印制電路板傳輸線的制作工藝仿真

康曉斌

（西安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西安，710077）

印制電路板制作過程中的真實(shí)互聯(lián)線有傳輸線和過孔物理互聯(lián)。由于在制作的過程中存在著印制電路板傳輸線幾何結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)的理論穿線存在差異以及印制電路板在進(jìn)行高速數(shù)據(jù)傳輸時(shí)存在著信號(hào)損失，嚴(yán)重影響了傳輸信號(hào)的完整性。

1 印制電路板傳輸線制作工藝概述

印制電路板發(fā)展到今天已經(jīng)經(jīng)歷了漫長的發(fā)展歷程，目前印制電路板傳輸線的制作技術(shù)主要有六種分別是：涂料法、模壓法、粉末燒結(jié)法、噴涂法、真空鍍膜法以及化學(xué)沉積法。但是，在實(shí)際應(yīng)用的過程中，由于這些方法具有明顯的弊端，因此并沒有成為印制電路板傳輸線制作的通用工藝。英國Eisler于1936年提出了利用銅箔蝕刻法制作傳輸導(dǎo)線，成為現(xiàn)代制作印制電路板傳輸線的通用技術(shù)，為現(xiàn)代印制電路板的快速發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

現(xiàn)代印制電路板傳輸線使用最為廣泛的制作技術(shù)是銅箔蝕刻法。現(xiàn)代印制電路板的主要制作過程是在玻璃纖維布增強(qiáng)環(huán)氧樹脂半固化片的兩面都覆蓋上銅箔材料，再以高溫壓合即可形成CCL。銅箔蝕刻法指的是在覆蓋有銅箔基板的兩面都粘貼上抗蝕刻光阻薄膜，進(jìn)而在干膜上曝光完成導(dǎo)線圖形的影像轉(zhuǎn)移，導(dǎo)線圖的顯影是通過碳酸鈉溶液實(shí)現(xiàn)的，去除銅箔沒有必要進(jìn)行保留的蝕刻光阻薄膜，然后使用氯化銅思科溶液去除不需要的銅箔，最后使用氫氧化鈉溶液出去覆蓋在印制電路板傳輸線表面的干膜，如此就完成了雙面導(dǎo)線的內(nèi)層印制電路板稱之為內(nèi)層芯板。在制作的過程中將多個(gè)內(nèi)層芯板通過熱壓合就開了以形成多層印制電路板，在經(jīng)過機(jī)械鉆孔，并在機(jī)械孔上通過化學(xué)沉積銅和電鍍銅技術(shù)完成孔壁的金屬化，實(shí)現(xiàn)多層印制電路板的層間導(dǎo)通，然后采用同樣的方法完成最外兩層的導(dǎo)線圖形制作。最后在印制電路板的表面涂覆上阻焊層和表面處理后，就形成了完整的印制電路板。

2 傳輸線制作工藝研究

2.1 印制電路板傳輸線影像轉(zhuǎn)移工藝

印制電路板傳輸線影像轉(zhuǎn)移工藝，工藝流程比較長同時(shí)對(duì)生產(chǎn)設(shè)備精度要求以及工藝穩(wěn)定性要求高。印制電路板傳輸線影像轉(zhuǎn)移工藝流程主要分為銅面前處理、貼干膜、曝光、顯影、蝕刻以及退膜六個(gè)部分。

銅面前處理的主要目的是為了對(duì)覆銅基表面進(jìn)行清潔工作，去除銅箔表面的油脂、手跡以及氧化銅等雜質(zhì)，并對(duì)銅箔的表面進(jìn)行適量的粗化工作，以使蝕光阻薄膜具有良好的附著力。銅面前處理經(jīng)常的使用方法主要有機(jī)械刷磨法、化學(xué)清洗法等等。

貼干膜主要目的是通過熱壓將蝕刻光阻膜粘貼到已經(jīng)被清理過的銅箔便面，這是完成印制電路板傳輸線圖形影像轉(zhuǎn)移工作的基礎(chǔ)。

曝光指的是在紫外線的照射下，保留在銅箔上的抗蝕光阻薄膜在UV光引發(fā)下發(fā)生自由集聚合反映，產(chǎn)生不溶于碳酸鈉顯影液的高分子化合物，從而在導(dǎo)線成形的蝕刻過程中起到保護(hù)作用。

印制電路板傳輸線影像轉(zhuǎn)移工藝的顯影步驟的主要目的是將銅箔表面的不需要的顯影液清除，一般使用的方法是使用碳酸鈉與干膜中所含的化學(xué)物質(zhì)羧基發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使鈉離子取代羧基中的羥基，形成可溶于水的R-CONa。

導(dǎo)線圖形蝕刻是進(jìn)行印制電路板影像轉(zhuǎn)移的最為關(guān)鍵的控制點(diǎn)，是形成實(shí)際傳輸線與設(shè)計(jì)傳輸線幾何結(jié)構(gòu)差異的最主要影響因素?，F(xiàn)代印制電路板的傳輸線主要是采用氯化銅蝕刻法獲得的。

在完成以上幾步工作的前提下，將沒有被干膜覆蓋的銅箔蝕刻剔除出去，就可以獲得與設(shè)計(jì)中相同的導(dǎo)線圖，由于在進(jìn)行印制電路板蝕刻的過程中存在著水池效應(yīng)，因此實(shí)際設(shè)計(jì)的印制電路板傳輸線橫截面會(huì)呈現(xiàn)出梯形結(jié)構(gòu)。這與設(shè)計(jì)導(dǎo)線的矩形截面存在著幾何結(jié)構(gòu)差異。

3 多層板壓合工藝

多層板壓合是印制電路板傳輸線制作工藝對(duì)信號(hào)完整性影響最主要的因素之一，其工藝穩(wěn)定性要求高，生產(chǎn)設(shè)備精度高，過程理論復(fù)雜。本文的六層板為研究對(duì)象，對(duì)多層板壓合的工藝流程和工作機(jī)理進(jìn)行分析與討論。多層板壓合的工藝流程主要分為壓合前處理、疊板、熔合/鉚合、壓板等四個(gè)部分。

層壓處理是多層板工藝的最關(guān)鍵的程序之一，其目的主要是為清除銅表面的雜質(zhì)并進(jìn)行一定的粗化，保證層間結(jié)合力在各種環(huán)境中進(jìn)行可靠性測試時(shí)，保持穩(wěn)定的互聯(lián)特性。

疊板與融合程序只要指的是將已經(jīng)制作好的內(nèi)層新版按照設(shè)計(jì)的順序疊放并融合在一起，并使用熱壓機(jī)進(jìn)行壓合。

層間對(duì)準(zhǔn)度是多層板壓合一項(xiàng)十分重要的指標(biāo)，影像層間對(duì)準(zhǔn)度最主要的偏差來源包括四個(gè)方面分別是：內(nèi)層影像轉(zhuǎn)移曝光用底片尺寸變化的尺寸偏差、內(nèi)層芯板的尺寸穩(wěn)定性、壓合對(duì)位系統(tǒng)設(shè)計(jì)和定位方法產(chǎn)生的誤差。

4 結(jié)語

印制電路板傳輸線在印制電路板的制作過程中，起著十分重要的作用。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，利用新技術(shù)進(jìn)行印制電路傳輸線的制作，必將為提高印制電路板的質(zhì)量作出巨大貢獻(xiàn)。

圖1 多層板壓合工藝流程圖

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