基本介紹
- 中文名：多層板
- 外文名：multilayer board
- 開發人：Hazelting Corp
- 地點：美國
- 時間：1961年
製造方法,多層板包紮方法,多層板包紮設備,多層板包紮方法,發展方向,
製造方法
當初多層板以間隙法（Clearance Hole）、增層法（Build Up）、鍍通法（PTH）三種製造方法被公開。由於間隙孔法在製造上甚費工時，且高密度化受限，因此並未實用化。增層法因製造方法相當複雜，加上雖具高密度化的優點，但因對高密度化需求並不如來得迫切，一直默默無聞；爾近則因高密度電路板的需求日殷，再度成為各家廠商研發的重點。至於與雙面板同樣製程的PTH法，仍是多層板的主流製造法。
多層板包紮方法
現在各行各業對高壓設備的需求越來越多。然而現實生產中，高壓設備存在許多不可避免的先天缺陷，例如，使用環境存在頻繁波動、高溫、低溫、壓力以及強腐蝕性介質等,將。焊接工藝和操作技術也可能使其產生咬邊、凹陷、焊瘤、氣孔、夾渣、裂紋、未焊透、未熔合、錯邊、角變形和余高過高等缺陷。多層板包紮工藝的到來將大大減少此類事故的發生。近年來我國工業高速發展，對壓力容器產品的大型化、高參數化的技術要求明顯提高。如今大型壓力容器有單層板焊式、單層鍛焊式多層包紮式、多層繞帶式、多層繞板式、多層繞帶式、多層繞絲式、多層熱套式。在這些之中，多層包紮壓力容器的製造使用最多，因為其工藝的安全可靠，所以被普遍採用。
多層板包紮設備
1、單臂卡鉗式包紮機
①本設備可包紮DN800～DN1600（外徑≤Φ1800）的整體多層夾緊式高壓容器，通過行走機構在軌道上的運動，可包紮長度2~30m的容器，並達到HG3129-1998的行業標準。
②夾緊機械手的動作採用液壓原理、電器控制，其油缸可以同步往返也可單獨往返移動，單個行程為150mm，油缸工作壓力為≤16MPa，單個最大夾緊力19634kg。配有遠程和近程控制。
③預緊裝置的上、下拉緊仍採用液壓原理、電器控制，其油缸上、下可以同步往返也可單獨往返移動，單個行程550mm，油缸工作壓力為≤16MPa，單個最大預緊力2443kg。也有遠程和近程控制。
④夾緊機械手的升降操作，採用浮動裝置，電器控制，方便機械手上、下移動（和微調），確保機械手升降靈活，快速。
⑤綜上所述，本裝置是自主創新，改進產品結構，使之更新換代，為資源節約型（如：層板下精料、筒節不再車兩端面焊接坡口、深槽焊等）；環境友好型（人性化操作，減少勞動強度）的設備。達到本行業和國內領先水平。
2、設備主要技術參數
液壓系統最高工作壓力：16MPa；
機械手油缸行程：150mm；
預拉緊裝置油缸行程：550mm×2；
浮動有效高度：≤950mm；
單個浮動提升力≥1300kgf ；
有效包紮容器外直徑：φ900~φ1800mm。
3、設備組成
本設備由行走機構、單臂架、液壓系統二套、四個夾緊機械手、四組浮動裝置、二組預拉緊裝置、三隻頂升油缸等組成。
多層板包紮方法
現階段我們國家在針對壓力容器的製作方法有很多成果，就運用多層包紮製作壓力容器筒體就有兩種方式，並且在多層板包紮的基礎上又延伸出許多方法，比如多層繞板式、多層繞帶式等等，筆者就不詳細論述。重點進行多層板包紮兩種方法的論述。
1、分段包紮方法
在多層板包紮中有一種方法叫分段包紮方法，顧名思義該結構製作的方法是先製作一節筒節，把內襯用的板卷制，然後焊接縱縫。接著把卷製成圓缺狀的層板包紮在內襯上，然後焊接縱縫。包紮過程中相鄰層板焊縫與內襯焊縫、相鄰層板焊縫與每層層板焊縫不能重合，每條焊縫間的距離要不小於100m，切面展開圖表示兩焊縫的角度大於45°。依次包紮7層12mm厚的16MnR層板到預計厚度後形成單個筒節，在筒節的兩端開坡口，將每段筒節通過環焊縫連線形成筒體。設計採用液壓機械手整體夾緊式工藝包紮，內筒與層板之間以及每層層板和相鄰兩層層板的縱向和環向焊接接頭相互錯開，避免焊縫重疊，每一節層板要求設定通氣孔。內筒採用較厚板26mm的16MnR板（根據壓力容器的使用條件可以換為耐腐蝕，耐高溫等材料，筆者為了方便設計層板與內筒選同一材料），主要是為了增加待包紮筒體的剛性，同時也便於在內筒內壁上開設檢漏槽。
2、整體包紮方法
整體包紮方法和分段包紮方法的區別在於，整體包紮方法是先將內筒（內襯）組焊在一起形成一個整體的內筒。然後將內筒體與封頭或者法蘭焊接好，形成一個整體。然後在內通體上逐層包紮7層12mm厚的16MnR層板形成包紮層，包紮層的縱縫和分段包紮要求相同。分段包紮製造中由於先將層板分段包紮於分段內筒上，致使每節筒節的壁厚都非常厚，在後期的筒節組焊上，需要將每節筒節的兩端開坡口埋弧焊，會產生深環焊縫。深環焊縫的製造生產上很容易產生焊接缺陷，且在焊接檢驗的過程中難以檢驗，此類缺陷很容易沿著壁厚方向擴展引起爆破失效。由於結構的影響，深環焊縫不能進行焊後的熱處理工作，所以在環焊縫附近會產生很大的應力集中現象。整體包紮製造中，避免了深環焊縫的焊接，焊接過程中就減少了焊接缺陷的產生，並且層板與內筒，層板與層板間的焊縫相互錯開，減少了應力集中。就算產生了焊接缺陷沿著壁厚方向也不會連續，整體包紮設計的壓力容器只會出現泄漏不會出現爆炸的現象，降低了生產中的危險。3層板間隙檢測（貼合率的檢測）多層板包紮設計生產中，理想狀態是層板與內筒，相鄰層板間是沒有縫隙緊密結合的。但是在生產製造中，由於卷板機的工作能力，各種人為外界因素導致，層板與內筒，層板與層板之間是由於表面不同，受力不均勻的情況導致層板與內筒，相鄰層板與層板之間是存在間隙的。而這種間隙的存在是導致這個筒體預應力下降的重要原因，因為包紮式高壓容器的預應力是通過每層層板間的接觸傳播的，間隙的產生大大降低了預應力的分散，降低了產品的質量。所以，降低層板的間隙是提高多層板包紮容器的使用壽命的重中之重。
層板間隙的多與少另一個變現方式就是貼合率，提高層板的貼合率就是降低了層板間的間隙，在檢查層板是否有間隙時是以0.03mm的塞尺，塞不進相鄰兩層層板之間或者層板與內筒之間。還可以用手敲擊層板表面，聲音飽滿而不是空曠的聲音，用這種方法敲擊整個層板表面，飽滿聲音占總面積的比例來檢測層板是否成功包紮在內筒或者上一層板上。檢測的詳細方法是：除了用塞尺的方法，敲擊法將包紮板平均分成160格，對每一格進行敲擊，對不合格的區域標註，未標註的部分占總部分的比率即為貼合率，該指標大於等於85%層板貼合才算過關。第二次檢查貼合率是在縱焊縫與環焊縫都焊完後進行，由於縱焊縫的的橫向收縮能力，層板的貼合率會比1次檢測的值更高，貼合率更好。
發展方向
隨著VLSI、電子零件的小型化、高集積化的進展，多層板多朝搭配高功能電路的方向前進，是故對高密度線路、高布線容量的需求日殷，也連帶地對電氣特性（如Crosstalk、阻抗特性的整合）的要求更趨嚴格。而多腳數零件、表面組裝元件（SMD）的盛行，使得電路板線路圖案的形狀更複雜、導體線路及孔徑更細小，且朝高多層板（10~15層）的開發蔚為風氣。1980年代後半，為符合小型、輕量化需求的高密度布線、小孔走勢，0.4~0.6 mm厚的薄形多層板則逐漸普及。以沖孔加工方式完成零件導孔及外形。此外，部份少量多樣生產的產品，則採用感光阻劑形成圖樣的照相法。
大功率功放 - 基材：陶瓷+FR-4板材+銅基，層數：4層+銅基，表面處理：沉金，特點：陶瓷+FR-4板材混合層壓，附銅基壓結.
軍工高頻多層板 - 基材：PTFE，板厚：3.85mm，層數：4層，特點：盲埋孔、銀漿填孔。
綠色產品 - 基材：環保FR-4板材，板厚：0.8mm，層數：4層，尺寸：50mm×203mm，線寬/線距：0.8mm，孔徑：0.3mm，表面處理：沉金、沉錫。
高頻、高Tg器件 - 基材：BT，層數：4層，板厚：1.0mm，表面處理：化金。
嵌入式系統 - 基材：FR-4，層數：8層，板厚：1.6mm，表面處理：噴錫，線寬/線距：4mils/4mils，阻焊顏色：黃色。
DCDC，電源模組 - 基材：高Tg厚銅箔、FR-4板材，尺寸：58mm×60mm，線寬/線距：0.15mm，孔徑：0.15mm，板厚：1.6mm，層數：10層，表面處理：沉金，特點：每層銅箔厚度3OZ（105um），盲埋孔技術，大電流輸出。
高頻多層板 - 基材：陶瓷,層數：6層，板厚：3.5mm，表面處理：沉金，特點：埋孔。
光電轉換模組 - 基材：陶瓷+FR-4，尺寸：15mm×47mm，線寬/線距:0.3mm，孔徑：0.25mm，層數：6層，板厚：1.0mm，表面處理：鍍金+金手指，特點：嵌入式定位。
背板 - 基材：FR-4，層數：20層，板厚：6.0mm，外層銅厚：1/1盎司（OZ），表面處理：沉金。
微型模組 - 基材：FR-4，層數：4層，板厚：0.6mm，表面處理：沉金，線寬/線距：4mils/4mils，特點：盲孔、半導通孔。
通信基站 - 基材：FR-4，層數：8層，板厚：2.0mm，表面處理：噴錫，線寬/線距：4mils/4mils，特點：深色阻焊，多BGA阻抗控制。
數據採集器 - 基材：FR-4，層數：8層，板厚：1.6mm，表面處理：沉金，線寬/線距：3mils/3mils，阻焊顏色：綠色啞光，特點：BGA、阻抗控制。
