PCB板内层制作流程：精细与挑战的融合

印制电路板（PCB）作为电子产品的“骨架”，其制造工艺的精度直接决定了电子设备的功能与可靠性。在现代多层PCB的复杂结构中，内层制作无疑是整个制造过程中最核心、最精细，也最具挑战性的环节之一。内层作为信号传输和电源分配的隐形通路，其图案精度、层间对位以及材料性能，都对最终产品的电气特性和物理稳定性产生决定性影响。内层制作的成功与否，是衡量一个PCB制造商技术水平的关键指标。本节将深入探讨PCB内层从原始覆铜板到具备精密电路图案的完整制作流程，揭示其背后的技术原理、工艺要点以及质量控制的严苛要求。

一、 内层基材的选择与准备

PCB内层制作的起点是覆铜板（CCL），这种复合材料通常由绝缘基材（如玻璃纤维布与环氧树脂）和覆盖其表面的铜箔构成。覆铜板的性能直接影响到内层的电气特性、机械强度以及加工适应性。选择合适的覆铜板是内层制作的第一步，也是至关重要的一步。

1.1 覆铜板的类型与特性

覆铜板的种类繁多，针对不同的应用场景和性能要求，其材料构成和性能参数各异。常见的基材包括FR-4（环氧树脂玻璃纤维布基）、高Tg板材（高玻璃化转变温度）、无卤素板材、聚酰亚胺（Polyimide）基材以及各种高速高频材料（如PTFE、碳氢树脂等）。FR-4因其优良的综合性能和成本效益，是目前应用最广泛的覆铜板。高Tg板材则适用于对耐热性要求较高的场合，如大功率器件或高环境温度应用。无卤素板材是出于环保考虑，替代传统含卤素阻燃剂的板材，符合RoHS等环保指令。高速高频材料则针对高频信号传输中的损耗和信号完整性问题，具有更低的介电常数（Dk）和介电损耗因子（Df）。

选择覆铜板时，需要综合考虑多个因素，包括但不限于：电气性能（介电常数、介电损耗、绝缘电阻、击穿电压等）、热性能（玻璃化转变温度Tg、热膨胀系数CTE、热分解温度Td等）、机械性能（抗弯强度、抗拉强度、剥离强度等）、尺寸稳定性、耐化学性以及成本。例如，在设计高频通信设备时，必须选用具有低Dk和低Df特性的高频板材，以确保信号传输的完整性并减少损耗；而在需要承受较高工作温度的工业控制板中，则应选择高Tg板材以保证其在高温下的可靠性。

1.2 覆铜板的裁切与清洁

接收到的覆铜板通常是标准尺寸的大板，为了适应后续的生产工艺和设备，需要对其进行精确的裁切。裁切的目的是将大尺寸覆铜板分割成适合生产线流转的工件尺寸，同时确保裁切边缘的光滑和平整，避免毛刺和应力集中。裁切前，操作人员会根据生产工单和工艺要求，确定裁切的尺寸和方向。常用的裁切设备包括数控裁板机或精密剪板机，这些设备能够实现高精度的自动化裁切，减少人工误差。

裁切完成后，覆铜板表面可能会附着灰尘、油污、指纹或其他污染物。这些污染物在后续的图形转移过程中会形成缺陷，导致开路或短路，严重影响产品质量。因此，在进入下一工序之前，必须对覆铜板进行彻底的清洁处理。清洁工艺通常包括机械刷磨、高压水冲洗、化学清洗（如酸洗或碱洗）以及烘干等步骤。机械刷磨能够去除铜箔表面的氧化层和粗糙度，增加其对光成像材料的附着力。化学清洗则能有效去除油污和微尘。最后，通过洁净的热风烘干，确保板面完全干燥，避免水渍残留。整个清洁过程必须在洁净的环境中进行，以防止二次污染，并确保铜箔表面达到最佳的清洁度和活性。

二、 内层线路图形的形成：光绘与图形转移

内层线路图形的形成是PCB制造的核心环节，其精度直接决定了电路的功能和性能。这一过程主要依赖于光绘技术和图形转移技术，将设计好的电路图案从数字数据转化为物理的铜导线。

2.1 光绘（Photoplotting）：电路图形的数字化呈现

光绘是将设计工程师在EDA软件中完成的PCB设计图转化为物理光刻版（也称菲林或底片）的过程。光刻版是内层图形转移的母版，其精度和质量对最终的线路图形至关重要。

在传统的光绘工艺中，通常使用激光光绘机。激光光绘机通过高精度的激光束，在感光胶片上“绘制”出电路图案。激光束根据数字化的电路数据进行精确的曝光，被曝光的区域在显影后会形成透明或不透明的区域，从而形成与电路图形一致的菲林。光绘机的分辨率和精度是关键参数，直接影响到线路的宽度、间距以及焊盘的形状精度。现代PCB制造中，为了提高生产效率和避免菲林带来的误差（如尺寸不稳定、划伤等），越来越多的工厂开始采用**直接成像（Direct Imaging, DI）**技术。DI技术直接将数字化的电路数据通过高精度紫外激光投影到涂覆有感光干膜的铜箔表面，省去了制作菲林这一中间环节。DI技术具有更高的对位精度、更快的成像速度和更好的生产灵活性，尤其适用于精细线路和高密度互联（HDI）板的制造。

无论是传统光绘还是DI技术，光绘数据（通常是Gerber文件）的准确性和完整性都是基础。这些数据包含了所有线路、焊盘、字符和阻焊的几何信息。光绘前，需要对Gerber数据进行DRC（设计规则检查），确保没有违反制造工艺限制的设计错误，并进行适当的修正，以优化生产良率。

2.2 内层干膜的贴附

感光干膜是一种由聚酯薄膜、感光树脂层和聚乙烯保护层组成的三层复合材料。在图形转移过程中，感光干膜被贴附在清洁后的覆铜板表面，作为光刻图形的介质。干膜的贴附过程必须在洁净度高、温度和湿度受控的无尘室中进行，以防止灰尘和异物进入，影响图形质量。

贴膜机通过加热和加压的方式，将感光干膜的感光树脂层紧密地层压到覆铜板的铜箔表面。加热的目的是使感光树脂软化，增加其流动性和对铜箔表面的润湿性，从而实现更好的附着力。压力的作用是将干膜中的空气排出，消除气泡，确保感光层与铜箔之间无间隙地紧密贴合。贴膜的温度、压力和速度是关键参数，需要根据干膜的种类和铜箔的厚度进行精确控制。如果温度过高，可能导致干膜变形或感光层固化；温度过低，则贴附不牢固，容易产生气泡或剥离。压力不足会导致贴合不紧密，产生气泡；压力过大则可能导致铜箔变形。一个完美的干膜贴附，应该是在整个铜箔表面均匀、平整、无气泡、无褶皱。

2.3 曝光成像

曝光是光图形转移的核心步骤，它利用紫外线光选择性地固化感光干膜中的感光树脂。对于正性干膜，曝光区域的感光树脂在紫外光作用下会发生光聚合反应，形成不溶于显影液的固化区域；对于负性干膜，曝光区域则会溶解于显影液。目前PCB行业主要使用的是正性干膜。

在传统工艺中，曝光机将制作好的菲林与贴有干膜的覆铜板紧密贴合，然后通过紫外灯管进行照射。紫外光透过菲林的透明区域，照射到感光干膜上，使其感光树脂固化。菲林的黑色区域则阻挡了紫外光，使对应的干膜区域保持未固化状态。为了保证曝光的均匀性和精度，曝光机通常配备真空吸附系统，确保菲林与干膜之间无空气间隙，避免光线衍射导致图形模糊。DI技术则更为直接，高精度激光头直接对感光干膜进行扫描曝光，无需菲林，从而大大提高了曝光的精度和效率，尤其适用于高密度线路和精细孔径的曝光。

曝光的能量和时间是关键参数。曝光不足会导致感光树脂固化不完全，显影时容易被冲刷掉，导致线路变细甚至断裂；曝光过度则可能导致非线路区域的感光树脂部分固化，显影不彻底，形成残胶，导致短路或线路边缘不平整。因此，曝光参数需要根据干膜的特性、曝光设备的功率以及线路的精细程度进行精确校准和控制。

2.4 显影

显影是将曝光后的感光干膜上的潜像转化为可见的、具有线路图形的抗蚀刻层的过程。显影液通常是弱碱性溶液（如碳酸钠溶液）。

在显影过程中，未曝光的感光干膜区域（即未来将形成线路的区域）在显影液中溶解并被冲走，而经过曝光并固化了的区域（即抗蚀刻保护层）则保留在铜箔表面。显影机的喷淋系统会以一定的压力和流量将显影液均匀地喷洒在板面。显影的速度、温度、显影液的浓度和pH值都必须严格控制。显影时间过短，未曝光区域可能溶解不完全，导致残胶；显影时间过长，已曝光区域可能被过度侵蚀，导致线路变细或剥离。显影液的温度过低会减慢显影速度，过高则可能导致干膜膨胀或损伤。因此，显影过程需要实时监控和调整，以确保显影完全彻底，同时不损伤已固化的图形。

显影完成的板件，其铜箔表面已经清晰地呈现出线路图形。这些图形被固化的干膜精准地覆盖，而裸露出来的铜箔部分则将在下一步的蚀刻中被去除。

三、 内层蚀刻：线路的物理呈现

蚀刻是内层线路形成的关键步骤，它通过化学腐蚀的方法，选择性地去除铜箔表面未被感光干膜覆盖的铜，从而留下最终的线路图案。

3.1 蚀刻原理与蚀刻液

蚀刻的原理是利用化学试剂与铜发生氧化还原反应，将裸露的铜溶解掉。目前PCB内层蚀刻常用的蚀刻液主要有酸性氯化铜蚀刻液和碱性氨水蚀刻液。

• 酸性氯化铜蚀刻液： 这是最常用的内层蚀刻液，其主要成分是氯化铜、盐酸和过氧化氢。酸性蚀刻液具有腐蚀速率快、蚀刻均匀性好、对干膜附着力影响小等优点，且再生处理相对简单。蚀刻过程中，铜与氯化铜和过氧化氢反应生成可溶性的铜离子。酸性蚀刻液的蚀刻机理是通过氧化铜，再通过氯离子络合铜离子，从而溶解铜。

• 碱性氨水蚀刻液： 主要成分是氨水、氯化铵和氯化铜。碱性蚀刻液具有较高的蚀刻速率和良好的侧蚀控制能力，但对环境影响较大，且对干膜的抗蚀刻性要求较高。其再生处理也更为复杂。在多层板内层制作中，酸性氯化铜蚀刻液因其更稳定的工艺控制和对环境的相对友好性而被广泛采用。

无论是哪种蚀刻液，其浓度、温度和PH值都是影响蚀刻效果的关键参数。这些参数需要被严格控制在工艺规定的范围内，以确保蚀刻速率的稳定和蚀刻效果的一致性。

3.2 蚀刻工艺与设备

蚀刻过程通常在自动化的蚀刻机中进行。蚀刻机内部由多个独立的腔体组成，包括蚀刻段、水洗段和干燥段。板件通过传输系统连续通过这些腔体。

在蚀刻段，蚀刻液通过高压喷嘴均匀地喷洒在板件的两面。喷嘴的设计和排列能够确保蚀刻液与铜箔表面充分接触，并去除反应产物。喷淋压力和喷淋角度对蚀刻效果有显著影响。适当的喷淋压力有助于提高蚀刻速率和均匀性，过大的压力可能导致干膜剥离；过小的压力则可能导致蚀刻不彻底或形成“水纹”。

蚀刻过程中，会发生“侧蚀”现象，即蚀刻液不仅垂直向下腐蚀铜，也会沿着干膜的边缘向侧面腐蚀铜。侧蚀会导致线路变细，甚至出现“T”形断面，影响线路的电气性能和机械强度。控制侧蚀是蚀刻工艺的关键挑战之一。通常通过优化蚀刻液配方、调整蚀刻参数（如温度、速度、喷淋压力）以及选择高性能的干膜来最大限度地减少侧蚀。

蚀刻完成的板件会立即进入水洗段，通过大量清水冲洗掉板面残留的蚀刻液，防止铜离子和酸性物质对后续工序造成污染或腐蚀。水洗的彻底性对后续的干膜剥离和氧化处理至关重要。最后，板件通过热风干燥系统，确保板面完全干燥，为下一道工序做好准备。

3.3 蚀刻终点控制与质量检测

精确控制蚀刻终点对于获得理想的线路宽度至关重要。传统的蚀刻终点控制通常依赖于人工目视检查或简单的计时器。然而，现代PCB生产线普遍采用自动化监测系统，如光电传感器或电导率传感器。这些系统能够实时监测蚀刻液中铜离子的浓度变化，或者直接检测板面铜的残留量，当铜被完全蚀刻掉后，光线的反射率会发生变化，从而精确判断蚀刻终点，并自动停止蚀刻或调整传输速度。

蚀刻后的板件需要进行严格的质量检测，以确保线路的完整性和精度。主要的检测项目包括：

• 线路宽度和间距测量： 使用高精度显微镜或自动化光学检测（AOI）设备，测量关键线路的宽度和间距是否符合设计要求。任何超出公差的偏差都可能导致电气性能问题。

• 开路和短路检测： 通过AOI或专用电气测试设备，检测是否存在开路（线路断裂）或短路（不应连接的线路之间相互连接）。这是最关键的电气完整性检查。

• 表面缺陷检查： 检查板面是否有残留铜、刮痕、污染物等缺陷，这些缺陷可能影响后续的层压和可靠性。

• 侧蚀情况评估： 对于精细线路，还需要对线路的侧蚀情况进行评估，确保线路截面符合要求。

任何不符合标准的板件都会被标记为不良品，并根据具体缺陷决定是报废还是进行返修（如果可能且经济可行）。蚀刻过程的质量控制是贯穿始终的，从蚀刻液的配制与维护，到蚀刻参数的精确控制，再到在线监测和最终的质量检验，每一个环节都至关重要。

四、 内层干膜剥离

蚀刻完成后，覆盖在线路图形上的感光干膜已经完成了其抗蚀刻保护的使命，需要将其去除，以便后续的层压和孔化工艺。这个过程称为干膜剥离或退膜。

4.1 干膜剥离原理与剥离液

干膜剥离的原理是利用强碱性溶液（如氢氧化钠或氢氧化钾溶液）与感光干膜中的感光树脂发生皂化反应，使其软化、膨胀并溶解，从而从铜箔表面脱落。剥离液通常还包含一些添加剂，以提高剥离效率并防止剥离下来的干膜碎屑在板面重新沉积。

剥离液的浓度、温度和剥离时间是影响剥离效果的关键参数。剥离液浓度过低或温度过低会导致剥离不彻底，板面残留干膜；浓度过高或温度过高则可能腐蚀铜线路，甚至导致线路变色或氧化。

4.2 干膜剥离工艺与设备

干膜剥离通常在自动化的退膜机中进行。退膜机类似于蚀刻机，也包含喷淋系统和传输系统。板件通过传输带进入退膜机，剥离液通过高压喷嘴均匀地喷洒在板件的两面。机械刷磨辅助剥离也是常用的方法，旋转的刷辊可以帮助刮除软化的干膜，提高剥离效率。

剥离完成后，板件会立即进入水洗段，用大量的清水冲洗掉板面残留的剥离液和干膜碎屑。水洗的彻底性非常重要，如果剥离液残留，可能会导致铜面氧化或影响后续的棕化处理。最后，板件经过热风烘干，确保表面完全干燥。

4.3 剥离质量检测

剥离质量的检测主要包括目视检查板面是否完全清洁，有无干膜残留、剥离不彻底的现象。此外，还会检查铜面是否受到腐蚀、变色或出现其他损伤。彻底的干膜剥离是确保后续层压和孔化工艺顺利进行的基础，任何残留的干膜都可能导致层压不良、孔壁粗糙或后续电镀缺陷。

五、 内层氧化处理（棕化/黑化）

干膜剥离后，内层铜表面是光洁的。为了增强内层线路与半固化片（Prepreg）之间的结合力，防止层压过程中分层或滑移，以及提高板件的耐热性和电性能，需要对内层铜面进行氧化处理，通常称为棕化或黑化。

5.1 氧化处理的目的与原理

氧化处理的目的是在铜箔表面形成一层均匀、致密且具有一定粗糙度的氧化膜。这层氧化膜具有以下优点：

• 增强结合力： 氧化膜的微观粗糙结构能够增加与半固化片树脂的接触面积，形成机械互锁，显著提高层压后的剥离强度。

• 防止层压滑移： 氧化膜的粗糙度可以增加层与层之间的摩擦力，在高温高压的层压过程中，有效防止内层线路的相对滑移，确保层间对位精度。

• 改善耐热性： 氧化膜对热有一定的屏蔽作用，有助于提高层压板的耐热性能。

• 防止化学渗透： 氧化膜可以阻止或减缓后续化学处理过程中化学药液对铜线的侧向侵蚀。

氧化处理的原理是铜在碱性或弱酸性溶液中与氧化剂（通常是氧化铜或过氧化氢）发生反应，在铜表面生成一层致密的氧化亚铜（Cu2O）或氧化铜（CuO）薄膜。根据氧化膜的颜色，通常分为棕化（形成棕色氧化膜）和黑化（形成黑色氧化膜）。目前，棕化处理因其更稳定的工艺控制和对精细线路的友好性而更受欢迎。

5.2 氧化处理工艺与设备

氧化处理通常在自动化的生产线上进行，包括预处理、氧化、还原（可选）和水洗等多个槽体。

1. 预处理： 在氧化之前，通常会对板件进行预处理，包括酸洗或微蚀。酸洗是为了去除铜面残留的指纹、氧化物等，微蚀则是为了清洁铜面并增加铜表面的活性，使其更容易形成均匀的氧化膜。

2. 氧化槽： 板件进入含有特定氧化液的槽体。氧化液的温度、浓度和处理时间是关键参数。氧化过程中，通过控制这些参数，可以控制氧化膜的厚度和形貌。

3. 还原槽（可选）： 有些棕化工艺会增加还原步骤，用特定的还原剂处理板件，将氧化膜中的部分氧化铜还原成氧化亚铜，从而改善氧化膜的均匀性和稳定性。

4. 水洗： 氧化处理完成后，板件需要进行彻底的水洗，去除残留的化学药液，防止污染。

5. 干燥： 最后，板件通过烘干系统，确保表面完全干燥。

5.3 氧化处理的质量控制

氧化处理的质量直接影响到后续层压的成功率和最终产品的可靠性。质量控制主要关注以下几点：

• 氧化膜的颜色与均匀性： 优秀的氧化膜应该是颜色均匀、无色差、无斑点。颜色不均匀可能说明氧化膜厚度不一致或存在局部缺陷。

• 剥离强度测试： 通过剥离强度测试，量化氧化膜与后续层压材料的结合力。这是衡量氧化处理效果最直接的指标。

• 扫描电镜（SEM）检查： 对氧化膜的微观结构进行SEM检查，观察其粗糙度、孔隙率和形貌，确保符合工艺要求。

• 耐压测试： 评估经过氧化处理的板件在高温高压下抵抗分层的能力。

任何氧化处理不当的内层板都可能导致层压分层、爆板等严重质量问题，因此氧化处理是内层制作中必须严格控制的关键工序。

六、 内层AOI（自动光学检测）

在内层制作的多个关键环节之后，尤其是蚀刻和干膜剥离之后，进行自动光学检测（AOI）是不可或缺的质量控制手段。AOI旨在检测内层线路板上的所有可见缺陷，确保线路的完整性和精度。

6.1 AOI的目的与原理

AOI系统的主要目的是替代人工目视检查，以更高的效率、更高的精度和更强的重复性来检测线路板上的缺陷。它通过高分辨率的相机对线路板表面进行扫描，并将获取的图像与存储在系统中的CAD设计数据或“黄金板”图像进行比较。

AOI系统的工作原理基于图像识别和对比算法。当相机捕捉到线路板图像后，图像处理软件会进行分析，识别出与标准图像不符的区域，如：

• 开路（Open Circuit）： 线路断裂，电流无法通过。

• 短路（Short Circuit）： 两条不应连接的线路之间相互连接。

• 残铜（Copper Residue）： 在非线路区域残留的铜，可能导致短路。

• 缺口/凹陷（Nick/Pin Hole）： 线路边缘或表面出现缺失或凹陷。

• 线宽/线距异常： 线路宽度或间距超出设计公差。

• 盘孔偏位： 焊盘或过孔的位置与设计不符。

• 划伤/污染： 板面存在划痕、污渍或异物。

通过算法分析，AOI系统能够快速、准确地识别这些缺陷，并将其位置和类型在显示器上标记出来，供操作员进行后续的处理。

6.2 AOI设备与工艺流程

现代AOI设备通常集成有高分辨率的CCD相机、LED光源、精密运动平台以及强大的图像处理软件。

1. 上料： 待检测的内层板由自动化机械手或人工放置在AOI设备的传输带上。

2. 扫描： 板件在精密运动平台的带动下，通过AOI设备的扫描区域。高分辨率相机在LED光源的照射下，逐行或逐帧地获取板面图像。LED光源可以提供均匀且可调控的光照，以适应不同颜色和表面特性的板件。

3. 图像处理与分析： 获取的图像数据被传输到图像处理单元。强大的计算机和专门的软件算法对图像进行实时处理和分析。这包括图像增强、噪声滤波、特征提取等步骤。然后，系统将处理后的图像与预设的标准模板进行对比。

4. 缺陷标记与分类： 一旦检测到与标准不符的区域，系统会将其标记为缺陷，并根据其特征进行分类（如开路、短路等）。缺陷的位置和类型会显示在操作界面上，并通过声光报警提示操作员。

5. 下料： 检测完成的板件被送出AOI设备，进入后续的修补或分类区域。

6.3 缺陷修补与良率控制

AOI检测出的缺陷并非全部导致报废。对于一些可以接受的、且不影响产品性能的缺陷（如轻微划痕、微小残铜），可以进行人工修补。

• 开路修补： 对于轻微的开路，可以通过激光焊接或导电银浆进行修补，但这种修补必须严格评估其可靠性和长期稳定性，通常仅限于非关键线路或在特定条件下允许。

• 短路修补： 对于残铜导致的短路，可以通过精密刀具或激光去除多余的铜。

修补后的板件需要再次进行AOI检测或目视检查，确保缺陷已经完全消除。对于无法修补或修补后仍不符合标准的板件，则会被判定为不良品并报废。

AOI在内层制作中的应用极大地提高了缺陷检测的效率和准确性，减少了人工误差，显著提升了内层制作的良率。通过对AOI检测数据的统计分析，可以及时发现并解决生产过程中的工艺问题，实现闭环的质量控制。例如，如果发现某种类型的缺陷（如线路变细）出现频率异常升高，则可以追溯到上一步的蚀刻或曝光参数可能存在问题，从而及时进行调整和优化。AOI是现代PCB制造中不可或缺的“火眼金睛”，保障了内层线路的内在质量。

七、 层压：内层与半固化片的结合

层压是将多层内层板、半固化片（Prepreg）和铜箔（外层）在高温高压下压合在一起，形成具有预设层数的整体多层板的关键工艺。内层制作的最终目的就是为了这一步骤。

7.1 层压材料：半固化片与铜箔

层压材料主要包括内层板、半固化片和铜箔。

• 半固化片（Prepreg）： 半固化片是环氧树脂浸渍玻璃纤维布后，经过半固化处理而成的片状材料。它在常温下是干的、有粘性的，但在高温高压下会熔化、流动并最终固化，起到绝缘、粘合以及填充层间空隙的作用。半固化片的性能（如树脂含量、玻璃布类型、介电常数、热膨胀系数等）直接影响多层板的电气特性、机械性能和尺寸稳定性。不同层数和不同用途的PCB会选择不同型号和厚度的半固化片。

• 铜箔（Copper Foil）： 铜箔分为电解铜箔（ED copper foil）和压延铜箔（RA copper foil）。电解铜箔表面粗糙度较大，易于与树脂结合，成本较低，是常用类型。压延铜箔表面光洁度高，具有更好的柔韧性和信号传输性能，常用于高频板和柔性板。铜箔的厚度根据设计要求选择，通常为1/2盎司（约17微米）、1盎司（约35微米）或2盎司（约70微米）。

这些材料在层压前都需要进行清洁和预处理，以确保表面无污染，提高结合力。例如，外层铜箔通常会进行粗化处理，增加表面粗糙度以增强与半固化片和阻焊的结合力。

7.2 层压叠层结构与对位

层压前的首要任务是根据设计图纸确定正确的叠层结构。这包括确定每一层内层板的顺序、方向，以及它们之间半固化片和铜箔的层数和厚度。正确的叠层结构是保证最终PCB电气性能和物理完整性的基础。

在层压过程中，各层之间的精确对位至关重要。任何微小的对位偏差都可能导致后续钻孔时偏离焊盘或线路，造成短路或开路。常用的对位方法包括：

• 铆钉对位： 在内层板、半固化片和外层铜箔上预先钻出几个对位孔，然后通过铆钉将所有材料固定在一起。这是传统且常用的方法，优点是操作简单，成本较低。

• 热熔铆钉对位： 使用热塑性材料制成的铆钉，在层压过程中铆钉材料会熔化并与树脂融合，形成更稳定的连接。

• X射线对位： 对于高密度和高精度的多层板，通常使用X射线钻靶机进行对位。X射线能够穿透板材，识别出内层线路上的靶点，然后根据这些靶点精确钻出定位孔。这种方法能够实现更高的对位精度。

• 光学对位： 使用高精度视觉系统识别内层板上的对位标记，然后通过机械手臂或气动夹具进行精确的对位。

对位完成后，将叠层好的板件放置在压机盘中。通常，为了提高生产效率，一个压机盘中会叠放多套板件，每套之间用隔板隔开，形成一个“生产包”。

7.3 层压工艺参数与设备

层压是在高温高压的层压机中进行的。层压机由加热板、液压系统和控制系统组成。层压工艺曲线通常包括升温、保压、固化和冷却四个阶段。

1. 升温： 压机开始加热，温度逐渐升高，使半固化片中的树脂软化、熔融并开始流动。

2. 加压： 在树脂开始流动时施加压力。压力使得熔融的树脂填充内层线路之间的所有空隙，并排出层间的空气。压力的大小和施加时机至关重要，过早加压可能导致树脂过度流失，空隙填充不充分；过晚加压则可能导致气泡残留。

3. 固化： 在设定的温度和压力下保持一段时间，使半固化片中的树脂完全固化，形成坚硬的绝缘层。固化温度和时间必须严格控制，以确保树脂完全聚合，达到最佳的机械和电气性能。

4. 冷却： 固化完成后，在保持一定压力下逐渐冷却，使板材内部的应力均匀释放，防止翘曲变形。

层压的温度、压力、时间和升降温速率是层压工艺的关键参数。这些参数需要根据所使用的覆铜板、半固化片类型、层数以及板厚进行精确设置。例如，高Tg板材需要更高的固化温度；厚板需要更长的固化时间。任何参数的偏差都可能导致层压不良，如分层、气泡、树脂空洞、板厚不均匀或尺寸稳定性差。

7.4 层压后的质量检测

层压完成后，需要对多层板进行全面的质量检测。

• 外观检查： 检查板面是否有气泡、划痕、压痕、分层等明显缺陷。

• 厚度测量： 测量板的整体厚度是否符合设计要求。

• 尺寸稳定性测量： 测量板的XY方向尺寸变化，确保在公差范围内。

• 超声波扫描（C-SAM）： C-SAM是一种无损检测技术，通过超声波探测板内部是否存在分层、气泡、树脂空洞等缺陷。这是评估层压质量最有效的手段之一。

• 剥离强度测试： 随机抽取样品进行剥离强度测试，评估层与层之间的结合力。

• 耐热冲击测试： 将板件暴露在高温环境下，然后迅速冷却，模拟焊接过程中的热冲击，检查是否存在分层或起泡。

• 切片分析（Microsection）： 对板件进行切片，通过显微镜观察内部结构，如各层之间的结合情况、树脂填充情况、孔壁质量等。这是最直观且准确的内部质量评估方法。

层压是PCB制造过程中投资最大、技术最复杂、对最终产品质量影响最大的环节之一。其质量控制涵盖了材料选择、叠层设计、对位精度、工艺参数控制以及全面的质量检测，是确保多层PCB高可靠性的基石。

八、 总结与展望

PCB板内层制作是一个高度复杂且精密的工程过程，它融合了化学、物理、光学和自动化等多学科技术。从覆铜板的精心选择，到光绘、曝光、显影、蚀刻等一系列光化学图形转移工艺，再到干膜剥离、氧化处理以及最终的层压成型，每一个环节都对最终产品的性能和可靠性产生深远影响。本篇详细介绍了内层制作的八个主要步骤，并深入探讨了每个环节的技术原理、关键工艺参数、常用设备以及严格的质量控制要求。

内层制作的成功，离不开对每一个细节的把控。例如，在光绘与图形转移阶段，激光光绘机的分辨率和DI技术的对位精度直接决定了线路的精细程度；感光干膜的贴附质量和曝光显影的参数控制，确保了线路图形的完整性和清晰度。在蚀刻环节，蚀刻液的选择与参数控制（如浓度、温度、喷淋压力）是控制线路宽度和侧蚀的关键，而蚀刻终点控制和AOI检测则是保证线路精度和良率的“守门员”。氧化处理（棕化/黑化）则在微观层面优化了铜面与树脂的结合力，为后续的层压提供了坚实的基础。最后，层压工艺的温度、压力、时间和叠层对位精度，决定了多层板的物理完整性和尺寸稳定性。

随着电子产品向更小、更轻、更快、更高性能的方向发展，PCB的密度和复杂度也在不断攀升。高密度互联（HDI）、任意层互联（Any-layer HDI）、高频高速板、柔性板和刚挠结合板等新型PCB技术不断涌现，对内层制作工艺提出了更高的挑战。例如，HDI板要求更细的线路、更小的孔径和更高的层间对位精度，这推动了DI技术、更先进的蚀刻设备和更精密的AOI系统的发展。高频高速板则要求内层材料具有更低的介电损耗和更稳定的介电常数，且对线路的平整度和介质厚度均匀性有着极其严苛的要求，这促使行业不断开发新的基材和更精准的层压工艺。

未来的PCB内层制作将朝着智能化、自动化和绿色环保的方向发展。人工智能和大数据分析将被更多地应用于工艺参数的优化和质量缺陷的预测，实现更高程度的自动化和智能化生产。例如，通过机器学习算法分析AOI数据，可以更早地识别潜在的工艺偏差，并自动调整相关参数。绿色制造理念也将贯穿始终，研发和应用更环保的化学品和更高效的废弃物处理技术，减少对环境的影响。此外，随着新型材料（如更低损耗的介质材料、导电油墨等）和新工艺（如半加成法、增层法等）的不断突破，PCB内层制作的边界将被持续拓宽，为电子产业的创新发展提供更强大的支撑。

内层制作作为PCB制造的基石，其重要性不言而喻。它不仅仅是简单的物理叠加，更是精密化学、光学和机械工程的完美结合。理解并掌握其核心流程和技术要点，对于确保高性能、高可靠性电子产品的制造至关重要。