PCB是如何製作的?這幾張動圖揭曉工廠生產流程
發布時間:2019-12-06 責任編輯:lina
【導讀】在PCB出chu現xian之zhi前qian,電dian路lu是shi通tong過guo點dian到dao點dian的de接jie線xian組zu成cheng的de。這zhe種zhong方fang法fa的de可ke靠kao性xing很hen低di,因yin為wei隨sui著zhe電dian路lu的de老lao化hua,線xian路lu的de破po裂lie會hui導dao致zhi線xian路lu節jie點dian的de斷duan路lu或huo者zhe短duan路lu。繞rao線xian技ji術shu是shi電dian路lu技ji術shu的de一yi個ge重zhong大da進jin步bu,這zhe種zhong方fang法fa通tong過guo將jiang小xiao口kou徑jing線xian材cai繞rao在zai連lian接jie點dian的de柱zhu子zi上shang,提ti升sheng了le線xian路lu的de耐nai久jiu性xing以yi及ji可ke更geng換huan性xing。
在PCB出chu現xian之zhi前qian,電dian路lu是shi通tong過guo點dian到dao點dian的de接jie線xian組zu成cheng的de。這zhe種zhong方fang法fa的de可ke靠kao性xing很hen低di,因yin為wei隨sui著zhe電dian路lu的de老lao化hua,線xian路lu的de破po裂lie會hui導dao致zhi線xian路lu節jie點dian的de斷duan路lu或huo者zhe短duan路lu。繞rao線xian技ji術shu是shi電dian路lu技ji術shu的de一yi個ge重zhong大da進jin步bu,這zhe種zhong方fang法fa通tong過guo將jiang小xiao口kou徑jing線xian材cai繞rao在zai連lian接jie點dian的de柱zhu子zi上shang,提ti升sheng了le線xian路lu的de耐nai久jiu性xing以yi及ji可ke更geng換huan性xing。
當電子行業從真空管、繼(ji)電(dian)器(qi)發(fa)展(zhan)到(dao)矽(gui)半(ban)導(dao)體(ti)以(yi)及(ji)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)的(de)時(shi)候(hou),電(dian)子(zi)元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)尺(chi)寸(cun)和(he)價(jia)格(ge)也(ye)在(zai)下(xia)降(jiang)。電(dian)子(zi)產(chan)品(pin)越(yue)來(lai)越(yue)頻(pin)繁(fan)的(de)出(chu)現(xian)在(zai)了(le)消(xiao)費(fei)領(ling)域(yu),促(cu)使(shi)廠(chang)商(shang)去(qu)尋(xun)找(zhao)更(geng)小(xiao)以(yi)及(ji)性(xing)價(jia)比(bi)更(geng)高(gao)的(de)方(fang)案(an)。於(yu)是(shi),PCB誕生了。
PCB製作工藝
PCB的製作非常複雜,以四層印製板為例,其製作過程主要包括了PCB布局、芯板的製作、內層PCB布局轉移、芯板打孔與檢查、層壓、鑽孔、孔壁的銅化學沉澱、外層PCB布局轉移、外層PCB蝕刻等步驟。
1、PCB布局

PCB製作第一步是整理並檢查PCB布局(Layout)。PCB製作工廠收到PCB設計公司的CAD文件,由於每個CAD軟件都有自己獨特的文件格式,所以PCB工廠會轉化為一個統一的格式——Extended Gerber RS-274X 或者 Gerber X2。然後工廠的工程師會檢查PCB布局是否符合製作工藝,有沒有什麼缺陷等問題。
2、芯板的製作
清洗覆銅板,如果有灰塵的話可能導致最後的電路短路或者斷路。

下圖是一張8層PCB的圖例,實際上是由3張覆銅板(芯板)加2張銅膜,然後用半固化片粘連起來的。製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,然後固定。4層PCB的製作也是類似的,隻不過隻用了1張芯板加2張銅膜。

3、內層PCB布局轉移
先要製作最中間芯板(Core)的兩層線路。覆銅板清洗幹淨後會在表麵蓋上一層感光膜。這種膜遇到光會固化,在覆銅板的銅箔上形成一層保護膜。

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

感光機用UV燈(deng)對(dui)銅(tong)箔(bo)上(shang)的(de)感(gan)光(guang)膜(mo)進(jin)行(xing)照(zhao)射(she),透(tou)光(guang)的(de)膠(jiao)片(pian)下(xia),感(gan)光(guang)膜(mo)被(bei)固(gu)化(hua),不(bu)透(tou)光(guang)的(de)膠(jiao)片(pian)下(xia)還(hai)是(shi)沒(mei)有(you)固(gu)化(hua)的(de)感(gan)光(guang)膜(mo)。固(gu)化(hua)感(gan)光(guang)膜(mo)底(di)下(xia)覆(fu)蓋(gai)的(de)銅(tong)箔(bo)就(jiu)是(shi)需(xu)要(yao)的(de)PCB布局線路,相當於手工PCB的激光打印機墨的作用。
然後用堿液將沒有固化的感光膜清洗掉,需要的銅箔線路將會被固化的感光膜所覆蓋。
然後再用強堿,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。

4、芯板打孔與檢查

芯板已經製作成功。然後在芯板上打對位孔,方便接下來和其它原料對齊。芯板一旦和其它層的PCB壓製在一起就無法進行修改了,所以檢查非常重要。會由機器自動和PCB布局圖紙進行比對,查看錯誤。

5、層壓
這裏需要一個新的原料叫做半固化片,是芯板與芯板(PCB層數>4),以及芯板與外層銅箔之間的粘合劑,同時也起到絕緣的作用。
下(xia)層(ceng)的(de)銅(tong)箔(bo)和(he)兩(liang)層(ceng)半(ban)固(gu)化(hua)片(pian)已(yi)經(jing)提(ti)前(qian)通(tong)過(guo)對(dui)位(wei)孔(kong)和(he)下(xia)層(ceng)的(de)鐵(tie)板(ban)固(gu)定(ding)好(hao)位(wei)置(zhi),然(ran)後(hou)將(jiang)製(zhi)作(zuo)好(hao)的(de)芯(xin)板(ban)也(ye)放(fang)入(ru)對(dui)位(wei)孔(kong)中(zhong),最(zui)後(hou)依(yi)次(ci)將(jiang)兩(liang)層(ceng)半(ban)固(gu)化(hua)片(pian)、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ban子zi們men放fang置zhi到dao支zhi架jia上shang,然ran後hou送song入ru真zhen空kong熱re壓ya機ji中zhong進jin行xing層ceng壓ya。真zhen空kong熱re壓ya機ji裏li的de高gao溫wen可ke以yi融rong化hua半ban固gu化hua片pian裏li的de環huan氧yang樹shu脂zhi,在zai壓ya力li下xia將jiang芯xin板ban們men和he銅tong箔bo們men固gu定ding在zai一yi起qi。

層壓完成後,卸掉壓製PCB的上層鐵板。然後將承壓的鋁板拿走,鋁板還起到了隔離不同PCB以及保證PCB外層銅箔光滑的責任。這時拿出來的PCB的兩麵都會被一層光滑的銅箔所覆蓋。
6、鑽孔
要將PCB裏4層毫不接觸的銅箔連接在一起,首先要鑽出上下貫通的穿孔來打通PCB,然後把孔壁金屬化來導電。
用X射線鑽孔機機器對內層的芯板進行定位,機器會自動找到並且定位芯板上的孔位,然後給PCB打上定位孔,確保接下來鑽孔時是從孔位的正中央穿過。

將一層鋁板放在打孔機機床上,然後將PCB放在上麵。為了提高效率,根據PCB的層數會將1~3個相同的PCB板疊在一起進行穿孔。最後在最上麵的PCB上蓋上一層鋁板,上下兩層的鋁板是為了當鑽頭鑽進和鑽出的時候,不會撕裂PCB上的銅箔。

在之前的層壓工序中,融化的環氧樹脂被擠壓到了PCB外麵,所以需要進行切除。靠模銑床根據PCB正確的XY坐標對其外圍進行切割。

7、孔壁的銅化學沉澱
由於幾乎所有PCB設計都是用穿孔來進行連接的不同層的線路,一個好的連接需要25微米的銅膜在孔壁上。這種厚度的銅膜需要通過電鍍來實現,但是孔壁是由不導電的環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電物質,通過化學沉積的方式在整個PCB表麵,也包括孔壁上形成1微米的銅膜。整個過程比如化學處理和清洗等都是由機器控製的。

固定PCB

清洗PCB

運送PCB
8、外層PCB布局轉移
接下來會將外層的PCB布局轉移到銅箔上,過程和之前的內層芯板PCB布局轉移原理差不多,都是利用影印的膠片和感光膜將PCB布局轉移到銅箔上,唯一的不同是將會采用正片做板。
內層PCB布局轉移采用的是減成法,采用的是負片做板。PCB上被固化感光膜覆蓋的為線路,清洗掉沒固化的感光膜,露出的銅箔被蝕刻後,PCB布局線路被固化的感光膜保護而留下。
外層PCB布局轉移采用的是正常法,采用正片做板。PCBshangbeiguhuadeganguangmofugaideweifeixianluqu。qingxidiaomeiguhuadeganguangmohoujinxingdiandu。youmochuwufadiandu,ermeiyoumochu,xiandushangtonghoudushangxi。tuimohoujinxingjianxingshike,zuihouzaituixi。xianlutuxingyinweibeixidebaohuerliuzaibanshang。



將PCB用夾子夾住,將銅電鍍上去。之前提到,為了保證孔位有足夠好的導電性,孔壁上電鍍的銅膜必須要有25微米的厚度,所以整套係統將會由電腦自動控製,保證其精確性。
9、外層PCB蝕刻
接下來由一條完整的自動化流水線完成蝕刻的工序。首先將PCB板上被固化的感光膜清洗掉。然後用強堿清洗掉被其覆蓋的不需要的銅箔。再用退錫液將PCB布局銅箔上的錫鍍層退除。清洗幹淨後4層PCB布局就完成了。



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