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多層PCB製造プロセス：多層PCBに関する10の簡単なガイダンス

2023-05-22記者: SprintPCB

PCBは電子機器に不可欠な部品であり、さまざまな電子部品を接続したり、電力を供給したりするために使用されます。多層PCBは、コンピューター、スマートフォン、医療機器などのより複雑な電子機器に使用されています。多層PCBの製造プロセスは、単層PCBよりも複雑で、高度な技術と専門知識が必要です。この記事では、多層PCBの製造プロセスを理解するのに役立つ簡単なガイドを提供します。この記事では、多層PCBの製造プロセスに関する10の簡単なガイダンスを提供し、多層基板の製造プロセスと具体的な手順を説明します。多層プリント基板

まず、多層PCBの製造プロセスにはいくつのステップがありますか？答えは10ステップで、設計、内層の製造、穴あけ、化学銅めっき、積層、プレス、外層グラフィック処理、外層化学銅めっき、硬化、最終処理が含まれます。次に、これらの10のプロセスについて簡単に紹介し、すぐに理解できるようにします。

多層PCB製造プロセス

多層設計

PCBメーカーの設計エンジニアは、回路図設計とPCBレイアウト設計にPCB設計ソフトウェアを使用します。設計エンジニアは、ニーズに応じて、Altium Designer、Eagle PCBなど、適切なPCB設計ソフトウェアを選択します。PCB設計ソフトウェアを選択したら、ソフトウェアで新しいPCBプロジェクトを作成し、基板サイズ、層数、材料などを設定します。次に、ソフトウェアで回路図を描画し、部品や接続線を追加し、部品の属性と値を設定します。最後に、後続のレイアウトと配線のためのネットリストが生成されます。次はレイアウト設計フェーズです。回路図上の接続関係に従って部品を配置し、各部品の位置、向き、間隔などを設定します。レイアウトが完了したら、部品間の接続線をワイヤまたはトレースで接続する配線を行います。配線が完了したら、シルクスクリーン、はんだパッド、その他のマーキングや部品を追加します。これらのステップを完了した後、設計ルールチェックを実行し、レイアウトと配線がPCB製造の要件と規格に準拠していることを確認します。最後に、PCBボード製造用にガーバーファイルが生成されます。ガーバーファイルについて、「ガーバーファイルとは何か？」と疑問に思う方もいるかもしれません

。ガーバーファイルは、PCB製造に使用される標準ファイル形式です。コンポーネント、トレース、パッド、シルクスクリーンなど、PCBのさまざまな層に関するグラフィック情報が含まれています。ガーバーファイルは通常、PCB設計ソフトウェアによって生成され、PCBのグラフィック情報と製造要件をPCBメーカーに伝えるために使用されます。ガーバーファイルは、以下のファイルを含む複数のファイルで構成されています。トップレイヤー：PCBのトップレイヤーにあるコンポーネント、トレース、パッド、その他の機能に関する情報が含まれています。ボトムレイヤー：PCBのボトムレイヤーにあるコンポーネント、トレース、パッド、その他の機能に関する情報が含まれています。シルクスクリーンレイヤー：コンポーネント名や位置など、PCB上のシルクスクリーンに関する情報が含まれています。ソルダーマスクレイヤー：PCB上のソルダーパッドの位置と形状に関する情報が含まれています。ドリルファイル：PCBにドリルで穴を開ける必要がある穴の位置とサイズに関する情報が含まれています。ガーバーファイルはPCB製造プロセスに不可欠な要素です。PCB設計者が設計した回路図を、製造業者が理解し、PCBの製造に使用できるグラフィカル情報に変換します。製造業者はガーバーファイルを使用してPCBを製造し、加工、穴あけ、銅エッチング、その他の製造プロセスにおいて、ガーバーファイルに指定された要件に従います。

多層PCB内層製造

まず、ガラス繊維布、銅箔、プリプレグ、樹脂などの材料を準備する必要があります。次に、ガラス繊維布の表面を洗浄し、銅箔がしっかりと接着できるようにします。次に、ガラス繊維布の表面にプリプレグの層を塗布します。これにより、ガラス繊維布の物理的特性と耐久性が向上します。プリプレグでコーティングされたガラス繊維布は、オーブンに入れて完全に乾燥させます。乾燥後、メーカーはプリプレグの上に銅箔を置き、ラミネート機を使用してそれらを圧着します。このステップにより、銅箔がプリプレグにしっかりと接着され、内層ボードを形成できます。最後に、メーカーは切断機を使用して、後続の加工のために内層ボードを必要なサイズと形状に切断します。

多層掘削

まず、メーカーは適切なドリルビットを選択し、多層PCBの設計仕様に従ってドリルビットの直径と深さを設定します。ドリルビットは、機械に合わせて異なる色で区別されています。次に、多層PCBをドリルマシンに配置し、光学的または機械的にドリルする必要がある位置に位置合わせします。ドリルマシンを使用して穴を開け、ドリルの速度と深さは、多層PCBの設計仕様に従って設定する必要があります。穴あけ工程では、内層基板を損傷しないように、穴あけの深さを制御する必要があります。穴あけ後は、PCBを洗浄して破片や廃棄物を取り除く必要があります。すべての穴の直径と深さが多層PCBの設計仕様を満たしていることを確認するために、穴あけの品質を検査する必要があります。

多層化学銅めっき

製造されたPCB基板は、表面の汚れやグリースを除去するために洗浄されます。洗浄には通常、アルカリ性または酸性の洗浄剤が使用されます。洗浄後、PCB基板の表面に防錆剤の層がコーティングされ、PCB基板の非導電性領域が銅でメッキされるのを防ぎます。その後の銅メッキプロセスを容易にするために、製造業者はPCB基板の表面に触媒の層をコーティングします。次に、PCB基板を化学銅メッキタンクに入れ、電気化学反応によってPCB基板の表面に銅の層をメッキします。このプロセスでは、銅の均一性と品質を確保するために、温度、電流、時間などのパラメータを制御する必要があります。銅メッキ直後のPCB基板の表面には残留物や不純物があり、それらを洗浄して除去する必要があります。その後、化学物質を使用してPCB基板表面の防錆剤と触媒を除去します。最後に、化学メッキされた PCB ボードを検査し、銅の厚さと均一性が PCB 設計仕様を満たしていることを確認します。

多層スタッキング

積層前に、準備した内層を洗浄し、防食処理を施して銅表面の滑らかさと清潔さを確保する必要があります。必要なプリプレグ層は、PCB設計仕様に従って準備する必要があります。次に、積層プロセスでは、準備した内層とプリプレグ層をPCB設計仕様に従って組み立てます。各層は、層間の強力な接着を確保するために、ラミネート機を使用して一緒にプレスする必要があります。積層後、多層基板を乾燥させ、穴を開ける必要があります。乾燥のためにオーブンに入れ、PCB設計仕様に従ってドリル穴を設定します。次に、導電性と耐腐食性を高めるために、多層基板に銅を化学メッキします。最後に、多層基板のエッジに対してエッジトリミングと表面処理を行い、不要な部分を取り除き、PCB設計仕様とその後の印刷およびはんだ付けプロセスへの準拠を確保します。

多層積層

積層のために、内層、プリプレグ層、プレスプレート、スペーサーなどの補助材料を準備します。プリプレグ層を内層の銅表面に塗布し、均一に塗布します。プリプレグでコーティングされた内層を積み重ね、各層の間にスペーサーを配置して、PCB設計仕様に従って所望の距離とギャップを維持します。積み重ねられた多層基板をプレスプレートに配置し、ラミネート機を使用してラミネートします。ラミネートプロセス中は、圧力、温度、時間などのパラメータを制御して、層間の強力な接着を確保する必要があります。ラミネートが完了したら、多層基板を冷却チャンバーに入れて冷却し、完全に硬化させます。ちなみに、ラミネート機は、多層PCBの製造プロセスで使用される重要な機器の1つです。一般的なラミネート機の種類には、フラットベッドラミネーター、ロータリーラミネーター、ホットプレスなどがあります。

外層パターン

ガラス繊維基板を準備し、PCB設計仕様に従って切断します。基板を徹底的に洗浄します。次に、基板の銅層に感光性レジストを塗布し、均一に塗布します。次に、露光機を用いて多層PCB設計パターンを基板に露光します。露光された部分の感光性レジストは化学反応を起こします。露光後、基板は現像機で現像され、露光されていない感光性レジストが溶解されます。その後、現像された基板は銅めっき槽に入れられ、銅めっきが施され、導電性と耐腐食性が向上します。銅めっきされた基板には、露光されていない部分に感光性レジストが残っているため、感光性レジスト剥離液に浸して除去する必要があります。最後に、感光性レジストが剥離された基板は、切断や穴あけなどの工程を経て、実際のPCB基板が作製されます。外層パターニングはPCB製造プロセスにおける重要なステップであり、主にPCB設計パターンを実際のPCB基板に変換するために用いられます。このプロセスは、多層PCB基板の品質と精度を確保するために、管理された環境で実行する必要があります。エラーや不適切な操作があると、多層 PCB の製造が失敗したり、最終的な電子デバイスのパフォーマンスが低下したりする可能性があります。

外層化学銅めっき

外層電気めっきは、多層PCB製造プロセスにおける重要なステップであり、主にPCBの導電性と耐腐食性を高めるために使用されます。PCBは表面の汚れ、グリース、その他の不純物を取り除くために洗浄タンクに入れられます。洗浄後、PCBは化学銅めっきタンクに浸されます。化学銅めっきプロセスでは、銅イオンがPCBの表面で電気分解され、均一な銅膜が形成されます。次に、化学銅めっきされたPCBは洗浄タンクに入れられ、表面から化学物質と不純物が取り除かれます。続いて、化学銅めっきされたPCBは金めっきタンクに浸され、耐腐食性と導電性が向上します。最後に、金めっきされたPCBは洗浄タンクで洗浄され、表面に残っている化学物質と不純物が取り除かれます。

多層硬化

多層PCB硬化は、PCB製造プロセスにおける重要なステップであり、主にPCB基板の機械的強度と耐腐食性を高めるために使用されます。硬化剤はPCB基板の表面に塗布され、均一なコーティングが確保されます。硬化剤でコーティングされたPCB基板は、表面が乾燥するまでオーブンに入れて乾燥させます。乾燥したPCB基板は、硬化プロセスのために硬化チャンバーに配置されます。硬化チャンバー内では、硬化剤は熱反応や紫外線照射などの方法により架橋反応を起こし、硬くて耐腐食性のある保護層を形成します。硬化後、PCB基板は硬化チャンバーから取り出され、風通しの良い場所に置いて冷却されます。硬化したPCB基板は、気泡などの欠陥のない均一で滑らかな表面であることを確認するために検査されます。

最終処理

多層PCB最終加工は、PCB製造工程の最終段階であり、主に電子機器の実際の要件を満たすように、完成したPCB基板の切断と穴あけ加工を行います。準備されたPCB基板は切断機にセットされ、必要に応じて様々なサイズと形状に切断されます。その後、切断されたPCB基板は穴あけ機にセットされ、PCB設計仕様に従って様々なサイズと形状の穴が開けられます。PCB基板の穴あけ加工後のバリや残留物は、バリ取り工程で除去する必要があります。バリ取りされたPCB基板は、洗浄槽で洗浄され、表面の汚れ、油脂、その他の不純物が除去されます。最後に、加工済みのPCB基板は検査され、寸法、形状、穴の配置がPCB設計仕様に準拠していることを確認します。検査済みのPCB基板は、保管および輸送のために梱包されます。この記事では、PCB設計、内層製造、多層積層、穴あけ、外層加工、その他の重要な工程を含む、多層PCBの製造工程の詳細な概要を説明しました。これらの工程は、PCB基板の品質と精度を確保するために、管理された環境で実行する必要があります。さらに、外層電気めっき、PCB硬化、PCB最終処理といった重要な工程についても説明しました。これらの工程を経ることで、様々な電子機器の要件を満たす高品質・高性能の多層PCBを製造することができます。PCB製造は、様々な分野の専門知識とスキルを必要とする複雑なプロセスです。高品質のPCB基板を製造する必要がある場合は、SprintPCBを製造パートナーとしてお選びいただくことをお勧めします。SprintPCBは、高度な設備と豊富な経験を備え、高品質なPCB製造サービスを提供いたします。