技術資(zi)訊_PCB制作(zuo)工藝過(guo)程大揭(jie)秘！（動态(tai)圖解）

PCB( Printed Circuit Board)，中(zhong)文名稱(cheng)爲印制(zhi)電路闆(pan)，又稱印(yin)刷線路(lu)闆，是重(zhong)要的電(dian)子部件(jian)，是電子(zi)元器件(jian)的支撐(cheng)體。由于(yu)它是采(cai)用電子(zi)印刷術(shu)制作的(de)，故被稱(cheng)爲“印刷(shua)”電路闆(pan)。

　　在PCB出現(xian)之前，電(dian)路是通(tong)過點到(dao)點的接(jie)線組成(cheng)的。這種(zhong)方法的(de)可靠性(xing)低，因爲(wei)随着電(dian)路的老(lao)化，線路(lu)的破裂(lie)會導緻(zhi)線路節(jie)點的斷(duan)路或者(zhe)短路。繞(rao)線技術(shu)是電路(lu)技術的(de)一個重(zhong)大進步(bu)，這種方(fang)法通過(guo)将小口(kou)徑線材(cai)繞在連(lian)接點的(de)柱子上(shang)，提升了(le)線路的(de)耐久性(xing)以及可(ke)更換性(xing)。

　　當電子(zi)行業從(cong)真空管(guan)、繼電器(qi)發展到(dao)矽半導(dao)體以及(ji)集成電(dian)路的時(shi)候，電子(zi)元器件(jian)的尺寸(cun)和價格(ge)也在下(xia)降。電子(zi)産品越(yue)來越頻(pin)繁的出(chu)現在了(le)消費領(ling)域，促使(shi)廠商去(qu)尋找較(jiao)小以及(ji)性價比(bi)高的方(fang)案。于是(shi)，PCB誕生了(le)。

PCB制作工(gong)藝過程(cheng)

　　PCB的制作(zuo)非常複(fu)雜，以四(si)層印制(zhi)闆爲例(li)，其制作(zuo)過程主(zhu)要包括(kuo)了PCB布局(ju)、芯闆的(de)制作、内(nei)層PCB布局(ju)轉移、芯(xin)闆打孔(kong)與檢查(cha)、層壓、鑽(zuan)孔、孔壁(bi)的銅化(hua)學沉澱(dian)、外層PCB布(bu)局轉移(yi)、外層PCB蝕(shi)刻等步(bu)驟。

01

PCB布局(ju)

　　PCB制作第(di)一步是(shi)整理并(bing)檢查PCB布(bu)局(Layout)。PCB制作(zuo)工廠收(shou)到PCB設計(ji)公司的(de)CAD文件，由(you)于每個(ge)CAD軟件都(dou)有自己(ji)獨特的(de)文件格(ge)式，所以(yi)PCB工廠會(hui)轉化爲(wei)一個統(tong)一的格(ge)式——Extended Gerber RS-274X 或者(zhe) Gerber X2。然後工(gong)廠的工(gong)程師會(hui)檢查PCB布(bu)局是否(fou)符合制(zhi)作工藝(yi)，有沒有(you)什麽缺(que)陷等問(wen)題。

02

芯闆(pan)的制作(zuo)

　　清洗覆(fu)銅闆，如(ru)果有灰(hui)塵的話(hua)可能導(dao)緻最後(hou)的電路(lu)短路或(huo)者斷路(lu)。

 

　　下圖是(shi)一張8層(ceng)PCB的圖例(li)，實際上(shang)是由3張(zhang)覆銅闆(pan)(芯闆)加(jia)2張銅膜(mo)，然後用(yong)半固化(hua)片粘連(lian)起來的(de)。制作順(shun)序是從(cong)最中間(jian)的芯闆(pan)(4、5層線路(lu))開始，不(bu)斷地疊(die)加在一(yi)起，然後(hou)固定。4層(ceng)PCB的制作(zuo)也是類(lei)似的，隻(zhi)不過隻(zhi)用了1張(zhang)芯闆加(jia)2張銅膜(mo)。

 

03

内層PCB布(bu)局轉移(yi)

　　先要制(zhi)作最中(zhong)間芯闆(pan)(Core)的兩層(ceng)線路。覆(fu)銅闆清(qing)洗幹淨(jing)後會在(zai)表面蓋(gai)上一層(ceng)感光膜(mo)。這種膜(mo)遇到光(guang)會固化(hua)，在覆銅(tong)闆的銅(tong)箔上形(xing)成一層(ceng)保護膜(mo)。

 

 

　　将兩層(ceng)PCB布局膠(jiao)片和雙(shuang)層覆銅(tong)闆，最後(hou)插入上(shang)層的PCB布(bu)局膠片(pian)，保證上(shang)下兩層(ceng)PCB布局膠(jiao)片層疊(die)位置精(jing)準。

 

　　感光(guang)機用UV燈(deng)對銅箔(bo)上的感(gan)光膜進(jin)行照射(she)，透光的(de)膠片下(xia)，感光膜(mo)被固化(hua)，不透光(guang)的膠片(pian)下還是(shi)沒有固(gu)化的感(gan)光膜。固(gu)化感光(guang)膜底下(xia)覆蓋的(de)銅箔就(jiu)是需要(yao)的PCB布局(ju)線路，相(xiang)當于手(shou)工PCB的激(ji)光打印(yin)機墨的(de)作用。

 

　　然(ran)後用堿(jian)液将沒(mei)有固化(hua)的感光(guang)膜清洗(xi)掉，需要(yao)的銅箔(bo)線路将(jiang)會被固(gu)化的感(gan)光膜所(suo)覆蓋。

 

　　然(ran)後再用(yong)強堿，比(bi)如NaOH将不(bu)需要的(de)銅箔蝕(shi)刻掉。

 

　　将(jiang)固化的(de)感光膜(mo)撕掉，露(lu)出需要(yao)的PCB布局(ju)線路銅(tong)箔。

04

芯闆(pan)打孔與(yu)檢查

　　芯(xin)闆已經(jing)制作成(cheng)功。然後(hou)在芯闆(pan)上打對(dui)位孔，方(fang)便接下(xia)來和其(qi)它原料(liao)對齊。

 

 

　　芯(xin)闆一旦(dan)和其它(ta)層的PCB壓(ya)制在一(yi)起就無(wu)法進行(hang)修改了(le)，所以檢(jian)查非常(chang)重要。會(hui)由機器(qi)自動和(he)PCB布局圖(tu)紙進行(hang)比對，查(cha)看錯誤(wu)。

 

 

05

層壓

　　這(zhe)裏需要(yao)一個新(xin)的原料(liao)叫做半(ban)固化片(pian)，是芯闆(pan)與芯闆(pan)(PCB層數>4)，以(yi)及芯闆(pan)與外層(ceng)銅箔之(zhi)間的粘(zhan)合劑，同(tong)時也起(qi)到絕緣(yuan)的作用(yong)。

　　下層的(de)銅箔和(he)兩層半(ban)固化片(pian)已經提(ti)前通過(guo)對位孔(kong)和下層(ceng)的鐵闆(pan)固定好(hao)位置，然(ran)後将制(zhi)作好的(de)芯闆也(ye)放入對(dui)位孔中(zhong)，最後依(yi)次将兩(liang)層半固(gu)化片、一(yi)層銅箔(bo)和一層(ceng)承壓的(de)鋁闆覆(fu)蓋到芯(xin)闆上。

　　将(jiang)被鐵闆(pan)夾住的(de)PCB闆子們(men)放置到(dao)支架上(shang)，然後送(song)入真空(kong)熱壓機(ji)中進行(hang)層壓。真(zhen)空熱壓(ya)機裏的(de)高溫可(ke)以融化(hua)半固化(hua)片裏的(de)環氧樹(shu)脂，在壓(ya)力下将(jiang)芯闆們(men)和銅箔(bo)們固定(ding)在一起(qi)。

　　層壓完(wan)成後，卸(xie)掉壓制(zhi)PCB的上層(ceng)鐵闆。然(ran)後将承(cheng)壓的鋁(lü)闆拿走(zou)，鋁闆還(hai)起到了(le)隔離不(bu)同PCB以及(ji)保證PCB外(wai)層銅箔(bo)光滑的(de)責任。這(zhe)時拿出(chu)來的PCB的(de)兩面都(dou)會被一(yi)層光滑(hua)的銅箔(bo)所覆蓋(gai)。

06

鑽孔

　　要(yao)将PCB裏4層(ceng)毫不接(jie)觸的銅(tong)箔連接(jie)在一起(qi)，首先要(yao)鑽出上(shang)下貫通(tong)的穿孔(kong)來打通(tong)PCB，然後把(ba)孔壁金(jin)屬化來(lai)導電。

　　用(yong)X射線鑽(zuan)孔機機(ji)器對内(nei)層的芯(xin)闆進行(hang)定位，機(ji)器會自(zi)動找到(dao)并且定(ding)位芯闆(pan)上的孔(kong)位，然後(hou)給PCB打上(shang)定位孔(kong)，确保接(jie)下來鑽(zuan)孔時是(shi)從孔位(wei)的正中(zhong)央穿過(guo)。

　　将一層(ceng)鋁闆放(fang)在打孔(kong)機機床(chuang)上，然後(hou)将PCB放在(zai)上面。爲(wei)了提高(gao)效率，根(gen)據PCB的層(ceng)數會将(jiang)1~3個相同(tong)的PCB闆疊(die)在一起(qi)進行穿(chuan)孔。最後(hou)在最上(shang)面的PCB上(shang)蓋上一(yi)層鋁闆(pan)，上下兩(liang)層的鋁(lü)闆是爲(wei)了當鑽(zuan)頭鑽進(jin)和鑽出(chu)的時候(hou)，不會撕(si)裂PCB上的(de)銅箔。

　　在(zai)之前的(de)層壓工(gong)序中，融(rong)化的環(huan)氧樹脂(zhi)被擠壓(ya)到了PCB外(wai)面，所以(yi)需要進(jin)行切除(chu)。靠模銑(xi)床根據(ju)PCB正确的(de)XY坐标對(dui)其外圍(wei)進行切(qie)割。

07

孔壁(bi)的銅化(hua)學沉澱(dian)

　　由于幾(ji)乎所有(you)PCB設計都(dou)是用穿(chuan)孔來進(jin)行連接(jie)的不同(tong)層的線(xian)路，一個(ge)好的連(lian)接需要(yao)25微米的(de)銅膜在(zai)孔壁上(shang)。這種厚(hou)度的銅(tong)膜需要(yao)通過電(dian)鍍來實(shi)現，但是(shi)孔壁是(shi)由不導(dao)電的環(huan)氧樹脂(zhi)和玻璃(li)纖維闆(pan)組成。

　　所(suo)以第一(yi)步就是(shi)先在孔(kong)壁上堆(dui)積一層(ceng)導電物(wu)質，通過(guo)化學沉(chen)積的方(fang)式在整(zheng)個PCB表面(mian)，也包括(kuo)孔壁上(shang)形成1微(wei)米的銅(tong)膜。整個(ge)過程比(bi)如化學(xue)處理和(he)清洗等(deng)都是由(you)機器控(kong)制的。

08

外(wai)層PCB布局(ju)轉移

　　接(jie)下來會(hui)将外層(ceng)的PCB布局(ju)轉移到(dao)銅箔上(shang)，過程和(he)之前的(de)内層芯(xin)闆PCB布局(ju)轉移原(yuan)理差不(bu)多，都是(shi)利用影(ying)印的膠(jiao)片和感(gan)光膜将(jiang)PCB布局轉(zhuan)移到銅(tong)箔上，唯(wei)一的不(bu)同是将(jiang)會采用(yong)正片做(zuo)闆。

　　内層(ceng)PCB布局轉(zhuan)移采用(yong)的是減(jian)成法，采(cai)用的是(shi)負片做(zuo)闆。PCB上被(bei)固化感(gan)光膜覆(fu)蓋的爲(wei)線路，清(qing)洗掉沒(mei)固化的(de)感光膜(mo)，露出的(de)銅箔被(bei)蝕刻後(hou)，PCB布局線(xian)路被固(gu)化的感(gan)光膜保(bao)護而留(liu)下。

　　外層(ceng)PCB布局轉(zhuan)移采用(yong)的是正(zheng)常法，采(cai)用正片(pian)做闆。PCB上(shang)被固化(hua)的感光(guang)膜覆蓋(gai)的爲非(fei)線路區(qu)。清洗掉(diao)沒固化(hua)的感光(guang)膜後進(jin)行電鍍(du)。有膜處(chu)無法電(dian)鍍，而沒(mei)有膜處(chu)，先鍍上(shang)銅後鍍(du)上錫。退(tui)膜後進(jin)行堿性(xing)蝕刻，最(zui)後再退(tui)錫。線路(lu)圖形因(yin)爲被錫(xi)的保護(hu)而留在(zai)闆上。

 

　　将(jiang)PCB用夾子(zi)夾住，将(jiang)銅電鍍(du)上去。之(zhi)前提到(dao)，爲了保(bao)證孔位(wei)有足夠(gou)好的導(dao)電性，孔(kong)壁上電(dian)鍍的銅(tong)膜必須(xu)要有25微(wei)米的厚(hou)度，所以(yi)整套系(xi)統将會(hui)由電腦(nao)自動控(kong)制，保證(zheng)其精确(que)性。

9

外層(ceng)PCB蝕刻

　　接(jie)下來由(you)一條完(wan)整的自(zi)動化流(liu)水線完(wan)成蝕刻(ke)的工序(xu)。首先将(jiang)PCB闆上被(bei)固化的(de)感光膜(mo)清洗掉(diao)。然後用(yong)強堿清(qing)洗掉被(bei)其覆蓋(gai)的不需(xu)要的銅(tong)箔。再用(yong)退錫液(ye)将PCB布局(ju)銅箔上(shang)的錫鍍(du)層退除(chu)。清洗幹(gan)淨後4層(ceng)PCB布局就(jiu)完成了(le)。

 

(來源：電(dian)子電路(lu)  PCB制作工(gong)藝過程(cheng)大揭秘(mi)!(動态圖(tu)解) )

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