技術資訊_PCB制作工藝過程大揭秘！（動态圖解(jiě)）

PCB( Printed Circuit Board)，中文名稱爲印制電路闆，又稱印刷(shuā)線路(lù)闆，是重要的電子部(bù)件，是電子元器件的支撐體(tǐ)。由于它是采用電(diàn)子印刷術(shù)制作的，故被稱爲“印刷”電(diàn)路(lù)闆。

　　在PCB出現之前，電(diàn)路是通過點到點的(de)接線組成的。這種方(fāng)法(fǎ)的可靠性低，因爲随着電路的老化，線路的破裂會導緻線路(lù)節點的(de)斷路或者(zhě)短路。繞線技術是電路技術(shù)的一個(gè)重大進步，這種方法通過(guò)将小口徑線材繞在(zài)連(lián)接點的柱子上，提升了線路的耐久性以(yǐ)及可更換性(xìng)。

　　當電(diàn)子行業從真空管、繼電器發展到矽半導體(tǐ)以及集成電路的時候，電子(zǐ)元器(qì)件的尺寸和(hé)價格也在下降。電子(zǐ)産品越來越(yuè)頻繁的出現在了消(xiāo)費(fèi)領域，促使廠商(shāng)去尋找較小以及性價比高的(de)方案。于是，PCB誕生了。

PCB制作工藝過程

　　PCB的制作非常(cháng)複雜，以四層印制闆爲例，其制作過程(chéng)主要包括了PCB布局、芯闆的制(zhì)作、内層PCB布局轉移、芯闆(pǎn)打孔與檢查、層壓、鑽孔、孔壁的銅化學沉澱、外層PCB布局轉移、外層PCB蝕刻等步驟。

01

PCB布局(jú)

　　PCB制(zhì)作第一步是整理并檢查PCB布局(Layout)。PCB制作工廠收到PCB設計公司的(de)CAD文件(jiàn)，由于每個CAD軟件都有自己獨特的文件格式(shì)，所以PCB工廠會轉化(huà)爲一個統一的格式(shì)——Extended Gerber RS-274X 或(huò)者 Gerber X2。然後工廠的工程師會檢查PCB布(bù)局是否符合制作工(gōng)藝，有沒有什麽缺陷等問題。

02

芯(xīn)闆的制作

　　清洗覆銅闆，如果有灰塵(chén)的話可能導緻最後(hòu)的電(diàn)路短路或者斷路。

 

　　下圖是一張8層PCB的圖例，實際上是(shì)由3張(zhāng)覆銅闆(pǎn)(芯闆)加(jiā)2張銅膜，然(rán)後用半固化片粘連起來的。制作順序是從最中間的(de)芯闆(4、5層線路)開始，不斷地疊加在一(yī)起，然後固定。4層PCB的制作也是類似的，隻不過隻用了1張芯闆加2張(zhāng)銅膜。

 

03

内層PCB布(bù)局轉移(yí)

　　先要制作最(zuì)中間芯闆(pǎn)(Core)的兩層線路(lù)。覆銅(tóng)闆清洗(xǐ)幹淨後會在表面蓋上一層感光(guāng)膜。這種膜遇到光會固化，在覆銅闆的銅(tóng)箔上(shàng)形成一層保護膜。

 

 

　　将兩層PCB布局膠片和雙層覆銅闆，最後插入(rù)上層的PCB布局(jú)膠片，保證上下兩層PCB布局膠片層(céng)疊位置精(jīng)準。

 

　　感光機用UV燈對銅箔上的感光膜進行(háng)照射(shè)，透光的膠(jiāo)片下(xià)，感光膜被固化，不透光的膠片下還是(shì)沒(méi)有固化的感光膜。固化感光膜底下覆蓋的銅箔就是需要的PCB布局線路，相當于手工PCB的激光打印機墨(mò)的(de)作用。

 

　　然後用堿液(yè)将(jiāng)沒有固化的感光(guāng)膜清洗掉，需要的銅(tóng)箔線路将會被固化的感光膜所覆蓋。

 

　　然(rán)後再用(yòng)強堿，比如NaOH将(jiāng)不需要的銅箔蝕刻掉。

 

　　将固化(huà)的感光膜撕掉，露出需要的PCB布(bù)局線路銅箔。

04

芯闆打孔與檢查

　　芯闆已經制作成功。然後在芯(xīn)闆上打對位孔，方便接下(xià)來和其它原料(liào)對齊。

 

 

　　芯闆(pǎn)一旦和其(qí)它層的PCB壓制在(zài)一起就無法進行修改了，所以檢查非常重要。會由機器自動和(hé)PCB布局圖紙進行比對，查看錯誤。

 

 

05

層壓

　　這裏需要一個新的原料叫做半固化(huà)片，是芯闆與芯闆(PCB層數>4)，以及芯闆與外層銅(tóng)箔之間的粘合劑，同時(shí)也起到絕緣的作用。

　　下層(céng)的銅(tóng)箔和兩層半固化(huà)片已經提前通過對位孔和下層的(de)鐵闆固定(dìng)好位置，然後(hòu)将制作好(hǎo)的芯闆也(yě)放入對位孔中，最後依次将兩層半固化片、一層銅箔和一層承壓的鋁闆覆蓋到(dào)芯闆上。

　　将被鐵闆夾住的PCB闆子們放置到支架上，然後送入真空熱壓機(jī)中進行層壓。真空(kōng)熱壓機裏的高溫可以融(róng)化半固化片裏的環氧樹脂，在壓(yā)力下(xià)将芯闆們和銅箔們固定(dìng)在一(yī)起。

　　層壓完成後，卸掉壓制PCB的上層鐵闆。然後将承壓的鋁闆拿(ná)走，鋁闆還起到了隔離(lí)不同PCB以及保證PCB外層銅箔光滑的責任。這時拿出來的(de)PCB的兩(liǎng)面都會被一(yī)層光滑的銅箔所覆蓋。

06

鑽孔(kǒng)

　　要将PCB裏4層(céng)毫不接觸的銅箔連接在(zài)一起(qǐ)，首先要鑽出上下貫通的穿孔來打通PCB，然後把孔壁(bì)金屬化來導電。

　　用X射(shè)線鑽孔(kǒng)機機器對内層的芯闆進行定位，機器會自(zì)動找(zhǎo)到并且定位芯闆上的孔位，然後給PCB打上定位孔，确(què)保(bǎo)接下來鑽孔時(shí)是從孔位的正中央穿過。

　　将(jiāng)一層鋁闆(pǎn)放在打孔機機床上，然後将PCB放(fàng)在上面。爲了(le)提高效率，根據PCB的層數會将(jiāng)1~3個相同的PCB闆疊在一(yī)起進行穿孔。最後在最上面的PCB上蓋上一層鋁(lǚ)闆，上(shàng)下兩層的鋁闆是爲了當鑽頭鑽進和鑽出的時候，不會撕裂PCB上的銅箔。

　　在之前的層壓(yā)工序中，融化(huà)的環氧樹脂被擠壓到了PCB外面，所以需要進行切除。靠模銑床根據PCB正确的XY坐标對其外圍進行切割(gē)。

07

孔壁的銅化學(xué)沉澱

　　由于幾乎所(suǒ)有PCB設計都是用穿(chuān)孔來進行連接的(de)不(bú)同層的線路，一個好的連接需要25微米的銅膜在孔壁上。這種厚度的銅膜需要通過電鍍來實現，但是孔壁是由不導電的環氧樹脂和玻璃(lí)纖維闆組成。

　　所以第一步就(jiù)是先在孔壁上堆積一層導電物質，通過(guò)化(huà)學沉積的方式在(zài)整個PCB表面，也包括孔(kǒng)壁上形成(chéng)1微米的銅膜。整個過程比如化學處理和清洗等都是由機器控制的。

08

外層PCB布局(jú)轉移

　　接下來會将外層的PCB布局轉移到銅箔上，過程和之前(qián)的内層芯闆PCB布局轉移(yí)原理差不多，都是利用影印的膠片和感光膜(mó)将PCB布局轉移到銅箔上，唯一的不同是将會采用正片(piàn)做闆。

　　内層PCB布局(jú)轉移(yí)采用的是減成(chéng)法，采用的是負片做闆。PCB上被固化感光膜覆蓋的爲線路，清洗掉沒固化的感光膜，露出(chū)的銅箔被蝕(shí)刻後，PCB布局線路被(bèi)固(gù)化的感光膜保護而(ér)留下。

　　外層PCB布(bù)局轉移采用的是正常法，采用正片做闆。PCB上被固化的感(gǎn)光膜覆蓋的爲非線(xiàn)路區。清洗掉沒固化的感光膜後進行(háng)電鍍。有膜處(chù)無法電鍍，而沒有膜處，先鍍上銅後鍍上錫(xī)。退膜後(hòu)進行堿性蝕刻，最後再退錫。線路圖形因爲被錫的保護而(ér)留在闆上。

 

　　将PCB用夾(jiá)子夾住(zhù)，将銅電鍍(dù)上去。之前提到，爲了保證孔位有足夠好的導電性，孔壁上電鍍的銅膜必須要有25微米的(de)厚度，所以整套系統将會由電腦自(zì)動控制，保證其精确性。

9

外層PCB蝕刻

　　接下來由一條完整的自動(dòng)化流水線完成蝕刻的工序。首先将PCB闆上被固化的(de)感光(guāng)膜清洗掉(diào)。然後用強堿清洗掉被其覆蓋的不需(xū)要的銅箔。再(zài)用退錫液将PCB布(bù)局銅(tóng)箔上的錫鍍層(céng)退除。清洗幹淨後4層PCB布局就完成了(le)。

 

(來源：電子電路  PCB制作工藝過程大揭(jiē)秘!(動(dòng)态圖解) )

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