技術資訊_PCB制(zhi)作工藝過程大揭(jiē)秘！（動态圖解）

PCB( Printed Circuit Board)，中文(wen)名稱爲印制電路(lu)闆，又稱印刷線路(lu)闆，是重要的電子(zǐ)部件，是電子元器(qi)件的支撐體。由于(yu)它是采用電子印(yin)刷術制作的，故被(bèi)稱爲“印刷”電路闆(pan)。

　　在PCB出現之前，電路(lù)是通過點到點的(de)接線組成的。這種(zhong)方法的可靠性低(dī)，因爲随着電路的(de)老化，線路的破裂(liè)會導緻線路節點(diǎn)的斷路或者短路(lu)。繞線技術是電路(lu)技術的一個重大(da)進步，這種方法通(tōng)過将小口徑線材(cái)繞在連接點的柱(zhù)子上，提升了線路(lu)的耐久性以及可(kě)更換性。

　　當電子行(háng)業從真空管、繼電(dian)器發展到矽半導(dǎo)體以及集成電路(lu)的時候，電子元器(qì)件的尺寸和價格(gé)也在下降。電子産(chan)品越來越頻繁的(de)出現在了消費領(lǐng)域，促使廠商去尋(xún)找較小以及性價(jià)比高的方案。于是(shi)，PCB誕生了。

PCB制作工藝(yi)過程

　　PCB的制作非常(cháng)複雜，以四層印制(zhi)闆爲例，其制作過(guò)程主要包括了PCB布(bu)局、芯闆的制作、内(nèi)層PCB布局轉移、芯闆(pan)打孔與檢查、層壓(ya)、鑽孔、孔壁的銅化(huà)學沉澱、外層PCB布局(jú)轉移、外層PCB蝕刻等(deng)步驟。

01

PCB布局

　　PCB制作第(dì)一步是整理并檢(jian)查PCB布局(Layout)。PCB制作工廠(chǎng)收到PCB設計公司的(de)CAD文件，由于每個CAD軟(ruǎn)件都有自己獨特(tè)的文件格式，所以(yi)PCB工廠會轉化爲一(yi)個統一的格式——Extended Gerber RS-274X 或(huò)者 Gerber X2。然後工廠的工(gōng)程師會檢查PCB布局(ju)是否符合制作工(gōng)藝，有沒有什麽缺(que)陷等問題。

02

芯闆的(de)制作

　　清洗覆銅闆(pǎn)，如果有灰塵的話(huà)可能導緻最後的(de)電路短路或者斷(duan)路。

 

　　下圖是一張8層(céng)PCB的圖例，實際上是(shi)由3張覆銅闆(芯闆(pan))加2張銅膜，然後用(yong)半固化片粘連起(qi)來的。制作順序是(shì)從最中間的芯闆(pǎn)(4、5層線路)開始，不斷(duàn)地疊加在一起，然(rán)後固定。4層PCB的制作(zuo)也是類似的，隻不(bú)過隻用了1張芯闆(pǎn)加2張銅膜。

 

03

内層PCB布(bù)局轉移

　　先要制作(zuò)最中間芯闆(Core)的兩(liang)層線路。覆銅闆清(qing)洗幹淨後會在表(biǎo)面蓋上一層感光(guang)膜。這種膜遇到光(guāng)會固化，在覆銅闆(pan)的銅箔上形成一(yi)層保護膜。

 

 

　　将兩層(céng)PCB布局膠片和雙層(céng)覆銅闆，最後插入(rù)上層的PCB布局膠片(piàn)，保證上下兩層PCB布(bù)局膠片層疊位置(zhi)精準。

 

　　感光機用UV燈(dēng)對銅箔上的感光(guāng)膜進行照射，透光(guāng)的膠片下，感光膜(mó)被固化，不透光的(de)膠片下還是沒有(yǒu)固化的感光膜。固(gù)化感光膜底下覆(fù)蓋的銅箔就是需(xū)要的PCB布局線路，相(xiàng)當于手工PCB的激光(guāng)打印機墨的作用(yòng)。

 

　　然後用堿液将沒(méi)有固化的感光膜(mó)清洗掉，需要的銅(tóng)箔線路将會被固(gu)化的感光膜所覆(fu)蓋。

 

　　然後再用強堿(jian)，比如NaOH将不需要的(de)銅箔蝕刻掉。

 

　　将固(gu)化的感光膜撕掉(diao)，露出需要的PCB布局(jú)線路銅箔。

04

芯闆打(dǎ)孔與檢查

　　芯闆已(yǐ)經制作成功。然後(hou)在芯闆上打對位(wei)孔，方便接下來和(he)其它原料對齊。

 

 

　　芯(xin)闆一旦和其它層(ceng)的PCB壓制在一起就(jiu)無法進行修改了(le)，所以檢查非常重(zhòng)要。會由機器自動(dong)和PCB布局圖紙進行(háng)比對，查看錯誤。

 

 

05

層(ceng)壓

　　這裏需要一個(ge)新的原料叫做半(ban)固化片，是芯闆與(yu)芯闆(PCB層數>4)，以及芯(xīn)闆與外層銅箔之(zhī)間的粘合劑，同時(shi)也起到絕緣的作(zuò)用。

　　下層的銅箔和(he)兩層半固化片已(yi)經提前通過對位(wei)孔和下層的鐵闆(pǎn)固定好位置，然後(hou)将制作好的芯闆(pǎn)也放入對位孔中(zhōng)，最後依次将兩層(céng)半固化片、一層銅(tong)箔和一層承壓的(de)鋁闆覆蓋到芯闆(pan)上。

　　将被鐵闆夾住(zhù)的PCB闆子們放置到(dao)支架上，然後送入(ru)真空熱壓機中進(jin)行層壓。真空熱壓(yā)機裏的高溫可以(yǐ)融化半固化片裏(lǐ)的環氧樹脂，在壓(yā)力下将芯闆們和(hé)銅箔們固定在一(yī)起。

　　層壓完成後，卸(xie)掉壓制PCB的上層鐵(tie)闆。然後将承壓的(de)鋁闆拿走，鋁闆還(hai)起到了隔離不同(tong)PCB以及保證PCB外層銅(tóng)箔光滑的責任。這(zhe)時拿出來的PCB的兩(liǎng)面都會被一層光(guāng)滑的銅箔所覆蓋(gai)。

06

鑽孔

　　要将PCB裏4層毫(hao)不接觸的銅箔連(lián)接在一起，首先要(yao)鑽出上下貫通的(de)穿孔來打通PCB，然後(hòu)把孔壁金屬化來(lái)導電。

　　用X射線鑽孔(kong)機機器對内層的(de)芯闆進行定位，機(jī)器會自動找到并(bing)且定位芯闆上的(de)孔位，然後給PCB打上(shàng)定位孔，确保接下(xià)來鑽孔時是從孔(kǒng)位的正中央穿過(guò)。

　　将一層鋁闆放在(zài)打孔機機床上，然(ran)後将PCB放在上面。爲(wei)了提高效率，根據(jù)PCB的層數會将1~3個相(xiàng)同的PCB闆疊在一起(qǐ)進行穿孔。最後在(zài)最上面的PCB上蓋上(shang)一層鋁闆，上下兩(liǎng)層的鋁闆是爲了(le)當鑽頭鑽進和鑽(zuàn)出的時候，不會撕(sī)裂PCB上的銅箔。

　　在之(zhi)前的層壓工序中(zhōng)，融化的環氧樹脂(zhī)被擠壓到了PCB外面(miàn)，所以需要進行切(qie)除。靠模銑床根據(ju)PCB正确的XY坐标對其(qí)外圍進行切割。

07

孔(kǒng)壁的銅化學沉澱(diàn)

　　由于幾乎所有PCB設(shè)計都是用穿孔來(lái)進行連接的不同(tong)層的線路，一個好(hǎo)的連接需要25微米(mi)的銅膜在孔壁上(shàng)。這種厚度的銅膜(mo)需要通過電鍍來(lái)實現，但是孔壁是(shi)由不導電的環氧(yang)樹脂和玻璃纖維(wei)闆組成。

　　所以第一(yi)步就是先在孔壁(bì)上堆積一層導電(dian)物質，通過化學沉(chén)積的方式在整個(gè)PCB表面，也包括孔壁(bì)上形成1微米的銅(tóng)膜。整個過程比如(ru)化學處理和清洗(xi)等都是由機器控(kong)制的。

08

外層PCB布局轉移(yi)

　　接下來會将外層(céng)的PCB布局轉移到銅(tóng)箔上，過程和之前(qian)的内層芯闆PCB布局(jú)轉移原理差不多(duo)，都是利用影印的(de)膠片和感光膜将(jiang)PCB布局轉移到銅箔(bó)上，唯一的不同是(shi)将會采用正片做(zuò)闆。

　　内層PCB布局轉移(yí)采用的是減成法(fa)，采用的是負片做(zuo)闆。PCB上被固化感光(guang)膜覆蓋的爲線路(lù)，清洗掉沒固化的(de)感光膜，露出的銅(tong)箔被蝕刻後，PCB布局(ju)線路被固化的感(gǎn)光膜保護而留下(xià)。

　　外層PCB布局轉移采(cai)用的是正常法，采(cai)用正片做闆。PCB上被(bei)固化的感光膜覆(fu)蓋的爲非線路區(qu)。清洗掉沒固化的(de)感光膜後進行電(dian)鍍。有膜處無法電(dian)鍍，而沒有膜處，先(xian)鍍上銅後鍍上錫(xi)。退膜後進行堿性(xìng)蝕刻，最後再退錫(xi)。線路圖形因爲被(bei)錫的保護而留在(zài)闆上。

 

　　将PCB用夾子夾(jia)住，将銅電鍍上去(qu)。之前提到，爲了保(bǎo)證孔位有足夠好(hǎo)的導電性，孔壁上(shàng)電鍍的銅膜必須(xū)要有25微米的厚度(dù)，所以整套系統将(jiang)會由電腦自動控(kong)制，保證其精确性(xing)。

9

外層PCB蝕刻

　　接下來(lái)由一條完整的自(zi)動化流水線完成(chéng)蝕刻的工序。首先(xian)将PCB闆上被固化的(de)感光膜清洗掉。然(rán)後用強堿清洗掉(diao)被其覆蓋的不需(xū)要的銅箔。再用退(tui)錫液将PCB布局銅箔(bo)上的錫鍍層退除(chú)。清洗幹淨後4層PCB布(bù)局就完成了。

 

(來源(yuan)：電子電路  PCB制作工(gōng)藝過程大揭秘!(動(dòng)态圖解) )

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