Многослойные печатные платы: технология производства и особенности проектирования

19 марта 2026

Печатные платы можно разделить на три основных типа: однослойные, двухслойные и многослойные. Однослойные и двухслойные печатные платы закрывают базовые потребности разработчиков — они просты в изготовлении, предсказуемы и дешевы. Но когда речь заходит о сложных, миниатюрных и высокоскоростных устройствах, без многослойных печатных плат не обойтись.

Мы имеем опыт производства двадцати восьмислойных печатных плат. Однако это не предел, ограничением является пропускная способность конвейерной линии по толщине печатной платы до 3,5 мм.

Многослойные печатные платы (от 4 слоев и более) позволяют:

• Размещать больше компонентов на той же площади;
• Реализовывать сложную трассировку с развязкой по слоям;
• Управлять импедансом и экранированием;
• Применять глухие и слепые отверстия для оптимизации разводки.

Однако производство многослойных печатных плат — это высокотехнологичный процесс, требующий прецизионного оборудования, выверенных методик и, главное, компетенций персонала.

Опыт и развитие: как мы пришли к многослойке

С самого начала функционирования завода «ЭЛЕКТРОконнект» в составе команды были люди, которые имели опыт производства именно многослойных печатных плат. Поэтому можно сказать, что наше предприятие исторически специализируется на этом сегменте. Многослойные печатные платы — это не «опция» для нас, а базовая компетенция.

Но даже несмотря на накопленный опыт, мы не останавливаемся. На производстве технологи постоянно работают над совершенствованием качества, докупается новое оборудование, внедряются более точные методы контроля. Причина проста: проекты печатных плат с каждым годом становятся все сложнее, а значит, и производство должно соответствовать этим вызовам. То, что делали пять лет назад, сегодня кажется разминкой — требования по допускам, материалам и плотности трассировки выросли кратно.

При этом существуют базовые принципы проектирования и производства многослойных печатных плат, которые остаются неизменными. Расскажем, как этот процесс выстроен у нас.

1. Проектирование стека материалов

Работа над многослойной печатной платой начинается с разработки стека — последовательности чередования слоев меди (фольги) и диэлектрика (препрега). От корректности выбора стека зависят электрические характеристики, механическая прочность и технологичность изделия.

Фольга

Стандартная толщина фольги для внутренних слоев составляет 18 и 35 мкм. При необходимости на производстве используются также толщины 12, 50, 70 и 105 мкм — для силовых цепей или специфических конструктивов. Выбор толщины фольги определяется требуемой токопроводящей способностью и технологическими ограничениями последующего травления.

Препрег

Толщина препрега выбирается исходя из толщины прилегающих слоев фольги. На основе практического опыта мы применяем следующие соотношения:

• Для внутреннего первого слоя: толщина препрега должна превышать толщину фольги этого слоя в 3 раза.
• Для внутренних слоев, разделяющих два медных слоя: толщина препрега принимается равной удвоенной сумме толщин соседних фольг.

Эти соотношения обеспечивают равномерное заполнение межслойного пространства расплавленной смолой и предотвращают образование пустот.

Материалы внутренних слоев

В качестве базового материала могут использоваться:

• Стеклотекстолит FR4 с различной температурой стеклования (Tg);
• Керамический ламинат Rogers (для ВЧ/СВЧ-применений);
• Полиимид (для гибких и гибко-жестких конструкций).

Комбинирование разнородных материалов в одном стеке требует согласования с технологами производства, так как коэффициенты температурного расширения и режимы прессования могут различаться.

2. Формирование топологии внутренних слоев

Каждый внутренний слой многослойной печатной платы имеет собственный рисунок проводников. Процесс его формирования включает несколько этапов.

Подготовка поверхности и нанесение фоторезиста

Поверхность меди подвергается микротравлению для улучшения адгезии с фоторезистом. Затем методом сухой накатки наносится светочувствительная пленка.

Экспонирование

В «ЭЛЕКТРОконнект» используется установка прямого лазерного экспонирования (LDI), которая формирует изображение топологии непосредственно на фоторезисте без применения фотошаблонов. Это обеспечивает высокую точность совмещения и исключает дефекты, связанные с износом фотошаблонов.

Проявка и травление травление

После экспонирования незасвеченные участки фоторезиста удаляются в проявочном растворе. Далее следует этап щелочного травления, где незащищенная медь стравливается. Оставшийся фоторезист смывается, открывая готовый медный рисунок.

Автоматизированный оптический контроль (AOI)

Каждый слой проходит проверку на автоматическом оптическом инспекторе. Контролируются:

• перетравы и недотравы проводников;
• выщипы, трещины и разрывы;
• отклонения ширины линий и зазоров;
• дефекты контактных площадок.

Только слои, успешно прошедшие AOI, допускаются к дальнейшей сборке.

Оксидирование

Перед сборкой пакета поверхность меди оксидируется — создается микрошероховатость, обеспечивающая надежную адгезию с препрегом при прессовании. Без этой операции возможно расслоение готовой печатной платы.



3. Сборка пакета и прессование

Готовые внутренние слои собираются в пакет с прокладками препрега в строго определенной последовательности. Собранный пакет помещается в пресс, где под действием температуры и давления происходит плавление смолы препрега, заполнение межслойных зазоров и склеивание всех слоев в монолитную структуру.

Ключевая проблема этапа — смещение слоев относительно друг друга, вызванное усадкой материалов и неравномерным течением смолы. Для ее решения применяется система мишеней и постпрессовое совмещение.



4. Контроль совмещения слоев

На каждом внутреннем слое еще на этапе проектирования закладываются специальные реперные знаки — мишени. После прессования необходимо определить фактическое положение слоев и вычислить новый общий центр (оптимальную базу) для последующей сверловки.

На производстве применяются два метода:

• Метод вскрытия сверлением (традиционный): сверлятся контрольные отверстия, вскрывающие каждый слой, камера анализирует отклонение мишеней, рассчитываются координаты Х и У нового центра.
• Рентгеновский метод (современный): с помощью X-ray установки производится просвечивание пакета, анализ положения всех мишеней без механического вскрытия, и сразу же сверлятся базовые отверстия по вычисленным координатам. Этот способ значительно ускоряет обработку и повышает точность.

После определения новой базы печатной плата передается на операции формирования внешних слоев: сверловку, металлизацию, экспонирование внешней топологии, травление, нанесение паяльной маски и финишного покрытия.

5. Электротестирование

В отличие от одно- и двухслойных печатных плат, для многослойных изделий электротестирование является обязательной операцией, регламентированной ГОСТ. Процесс включает два этапа.

Этап 1: Контроль толщины металлизации отверстий

Применяется бесконтактный вихретоковый метод. Прибор создает электромагнитное поле, возбуждает вихревые токи в металле и по изменению параметров катушек вычисляет толщину осажденной меди на стенках отверстий.

Требования ГОСТ 23752–79:

• для многослойных печатных плат — не менее 25 мкм;
• для двухсторонних — не менее 20 мкм.

Периодически проводится калибровка метода по металлографическим шлифам — контрольным срезам, которые исследуются под микроскопом для верификации результатов вихретокового контроля.

Этап 2: Тестирование летающими щупами (Flying Probe)

Автоматизированный тестер с подвижными щупами (от 4 до 8 осей) перемещается по координатам, полученным из CAD-данных, и проверяет каждую цепь на:

• обрывы (нарушение целостности проводников и металлизации отверстий);
• короткие замыкания между цепями;
• недопрояв паяльной маски (если пленка маски закрывает контактную площадку, это фиксируется как отсутствие контакта).

Тестирование проводится после оптического совмещения платы в системе координат станка.



6. Финишные операции

После успешного прохождения электротеста печатная плата поступает на фрезеровку или скрайбирование (V-cut) для отделения от технологической заготовки. Затем выполняется финальный визуальный контроль, упаковка и отгрузка заказчику.

Заключение: рекомендации проектировщикам

Опыт производства многослойных печатных плат позволяет сформулировать ряд практических рекомендаций для разработчиков:

1. Стек материалов должен быть проработан на этапе проектирования, а не передан в производство в виде «сделайте как обычно». От соотношения толщин фольги и препрега зависит качество прессования.
2. При комбинировании материалов (например, FR4 и Rogers) необходимо информировать производителя — для таких стеков требуются специальные режимы прессования.
3. Наличие мишеней для совмещения на внутренних слоях обязательно. Без них точное позиционирование переходных отверстий невозможно.
4. Глухие и слепые отверстия увеличивают сложность и стоимость изготовления. Их применение должно быть обосновано плотностью трассировки.
5. Электротест для многослойных печатных плат — не опция, а стандартная процедура контроля, закладываемая в себестоимость изделия.

Проектирование многослойных печатных плат требует понимания технологических процессов производства. Учет этих особенностей на ранних стадиях разработки позволяет избежать ошибок, сократить сроки изготовления и получить надежное изделие. А мы, со своей стороны, продолжаем совершенствовать производство, чтобы справляться с самыми сложными задачами, которые ставят перед нами разработчики.