[科普中国]-多层板

多层板的制作方法一般由内层图形先做，然后以印刷蚀刻法做成单面或双面基板，并纳入指定的层间中，再经加热、加压并予以粘合，至于之后的钻孔则和双面板的镀通孔法相同。

1961年，美国Hazelting Corp.发表 Multiplanar，是开发多层板的先驱，此种多层板方式与现今利用镀通孔法制造多层板的方式几近相同。1963年日本涉足此领域后，有关多层板的各种构想方案、制造方法，则在全世界逐渐普及。因随着由电晶体迈入积体电路时代，电脑的应用逐渐普遍之后，因高功能化的需求，使得布线容量大、传输特性佳成为多层板的诉求重点。

多层板简介多层板是由木段旋切成单板或由木方刨切成薄木，再用胶粘剂胶合而成的三层或多层的板状材料，通常用奇数层单板，并使相邻层单板的纤维方向互相垂直胶合而成。

多层板也叫胶合板是家具常用材料之一，通常其皇冠胶合板表板和内层板对称地配置在中心层或板芯的两侧。常用的有三合板、五合板等。胶合板能提高木材利用率，是节约木材的一个主要途径。1

制造方法当初多层板以间隙法（Clearance Hole）、增层法（Build Up）、镀通法（PTH）三种制造方法被公开。由于间隙孔法在制造上甚费工时，且高密度化受限，因此并未实用化。增层法因制造方法相当复杂，加上虽具高密度化的优点，但因对高密度化需求并不如来得迫切，一直默默无闻；尔近则因高密度电路板的需求日殷，再度成为各家厂商研发的重点。至于与双面板同样制程的PTH法，仍是多层板的主流制造法。1

多层板包扎方法现在各行各业对高压设备的需求越来越多。然而现实生产中，高压设备存在许多不可避免的先天缺陷，例如，使用环境存在频繁波动、高温、低温、压力以及强腐蚀性介质等,将。焊接工艺和操作技术也可能使其产生咬边、凹陷、焊瘤、气孔、夹渣、裂纹、未焊透、未熔合、错边、角变形和余高过高等缺陷。多层板包扎工艺的到来将大大减少此类事故的发生。近年来我国工业高速发展，对压力容器产品的大型化、高参数化的技术要求明显提高。如今大型压力容器有单层板焊式、单层锻焊式多层包扎式、多层绕带式、多层绕板式、多层绕带式、多层绕丝式、多层热套式。在这些之中，多层包扎压力容器的制造使用最多，因为其工艺的安全可靠，所以被普遍采用。1

多层板包扎设备1、单臂卡钳式包扎机

①本设备可包扎DN800～DN1600（外径≤Φ1800）的整体多层夹紧式高压容器，通过行走机构在轨道上的运动，可包扎长度2~30m的容器，并达到HG3129-1998的行业标准。

②夹紧机械手的动作采用液压原理、电器控制，其油缸可以同步往返也可单独往返移动，单个行程为150mm，油缸工作压力为≤16MPa，单个最大夹紧力19634kg。配有远程和近程控制。

③预紧装置的上、下拉紧仍采用液压原理、电器控制，其油缸上、下可以同步往返也可单独往返移动，单个行程550mm，油缸工作压力为≤16MPa，单个最大预紧力2443kg。也有远程和近程控制。

④夹紧机械手的升降操作，采用浮动装置，电器控制，方便机械手上、下移动（和微调），确保机械手升降灵活，快速。

⑤综上所述，本装置是自主创新，改进产品结构，使之更新换代，为资源节约型（如：层板下精料、筒节不再车两端面焊接坡口、深槽焊等）；环境友好型（人性化操作，减少劳动强度）的设备。达到本行业和国内领先水平。

2、设备主要技术参数

液压系统最高工作压力：16MPa；

机械手油缸行程：150mm；

预拉紧装置油缸行程：550mm×2；

浮动有效高度：≤950mm；

单个浮动提升力≥1300kgf ；

有效包扎容器外直径：φ900~φ1800mm。

3、设备组成

本设备由行走机构、单臂架、液压系统二套、四个夹紧机械手、四组浮动装置、二组预拉紧装置、三只顶升油缸等组成。1

多层板包扎方法现阶段我们国家在针对压力容器的制作方法有很多成果，就运用多层包扎制作压力容器筒体就有两种方式，并且在多层板包扎的基础上又延伸出许多方法，比如多层绕板式、多层绕带式等等，笔者就不详细论述。重点进行多层板包扎两种方法的论述。

1、分段包扎方法

在多层板包扎中有一种方法叫分段包扎方法，顾名思义该结构制作的方法是先制作一节筒节，把内衬用的板卷制，然后焊接纵缝。接着把卷制成圆缺状的层板包扎在内衬上，然后焊接纵缝。包扎过程中相邻层板焊缝与内衬焊缝、相邻层板焊缝与每层层板焊缝不能重合，每条焊缝间的距离要不小于100m，切面展开图表示两焊缝的角度大于45°。依次包扎7层12mm厚的16MnR层板到预计厚度后形成单个筒节，在筒节的两端开坡口，将每段筒节通过环焊缝连接形成筒体。设计采用液压机械手整体夹紧式工艺包扎，内筒与层板之间以及每层层板和相邻两层层板的纵向和环向焊接接头相互错开，避免焊缝重叠，每一节层板要求设置通气孔。内筒采用较厚板26mm的16MnR板（根据压力容器的使用条件可以换为耐腐蚀，耐高温等材料，笔者为了方便设计层板与内筒选同一材料），主要是为了增加待包扎筒体的刚性，同时也便于在内筒内壁上开设检漏槽。

2、整体包扎方法

整体包扎方法和分段包扎方法的区别在于，整体包扎方法是先将内筒（内衬）组焊在一起形成一个整体的内筒。然后将内筒体与封头或者法兰焊接好，形成一个整体。然后在内通体上逐层包扎7层12mm厚的16MnR层板形成包扎层，包扎层的纵缝和分段包扎要求相同。分段包扎制造中由于先将层板分段包扎于分段内筒上，致使每节筒节的壁厚都非常厚，在后期的筒节组焊上，需要将每节筒节的两端开坡口埋弧焊，会产生深环焊缝。深环焊缝的制造生产上很容易产生焊接缺陷，且在焊接检验的过程中难以检验，此类缺陷很容易沿着壁厚方向扩展引起爆破失效。由于结构的影响，深环焊缝不能进行焊后的热处理工作，所以在环焊缝附近会产生很大的应力集中现象。整体包扎制造中，避免了深环焊缝的焊接，焊接过程中就减少了焊接缺陷的产生，并且层板与内筒，层板与层板间的焊缝相互错开，减少了应力集中。就算产生了焊接缺陷沿着壁厚方向也不会连续，整体包扎设计的压力容器只会出现泄漏不会出现爆炸的现象，降低了生产中的危险。3层板间隙检测（贴合率的检测）多层板包扎设计生产中，理想状态是层板与内筒，相邻层板间是没有缝隙紧密结合的。但是在生产制造中，由于卷板机的工作能力，各种人为外界因素导致，层板与内筒，层板与层板之间是由于表面不同，受力不均匀的情况导致层板与内筒，相邻层板与层板之间是存在间隙的。而这种间隙的存在是导致这个筒体预应力下降的重要原因，因为包扎式高压容器的预应力是通过每层层板间的接触传播的，间隙的产生大大降低了预应力的分散，降低了产品的质量。所以，降低层板的间隙是提高多层板包扎容器的使用寿命的重中之重。

层板间隙的多与少另一个变现方式就是贴合率，提高层板的贴合率就是降低了层板间的间隙，在检查层板是否有间隙时是以0.03mm的塞尺，塞不进相邻两层层板之间或者层板与内筒之间。还可以用手敲击层板表面，声音饱满而不是空旷的声音，用这种方法敲击整个层板表面，饱满声音占总面积的比例来检测层板是否成功包扎在内筒或者上一层板上。检测的详细方法是：除了用塞尺的方法，敲击法将包扎板平均分成160格，对每一格进行敲击，对不合格的区域标注，未标注的部分占总部分的比率即为贴合率，该指标大于等于85%层板贴合才算过关。第二次检查贴合率是在纵焊缝与环焊缝都焊完后进行，由于纵焊缝的的横向收缩能力，层板的贴合率会比1次检测的值更高，贴合率更好。1

多层板用途多层板是家具加工企业常用材料之一，是一种人造板。一组单板通常按相邻层木纹方向互相垂直组坯胶合而成的板材，多层板通常其表板和内层板对称地配置在中心层或板芯的两侧。用涂胶后的单板按木纹方向纵横交错配成的板坯，在加热或不加热的条件下压制而成。层数一般为奇数，少数也有偶数。纵横方向的物理、机械性质差异较小。常用的有三合板、五合板等多层板。多层板能提高木材利用率，是节约木材的一个主要途径。亦可供飞机、船舶、火车、汽车、建筑和包装板箱等作用材。

多层板，又叫三夹板和三合板，层数不同叫法不同。根据厚度3-9毫米，也可以叫3-9厘板（注：此厚度为mm，”厘“不代表cm，只作为俗称）。它的优劣主要看原料，柳安芯每张1.2m??.4m的板价格在10-20元。而桃花芯和杨木的就要便宜些。

家装中使用的主要是饰面三夹板，即在工厂中已经将非常薄的实木饰面贴在三夹板上。饰面三夹板使用方便，价格也比自己买饰面板让施工队贴来得便宜。

多层板的长宽规格和建筑模板的长宽规格一样，基本是：1220×2440mm，而厚度规格则一般有：3、5、9、12、15、18mm等。主要树种有：山樟、柳按、杨木、桉木等。

多层板结构强度好，稳定性好。具有材质轻、强度高、良好的弹性和韧性，耐冲击和振动、易加工和涂饰、绝缘等优点,胶合板含胶量大，施工时要做好封边处理，昼减少污染。2

多层板的挑选①多层板有正反面的区别。挑选时，胶合板要木纹清晰，正面光洁平滑，不毛糙，要平整无滞手感。

②多层板不应有破损、碰伤、硬伤、疤节等疵点。

③多层板无脱胶现象。

④有的多层板是将两个不同纹路的单板贴在一起制成的，所以在选择上要注意夹板拼缝处应严密，没有高低不平现象。

⑤挑选多层板时，应注意挑选不散胶的多层板。如果手敲多层板各部位时，声音发脆，则证明质量良好，若声音发闷，则表示多层板已出现散胶现象。2

发展方向随着VLSI、电子零件的小型化、高集积化的进展，多层板多朝搭配高功能电路的方向前进，是故对高密度线路、高布线容量的需求日殷，也连带地对电气特性（如Crosstalk、阻抗特性的整合）的要求更趋严格。而多脚数零件、表面组装元件（SMD）的盛行，使得电路板线路图案的形状更复杂、导体线路及孔径更细小，且朝高多层板（10~15层）的开发蔚为风气。1980年代后半，为符合小型、轻量化需求的高密度布线、小孔走势，0.4~0.6 mm厚的薄形多层板则逐渐普及。以冲孔加工方式完成零件导孔及外形。此外，部份少量多样生产的产品，则采用感光阻剂形成图样的照相法。

大功率功放 - 基材：陶瓷+FR-4板材+铜基，层数：4层+铜基，表面处理：沉金，特点：陶瓷+FR-4板材混合层压，附铜基压结.

军工高频多层板 - 基材：PTFE，板厚：3.85mm，层数：4层，特点：盲埋孔、银浆填孔。

绿色产品 - 基材：环保FR-4板材，板厚：0.8mm，层数：4层，尺寸：50mm×203mm，线宽/线距：0.8mm，孔径：0.3mm，表面处理：沉金、沉锡。

高频、高Tg器件 - 基材：BT，层数：4层，板厚：1.0mm，表面处理：化金。

嵌入式系统 - 基材：FR-4，层数：8层，板厚：1.6mm，表面处理：喷锡，线宽/线距：4mils/4mils，阻焊颜色：黄色。

DCDC，电源模块 - 基材：高Tg厚铜箔、FR-4板材，尺寸：58mm×60mm，线宽/线距：0.15mm，孔径：0.15mm，板厚：1.6mm，层数：10层，表面处理：沉金，特点：每层铜箔厚度3OZ（105um），盲埋孔技术，大电流输出。

高频多层板 - 基材：陶瓷,层数：6层，板厚：3.5mm，表面处理：沉金，特点：埋孔。

光电转换模块 - 基材：陶瓷+FR-4，尺寸：15mm×47mm，线宽/线距:0.3mm，孔径：0.25mm，层数：6层，板厚：1.0mm，表面处理：镀金+金手指，特点：嵌入式定位。

背板 - 基材：FR-4，层数：20层，板厚：6.0mm，外层铜厚：1/1盎司（OZ），表面处理：沉金。

微型模块 - 基材：FR-4，层数：4层，板厚：0.6mm，表面处理：沉金，线宽/线距：4mils/4mils，特点：盲孔、半导通孔。

通信基站 - 基材：FR-4，层数：8层，板厚：2.0mm，表面处理：喷锡，线宽/线距：4mils/4mils，特点：深色阻焊，多BGA阻抗控制。

数据采集器 - 基材：FR-4，层数：8层，板厚：1.6mm，表面处理：沉金，线宽/线距：3mils/3mils，阻焊颜色：绿色哑光，特点：BGA、阻抗控制。2

本词条内容贡献者为:

何星 - 副教授 - 上海交通大学