技術資(zi)訊_PCB制作工(gong)藝過程大(dà)揭秘！（動态(tài)圖解）

PCB( Printed Circuit Board)，中文(wen)名稱爲印(yìn)制電路闆(pǎn)，又稱印刷(shuā)線路闆，是(shì)重要的電(diàn)子部件，是(shi)電子元器(qì)件的支撐(chēng)體。由于它(ta)是采用電(dian)子印刷術(shu)制作的，故(gù)被稱爲“印(yìn)刷”電路闆(pan)。

　　在PCB出現之(zhī)前，電路是(shi)通過點到(dao)點的接線(xian)組成的。這(zhe)種方法的(de)可靠性低(dī)，因爲随着(zhe)電路的老(lao)化，線路的(de)破裂會導(dǎo)緻線路節(jie)點的斷路(lu)或者短路(lù)。繞線技術(shu)是電路技(ji)術的一個(ge)重大進步(bu)，這種方法(fǎ)通過将小(xiao)口徑線材(cái)繞在連接(jiē)點的柱子(zǐ)上，提升了(le)線路的耐(nài)久性以及(ji)可更換性(xìng)。

　　當電子行(háng)業從真空(kong)管、繼電器(qi)發展到矽(xi)半導體以(yi)及集成電(diàn)路的時候(hou)，電子元器(qi)件的尺寸(cun)和價格也(ye)在下降。電(diàn)子産品越(yuè)來越頻繁(fán)的出現在(zai)了消費領(lǐng)域，促使廠(chang)商去尋找(zhao)較小以及(ji)性價比高(gāo)的方案。于(yu)是，PCB誕生了(le)。

PCB制作工藝(yì)過程

　　PCB的制(zhi)作非常複(fú)雜，以四層(céng)印制闆爲(wei)例，其制作(zuo)過程主要(yào)包括了PCB布(bù)局、芯闆的(de)制作、内層(ceng)PCB布局轉移(yi)、芯闆打孔(kǒng)與檢查、層(céng)壓、鑽孔、孔(kǒng)壁的銅化(hua)學沉澱、外(wài)層PCB布局轉(zhuǎn)移、外層PCB蝕(shi)刻等步驟(zhou)。

01

PCB布局

　　PCB制作(zuò)第一步是(shi)整理并檢(jiǎn)查PCB布局(Layout)。PCB制(zhì)作工廠收(shou)到PCB設計公(gong)司的CAD文件(jian)，由于每個(ge)CAD軟件都有(yǒu)自己獨特(tè)的文件格(gé)式，所以PCB工(gōng)廠會轉化(hua)爲一個統(tong)一的格式(shi)——Extended Gerber RS-274X 或者 Gerber X2。然後(hòu)工廠的工(gōng)程師會檢(jiǎn)查PCB布局是(shì)否符合制(zhi)作工藝，有(you)沒有什麽(me)缺陷等問(wèn)題。

02

芯闆的(de)制作

　　清洗(xǐ)覆銅闆，如(ru)果有灰塵(chén)的話可能(néng)導緻最後(hou)的電路短(duan)路或者斷(duan)路。

 

　　下圖是(shi)一張8層PCB的(de)圖例，實際(ji)上是由3張(zhāng)覆銅闆(芯(xin)闆)加2張銅(tóng)膜，然後用(yong)半固化片(piàn)粘連起來(lai)的。制作順(shùn)序是從最(zui)中間的芯(xīn)闆(4、5層線路(lù))開始，不斷(duàn)地疊加在(zài)一起，然後(hou)固定。4層PCB的(de)制作也是(shi)類似的，隻(zhī)不過隻用(yòng)了1張芯闆(pan)加2張銅膜(mo)。

 

03

内層PCB布局(jú)轉移

　　先要(yào)制作最中(zhōng)間芯闆(Core)的(de)兩層線路(lu)。覆銅闆清(qīng)洗幹淨後(hou)會在表面(mian)蓋上一層(céng)感光膜。這(zhè)種膜遇到(dào)光會固化(hua)，在覆銅闆(pǎn)的銅箔上(shang)形成一層(céng)保護膜。

 

 

　　将(jiāng)兩層PCB布局(ju)膠片和雙(shuāng)層覆銅闆(pǎn)，最後插入(rù)上層的PCB布(bù)局膠片，保(bao)證上下兩(liǎng)層PCB布局膠(jiao)片層疊位(wei)置精準。

 

　　感(gǎn)光機用UV燈(dēng)對銅箔上(shang)的感光膜(mo)進行照射(she)，透光的膠(jiao)片下，感光(guāng)膜被固化(hua)，不透光的(de)膠片下還(hai)是沒有固(gu)化的感光(guang)膜。固化感(gan)光膜底下(xia)覆蓋的銅(tong)箔就是需(xu)要的PCB布局(jú)線路，相當(dāng)于手工PCB的(de)激光打印(yìn)機墨的作(zuò)用。

 

　　然後用(yong)堿液将沒(méi)有固化的(de)感光膜清(qīng)洗掉，需要(yao)的銅箔線(xian)路将會被(bei)固化的感(gan)光膜所覆(fu)蓋。

 

　　然後再(zai)用強堿，比(bǐ)如NaOH将不需(xu)要的銅箔(bó)蝕刻掉。

 

　　将(jiāng)固化的感(gǎn)光膜撕掉(diao)，露出需要(yào)的PCB布局線(xian)路銅箔。

04

芯(xin)闆打孔與(yǔ)檢查

　　芯闆(pan)已經制作(zuò)成功。然後(hòu)在芯闆上(shang)打對位孔(kǒng)，方便接下(xia)來和其它(ta)原料對齊(qi)。

 

 

　　芯闆一旦(dàn)和其它層(ceng)的PCB壓制在(zài)一起就無(wú)法進行修(xiū)改了，所以(yi)檢查非常(cháng)重要。會由(yóu)機器自動(dong)和PCB布局圖(tú)紙進行比(bi)對，查看錯(cuò)誤。

 

 

05

層壓

　　這(zhè)裏需要一(yī)個新的原(yuan)料叫做半(bàn)固化片，是(shì)芯闆與芯(xin)闆(PCB層數>4)，以(yǐ)及芯闆與(yu)外層銅箔(bo)之間的粘(zhān)合劑，同時(shí)也起到絕(jué)緣的作用(yòng)。

　　下層的銅(tóng)箔和兩層(ceng)半固化片(pian)已經提前(qian)通過對位(wei)孔和下層(céng)的鐵闆固(gu)定好位置(zhì)，然後将制(zhì)作好的芯(xin)闆也放入(rù)對位孔中(zhōng)，最後依次(cì)将兩層半(bàn)固化片、一(yi)層銅箔和(hé)一層承壓(ya)的鋁闆覆(fu)蓋到芯闆(pǎn)上。

　　将被鐵(tiě)闆夾住的(de)PCB闆子們放(fàng)置到支架(jia)上，然後送(song)入真空熱(re)壓機中進(jin)行層壓。真(zhēn)空熱壓機(jī)裏的高溫(wēn)可以融化(hua)半固化片(piàn)裏的環氧(yǎng)樹脂，在壓(ya)力下将芯(xin)闆們和銅(tóng)箔們固定(dìng)在一起。

　　層(ceng)壓完成後(hòu)，卸掉壓制(zhì)PCB的上層鐵(tie)闆。然後将(jiang)承壓的鋁(lǚ)闆拿走，鋁(lǚ)闆還起到(dào)了隔離不(bu)同PCB以及保(bao)證PCB外層銅(tong)箔光滑的(de)責任。這時(shi)拿出來的(de)PCB的兩面都(dou)會被一層(céng)光滑的銅(tong)箔所覆蓋(gai)。

06

鑽孔

　　要将(jiang)PCB裏4層毫不(bu)接觸的銅(tong)箔連接在(zài)一起，首先(xiān)要鑽出上(shang)下貫通的(de)穿孔來打(dǎ)通PCB，然後把(ba)孔壁金屬(shu)化來導電(dian)。

　　用X射線鑽(zuan)孔機機器(qi)對内層的(de)芯闆進行(háng)定位，機器(qì)會自動找(zhao)到并且定(dìng)位芯闆上(shàng)的孔位，然(rán)後給PCB打上(shang)定位孔，确(què)保接下來(lái)鑽孔時是(shi)從孔位的(de)正中央穿(chuan)過。

　　将一層(ceng)鋁闆放在(zai)打孔機機(ji)床上，然後(hòu)将PCB放在上(shang)面。爲了提(ti)高效率，根(gen)據PCB的層數(shù)會将1~3個相(xiang)同的PCB闆疊(dié)在一起進(jìn)行穿孔。最(zuì)後在最上(shàng)面的PCB上蓋(gai)上一層鋁(lǚ)闆，上下兩(liang)層的鋁闆(pǎn)是爲了當(dang)鑽頭鑽進(jin)和鑽出的(de)時候，不會(hui)撕裂PCB上的(de)銅箔。

　　在之(zhī)前的層壓(ya)工序中，融(róng)化的環氧(yang)樹脂被擠(jǐ)壓到了PCB外(wai)面，所以需(xu)要進行切(qiē)除。靠模銑(xǐ)床根據PCB正(zhèng)确的XY坐标(biāo)對其外圍(wéi)進行切割(ge)。

07

孔壁的銅(tong)化學沉澱(diàn)

　　由于幾乎(hu)所有PCB設計(jì)都是用穿(chuān)孔來進行(hang)連接的不(bú)同層的線(xiàn)路，一個好(hao)的連接需(xu)要25微米的(de)銅膜在孔(kǒng)壁上。這種(zhǒng)厚度的銅(tong)膜需要通(tōng)過電鍍來(lái)實現，但是(shì)孔壁是由(yóu)不導電的(de)環氧樹脂(zhi)和玻璃纖(xian)維闆組成(chéng)。

　　所以第一(yī)步就是先(xian)在孔壁上(shang)堆積一層(céng)導電物質(zhì)，通過化學(xué)沉積的方(fāng)式在整個(gè)PCB表面，也包(bāo)括孔壁上(shang)形成1微米(mi)的銅膜。整(zhěng)個過程比(bi)如化學處(chù)理和清洗(xi)等都是由(you)機器控制(zhi)的。

08

外(wai)層PCB布局轉(zhuan)移

　　接下來(lai)會将外層(céng)的PCB布局轉(zhuan)移到銅箔(bó)上，過程和(he)之前的内(nei)層芯闆PCB布(bu)局轉移原(yuan)理差不多(duō)，都是利用(yong)影印的膠(jiao)片和感光(guāng)膜将PCB布局(jú)轉移到銅(tóng)箔上，唯一(yī)的不同是(shì)将會采用(yòng)正片做闆(pan)。

　　内層PCB布局(jú)轉移采用(yòng)的是減成(cheng)法，采用的(de)是負片做(zuo)闆。PCB上被固(gù)化感光膜(mó)覆蓋的爲(wei)線路，清洗(xǐ)掉沒固化(huà)的感光膜(mo)，露出的銅(tong)箔被蝕刻(ke)後，PCB布局線(xiàn)路被固化(hua)的感光膜(mo)保護而留(liu)下。

　　外層PCB布(bu)局轉移采(cǎi)用的是正(zhèng)常法，采用(yòng)正片做闆(pan)。PCB上被固化(hua)的感光膜(mo)覆蓋的爲(wèi)非線路區(qū)。清洗掉沒(méi)固化的感(gǎn)光膜後進(jìn)行電鍍。有(you)膜處無法(fǎ)電鍍，而沒(mei)有膜處，先(xian)鍍上銅後(hou)鍍上錫。退(tui)膜後進行(háng)堿性蝕刻(ke)，最後再退(tui)錫。線路圖(tu)形因爲被(bèi)錫的保護(hu)而留在闆(pǎn)上。

 

　　将PCB用夾(jiá)子夾住，将(jiāng)銅電鍍上(shang)去。之前提(tí)到，爲了保(bǎo)證孔位有(yǒu)足夠好的(de)導電性，孔(kong)壁上電鍍(dù)的銅膜必(bì)須要有25微(wēi)米的厚度(dù)，所以整套(tào)系統将會(huì)由電腦自(zi)動控制，保(bǎo)證其精确(què)性。

9

外層PCB蝕(shí)刻

　　接下來(lai)由一條完(wan)整的自動(dong)化流水線(xian)完成蝕刻(kè)的工序。首(shǒu)先将PCB闆上(shàng)被固化的(de)感光膜清(qing)洗掉。然後(hou)用強堿清(qing)洗掉被其(qí)覆蓋的不(bú)需要的銅(tong)箔。再用退(tuì)錫液将PCB布(bù)局銅箔上(shàng)的錫鍍層(ceng)退除。清洗(xǐ)幹淨後4層(céng)PCB布局就完(wán)成了。

 

(來源(yuán)：電子電路(lù)  PCB制作工藝(yi)過程大揭(jie)秘!(動态圖(tu)解) )

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