技術資(zi)訊_PCB制作工藝過(guo)程大揭秘！（動态(tai)圖解）

PCB( Printed Circuit Board)，中文名稱(chēng)爲印制電路闆(pǎn)，又稱印刷線路(lu)闆，是重要的電(diàn)子部件，是電子(zi)元器件的支撐(chēng)體。由于它是采(cǎi)用電子印刷術(shù)制作的，故被稱(chēng)爲“印刷”電路闆(pan)。

　　在PCB出現之前，電(diàn)路是通過點到(dao)點的接線組成(chéng)的。這種方法的(de)可靠性低，因爲(wei)随着電路的老(lǎo)化，線路的破裂(lie)會導緻線路節(jie)點的斷路或者(zhě)短路。繞線技術(shù)是電路技術的(de)一個重大進步(bu)，這種方法通過(guò)将小口徑線材(cái)繞在連接點的(de)柱子上，提升了(le)線路的耐久性(xìng)以及可更換性(xìng)。

　　當電子行業從(cóng)真空管、繼電器(qì)發展到矽半導(dao)體以及集成電(diàn)路的時候，電子(zi)元器件的尺寸(cùn)和價格也在下(xia)降。電子産品越(yuè)來越頻繁的出(chū)現在了消費領(ling)域，促使廠商去(qù)尋找較小以及(ji)性價比高的方(fāng)案。于是，PCB誕生了(le)。

PCB制作工藝過程(chéng)

　　PCB的制作非常複(fu)雜，以四層印制(zhì)闆爲例，其制作(zuo)過程主要包括(kuo)了PCB布局、芯闆的(de)制作、内層PCB布局(ju)轉移、芯闆打孔(kong)與檢查、層壓、鑽(zuàn)孔、孔壁的銅化(huà)學沉澱、外層PCB布(bù)局轉移、外層PCB蝕(shi)刻等步驟。

01

PCB布局(ju)

　　PCB制作第一步是(shì)整理并檢查PCB布(bu)局(Layout)。PCB制作工廠收(shou)到PCB設計公司的(de)CAD文件，由于每個(gè)CAD軟件都有自己(jǐ)獨特的文件格(ge)式，所以PCB工廠會(huì)轉化爲一個統(tong)一的格式——Extended Gerber RS-274X 或者(zhe) Gerber X2。然後工廠的工(gōng)程師會檢查PCB布(bù)局是否符合制(zhi)作工藝，有沒有(yǒu)什麽缺陷等問(wen)題。

02

芯闆的制作(zuo)

　　清洗覆銅闆，如(ru)果有灰塵的話(hua)可能導緻最後(hou)的電路短路或(huò)者斷路。

 

　　下圖是(shì)一張8層PCB的圖例(lì)，實際上是由3張(zhang)覆銅闆(芯闆)加(jia)2張銅膜，然後用(yong)半固化片粘連(lián)起來的。制作順(shun)序是從最中間(jiān)的芯闆(4、5層線路(lù))開始，不斷地疊(dié)加在一起，然後(hou)固定。4層PCB的制作(zuò)也是類似的，隻(zhi)不過隻用了1張(zhang)芯闆加2張銅膜(mó)。

 

03

内層PCB布局轉移(yí)

　　先要制作最中(zhōng)間芯闆(Core)的兩層(ceng)線路。覆銅闆清(qīng)洗幹淨後會在(zài)表面蓋上一層(céng)感光膜。這種膜(mo)遇到光會固化(hua)，在覆銅闆的銅(tong)箔上形成一層(ceng)保護膜。

 

 

　　将兩層(ceng)PCB布局膠片和雙(shuang)層覆銅闆，最後(hòu)插入上層的PCB布(bu)局膠片，保證上(shang)下兩層PCB布局膠(jiao)片層疊位置精(jīng)準。

 

　　感光機用UV燈(dēng)對銅箔上的感(gǎn)光膜進行照射(shè)，透光的膠片下(xia)，感光膜被固化(huà)，不透光的膠片(piàn)下還是沒有固(gu)化的感光膜。固(gù)化感光膜底下(xià)覆蓋的銅箔就(jiù)是需要的PCB布局(jú)線路，相當于手(shǒu)工PCB的激光打印(yin)機墨的作用。

 

　　然(ran)後用堿液将沒(méi)有固化的感光(guāng)膜清洗掉，需要(yào)的銅箔線路将(jiāng)會被固化的感(gǎn)光膜所覆蓋。

 

　　然(rán)後再用強堿，比(bi)如NaOH将不需要的(de)銅箔蝕刻掉。

 

　　将(jiang)固化的感光膜(mo)撕掉，露出需要(yào)的PCB布局線路銅(tong)箔。

04

芯闆打孔與(yǔ)檢查

　　芯闆已經(jing)制作成功。然後(hòu)在芯闆上打對(dui)位孔，方便接下(xià)來和其它原料(liào)對齊。

 

 

　　芯闆一旦(dan)和其它層的PCB壓(yā)制在一起就無(wú)法進行修改了(le)，所以檢查非常(chang)重要。會由機器(qì)自動和PCB布局圖(tu)紙進行比對，查(cha)看錯誤。

 

 

05

層壓

　　這(zhe)裏需要一個新(xīn)的原料叫做半(ban)固化片，是芯闆(pan)與芯闆(PCB層數>4)，以(yǐ)及芯闆與外層(céng)銅箔之間的粘(zhān)合劑，同時也起(qǐ)到絕緣的作用(yong)。

　　下層的銅箔和(he)兩層半固化片(pian)已經提前通過(guo)對位孔和下層(ceng)的鐵闆固定好(hǎo)位置，然後将制(zhi)作好的芯闆也(ye)放入對位孔中(zhōng)，最後依次将兩(liang)層半固化片、一(yi)層銅箔和一層(ceng)承壓的鋁闆覆(fù)蓋到芯闆上。

　　将(jiang)被鐵闆夾住的(de)PCB闆子們放置到(dào)支架上，然後送(song)入真空熱壓機(jī)中進行層壓。真(zhēn)空熱壓機裏的(de)高溫可以融化(hua)半固化片裏的(de)環氧樹脂，在壓(ya)力下将芯闆們(men)和銅箔們固定(ding)在一起。

　　層壓完(wan)成後，卸掉壓制(zhi)PCB的上層鐵闆。然(ran)後将承壓的鋁(lǚ)闆拿走，鋁闆還(hái)起到了隔離不(bu)同PCB以及保證PCB外(wài)層銅箔光滑的(de)責任。這時拿出(chū)來的PCB的兩面都(dōu)會被一層光滑(hua)的銅箔所覆蓋(gài)。

06

鑽孔

　　要将PCB裏4層(céng)毫不接觸的銅(tóng)箔連接在一起(qǐ)，首先要鑽出上(shang)下貫通的穿孔(kong)來打通PCB，然後把(ba)孔壁金屬化來(lái)導電。

　　用X射線鑽(zuan)孔機機器對内(nèi)層的芯闆進行(háng)定位，機器會自(zì)動找到并且定(ding)位芯闆上的孔(kong)位，然後給PCB打上(shàng)定位孔，确保接(jie)下來鑽孔時是(shi)從孔位的正中(zhong)央穿過。

　　将一層(céng)鋁闆放在打孔(kǒng)機機床上，然後(hòu)将PCB放在上面。爲(wei)了提高效率，根(gen)據PCB的層數會将(jiang)1~3個相同的PCB闆疊(dié)在一起進行穿(chuan)孔。最後在最上(shang)面的PCB上蓋上一(yi)層鋁闆，上下兩(liǎng)層的鋁闆是爲(wèi)了當鑽頭鑽進(jin)和鑽出的時候(hòu)，不會撕裂PCB上的(de)銅箔。

　　在之前的(de)層壓工序中，融(rong)化的環氧樹脂(zhi)被擠壓到了PCB外(wai)面，所以需要進(jin)行切除。靠模銑(xi)床根據PCB正确的(de)XY坐标對其外圍(wei)進行切割。

07

孔壁(bi)的銅化學沉澱(diàn)

　　由于幾乎所有(you)PCB設計都是用穿(chuan)孔來進行連接(jie)的不同層的線(xiàn)路，一個好的連(lián)接需要25微米的(de)銅膜在孔壁上(shàng)。這種厚度的銅(tong)膜需要通過電(diàn)鍍來實現，但是(shi)孔壁是由不導(dǎo)電的環氧樹脂(zhī)和玻璃纖維闆(pǎn)組成。

　　所以第一(yī)步就是先在孔(kǒng)壁上堆積一層(céng)導電物質，通過(guo)化學沉積的方(fang)式在整個PCB表面(miàn)，也包括孔壁上(shàng)形成1微米的銅(tóng)膜。整個過程比(bi)如化學處理和(he)清洗等都是由(you)機器控制的。

08

外(wai)層PCB布局轉移

　　接(jie)下來會将外層(ceng)的PCB布局轉移到(dào)銅箔上，過程和(hé)之前的内層芯(xin)闆PCB布局轉移原(yuan)理差不多，都是(shi)利用影印的膠(jiāo)片和感光膜将(jiang)PCB布局轉移到銅(tóng)箔上，唯一的不(bu)同是将會采用(yòng)正片做闆。

　　内層(céng)PCB布局轉移采用(yòng)的是減成法，采(cai)用的是負片做(zuò)闆。PCB上被固化感(gan)光膜覆蓋的爲(wèi)線路，清洗掉沒(méi)固化的感光膜(mó)，露出的銅箔被(bei)蝕刻後，PCB布局線(xian)路被固化的感(gǎn)光膜保護而留(liu)下。

　　外層PCB布局轉(zhuǎn)移采用的是正(zheng)常法，采用正片(piàn)做闆。PCB上被固化(huà)的感光膜覆蓋(gai)的爲非線路區(qū)。清洗掉沒固化(huà)的感光膜後進(jin)行電鍍。有膜處(chu)無法電鍍，而沒(mei)有膜處，先鍍上(shang)銅後鍍上錫。退(tuì)膜後進行堿性(xìng)蝕刻，最後再退(tuì)錫。線路圖形因(yin)爲被錫的保護(hu)而留在闆上。

 

　　将(jiāng)PCB用夾子夾住，将(jiang)銅電鍍上去。之(zhi)前提到，爲了保(bao)證孔位有足夠(gòu)好的導電性，孔(kong)壁上電鍍的銅(tóng)膜必須要有25微(wēi)米的厚度，所以(yi)整套系統将會(hui)由電腦自動控(kòng)制，保證其精确(que)性。

9

外層PCB蝕刻

　　接(jie)下來由一條完(wan)整的自動化流(liu)水線完成蝕刻(kè)的工序。首先将(jiāng)PCB闆上被固化的(de)感光膜清洗掉(diao)。然後用強堿清(qing)洗掉被其覆蓋(gai)的不需要的銅(tóng)箔。再用退錫液(yè)将PCB布局銅箔上(shang)的錫鍍層退除(chu)。清洗幹淨後4層(céng)PCB布局就完成了(le)。

 

(來源：電子電路(lu)  PCB制作工藝過程(cheng)大揭秘!(動态圖(tú)解) )

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