多層 PCB 的堆疊層數(shù)超過(guò)兩層。堆疊是設(shè)計(jì)中最重要的方面之一。它描述了多層板中的層是如何排列的。準(zhǔn)確堆疊的電路板將減少電磁輻射、串?dāng)_并提高信號(hào)完整性。

什么是 PCB 堆疊？

6 層 PCB 堆疊（以英寸為單位的厚度）

Stack-up 描述了按順序構(gòu)建多層板。它提供了制造 PCB所需的材料厚度和銅重量等重要信息。堆疊也稱為堆積。該疊層還提供了不同受控阻抗走線（例如 50 歐姆、100 歐姆差分）的走線寬度的詳細(xì)信息。上圖顯示了 6 層堆疊的示例。

電路板中有哪些不同的層？

PCB中存在不同的層

疊層主要由金屬箔、預(yù)浸料和覆銅板（芯）組成。

金屬箔：銅是PCB結(jié)構(gòu)中最常用的金屬箔。

預(yù)浸料：是一種浸漬環(huán)氧樹脂的交織玻璃布。樹脂處于半固化狀態(tài)。

玻璃纖維編織

覆銅板：單層或多層預(yù)浸料與頂部和底部銅箔粘合在一起，制成覆銅板。這也稱為核心。

PCB 堆疊中的電源層和接地層

電源層是連接到電源的銅層。在PCB 設(shè)計(jì)中通常指定為 VCC 。電源層的主要功能是為 PCB 提供穩(wěn)定的電壓供應(yīng)。在多層板中，如果一個(gè)組件需要消耗電源，那么它只需連接到與電源平面接觸的通孔。同樣，接地平面是連接到 PCB 中公共接地點(diǎn)的扁平銅平面。

使用電源/地平面的優(yōu)點(diǎn)

1. 組件的電源和接地引腳可以輕松連接到電源和接地層。

2. 它提供了清晰的電流返回路徑，特別是對(duì)于高速信號(hào)。這反過(guò)來(lái)又降低了EMI（電磁干擾）。

3. 電源層比走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層壓？

PCB層壓

層壓是將疊層置于極端溫度和壓力下以將預(yù)浸料和銅箔粘合到基板 PCB 內(nèi)層的過(guò)程。所選PCB 材料的數(shù)據(jù)表中提到了溫度和壓力值。

標(biāo)準(zhǔn)板厚是多少？

PCB的厚度主要取決于銅厚、所用材料、層數(shù)、運(yùn)行環(huán)境等因素。傳統(tǒng)電路板的標(biāo)準(zhǔn)厚度約為62 密耳（1.57 毫米）。今天，隨著各種應(yīng)用的銅層重量和層數(shù)增加，PCB 變得更加復(fù)雜。因此，PCB 往往會(huì)變得更厚。制造商根據(jù)客戶的要求，現(xiàn)在正在制造兩種新標(biāo)準(zhǔn)厚度的 PCB，93 密耳（2.36 毫米）和 125 密耳（3.17 毫米）（舊標(biāo)準(zhǔn)厚度的 150% 和 200%）。

為什么我們需要在 PCB 中使用多層？

在這個(gè)現(xiàn)代時(shí)代，電子設(shè)備變得越來(lái)越復(fù)雜，并且由更多的組件和電路組成。在單層 PCB 中容納復(fù)雜的電路成為一項(xiàng)繁瑣的任務(wù)。這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)在堆疊中添加層來(lái)解決。

 讓我們來(lái)看看多層板的幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

1. 它們能夠適應(yīng)現(xiàn)代電子設(shè)備所需的復(fù)雜電路。 

2. 擁有更多層意味著電路板更厚，因此比單面 PCB 更耐用。

3. 多層板需要更多的規(guī)劃和密集的生產(chǎn)過(guò)程，因此它們比其他類型的板具有更高的質(zhì)量。

4. 使用多個(gè)PCB 組件需要多個(gè)連接點(diǎn)。另一方面，多層板設(shè)計(jì)為與單個(gè)連接點(diǎn)一起工作，簡(jiǎn)化了電子設(shè)備的設(shè)計(jì)并進(jìn)一步減輕了重量。

多層電路板是如何制作的？

第一步：內(nèi)層芯選擇

PCB芯材

疊層指定用于制造多層電路板的材料。構(gòu)建提供以下信息：

• 銅的厚度和重量

• 要使用的環(huán)氧玻璃類型

• 面板尺寸

第 2 步：清潔

內(nèi)層經(jīng)過(guò)化學(xué)/機(jī)械清潔或兩者兼而有之，以去除銅表面的污染物。

第三步：內(nèi)層成像

內(nèi)層成像

成像材料放置在銅表面上。它覆蓋了所需的銅電路并暴露了不需要的銅。

第 4 步：蝕刻剝離

內(nèi)層經(jīng)過(guò)化學(xué)蝕刻以去除不需要的銅。然后剝離光刻膠以露出銅電路。

第 5 步：自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)

執(zhí)行自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)以發(fā)現(xiàn)人眼無(wú)法檢測(cè)到的缺陷（內(nèi)層短路/開路）。

 第 6 步：氧化物處理

PCB氧化處理

內(nèi)層裸露的銅電路必須在層壓前進(jìn)行處理，以提高附著力。改進(jìn)的附著力還增加了結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和整體板的可靠性。

第 7 步：上籃

對(duì)所有內(nèi)層重復(fù)步驟 1 到 6。例如，將在第 2、3 和 4、5 層執(zhí)行這些步驟。

第 8 步：層壓

PCB疊層層壓

在該步驟中，堆疊在真空室中被加壓和加熱。層壓過(guò)程首先應(yīng)用真空以去除所有夾帶的空氣和氣體。隨后，對(duì)疊層施加熱量和壓力，使預(yù)浸料中的樹脂發(fā)生分子鍵合。

第 9 步：鉆孔

在層壓過(guò)程之后，層壓板被裝載在鉆床上的出口材料板上。在 PCB 上鉆孔以制作通孔和通孔。出口材料減少了毛刺的形成。毛刺是鉆軸穿板時(shí)形成的銅突出部分。要了解有關(guān)鉆孔的更多信息，請(qǐng)查看我們的文章PCB 鉆孔解釋：該做什么和不該做什么。

第 10 步：去毛刺和去污漬

這一步是去除鉆孔過(guò)程中形成的銅毛刺。它還可以去除銅表面上的任何指紋。除膠渣是在鉆孔過(guò)程中去除摩擦熔化的樹脂的過(guò)程。將 PCB 面板浸入一系列化學(xué)溶液中，然后浸入高錳酸鉀或濃硫酸，即可去除環(huán)氧樹脂污跡。除膠渣也可以通過(guò)等離子體處理進(jìn)行。

第十一步：鉆孔鍍銅

鉆孔鍍銅。

在去毛刺和去污漬后，使用化學(xué)鍍方法對(duì)鉆孔進(jìn)行鍍銅。

HDI 板堆疊

高密度互連或HDI電路板是單位面積布線密度高于傳統(tǒng)印刷電路板的印刷電路板。一般來(lái)說(shuō)，HDI PCB 包括微孔、盲孔、埋孔、組合疊片和高信號(hào)性能考慮。

順序?qū)訅?/strong>

PCB 是通過(guò)在銅層之間層疊環(huán)氧樹脂預(yù)浸玻璃纖維板來(lái)制造的。這些層在高溫高壓下層壓在一起。順序?qū)訅菏窃阢~層和層壓子集（層壓層）之間插入電介質(zhì)的過(guò)程。

帶有微孔的 6 層堆疊

可以使用順序?qū)訅汗に噷⒙窨變?nèi)置到 HDI 板中。第一步是制造通過(guò)埋孔連接的層（給定疊層中的第 2、3、4 和 5 層）。接下來(lái)，層壓外層（第 1 層和第 6 層）并鉆出微通孔。

現(xiàn)在，讓我們假設(shè)此設(shè)計(jì)需要 L1 和 L3 之間的連接；L6 和 L4。實(shí)現(xiàn)此設(shè)計(jì)的最佳方法是使用交錯(cuò)或堆疊過(guò)孔，如下所示。

具有交錯(cuò)微孔的 6 層疊層

在上面的堆疊中，我們可以看到微通孔是堆疊和交錯(cuò)的。堆疊通孔更節(jié)省空間。然而，它們不太可靠并且需要復(fù)雜的制造，導(dǎo)致制造價(jià)格增加。

交錯(cuò)通孔本質(zhì)上意味著更少的工藝步驟。我們不必用銅填充激光鉆孔，因?yàn)榈诙€(gè)激光鉆孔不會(huì)落在第一個(gè)激光鉆孔上。填充或電鍍關(guān)閉的微孔通常發(fā)生在用化學(xué)設(shè)計(jì)的特殊電鍍槽中。它將激光鉆孔的微孔從通孔底部鍍到通孔頂部，直到完全填滿孔。電鍍一個(gè)激光鉆孔的微孔關(guān)閉會(huì)增加該過(guò)程的時(shí)間和成本。

HDI 疊層的命名法

根據(jù)微孔層數(shù)和微孔之間的內(nèi)層數(shù)，HDI 堆疊架構(gòu)被分為堆疊類。這些類別由公式 XNX 確定，其中 x 是微孔層數(shù)，N 是微孔之間的內(nèi)層數(shù)。

HDI PCB 疊層的命名法

帶有埋孔的 HDI PCB 疊層的命名法

HDI 堆疊示例

1+4+1 堆疊

1+4+1 HDI 堆疊

上面的疊層顯示了 6 層疊層 (1+4+1) 的示例，電路板兩側(cè)各有一個(gè)微孔層。

2+4(6b)+2 疊加

2+4(6b)+2 HDI 堆疊

上圖顯示了一個(gè) 8 層堆疊示例，電路板兩側(cè)有兩個(gè)微孔層，微孔層之間有 6 個(gè)埋孔層。

PCB 堆疊建議

需要盡可能低地優(yōu)化電路板的成本。要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要考慮以下幾點(diǎn)：

1. 每一層順序?qū)訅憾夹枰~外的時(shí)間和過(guò)程。因此，更多數(shù)量的連續(xù)層壓會(huì)增加成本和交付時(shí)間表。最好將連續(xù)層數(shù)限制為 3 個(gè)或更少。 

2. 堆疊過(guò)孔需要在每個(gè)連續(xù)層之后進(jìn)行填充。這需要更多的制造工藝步驟和時(shí)間。因此，如果可以避免堆疊過(guò)孔，建議使用交錯(cuò)過(guò)孔。 

3. 向制造商要求疊層時(shí)，應(yīng)明確提及其間需要機(jī)械埋孔的層以及交錯(cuò)和埋孔的要求。 

4. 有些材料不適合順序?qū)訅骸?/span>制造商應(yīng)驗(yàn)證用于連續(xù)層壓的材料的適用性。 

成功的 PCB 設(shè)計(jì)在很大程度上依賴于堆疊。精心設(shè)計(jì)的堆疊使設(shè)計(jì)人員能夠優(yōu)化他們的設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)更好的信號(hào)完整性并減少串?dāng)_和 EMI。在本文中，我們介紹了 PCB 疊層制造步驟的基本見(jiàn)解。如果您想了解更多關(guān)于任何特定主題，請(qǐng)?jiān)谠u(píng)論部分告訴我們。