高多层PCB设计需要知道的制造工艺知识

本文转载自微信公众号（吴川斌的博客）随着电子设备向更高性能、更小尺寸的方向发展，其对PCB的精密度和性能要求也越来越高。高多层PCB能够提供更多的走线层，让电路设计更加复杂和密集，从而满足高频高速传输的需求。并且，高多层PCB还能实现更好的信号完整性和电磁兼容性。这对于5G通信、高性能计算、汽车电子等高端应用领域来说尤为重要。因此，高多层PCB已成为PCB行业未来发展的重要趋势之一。对PCB设计工程师或者电子硬件设计工程师来说，了解高多层PCB相关的制造流程也是很有必要的。高多层PCB不仅仅是层数增加，其制造难度也成倍增加。相比单层、双层板，高多层PCB的生产制造会还需关注层间连接、层间堆叠和对准以及精确压合控制等工艺的管控，PCB在设计时还需要考虑信号完整性和电磁干扰以及热管理等问题，以充分利用高多层PCB的性能优势。从工艺、设备、设计能力到质量控制、协作能力，高多层板对PCB板厂的制造工艺水平有着更高的要求。在这篇文章，老wu打算介绍一些关于高多层PCB制造的关键流程步骤。
1.提交制造信息作为PCB制造的开始，首先，我们需要向PCB板厂提交相关的制造信息。PCB制造所需的信息和常见数据格式包括以下内容：Gerber文件（RS274X格式）Gerber RS274X 是目前的主流格式，输出的Gerber文件包括所有电路层、阻焊层、锡膏层、丝印（字符）层、板框、分孔图、制造要求（如多层板叠层结构示意图、层间介质厚度、阻抗管控要求、塞孔要求等）。同时Gerber文件还要能方便PCB板厂的工艺工程师识别各个Gerber文件对应的层信息，所以推荐按一定的命名约定对Gerber文件进行命名，比如嘉立创给出的这个命名规范是个不错的参考：钻孔文件钻孔文件包含所有钻孔坐标和直径数据，常用的文件格式是Excellon格式。网表数据IPC定义了兼容格式IPC-356，提供了生成网表和电气性能测试资料必须的所有信息。相较于单层或双面板而言，完整的 PCB 文档对多层 PCB 的制造非常重要，制造信息文档中最重要的信息是：• 完整的层结构• 有关基材的精确信息• 高频高速板材还需提供基材制造商及产品名称• 阻抗控制要求• 特殊工艺说明（比如塞孔要求）
2.制造信息审核PCB板厂对制造信息的审核目的是确定大致的制造成本，并为制造做准备。在产品制造或加工前，适当的前期分析可以节省时间和材料。PCB板厂的责任是确定它的工艺能力能否满足给定的产品。PCB 板厂会根据其制造工艺调整PCB设计的布线信息，比如过孔钻直径补偿或者走线蚀刻补偿等，目的是提高PCB可制造性，有些关键的修改板厂也会与PCB Layout进行沟通确认，当然，较为理想的情况是，在PCB设计进行过程就考虑了DFM可制造性并进行设计优化，这样会节省许多后期与PCB板厂沟通确认的时间。如果是在嘉立创打板，他们家还提供了一项“确认生产稿”的个性化服务可供选择，只要咱们仔细检查确认，便能发现自己设计上存在的问题，当然也能发现嘉立创工程师处理过程中的一些错误。如果是嘉立创的问题，别忘了找工程人员退回确认生产稿的费用。多层电路板的制造由PCB板厂完成，但其基材则由基材制造商提供，需要注意的是，基材的规格有许多种，每家PCB板厂的基材储备情况也各不相同，如果PCB叠层设计需要使用到特殊规格的半固化片以及芯板，最好提前与PCB板厂沟通了解基材的供货周期。选用好的原料才能做出性能优良的PCB。板材在PCB制造过程中发挥着关键作用，对PCB的性能和可靠性产生着重要影响，包括电气性能、热性能、机械强度、加工性能和环境适应性。在板材方面，嘉立创采用大厂原材料。针对4层板和6层板，嘉立创使用KB和中国台湾南亚板材，品质高，有保障。KB板料使用高质量的玻璃纤维增强环氧树脂（FR-4）作为基材，用高纯度的铜箔作为导电层，且经过严格的工艺处理，因此具有质量高、性能好的特点，被广泛应用于电子行业。而中国台湾南亚同样在市场上有不小的知名度，其提供的板料不仅具有良好的电气性能、较高的强度和刚性，而且耐高温、耐化学性能，能提高产品的可靠性和寿命。针对8层板和更高层，嘉立创使用中国台湾南亚和生益板料。其中，作为国内知名的覆铜板供应商，生益板料具有高标准、高品质、高性能、高可靠性的特点，行业认可度高，广泛应用于工业控制、医疗仪表/器械、消费电子、汽车等电子产品中。
4.多层板的制造流程采用沉金工艺、盘中孔工艺生产的PCB总之，多层板的制造相对于单双面板而言，不仅仅是多了一道内层工序这么简单，也不是将PCB生产稿直接扔给PCB板厂就完事了，至少在PCB设计环节，我们就应该了解PCB板厂的工艺能力，在设计时就引入DFM面向可制造性设计，在真正实施布线之前，我们需要与PCB板厂进行沟通，确定所需板材和叠层结构，以满足特定传输线结构的性能要求，并能以合理的成本和时间进行制造。