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技術(shù)資訊_PCB制作工藝過(guò)程大揭秘！（動(dòng)態(tài)圖解）

2020-03-30 10:34

PCB( Printed Circuit Board)，中文名稱為印制電路板，又稱印刷線路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體。由于它是采用電子印刷術(shù)制作的，故被稱為“印刷”電路板。

　　在PCB出現(xiàn)之前，電路是通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)的接線組成的。這種方法的可靠性低，因?yàn)殡S著電路的老化，線路的破裂會(huì)導(dǎo)致線路節(jié)點(diǎn)的斷路或者短路。繞線技術(shù)是電路技術(shù)的一個(gè)重大進(jìn)步，這種方法通過(guò)將小口徑線材繞在連接點(diǎn)的柱子上，提升了線路的耐久性以及可更換性。

　　當(dāng)電子行業(yè)從真空管、繼電器發(fā)展到硅半導(dǎo)體以及集成電路的時(shí)候，電子元器件的尺寸和價(jià)格也在下降。電子產(chǎn)品越來(lái)越頻繁的出現(xiàn)在了消費(fèi)領(lǐng)域，促使廠商去尋找較小以及性價(jià)比高的方案。于是，PCB誕生了。

PCB制作工藝過(guò)程

　　PCB的制作非常復(fù)雜，以四層印制板為例，其制作過(guò)程主要包括了PCB布局、芯板的制作、內(nèi)層PCB布局轉(zhuǎn)移、芯板打孔與檢查、層壓、鉆孔、孔壁的銅化學(xué)沉淀、外層PCB布局轉(zhuǎn)移、外層PCB蝕刻等步驟。

PCB布局

　　PCB制作第一步是整理并檢查PCB布局(Layout)。PCB制作工廠收到PCB設(shè)計(jì)公司的CAD文件，由于每個(gè)CAD軟件都有自己獨(dú)特的文件格式，所以PCB工廠會(huì)轉(zhuǎn)化為一個(gè)統(tǒng)一的格式——Extended Gerber RS-274X 或者 Gerber X2。然后工廠的工程師會(huì)檢查PCB布局是否符合制作工藝，有沒有什么缺陷等問(wèn)題。

芯板的制作

　　清洗覆銅板，如果有灰塵的話可能導(dǎo)致最后的電路短路或者斷路。

　　下圖是一張8層PCB的圖例，實(shí)際上是由3張覆銅板(芯板)加2張銅膜，然后用半固化片粘連起來(lái)的。制作順序是從最中間的芯板(4、5層線路)開始，不斷地疊加在一起，然后固定。4層PCB的制作也是類似的，只不過(guò)只用了1張芯板加2張銅膜。

內(nèi)層PCB布局轉(zhuǎn)移

　　先要制作最中間芯板(Core)的兩層線路。覆銅板清洗干凈后會(huì)在表面蓋上一層感光膜。這種膜遇到光會(huì)固化，在覆銅板的銅箔上形成一層保護(hù)膜。

　　將兩層PCB布局膠片和雙層覆銅板，最后插入上層的PCB布局膠片，保證上下兩層PCB布局膠片層疊位置精準(zhǔn)。

　　感光機(jī)用UV燈對(duì)銅箔上的感光膜進(jìn)行照射，透光的膠片下，感光膜被固化，不透光的膠片下還是沒有固化的感光膜。固化感光膜底下覆蓋的銅箔就是需要的PCB布局線路，相當(dāng)于手工PCB的激光打印機(jī)墨的作用。

　　然后用堿液將沒有固化的感光膜清洗掉，需要的銅箔線路將會(huì)被固化的感光膜所覆蓋。

　　然后再用強(qiáng)堿，比如NaOH將不需要的銅箔蝕刻掉。

　　將固化的感光膜撕掉，露出需要的PCB布局線路銅箔。

芯板打孔與檢查

　　芯板已經(jīng)制作成功。然后在芯板上打?qū)ξ豢祝奖憬酉聛?lái)和其它原料對(duì)齊。

　　芯板一旦和其它層的PCB壓制在一起就無(wú)法進(jìn)行修改了，所以檢查非常重要。會(huì)由機(jī)器自動(dòng)和PCB布局圖紙進(jìn)行比對(duì)，查看錯(cuò)誤。

層壓

　　這里需要一個(gè)新的原料叫做半固化片，是芯板與芯板(PCB層數(shù)>4)，以及芯板與外層銅箔之間的粘合劑，同時(shí)也起到絕緣的作用。

　　下層的銅箔和兩層半固化片已經(jīng)提前通過(guò)對(duì)位孔和下層的鐵板固定好位置，然后將制作好的芯板也放入對(duì)位孔中，最后依次將兩層半固化片、一層銅箔和一層承壓的鋁板覆蓋到芯板上。

　　將被鐵板夾住的PCB板子們放置到支架上，然后送入真空熱壓機(jī)中進(jìn)行層壓。真空熱壓機(jī)里的高溫可以融化半固化片里的環(huán)氧樹脂，在壓力下將芯板們和銅箔們固定在一起。

　　層壓完成后，卸掉壓制PCB的上層鐵板。然后將承壓的鋁板拿走，鋁板還起到了隔離不同PCB以及保證PCB外層銅箔光滑的責(zé)任。這時(shí)拿出來(lái)的PCB的兩面都會(huì)被一層光滑的銅箔所覆蓋。

鉆孔

　　要將PCB里4層毫不接觸的銅箔連接在一起，首先要鉆出上下貫通的穿孔來(lái)打通PCB，然后把孔壁金屬化來(lái)導(dǎo)電。

　　用X射線鉆孔機(jī)機(jī)器對(duì)內(nèi)層的芯板進(jìn)行定位，機(jī)器會(huì)自動(dòng)找到并且定位芯板上的孔位，然后給PCB打上定位孔，確保接下來(lái)鉆孔時(shí)是從孔位的正中央穿過(guò)。

　　將一層鋁板放在打孔機(jī)機(jī)床上，然后將PCB放在上面。為了提高效率，根據(jù)PCB的層數(shù)會(huì)將1~3個(gè)相同的PCB板疊在一起進(jìn)行穿孔。最后在最上面的PCB上蓋上一層鋁板，上下兩層的鋁板是為了當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)和鉆出的時(shí)候，不會(huì)撕裂PCB上的銅箔。

　　在之前的層壓工序中，融化的環(huán)氧樹脂被擠壓到了PCB外面，所以需要進(jìn)行切除。靠模銑床根據(jù)PCB正確的XY坐標(biāo)對(duì)其外圍進(jìn)行切割。

孔壁的銅化學(xué)沉淀

　　由于幾乎所有PCB設(shè)計(jì)都是用穿孔來(lái)進(jìn)行連接的不同層的線路，一個(gè)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(guò)電鍍來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是孔壁是由不導(dǎo)電的環(huán)氧樹脂和玻璃纖維板組成。

　　所以第一步就是先在孔壁上堆積一層導(dǎo)電物質(zhì)，通過(guò)化學(xué)沉積的方式在整個(gè)PCB表面，也包括孔壁上形成1微米的銅膜。整個(gè)過(guò)程比如化學(xué)處理和清洗等都是由機(jī)器控制的。

固定PCB

清洗PCB

運(yùn)送PCB

外層PCB布局轉(zhuǎn)移

　　接下來(lái)會(huì)將外層的PCB布局轉(zhuǎn)移到銅箔上，過(guò)程和之前的內(nèi)層芯板PCB布局轉(zhuǎn)移原理差不多，都是利用影印的膠片和感光膜將PCB布局轉(zhuǎn)移到銅箔上，唯一的不同是將會(huì)采用正片做板。

　　內(nèi)層PCB布局轉(zhuǎn)移采用的是減成法，采用的是負(fù)片做板。PCB上被固化感光膜覆蓋的為線路，清洗掉沒固化的感光膜，露出的銅箔被蝕刻后，PCB布局線路被固化的感光膜保護(hù)而留下。

　　外層PCB布局轉(zhuǎn)移采用的是正常法，采用正片做板。PCB上被固化的感光膜覆蓋的為非線路區(qū)。清洗掉沒固化的感光膜后進(jìn)行電鍍。有膜處無(wú)法電鍍，而沒有膜處，先鍍上銅后鍍上錫。退膜后進(jìn)行堿性蝕刻，最后再退錫。線路圖形因?yàn)楸诲a的保護(hù)而留在板上。