PCB 制造过程非常复杂,制造一块 PCB 需要几十个连续步骤。制造不同类型的 PCB 需要不同的 PCB 制造工艺。例如 单面PCB, 双面印刷电路板 和 多层PCB 有不同的PCB板制造工艺步骤。
这里我们来谈谈典型多层PCB的PCB板制造过程。多层PCB具有多个导电层,通过在每个导电铜层之间添加介电层堆叠在一起。
PCB 制造过程包括设计电路布局、将设计转移到覆铜基板、蚀刻以创建电路图案、钻孔元件、电镀以建立连接、应用防焊膜、打印丝网标签以及执行电气测试和检查。我们应该知道什么是 PCB 制造过程,因为它在工业和生活中被广泛使用。
在这里我们将了解 PCB 制造过程是如何进行的。
在 PCB 制造过程开始之前,前端工程师会审查客户以电子格式发送的所有数据和文档。制造图和规格包含在客户数据中。工程师处理设计数据并根据制造商标准创建制造数据。如果设计中有任何疑问或工程问题,他会询问并获得客户的确认以继续生产。他将最终创建制造说明以开始生产。制造说明包含 PCB 制造的所有设计流程。
在 PCB 制造过程中,原材料会根据生产面板的尺寸进行切割。对于多层 PCB,原材料是薄覆铜板,称为芯板。
在 PCB 制造过程中,需要清除作为基材的覆铜板材料上的灰尘,以去除表面的任何污染物。在覆铜板板上涂上一层光刻胶膜。整个 PCB 制造过程都在黄色房间内完成。光刻胶板暴露在紫外线下。光刻胶膜包含电路图案。存在电路图案的紫外线暴露区域将变硬,未暴露区域将不硬化。
曝光后,使用化学药品对面板进行显影,去除未硬化的光刻胶。硬化区域(即电路图案)将保留在面板上,以在蚀刻过程中保护铜。
光刻胶膜未受保护的区域在蚀刻过程中被蚀刻掉,而受膜保护的区域则保留在面板上。
在此 PCB 制造过程之后,内层将经过 AOI 过程以查找是否存在任何短路和缺陷。
内层芯材被送去进行棕色氧化处理。这种化学物质清洁了面板,并使预浸料与铜粘合在一起。处理过的内层芯材随后通过层压室。
PCB 制造工艺中的层压工艺涉及组装铜箔、内层芯和预浸料以形成面板。不同的冲孔和加工目标可确保所有层之间的精确对齐。通过在机器中产生高热和高压,所有层堆叠可实现永久粘合。预浸料在高压下在层之间流动。
在层压堆叠之后,预浸料会流出,因此特殊的铣削工艺会形成面板的适当形状。
内层压合后,面板将与双层 PCB 相同。它由两面铜板制成。内层面板将使用钻孔机钻孔。在钻孔机上,面板被放置在固定机中,该固定机通过钻孔自动将面板固定。在 PCB 制造过程中会钻出特殊的工具孔,以使面板适合机器。机器上会一起钻多个面板。这取决于制造商的能力。通常,机器可以钻三个堆叠在一起的 0.062 英寸面板。
在 PCB 制造过程中,钻孔的次数取决于钻孔材料、进给和速度、铜量和孔数量。当 PCB 板制造过程中需要非常小的通孔时,机械钻孔的成本很高,因为破损率很高。在其他选项中,通孔是用激光钻孔的。
高速CNC机器在孔内会产生毛刺,在孔内电镀前必须去除毛刺。在PCB制造过程中,去毛刺机通过在面板上产生干净的水压来清洁面板,从而去除任何影响铜镀层的灰尘或毛刺。
在 PCB 制造过程中去除毛刺后,将面板放置在支架上,并送入不同的化学槽中,以便在孔中形成化学镀铜。最后,孔中会有一层薄薄的铜涂层。需要更多的铜来承载电气负荷,但它提供了金属化基底,以便在其他工艺中镀上额外的铜。
无电解后,用化学药品清洁面板以绘制薄膜。在 PCB 制造过程中,面板用热辊压力层压机通过干膜层压。干膜是感光的,在黄光室中应用,因为该膜对其他光非常敏感。使用紫外线将干膜暴露在面板上。成像时房间保持非常干净,没有灰尘。先进制造商使用激光直接成像系统 (LDI)。这种自动机器可以自动准确地对干膜进行成像。它将焊盘准确地置于孔的中心并消除任何缺陷。
曝光后,将干膜上的顶部保护性塑料膜去除,然后将面板送至显影器。显影器中的溶液会去除未聚合的软膜,从而露出我们想要镀铜的区域的基铜。然后,对显影后的干膜面板进行 AOI 检查,并由人工检查短路。
PCB 制造过程的下一步是将生产面板夹紧在电镀工艺中,为面板的电镀区域提供电接触,并经过一系列化学槽。操作员按照移动器指定的方式设置电镀。通常,操作员在面板表面和孔内镀上 0.0012 英寸厚的镀层。在专业的 PCB 制造过程中,电镀要求全部计算机化。面板电沉积锡作为镀铜层。在蚀刻过程中,锡被沉积以保护铜。
现在,面板通过水箱剥离干膜。从面板剥离抗蚀剂后,将面板放入传送带式喷雾蚀刻机中。对于专业的 PCB 制造工艺,氨化学会去除未受保护的铜,而不会影响锡保护的铜区域。蚀刻机控制在过度蚀刻或欠蚀刻。过度蚀刻会减少最初所需的铜或走线宽度。PCB 制造中的显微镜机器用于检查蚀刻过程后所需的正确走线宽度。然后通过锡条去除剂工艺从面板上去除锡蚀刻抗蚀剂。
PCB 制造过程的最终检查由 AOI 机器处理。该机器目视检查蚀刻面板,以确保蚀刻过程中不会发生开路或短路。它扫描蚀刻面板并将其与原始 Gerber 进行比较,以查找与原始数据是否有任何差异。PCB 制造中的 AOI 机器非常灵敏,能够发现加工面板中是否存在任何缺陷。
PCB 制造过程中的阻焊层也称为阻焊剂,是一种涂在面板表面的非导电涂层。阻焊层经过成像和显影,形成通孔和 SMT 焊盘的图像,以便在最后阶段进行焊接。在 PCB 生产过程中涂上阻焊层后,将面板放入高温烤箱中烘干。
在 PCB 制造过程中,丝网印刷(也称为文字)是用热敏墨水筛选并印刷在面板上的,热敏墨水有多种颜色。白色是 PCB 生产过程中丝网印刷的常见颜色。
在现代 PCB 生产过程中,新型数字印刷机已经取代了丝网印刷方法进行丝网标记。
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