Многослойные PCB выглядят как логичное развитие двухслойных плат — просто больше слоёв меди. Однако каждый дополнительный слой экспоненциально усложняет технологический процесс. Разберём ключевые производственные трудности, которые делают multilayer PCB одним из самых требовательных продуктов в электронной отрасли.
Сложность ламинирования многослойных PCB
Процесс склеивания слоёв
Многослойные платы собираются из отдельных двухсторонних заготовок, разделённых препрегом — стеклотканью, пропитанной смолой. При нагреве и давлении препрег расплавляется, склеивая слои в монолит. Критично точное соблюдение температурного профиля: недогрев оставит пустоты, перегрев разрушит медные проводники.
Контроль толщины диэлектрика
Толщина препрега после прессования определяет импеданс линий передачи. Отклонение даже на 10% приводит к рассогласованию в высокочастотных цепях. В отличие от однослойных и двухслойных PCB, где толщина диэлектрика задана изначально, в multilayer платах она формируется в процессе и требует постоянного контроля.
Проблемы совмещения слоёв в производстве многослойных PCB
Точность позиционирования
Каждый внутренний слой изготавливается отдельно, затем все слои совмещаются по реперным меткам. Допуск — десятки микрон. При количестве слоёв более восьми накопленная погрешность может привести к смещению переходных отверстий относительно контактных площадок, что означает брак всей партии.
Компенсация усадки материала
FR-4 и другие материалы подложки меняют размеры при термообработке. Направление и величина усадки зависят от ориентации стекловолокна. Производитель должен заранее масштабировать рисунок каждого слоя с учётом прогнозируемой деформации — задача, отсутствующая при изготовлении простых двухслойных плат.
Сверление и металлизация отверстий в multilayer PCB
Типы межслойных соединений
Многослойные платы используют три типа переходов: сквозные (through-hole), глухие (blind via) и скрытые (buried via). Глухие и скрытые отверстия требуют поэтапного сверления и металлизации до ламинирования, что многократно увеличивает количество технологических операций по сравнению с обычными PCB.
Качество металлизации стенок
Аспектное соотношение — отношение глубины отверстия к диаметру — в многослойных платах достигает 10:1 и выше. Равномерно осадить медь на стенки такого отверстия сложно: возникают зоны утончения, снижающие надёжность соединения. Для двухслойных PCB эта проблема практически не актуальна из-за малой толщины.
Контроль качества многослойных печатных плат
Методы неразрушающего контроля
Визуальный осмотр бесполезен для внутренних слоёв. Применяются рентгеновская инспекция и автоматическая оптическая проверка (AOI) на каждом этапе. Микрошлифы — разрезы образцов — позволяют оценить качество металлизации, но уничтожают проверяемую плату. Это увеличивает стоимость контроля в разы по сравнению с простыми PCB.
Электрическое тестирование
Проверка целостности цепей в многослойных платах требует доступа к тысячам точек. Используются flying probe тестеры или специализированные адаптеры. Время тестирования одной multilayer PCB в десятки раз превышает время проверки однослойной платы с аналогичным количеством цепей.
Почему стоимость многослойных PCB растёт нелинейно
Влияние количества слоёв на цену
Переход с 4 на 6 слоёв увеличивает стоимость примерно на 30–40%. Переход с 6 на 8 — ещё на 50%. Причина: каждая пара слоёв добавляет циклы ламинирования, сверления и контроля. В отличие от сравнения single-layer и double-layer PCB, где разница в цене умеренная, multilayer платы демонстрируют резкий рост затрат.
Процент выхода годных изделий
Чем больше слоёв, тем выше вероятность дефекта хотя бы на одном из них. Выход годных 12-слойных плат может составлять 70–80% даже у опытных производителей. Брак на финальном этапе означает потерю всех предыдущих вложений, что закладывается в конечную цену продукции.