Die Herstellung der inneren Schicht ist die erster und wichtigster Schritt bei der Herstellung mehrlagiger Leiterplatten.
Sobald die inneren Schichten laminiert sind, jeder Defekt wird dauerhaft und extrem schwierig oder unmöglich zu reparieren.
Aus der Sicht des Herstellers ist die Qualität der Innenschicht direkt entscheidend:
- Elektrische Leistung
- Genauigkeit der Ausrichtung von Schicht zu Schicht
- Gesamtertrag
- Langfristige Zuverlässigkeit
Dieser Artikel erklärt wie die inneren Schichten hergestellt werdenwas schiefgehen kann und wie Hersteller wie TOPFAST kontrollieren diesen Prozess, um eine stabile und qualitativ hochwertige PCB-Produktion zu gewährleisten.
Was ist die Herstellung von Innenschichten?
Die Herstellung der Innenschicht ist der Prozess der Erstellung von Schaltungsmustern auf den inneren Kupferschichten einer mehrlagigen Leiterplatte vor der Laminierung.
Jede innere Schicht enthält:
- Signalspuren
- Leistungsflugzeuge
- Geschliffene Flächen
Nach der Herstellung werden diese Schichten gestapelt und miteinander verbunden und bilden so die elektrische Kernstruktur der Leiterplatte.
Bei der Herstellung der Innenschicht verwendete Materialien
Kupfer-Clad-Laminat
Die inneren Schichten beginnen mit einem kupferkaschierten Laminat, bestehend aus:
- Ein glasfaserverstärktes Epoxid-Substrat (in der Regel FR-4)
- Kupferfolie auf einer oder beiden Seiten aufgeklebt
Die Dicke des Kupfers ist typisch:
- 0,5 Unzen
- 1 Unze
- 2 oz (weniger üblich für innere Signallagen)
Die Standardkupferdicke verbessert die Prozessstabilität und Kostenkontrolle.
Schritt-für-Schritt-Verfahren zur Herstellung der Innenschicht
Schritt 1 - Oberflächenvorbereitung
Vor der Belichtung muss die Kupferoberfläche gereinigt und entsprechend behandelt werden:
- Oxidation entfernen
- Verbesserung der Fotolackhaftung
Schlechte Oberflächenvorbereitung kann die Ursache sein:
- Fehler in der Spurendefinition
- Unstimmigkeiten beim Ätzen
Schritt 2 - Photoresist-Beschichtung
Ein Trockenfilm-Fotoresist wird auf die Kupferoberfläche laminiert.
Wichtige Überlegungen:
- Gleichmäßige Dicke
- Richtiger Laminierdruck
- Reinraumbedingungen
Dieser Fotolack bestimmt, welche Bereiche des Kupfers nach dem Ätzen übrig bleiben.
Schritt 3 - UV-Belichtung (Imaging)
Das Schaltungsmuster wird mit Hilfe von Fotolack auf den Fotolack übertragen:
- Fototools
- UV-Licht-Exposition
Die Genauigkeit in diesem Stadium wirkt sich aus:
- Leiterbahnbreite und -abstände
- Registrierung zwischen Ebenen
Bei TOPFAST wird die Bildgebungsgenauigkeit genauestens kontrolliert, um die Feinentwurf bei gleichbleibendem Ertrag.
Schritt 4 - Entwickeln
Nach der Belichtung wird die Platte entwickelt:
- Nicht belichteten Fotolack entfernen
- Freilegen der wegzuätzenden Kupferbereiche
Eine unvollständige Entwicklung kann dazu führen:
- Reste von Fotolack
- Radierfehler später
Schritt 5 - Ätzen
Beim chemischen Ätzen wird unerwünschtes Kupfer entfernt, so dass das gewünschte Schaltungsmuster übrig bleibt.
Die wichtigsten Herausforderungen:
- Kontrolle der Ätzrate
- Verhinderung von Unterschneidungen
- Beibehaltung der Spurgeometrie
Mit abnehmender Leiterbahnbreite wird das Ätzen schwieriger und ertragsabhängiger.
Schritt 6 - Abziehen des Fotolacks
Nach dem Ätzen wird der restliche Fotolack abgezogen, so dass die fertigen Kupferbahnen sichtbar werden.
Zu diesem Zeitpunkt ist das Schaltungsmuster der inneren Schicht vollständig.
Häufige Defekte der Innenschicht und ihre Auswirkungen
Überätzung und Unterätzung
- Überätzung reduziert Leiterbahnbreite
- Unterätzung hinterlässt Kupferrückstände
Beides kann dazu führen:
- Impedanzabweichung
- Kurze Hosen oder offen
Variation der Linienbreite
Verursacht durch:
- Bildverschiebung
- Instabilität der Ätzung
Die Variation der Linienbreite wirkt sich aus:
- Signalintegrität
- Hochgeschwindigkeitsleistung
Kurze Hosen und Öffnungen
Diese Mängel sind besonders kritisch, weil:
- Sie können nach der Laminierung nicht mehr repariert werden.
- Sie können zu einem Totalausfall der Leiterplatte führen.
Innenschicht AOI (Automatisierte optische Inspektion)
Warum AOI Ist unerlässlich
Vor dem Laminieren werden die inneren Schichten mit AOI geprüft, um sie zu erkennen:
- Kurze Hosen
- Öffnet
- Fehlendes Kupfer
- Überschüssiges Kupfer
Dieser Schritt verhindert, dass fehlerhafte Innenschichten in die Laminierung gelangen.
Die Perspektive des Herstellers
Bei TOPFAST wird die AOI der inneren Schicht als eine ErtragsschutztorDies ist kein optionaler Schritt, insbesondere bei Leiterplatten mit hoher Lagenzahl oder feinen Linien.
Wie sich die Qualität der Innenlagen auf die endgültige PCB-Leistung auswirkt
Defekte in der inneren Schicht können dazu führen:
- Signalverlust
- Nebensprechen
- Fragen der Energieintegrität
- Geringere Zuverlässigkeit bei thermischer Belastung
Bei Hochgeschwindigkeitsdesigns mit hoher Dichte ist die Genauigkeit der Innenschicht oft kritischer als das Aussehen der äußeren Schicht.
Design-Faktoren, die die Herstellbarkeit der Innenschicht beeinflussen
Aus Sicht der Fertigung verbessern sich die Kosten und die Ausbeute, wenn Konstrukteure arbeiten:
- Vermeiden Sie unnötige ultrafeine Spuren
- Konsistente Leiterbahnbreiten beibehalten
- Verwenden Sie die vom Hersteller empfohlenen Stackups
- Ausgewogene Kupferverteilung über die Schichten
Eine frühzeitige Kommunikation zwischen Konstruktion und Fertigung verringert das Risiko der inneren Schichten.
Wie TOPFAST die Qualität der Innenschichtfertigung kontrolliert
TOPFAST wendet bei der Herstellung von Innenschichten einen Ansatz an, bei dem die Fertigung im Vordergrund steht:
- Verwendung standardisierter Bildgebungs- und Ätzparameter
- Anwendung der AOI-Inspektion vor der Laminierung
- Überwachung des Ätzfaktors und der Variation der Linienbreite
- Frühzeitige Bereitstellung von DFM Feedback zu Innenschichtdesigns
Das Ziel ist stabiler Ertrag, vorhersehbare Leistung und skalierbare Produktion.
Kostenerwägungen bei der Herstellung von Innenschichten
Die Kosten für die innere Schicht steigen mit:
- Höhere Lagenzahl
- Feinere Spuren und Abstände
- Enge Impedanztoleranzen
- Fortschrittliche Materialien
Die Optimierung des Designs der Innenschicht ist eine der die effektivsten Wege zur Senkung der PCB-Gesamtkosten ohne Abstriche bei der Qualität.
Schlussfolgerung
Die Herstellung der Innenlagen bildet die Grundlage für jede mehrlagige Leiterplatte.
Nach dem Laminieren kann die Qualität der Innenschicht nicht mehr korrigiert werden; sie kann nur noch akzeptiert oder abgelehnt werden.
Wenn Designer und Einkäufer wissen, wie die Innenschichten hergestellt werden, können sie dies tun:
- Verbesserung der Herstellbarkeit
- Ertrag erhöhen
- Kosten reduzieren
- Verbesserung der langfristigen Zuverlässigkeit
Mit kontrollierten Prozessen und frühzeitiger DFM-Einbindung, TOPFAST gewährleistet die Qualität der Innenschicht und unterstützt eine zuverlässige und leistungsstarke Leiterplattenherstellung.
Weiterführende Lektüre： Schritt-für-Schritt PCB-Herstellungsprozess
Inner Layer Fabrication Prozess FAQ
F: Was versteht man unter der Herstellung von Innenlagen bei der Leiterplattenherstellung? A: Bei der Innenlagenfertigung werden vor der Laminierung Schaltkreismuster auf den Innenlagen der Leiterplatte erzeugt.
F: Warum ist die Qualität der inneren Schicht so wichtig? A: Defekte in den inneren Schichten können nach der Laminierung nicht mehr repariert werden und wirken sich direkt auf die Zuverlässigkeit und Leistung aus.
F: Welche Inspektion wird für die inneren Schichten verwendet? A: Die automatische optische Inspektion (AOI) wird zur Erkennung von Kurzschlüssen, Unterbrechungen und Musterdefekten eingesetzt.
F: Erhöhen sich die Kosten für die Innenschicht durch die Feinstruktur? A: Ja. Feinere Spuren erfordern eine strengere Prozesskontrolle und verringern die Ausbeute, was die Kosten erhöht.
F: Wie stellt TOPFAST die Qualität der Innenschicht sicher? A: TOPFAST verwendet standardisierte Prozesse, AOI-Inspektion und DFM-Prüfung, um die Qualität der Innenlagen zu kontrollieren.