跳转到内容

内层线路工艺:图形转移与 DES

内层线路工艺:图形转移与 DES

多层板的制造从内层线路开始:在覆铜板上用图形转移技术做出第一层电路图形。这一阶段的”压膜 → 曝光 → 显影 → 蚀刻 → 退膜”是整条 PCB 制程的原理样板——外层线路、阻焊等工序都以同样的逻辑反复出现。理解本篇,后面的工序都能一通百通。

内层线路工序链
开料 → 前处理 → 压膜 → 曝光 → 显影 ─┐
├─ DES(显影·蚀刻·退膜连线)
蚀刻 → 退膜 ────────┘
→ 冲孔 → AOI 检查

其中**显影(Develop)、蚀刻(Etch)、去膜(Strip)**三道工序常连成一条线生产,简称 DES。

目的:依制前设计所规划的要求,将基板材料裁切成工作所需尺寸。

主要物料:覆铜板(由铜箔与绝缘层压合而成)。依要求有不同板厚规格;依铜厚可分为 H/H、1oz/1oz、2oz/2oz 等种类(oz 即盎司,1oz 铜厚约 35μm)。

注意事项:

  • 避免板边毛刺影响品质:裁切后进行磨边、圆角处理
  • 考虑板材涨缩:裁切后的板在送入下制程前需进行烘烤
  • 裁切须注意经纬方向与工程指示一致,以避免翘曲等问题

开料工序示意

目的:去除铜面上的污染物,增加铜面粗糙度,以利于后续的压膜制程。

主要消耗物料:磨刷。

铜面经前处理后形成微观粗糙的表面,干膜才能牢固地附着——粗糙度不足会导致后续蚀刻时有侧蚀、掉膜等隐患。

前处理后铜面状况示意

目的:将经处理之基板铜面通过热压方式贴上抗蚀干膜。

主要物料:干膜(Dry Film)。干膜是一层感光抗蚀材料,贴在铜面上充当后续蚀刻的保护层。

目的:经光线照射作用,将原始底片上的图像转移到感光底板上。

主要工具:底片 / 菲林(Film)。

工艺原理:UV 光透过底片照射干膜——白色透光部分发生光聚合反应,黑色不透光部分不发生反应。显影时,发生聚合反应的部分不能被溶解,保留在板面上。

至此,“哪部分铜最终保留”就已经由底片决定了:底片透明的区域对应未来要留下的线路。

曝光原理示意

目的:用碱液将未发生化学反应的干膜部分冲掉。

主要物料:K₂CO₃(碳酸钾)溶液。

工艺原理:水溶性干膜组成中含有机酸根,会与弱碱反应生成有机酸盐类,可被水溶解——于是未曝光(未聚合)的干膜被冲掉,露出其下的铜面;已聚合的干膜保留在板面上,作为蚀刻时的抗蚀保护层。

目的:利用药液将显影后露出的铜蚀掉,形成内层线路图形。

主要物料:蚀刻药液(CuCl₂,氯化铜)。

显影后”裸铜区”被蚀刻掉,“有膜区”的铜被保留——干膜保护的图案就真正变成了铜线路。

目的:利用强碱将保护铜面的抗蚀层剥掉,露出线路图形。

主要物料:NaOH(氢氧化钠)。

退膜后,内层线路图形完整显露——至此 DES 三连完成,一块”只有内层图形”的芯板诞生。

目的:利用 CCD 对位冲出检验作业用的定位孔及后续层压用的铆钉孔。

主要物料:钻刀。定位孔是后续所有对位工序的基准,精度直接影响层间对准。

AOI 检验(Automatic Optical Inspection,自动光学检测):

  • 目的:通过光学反射原理将图像回馈至设备处理,与设定的逻辑判断原则或资料图形相比较,找出缺点位置
  • 常见缺陷类型(中英对照):
    • 开路(Open)/ 微开路(Fine Open)
    • 短路(Short)/ 微短路(Fine Short)/ 面短路(Surface Short)
    • 缺口(Nick)/ 凸出(Protrusion)
    • 针孔(Pinhole)/ 铜渣(Copper Splash)
    • 缺焊盘(Missing Pad)/ 蚀刻过度(Overetched)
  • 注意:AOI 采用逻辑比较的测试方式,必然存在一定误判,故需通过人工加以确认——AOI 负责筛选,人工负责复判

AOI 缺陷类型示例一

AOI 缺陷类型示例二

  • 内层线路 = 图形转移 + DES 的标准示范,全部后续线路工艺都是它的变体
  • 曝光决定图形(底片),显影负责”显形”,蚀刻负责”成形”,退膜负责”露出”
  • 开料的经纬方向、压合的涨缩、冲孔的定位精度,都是内层阶段埋下的质量伏笔
  • AOI 是第一个质量关口,但需人工复判

下一篇进入层压与钻孔:把内层芯板与外层铜箔压合成多层板,并钻出层间互连的孔。


正在开发商业 IoT 产品?

我们提供 ESP32 ODM 定制设计与制造服务。从原型到量产——编写这套教程的团队,可以和你一起实现。

联系我们 →