16個PCB制造工藝的詳細(xì)步驟

印刷電路板（PCB）是所有主要電子產(chǎn)品的支柱。這些神奇的發(fā)明幾乎出現(xiàn)在所有計算電子設(shè)備中，包括更簡單的設(shè)備，如數(shù)字時鐘，計算器等。對于初學(xué)者，PCB通過電子設(shè)備傳輸電信號，滿足設(shè)備的電氣和機械電路要求。簡而言之，PCB告訴電力到哪里，讓您的電子設(shè)備栩栩如生。

PCBs通過銅路徑網(wǎng)絡(luò)在其表面周圍引導(dǎo)電流。復(fù)雜的銅線路系統(tǒng)決定了每塊印刷電路板的獨特作用。

PCB設(shè)計之前，電路設(shè)計人員我們建議您參觀PC板車間，并與制造商面對面地討論PCB制造需求。它有助于防止設(shè)計人員在設(shè)計階段發(fā)現(xiàn)任何不必要的錯誤。然而，隨著越來越多的公司將其PCB制造咨詢外包給海外供應(yīng)商，這變得不切實際。因此，我們提出這篇文章是為了正確理解PCB制造步驟。希望它為電路設(shè)計人員和PCB行業(yè)的新人提供了關(guān)于如何制造印刷電路板的清晰視圖，并避免產(chǎn)生那些不必要的錯誤。

PCB制造工藝步驟

步驟1：設(shè)計和輸出

電路板應(yīng)嚴(yán)格兼容，設(shè)計師創(chuàng)建一個使用PCB設(shè)計軟件進行PCB布局。常用的PCB設(shè)計軟件包括Altium Designer，OrCAD，Pads，KiCad，Eagle等。注意：在PCB制造之前，設(shè)計人員應(yīng)告知其合同制造商有關(guān)用于設(shè)計電路的PCB設(shè)計軟件版本，它有助于避免問題由差異引起的。

一旦PCB設(shè)計被批準(zhǔn)用于生產(chǎn)，設(shè)計人員就會將設(shè)計導(dǎo)出其制造商支持的格式。最常用的程序稱為擴展Gerber。 1980年的嬰兒食品廣告活動尋求美麗的嬰兒，這個軟件創(chuàng)造了一些設(shè)計精美的后代。 Gerber也名為IX274X。

PCB行業(yè)已經(jīng)將Gerber擴展為完美的輸出格式。不同的PCB設(shè)計軟件可能需要不同的Gerber文件生成步驟，它們都編碼全面的重要信息，包括銅跟蹤層，鉆孔圖，孔徑，元件符號和其他選項。 PCB設(shè)計的所有方面都要經(jīng)過檢查。該軟件對設(shè)計執(zhí)行監(jiān)督算法，以確保不會發(fā)現(xiàn)任何錯誤。設(shè)計師還檢查了與軌道寬度，板邊距，走線和孔間距以及孔尺寸有關(guān)的元素的計劃。

經(jīng)過全面檢查，設(shè)計人員將PCB文件轉(zhuǎn)發(fā)到PC Board Houses生產(chǎn)。為了確保設(shè)計滿足制造過程中最小公差的要求，幾乎所有PCB Fab Houses都在電路板制造之前進行了制造設(shè)計（DFM）檢查。

步驟2：從文件到膠片

在設(shè)計人員輸出PCB原理圖文件和制造商后，PCB打印開始進行DFM檢查。制造商使用一種稱為繪圖儀的特殊打印機來制作PCB的照片膠片，以打印電路板。制造商將使用這些薄膜對PCB進行成像。雖然它是激光打印機，但它不是標(biāo)準(zhǔn)的激光噴墨打印機。繪圖儀使用令人難以置信的精確印刷技術(shù)，提供高度詳細(xì)的PCB設(shè)計薄膜。

最終產(chǎn)品導(dǎo)致塑料使用黑色墨水的PCB負(fù)片照片。對于PCB的內(nèi)層，黑色墨水代表PCB的導(dǎo)電銅部分。圖像的剩余透明部分表示非導(dǎo)電材料的區(qū)域。外層采用相反的圖案：銅色清晰，黑色指的是被蝕刻掉的區(qū)域。繪圖儀自動顯影膠片，膠片安全存放，以防止任何不必要的接觸。

每層PCB和阻焊膜都有自己的透明和黑色膠片?？偟膩碚f，雙層PCB需要四片：兩層用于層，兩塊用于阻焊層。值得注意的是，所有電影都必須完美地相互對應(yīng)。當(dāng)和諧地使用時，它們會繪制PCB對準(zhǔn)。

要實現(xiàn)所有膠片的完美對齊，應(yīng)在所有膠片上打孔。通過調(diào)整膠片所在的桌子來確定孔的精確度。當(dāng)桌子的微小校準(zhǔn)導(dǎo)致最佳匹配時，孔被打孔。在成像過程的下一步中，這些孔將適合定位銷。

步驟3：打印內(nèi)層：銅線在哪里？

上一步中的電影創(chuàng)作旨在繪制銅路徑的圖形?，F(xiàn)在是時候?qū)⒛z片上的圖形打印到銅箔上了。

PCB制造中的這一步驟準(zhǔn)備制作實際的PCB。 PCB的基本形式包括層壓板，其芯材料是環(huán)氧樹脂和玻璃纖維，也稱為基板材料。層壓板是接收構(gòu)成PCB的銅的理想主體?；宀牧蠟镻CB提供堅固且防塵的起點。銅在兩側(cè)預(yù)先粘合。這個過程包括削減銅以揭示薄膜的設(shè)計。

在PCB結(jié)構(gòu)中，清潔度很重要。清潔銅側(cè)面層壓板并將其通入去污染的環(huán)境中。在此階段，重要的是沒有灰塵顆粒沉積在層壓板上。錯誤的污垢可能導(dǎo)致電路短路或保持開路。

接下來，清潔面板接收一層稱為光刻膠的感光膠片。光致抗蝕劑包括一層光反應(yīng)性化學(xué)物質(zhì)，其在暴露于紫外光之后硬化。這確保了從攝影膠片到光致抗蝕劑的精確匹配。這些薄膜貼合在銷釘上，將它們固定在層壓板上。

薄膜和電路板排成一行并接收紫外線。光線穿過薄膜的透明部分，硬化下面銅上的光刻膠。來自繪圖儀的黑色墨水可防止光線到達(dá)不應(yīng)硬化的區(qū)域，并且可以將它們移除。

在電路板準(zhǔn)備好后，用堿性溶液清洗任何光刻膠都沒有硬化。最后的壓力清洗去除了表面上留下的任何其他東西。然后將板干燥。

產(chǎn)品出現(xiàn)時，抗蝕劑適當(dāng)?shù)馗采w銅區(qū)域，以保持最終形式。技術(shù)人員檢查電路板以確保在此階段不會發(fā)生錯誤。此時存在的所有抗蝕劑表示將在成品PCB中出現(xiàn)的銅。

此步驟僅適用于具有兩層以上的電路板。簡單的雙層板可以直接鉆孔。多層板需要更多步驟。

步驟4：去除不需要的銅

在去除光刻膠并且硬化的抗蝕劑覆蓋我們希望保留的銅的情況下，電路板進入下一階段：不需要的銅去除。就像堿性溶液去除抗蝕劑一樣，更強大的化學(xué)制劑會消除多余的銅。銅溶劑溶液浴除去所有暴露的銅。同時，所需的銅在光刻膠的硬化層下面保持完全保護。

并非所有的銅板都是相同的。一些較重的板需要較大量的銅溶劑和不同的暴露時間。另外，較重的銅板需要額外注意軌道間距。大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)PCB依賴于類似的規(guī)格。

現(xiàn)在溶劑除去了不需要的銅，保護優(yōu)選銅的硬化抗蝕劑需要洗掉。另一種溶劑完成了這項任務(wù)。電路板現(xiàn)在只閃爍PCB所需的銅基板。

步驟5：層對齊和光學(xué)檢測

在所有圖層都清潔并準(zhǔn)備好的情況下，圖層需要對齊打孔以確保它們?nèi)繉R。對準(zhǔn)孔將內(nèi)層與外層對齊。技術(shù)人員將這些層放入一個稱為光學(xué)打孔機的機器中，這樣可以準(zhǔn)確地對應(yīng)，從而準(zhǔn)確地打孔。

將圖層放在一起后，就無法糾正內(nèi)層發(fā)生的任何錯誤。另一臺機器對面板進行自動光學(xué)檢查，以確認(rèn)完全沒有缺陷。制造商收到的Gerber原始設(shè)計作為模型。機器使用激光傳感器掃描圖層并繼續(xù)以電子方式將數(shù)字圖像與原始Gerber文件進行比較。

如果機器發(fā)現(xiàn)不一致，則比較顯示在顯示器上，供技術(shù)人員使用評估。一旦圖層通過檢查，它就會進入PCB生產(chǎn)的最后階段。

步驟6：分層和粘合

在這個階段，電路板成型。所有單獨的層等待他們的聯(lián)合。隨著層的準(zhǔn)備和確認(rèn)，它們只需要融合在一起。外層必須與基底連接。該過程分兩步進行：分層和粘合。

外層材料由預(yù)先用環(huán)氧樹脂浸漬的玻璃纖維板組成。這種簡寫叫做prepreg。薄銅箔還覆蓋原始基板的頂部和底部，其包含銅跡線蝕刻?，F(xiàn)在，是時候?qū)⑺鼈儕A在一起了。

粘接發(fā)生在帶有金屬夾的重型鋼桌上。這些層牢固地裝入連接在桌子上的銷釘上。所有東西都必須貼合以防止在對齊過程中移位。

技術(shù)人員首先將預(yù)浸料層放在對齊槽上。在放置銅板之前，基底層貼合在預(yù)浸料上。另外的預(yù)浸料片位于銅層的頂部。最后，鋁箔和銅壓板完成堆疊?，F(xiàn)在它已經(jīng)準(zhǔn)備好按下了。

整個操作經(jīng)過粘合壓力機的自動程序運行。計算機協(xié)調(diào)加熱堆棧的過程，施加壓力的點，以及何時允許堆棧以受控速率冷卻。

接下來，發(fā)生一定量的拆包。所有層都以超級三明治PCB模塑成型，技術(shù)人員只需打開多層PCB產(chǎn)品的包裝。卸下限制銷并丟棄頂部壓力板是一件簡單的事情。 PCB的良好性從鋁壓板的外殼中獲得了勝利。包含在工藝中的銅箔仍然包含PCB的外層。

步驟7：鉆孔

最后，在堆疊板上鉆孔。之后的所有組件，例如通過孔和引線方面的銅連接，都依賴于精密鉆孔的精確性。鉆孔的頭發(fā)寬度為 - 鉆頭的直徑為100微米，而頭發(fā)平均為150微米。

要查找鉆孔目標(biāo)的位置，X射線定位器可識別正確的鉆孔目標(biāo)點。然后，鉆孔適當(dāng)?shù)亩ㄎ豢滓怨潭ㄒ幌盗懈唧w的孔的堆棧。

在鉆孔之前，技術(shù)人員在鉆頭目標(biāo)下方放置一塊緩沖材料板，以確保鉆孔清潔。頒布。出口材料可防止在鉆頭出口處發(fā)生任何不必要的撕裂。

計算機控制鉆頭的每個微動 - 確定機器行為的產(chǎn)品依賴于計算機是很自然的。計算機驅(qū)動的機器使用原始設(shè)計的鉆孔文件來識別鉆孔的適當(dāng)位置。

鉆頭使用氣動轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)速為150,000 rpm。在這個速度下，你可能會認(rèn)為鉆孔是在瞬間發(fā)生的，但是有很多孔需要鉆孔。平均PCB包含超過100個完整的孔。在鉆井過程中，每個鉆頭都需要自己的特殊時刻，因此需要時間。這些孔稍后容納PCB的過孔和機械安裝孔。電鍍后，這些部件的最終粘貼會在稍后進行。

鉆孔完成后，額外的銅排成一行生產(chǎn)面板的邊緣通過分析工具進行移除。

步驟8：電鍍和銅沉積

鉆孔后，面板移動到電鍍上。該過程使用化學(xué)沉積將不同的層熔合在一起。徹底清潔后，面板經(jīng)過一系列化學(xué)浴。在浴中，化學(xué)沉積過程在面板表面上沉積一層薄薄的 - 約1微米厚的銅。銅進入最近鉆孔。

在此步驟之前，孔的內(nèi)表面僅露出構(gòu)成面板內(nèi)部的玻璃纖維材料。銅浴完全覆蓋或鍍覆孔壁。順便提一下，整個面板接收新的銅層。最重要的是，新的洞被覆蓋。計算機控制著浸漬，移除和處理的整個過程。

步驟9：外層成像

在步驟3中，我們將光刻膠應(yīng)用于面板。在這一步中，我們再做一次 - 除了這次，我們用PCB設(shè)計對面板的外層進行成像。我們從無菌室中的層開始，以防止任何污染物粘附到層表面，然后在面板上施加一層光致抗蝕劑。準(zhǔn)備好的面板進入黃色房間。 UV燈影響光刻膠。黃光波長的紫外線水平不足以影響光刻膠。

黑色墨水透明膠片通過引腳固定，以防止與面板不對齊。在面板和模板接觸的情況下，發(fā)生器用高UV光照射它們，這使光致抗蝕劑硬化。然后面板進入一臺機器，去除未硬化的抗蝕劑，受到黑色墨水不透明度的保護。

該過程與內(nèi)層的反轉(zhuǎn)相反。最后，對外板進行檢查，以確保在前一階段中除去所有不需要的光刻膠。

步驟10：電鍍

我們回到電鍍室。正如我們在步驟8中所做的那樣，我們用一層薄薄的銅電鍍面板。來自外層光致抗蝕劑臺的面板的暴露部分接受銅電鍍。在最初的鍍銅浴之后，面板通常接受鍍錫，這允許去除留在板上的所有銅，以便去除。在下一個蝕刻階段，錫保護面板的部分意味著保持銅覆蓋。蝕刻從面板上移除不需要的銅箔。

步驟11：最終蝕刻

錫在此階段保護所需的銅。在剩余的抗蝕劑層下面的不需要的暴露的銅和銅經(jīng)歷去除。再次，施加化學(xué)溶液以除去過量的銅。同時，錫在此階段保護有價值的銅。

現(xiàn)在已正確建立導(dǎo)電區(qū)域和連接。

步驟12：焊接掩模應(yīng)用

在將焊接掩模應(yīng)用于電路板的兩面之前，清潔面板并用環(huán)氧樹脂阻焊油墨覆蓋。電路板接收紫外線，通過焊接掩模照相膠片。被覆蓋的部分保持未硬化并將被移除。

最后，電路板進入烤箱固化阻焊膜。

步驟13：表面處理

為了給PCB增加額外的焊接能力，我們用金或銀化學(xué)鍍它們。在此階段，一些PCB還可以接收熱風(fēng)平墊。熱空氣調(diào)平導(dǎo)致均勻的墊。該過程導(dǎo)致表面光潔度的產(chǎn)生。 PCBCart可根據(jù)客戶的具體要求處理多種類型的表面處理。

步驟14：絲網(wǎng)印刷

接近完成的電路板在其表面上接收噴墨寫入，用于指示與PCB有關(guān)的所有重要信息。 PCB最終進入最后一個涂層和固化階段。

步驟15：電氣測試

作為最后的預(yù)防措施，技術(shù)人員對PCB進行電氣測試。自動化程序確認(rèn)了PCB的功能及其與原始設(shè)計的一致性。在PCBCart，我們提供一種稱為飛針測試的高級電氣測試，它依賴于移動探頭來測試裸電路板上每個網(wǎng)絡(luò)的電氣性能。

第16步：分析和V-Scoring

現(xiàn)在我們來到了最后一步：切割。從原始面板切割出不同的板。所采用的方法或者以使用路由器或V形槽為中心。路由器沿著板邊緣留下小突片，而V形槽沿著板的兩側(cè)切割對角線通道。兩種方式都允許電路板輕松從面板中彈出。