步：躺下

對所有內層重復步驟 1 到 6。 例如，這些步驟將針對第 2、3 層和第 4、5 層執行。

第八步：覆膜

在此步驟中，疊層在真空室中被壓制和加熱。 層壓過程從應用真空開始，以去除所有殘留的空氣和氣體。 之后，對層壓施加熱量和壓力，使預浸料中的樹脂分子鍵合。

第 9 步：鉆孔

在層壓過程之后，層壓板被裝載到鉆孔機上的出口材料板上。 在PCB上鉆孔，形成通孔和通孔。 出口材料減少了毛刺的形成。 毛刺是鉆軸穿過板材時形成的銅突起。 了解

第 10 步：去毛刺和去污

在此步驟中，去除鉆孔過程中形成的銅毛刺。 它還可以去除銅表面的所有指紋。 去污是在鉆孔過程中去除熔融樹脂的過程。 將PCB板浸入一系列化學溶液中，然后浸入高錳酸鉀或濃硫酸中，去除環氧樹脂污漬。 它也可以通過等離子處理來凈化。

第十一步：鉆孔鍍銅

去毛刺去污后，鉆孔應用化學方法鍍銅。

HDI板堆疊

高密度互連，即HDI，是印刷電路板單位面積的布線密度高于傳統印刷電路板。 一般來說，HDI PCB包括微孔、盲孔、埋孔、疊層和高信號性能的考慮。

順序層壓

PCB是通過在銅層之間層壓環氧預浸玻璃纖維板制造的。 這些層在高溫和高壓下層壓在一起。 順序堆疊是在銅層和堆疊子集（堆疊）之間插入電介質的過程。

6層微孔疊層

埋通孔可以使用順序層壓工藝構建到 HDI 板中。 第一步是制造通過埋孔連接的層（給定層中的第 2、3、4 和 4 層）。 接下來，層壓外層（第 1 層和第 6 層）并鉆出微通孔。

現在讓我們假設設計需要 L1 和 L3 之間的連接。 L6 和 L4。 實現此設計的最佳方法是使用交錯或堆疊的過孔。

交錯的通孔本質上意味著更少的工藝步驟。 我們不需要用銅填充激光鉆孔，因為第二個激光鉆不會落在第一個激光鉆上。 微通孔的填充或電鍍通常是在專門用化學藥品設計的電鍍槽中進行的。 將激光鉆出的微孔從通孔底部電鍍到通孔頂部，直至完全填滿孔。 電鍍激光鉆微通孔會增加工藝時間和成本。

HDI 堆疊術語

HDI堆疊結構可根據微孔層數和微孔之間的內部層數分為堆疊類別。 這些類別由公式 XNX 確定，其中 x 是微孔的層數，N 是微孔之間的內層數。

PCB堆疊建議

電路板的成本需要優化得盡可能低。 為此，需要考慮以下幾點：

每層順序層壓都需要額外的時間和過程。 因此，數量上更多的順序層壓會增加成本和交貨時間表。 最好將連續層數限制在 3 層或更少。

堆疊的通孔需要在每個連續層之后填充。 這需要更多的制造工藝步驟和時間。 因此，如果可以避免堆疊通孔，建議采用交錯通孔。

廠家要求堆疊時，請明確提出層間機械埋孔和交錯埋孔的要求。

有些材料不適合順序層壓。 連續層壓板的適用性應由制造商驗證。

成功的 PCB 設計在很大程度上取決于堆疊。 精心設計的堆棧允許設計人員優化設計以獲得更好的信號完整性并減少串擾和 EMI。 在本文中，我們介紹了 PCB 疊層制造步驟的基本見解。 如果您想了解更多關于特定主題的信息，請在評論部分告訴我們。 PCB加工廠講解PCB設計中如何搭建多層PCB疊層。 堆疊是設計中最重要的方面之一。