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技術資訊_PCB制作工藝過程大揭秘！（動态(tài)圖解）

2020-03-30 10:34

PCB( Printed Circuit Board)，中文名(míng)稱(chēng)爲印制電路闆，又稱印刷線路闆，是(shì)重要的電子部件，是電子元器件的(de)支撐體。由(yóu)于它是采用電子印(yìn)刷術制作的，故被稱爲“印刷”電路闆。

　　在PCB出(chū)現之(zhī)前，電路是通(tōng)過(guò)點到(dào)點的接線組成的。這種方法(fǎ)的可靠性低(dī)，因爲随着電路的老化，線路的破裂(liè)會導緻線路節(jiē)點的斷路或者短路。繞(rào)線技術是電路技術的一個重大進步(bù)，這種(zhǒng)方法通過将小口徑線材(cái)繞在連接點的(de)柱子上，提升了線路的耐久性以及可更換(huàn)性。

　　當電子行業從(cóng)真空管、繼電器發展(zhǎn)到矽半導體以及集成電路的時(shí)候，電子元器件的(de)尺(chǐ)寸和價格也在下降。電子産(chǎn)品越來越頻繁的出(chū)現在了消費領域，促(cù)使廠商去(qù)尋找較(jiào)小(xiǎo)以及性價比高(gāo)的方(fāng)案。于是，PCB誕生了。

PCB制作工藝過程(chéng)

　　PCB的制作非常複雜，以四層印制闆爲例，其制作過程主要包括了PCB布局、芯闆的制作、内層PCB布局(jú)轉移、芯闆打孔與檢(jiǎn)查、層(céng)壓、鑽孔、孔壁(bì)的銅化學沉澱、外層PCB布局轉移、外層PCB蝕(shí)刻等步驟。

PCB布局

　　PCB制作第一步(bù)是整理并檢查PCB布(bù)局(Layout)。PCB制作工廠收到PCB設計公司的CAD文件，由(yóu)于每個CAD軟件都有(yǒu)自己(jǐ)獨特的文件格式，所以PCB工廠會轉(zhuǎn)化爲一個統(tǒng)一的格式——Extended Gerber RS-274X 或者 Gerber X2。然後工廠的工程師會檢查PCB布局是否符合制作工藝，有(yǒu)沒有(yǒu)什麽缺陷等問題。

芯闆(pǎn)的制作(zuò)

　　清洗覆銅闆，如果有灰塵的話可能(néng)導緻最後的電路短路或(huò)者斷路。

　　下(xià)圖是一張8層PCB的圖例，實際上是由3張覆銅闆(芯闆)加2張銅膜，然後用半固化片粘連(lián)起來的(de)。制作順序是從(cóng)最(zuì)中間的芯闆(4、5層線路)開始，不斷地疊(dié)加(jiā)在一起，然後固定。4層PCB的制作(zuò)也是類似的，隻不過隻用了(le)1張(zhāng)芯闆加2張(zhāng)銅膜。

内層PCB布局(jú)轉移

　　先要制作最中(zhōng)間芯闆(Core)的兩層(céng)線路。覆銅闆清洗幹(gàn)淨後會在表面蓋上(shàng)一層感光膜。這種膜(mó)遇到光會固化，在覆銅闆的銅箔上形成一層保(bǎo)護膜。

　　将兩層PCB布局(jú)膠片和雙層覆銅闆，最後插入上層的PCB布局膠片，保證上(shàng)下兩(liǎng)層PCB布局膠(jiāo)片層疊(dié)位置精準。

　　感光機用UV燈對銅箔上的感(gǎn)光膜進行照射，透光的膠片下(xià)，感光膜被固化，不透光的膠片(piàn)下還是沒有固(gù)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(xiàn)路，相(xiàng)當于(yú)手工PCB的激光打印機墨的作用(yòng)。

　　然(rán)後用堿液将沒有固化的感光(guāng)膜清洗掉，需要的銅箔線路将會被固化(huà)的感光膜所覆蓋。

　　然(rán)後再(zài)用強堿，比如NaOH将不需要的(de)銅箔蝕刻掉。

　　将固化的感光膜撕掉，露出(chū)需要的PCB布局線路銅箔。

芯闆打孔與(yǔ)檢查

　　芯闆已經制作成功。然後在芯闆上打對(duì)位孔，方便接下(xià)來和其它(tā)原料對齊。

　　芯闆一旦和其它層(céng)的PCB壓制在一起就無(wú)法進行修改了(le)，所以(yǐ)檢查(chá)非常重要。會由機器自動和PCB布(bù)局圖紙進行比對，查看錯誤。

層壓

　　這裏需要一個新(xīn)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(céng)銅箔之間的粘合劑，同(tóng)時也起(qǐ)到絕緣的作用。

　　下層的銅箔和(hé)兩層半固化片已經提前通過(guò)對位孔和下層的鐵闆固定好位置，然後将制(zhì)作(zuò)好的芯闆也放入對(duì)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芯(xīn)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中進行層(céng)壓。真空熱(rè)壓機裏的(de)高溫可以(yǐ)融化半固化片裏的環氧樹脂，在壓力下(xià)将芯闆們(men)和銅箔們(men)固定在一起。

　　層(céng)壓完成後，卸掉壓制PCB的上層鐵闆。然後将承壓的鋁闆拿走，鋁闆還(hái)起到了隔離不同PCB以及保證PCB外層銅箔光滑的責任。這時拿出來的PCB的兩面都會被一層(céng)光滑的銅箔所覆蓋(gài)。

鑽孔(kǒng)

　　要将PCB裏4層毫不接觸的銅(tóng)箔連接在一起，首先要鑽出上下貫通的穿孔來打通PCB，然後把孔壁金屬化來導電。

　　用(yòng)X射線鑽孔機機器對内層的芯闆進行定位(wèi)，機器會(huì)自動找到并(bìng)且定位芯闆上的孔(kǒng)位，然(rán)後給PCB打上定(dìng)位孔，确保接下來鑽孔時是從孔位的正中央穿過。

　　将(jiāng)一(yī)層鋁闆放在打孔(kǒng)機機床(chuáng)上，然後将(jiāng)PCB放在上面。爲(wèi)了提(tí)高效率，根(gēn)據PCB的層數會将1~3個相同的PCB闆疊在一起進行穿孔。最後在最上面的PCB上蓋上一層鋁闆，上下兩層的鋁闆(pǎn)是爲了當鑽頭鑽進和鑽(zuàn)出的時候，不會撕裂PCB上的銅箔。

　　在之前(qián)的層壓工序中，融化的環氧樹脂被擠壓到(dào)了PCB外面，所以(yǐ)需要進(jìn)行(háng)切除。靠模銑床根據PCB正确的XY坐标對其外圍進行(háng)切割。

孔壁(bì)的銅化學沉澱(diàn)

　　由于幾乎所有PCB設計都(dōu)是用穿孔來進行連接的不同層的線路，一個好的連(lián)接(jiē)需要25微米的銅膜在孔壁上。這種(zhǒng)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纖維闆(pǎn)組成。

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

固定PCB

清(qīng)洗PCB

運送PCB

外層PCB布局轉移

　　接(jiē)下(xià)來會将外層的PCB布局轉移到銅箔上，過程(chéng)和(hé)之前的内層芯闆PCB布局轉移原理差不多，都是(shì)利用影印(yìn)的膠片(piàn)和感(gǎn)光膜将(jiāng)PCB布局轉移到銅箔上，唯一的不同是将會采用正片做闆。

　　内層(céng)PCB布局轉移采用(yòng)的是減(jiǎn)成法，采用的是負片做闆。PCB上(shàng)被固化感光膜覆(fù)蓋的爲線路，清洗掉沒(méi)固化的感光膜，露出的銅箔被蝕刻(kè)後，PCB布局線路被(bèi)固化的感光膜(mó)保(bǎo)護而留下。

　　外層PCB布局轉(zhuǎn)移采用的是正常法，采用正片做闆。PCB上被固化(huà)的感光膜覆蓋(gài)的爲非線路區。清洗掉沒(méi)固化的感光膜後進行電鍍。有膜處無法電鍍，而(ér)沒有膜(mó)處，先鍍上銅後鍍上錫。退膜後進行堿性蝕刻(kè)，最後再退錫。線路圖形因爲被錫的保護而留在闆(pǎn)上。