技術資(zi)訊_PCB制作(zuo)工藝過(guò)程大揭(jie)秘！（動态(tài)圖解）

PCB( Printed Circuit Board)，中(zhong)文名稱(chēng)爲印制(zhì)電路闆(pan)，又稱印(yìn)刷線路(lù)闆，是重(zhong)要的電(diàn)子部件(jian)，是電子(zǐ)元器件(jiàn)的支撐(cheng)體。由于(yú)它是采(cǎi)用電子(zi)印刷術(shu)制作的(de)，故被稱(cheng)爲“印刷(shuā)”電路闆(pan)。

　　在PCB出現(xiàn)之前，電(dian)路是通(tong)過點到(dào)點的接(jie)線組成(cheng)的。這種(zhong)方法的(de)可靠性(xing)低，因爲(wei)随着電(diàn)路的老(lao)化，線路(lu)的破裂(lie)會導緻(zhi)線路節(jiē)點的斷(duàn)路或者(zhe)短路。繞(rao)線技術(shù)是電路(lu)技術的(de)一個重(zhong)大進步(bu)，這種方(fang)法通過(guo)将小口(kǒu)徑線材(cai)繞在連(lian)接點的(de)柱子上(shàng)，提升了(le)線路的(de)耐久性(xing)以及可(ke)更換性(xing)。

　　當電子(zǐ)行業從(cóng)真空管(guǎn)、繼電器(qi)發展到(dao)矽半導(dǎo)體以及(jí)集成電(diàn)路的時(shí)候，電子(zǐ)元器件(jiàn)的尺寸(cùn)和價格(ge)也在下(xia)降。電子(zǐ)産品越(yue)來越頻(pin)繁的出(chū)現在了(le)消費領(lǐng)域，促使(shǐ)廠商去(qu)尋找較(jiào)小以及(ji)性價比(bi)高的方(fāng)案。于是(shì)，PCB誕生了(le)。

PCB制作工(gong)藝過程(chéng)

　　PCB的制作(zuò)非常複(fu)雜，以四(si)層印制(zhi)闆爲例(lì)，其制作(zuo)過程主(zhǔ)要包括(kuo)了PCB布局(jú)、芯闆的(de)制作、内(nèi)層PCB布局(ju)轉移、芯(xīn)闆打孔(kǒng)與檢查(cha)、層壓、鑽(zuan)孔、孔壁(bi)的銅化(hua)學沉澱(dian)、外層PCB布(bu)局轉移(yí)、外層PCB蝕(shí)刻等步(bù)驟。

01

PCB布局(jú)

　　PCB制作第(dì)一步是(shi)整理并(bing)檢查PCB布(bù)局(Layout)。PCB制作(zuo)工廠收(shou)到PCB設計(ji)公司的(de)CAD文件，由(yóu)于每個(ge)CAD軟件都(dōu)有自己(jǐ)獨特的(de)文件格(gé)式，所以(yi)PCB工廠會(hui)轉化爲(wei)一個統(tǒng)一的格(gé)式——Extended Gerber RS-274X 或者(zhě) Gerber X2。然後工(gong)廠的工(gōng)程師會(hui)檢查PCB布(bu)局是否(fǒu)符合制(zhi)作工藝(yì)，有沒有(yǒu)什麽缺(quē)陷等問(wen)題。

02

芯闆(pǎn)的制作(zuo)

　　清洗覆(fù)銅闆，如(ru)果有灰(hui)塵的話(hua)可能導(dǎo)緻最後(hou)的電路(lu)短路或(huo)者斷路(lu)。

 

　　下圖是(shi)一張8層(ceng)PCB的圖例(lì)，實際上(shang)是由3張(zhang)覆銅闆(pǎn)(芯闆)加(jiā)2張銅膜(mó)，然後用(yòng)半固化(hua)片粘連(lian)起來的(de)。制作順(shùn)序是從(cong)最中間(jiān)的芯闆(pǎn)(4、5層線路(lu))開始，不(bu)斷地疊(dié)加在一(yī)起，然後(hou)固定。4層(ceng)PCB的制作(zuo)也是類(lèi)似的，隻(zhī)不過隻(zhi)用了1張(zhang)芯闆加(jia)2張銅膜(mo)。

 

03

内層PCB布(bù)局轉移(yí)

　　先要制(zhi)作最中(zhōng)間芯闆(pǎn)(Core)的兩層(céng)線路。覆(fù)銅闆清(qing)洗幹淨(jing)後會在(zai)表面蓋(gài)上一層(céng)感光膜(mo)。這種膜(mó)遇到光(guang)會固化(hua)，在覆銅(tong)闆的銅(tóng)箔上形(xing)成一層(ceng)保護膜(mó)。

 

 

　　将兩層(céng)PCB布局膠(jiāo)片和雙(shuang)層覆銅(tóng)闆，最後(hou)插入上(shang)層的PCB布(bu)局膠片(piàn)，保證上(shang)下兩層(céng)PCB布局膠(jiāo)片層疊(die)位置精(jing)準。

 

　　感光(guāng)機用UV燈(deng)對銅箔(bó)上的感(gǎn)光膜進(jin)行照射(she)，透光的(de)膠片下(xia)，感光膜(mo)被固化(huà)，不透光(guang)的膠片(pian)下還是(shi)沒有固(gu)化的感(gan)光膜。固(gu)化感光(guang)膜底下(xià)覆蓋的(de)銅箔就(jiu)是需要(yao)的PCB布局(ju)線路，相(xiang)當于手(shǒu)工PCB的激(jī)光打印(yin)機墨的(de)作用。

 

　　然(rán)後用堿(jian)液将沒(méi)有固化(hua)的感光(guāng)膜清洗(xi)掉，需要(yào)的銅箔(bó)線路将(jiāng)會被固(gù)化的感(gan)光膜所(suǒ)覆蓋。

 

　　然(rán)後再用(yong)強堿，比(bi)如NaOH将不(bú)需要的(de)銅箔蝕(shi)刻掉。

 

　　将(jiāng)固化的(de)感光膜(mo)撕掉，露(lu)出需要(yao)的PCB布局(jú)線路銅(tóng)箔。

04

芯闆(pan)打孔與(yu)檢查

　　芯(xīn)闆已經(jing)制作成(cheng)功。然後(hou)在芯闆(pan)上打對(dui)位孔，方(fāng)便接下(xia)來和其(qí)它原料(liao)對齊。

 

 

　　芯(xīn)闆一旦(dan)和其它(ta)層的PCB壓(ya)制在一(yī)起就無(wu)法進行(hang)修改了(le)，所以檢(jian)查非常(cháng)重要。會(huì)由機器(qi)自動和(hé)PCB布局圖(tú)紙進行(háng)比對，查(chá)看錯誤(wù)。

 

 

05

層壓

　　這(zhè)裏需要(yào)一個新(xin)的原料(liào)叫做半(ban)固化片(piàn)，是芯闆(pǎn)與芯闆(pǎn)(PCB層數>4)，以(yǐ)及芯闆(pan)與外層(céng)銅箔之(zhī)間的粘(zhān)合劑，同(tong)時也起(qǐ)到絕緣(yuan)的作用(yong)。

　　下層的(de)銅箔和(hé)兩層半(bàn)固化片(pian)已經提(tí)前通過(guo)對位孔(kong)和下層(ceng)的鐵闆(pǎn)固定好(hao)位置，然(rán)後将制(zhi)作好的(de)芯闆也(ye)放入對(duì)位孔中(zhong)，最後依(yi)次将兩(liang)層半固(gù)化片、一(yi)層銅箔(bó)和一層(céng)承壓的(de)鋁闆覆(fù)蓋到芯(xīn)闆上。

　　将(jiang)被鐵闆(pǎn)夾住的(de)PCB闆子們(men)放置到(dao)支架上(shàng)，然後送(song)入真空(kōng)熱壓機(ji)中進行(hang)層壓。真(zhen)空熱壓(ya)機裏的(de)高溫可(ke)以融化(hua)半固化(huà)片裏的(de)環氧樹(shu)脂，在壓(ya)力下将(jiang)芯闆們(men)和銅箔(bó)們固定(dìng)在一起(qǐ)。

　　層壓完(wán)成後，卸(xie)掉壓制(zhì)PCB的上層(ceng)鐵闆。然(ran)後将承(cheng)壓的鋁(lǚ)闆拿走(zou)，鋁闆還(hai)起到了(le)隔離不(bu)同PCB以及(ji)保證PCB外(wài)層銅箔(bo)光滑的(de)責任。這(zhè)時拿出(chu)來的PCB的(de)兩面都(dōu)會被一(yi)層光滑(huá)的銅箔(bó)所覆蓋(gài)。

06

鑽孔

　　要(yao)将PCB裏4層(céng)毫不接(jie)觸的銅(tong)箔連接(jiē)在一起(qǐ)，首先要(yao)鑽出上(shang)下貫通(tōng)的穿孔(kong)來打通(tōng)PCB，然後把(ba)孔壁金(jin)屬化來(lai)導電。

　　用(yong)X射線鑽(zuàn)孔機機(jī)器對内(nei)層的芯(xīn)闆進行(háng)定位，機(jī)器會自(zi)動找到(dao)并且定(ding)位芯闆(pan)上的孔(kong)位，然後(hòu)給PCB打上(shang)定位孔(kǒng)，确保接(jie)下來鑽(zuàn)孔時是(shi)從孔位(wei)的正中(zhong)央穿過(guò)。

　　将一層(céng)鋁闆放(fàng)在打孔(kǒng)機機床(chuáng)上，然後(hou)将PCB放在(zài)上面。爲(wei)了提高(gao)效率，根(gēn)據PCB的層(ceng)數會将(jiāng)1~3個相同(tong)的PCB闆疊(dié)在一起(qi)進行穿(chuān)孔。最後(hou)在最上(shang)面的PCB上(shàng)蓋上一(yī)層鋁闆(pan)，上下兩(liang)層的鋁(lǚ)闆是爲(wei)了當鑽(zuàn)頭鑽進(jìn)和鑽出(chu)的時候(hòu)，不會撕(sī)裂PCB上的(de)銅箔。

　　在(zai)之前的(de)層壓工(gong)序中，融(róng)化的環(huan)氧樹脂(zhī)被擠壓(yā)到了PCB外(wai)面，所以(yi)需要進(jin)行切除(chu)。靠模銑(xi)床根據(jù)PCB正确的(de)XY坐标對(dui)其外圍(wei)進行切(qie)割。

07

孔壁(bì)的銅化(hua)學沉澱(diàn)

　　由于幾(jǐ)乎所有(you)PCB設計都(dōu)是用穿(chuan)孔來進(jìn)行連接(jie)的不同(tóng)層的線(xiàn)路，一個(gè)好的連(lián)接需要(yào)25微米的(de)銅膜在(zài)孔壁上(shàng)。這種厚(hou)度的銅(tong)膜需要(yao)通過電(dian)鍍來實(shí)現，但是(shì)孔壁是(shi)由不導(dǎo)電的環(huan)氧樹脂(zhi)和玻璃(li)纖維闆(pan)組成。

　　所(suǒ)以第一(yi)步就是(shì)先在孔(kǒng)壁上堆(duī)積一層(céng)導電物(wu)質，通過(guo)化學沉(chen)積的方(fang)式在整(zhěng)個PCB表面(mian)，也包括(kuò)孔壁上(shàng)形成1微(wei)米的銅(tong)膜。整個(ge)過程比(bi)如化學(xué)處理和(he)清洗等(deng)都是由(yóu)機器控(kòng)制的。

08

外(wai)層PCB布局(ju)轉移

　　接(jie)下來會(huì)将外層(ceng)的PCB布局(jú)轉移到(dào)銅箔上(shang)，過程和(he)之前的(de)内層芯(xin)闆PCB布局(jú)轉移原(yuán)理差不(bú)多，都是(shì)利用影(yǐng)印的膠(jiāo)片和感(gǎn)光膜将(jiāng)PCB布局轉(zhuǎn)移到銅(tong)箔上，唯(wei)一的不(bú)同是将(jiāng)會采用(yòng)正片做(zuò)闆。

　　内層(céng)PCB布局轉(zhuan)移采用(yòng)的是減(jiǎn)成法，采(cǎi)用的是(shi)負片做(zuò)闆。PCB上被(bei)固化感(gan)光膜覆(fu)蓋的爲(wei)線路，清(qing)洗掉沒(mei)固化的(de)感光膜(mo)，露出的(de)銅箔被(bèi)蝕刻後(hòu)，PCB布局線(xian)路被固(gù)化的感(gǎn)光膜保(bǎo)護而留(liú)下。

　　外層(céng)PCB布局轉(zhuan)移采用(yong)的是正(zhèng)常法，采(cai)用正片(pian)做闆。PCB上(shang)被固化(hua)的感光(guāng)膜覆蓋(gai)的爲非(fei)線路區(qū)。清洗掉(diào)沒固化(hua)的感光(guāng)膜後進(jìn)行電鍍(dù)。有膜處(chu)無法電(dian)鍍，而沒(méi)有膜處(chù)，先鍍上(shàng)銅後鍍(du)上錫。退(tuì)膜後進(jin)行堿性(xing)蝕刻，最(zuì)後再退(tui)錫。線路(lu)圖形因(yin)爲被錫(xī)的保護(hu)而留在(zai)闆上。

 

　　将(jiāng)PCB用夾子(zi)夾住，将(jiāng)銅電鍍(dù)上去。之(zhi)前提到(dào)，爲了保(bǎo)證孔位(wei)有足夠(gòu)好的導(dǎo)電性，孔(kong)壁上電(dian)鍍的銅(tong)膜必須(xu)要有25微(wēi)米的厚(hòu)度，所以(yǐ)整套系(xi)統将會(huì)由電腦(nao)自動控(kong)制，保證(zhèng)其精确(que)性。

9

外層(ceng)PCB蝕刻

　　接(jie)下來由(you)一條完(wan)整的自(zi)動化流(liu)水線完(wán)成蝕刻(kè)的工序(xù)。首先将(jiāng)PCB闆上被(bèi)固化的(de)感光膜(mó)清洗掉(diào)。然後用(yong)強堿清(qīng)洗掉被(bèi)其覆蓋(gài)的不需(xu)要的銅(tóng)箔。再用(yong)退錫液(yè)将PCB布局(jú)銅箔上(shàng)的錫鍍(dù)層退除(chú)。清洗幹(gan)淨後4層(ceng)PCB布局就(jiù)完成了(le)。

 

(來源：電(diàn)子電路(lù)  PCB制作工(gong)藝過程(chéng)大揭秘(mì)!(動态圖(tú)解) )

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