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、jidianqifazhandaoguibandaotiyijijichengdianludeshihou,dianziyuanqijiandechicunhejiageyezaixiajiang。dianzichanpinyuelaiyuepinfandechuxianzailexiaofeilingyu,cushichangshangquxunzhaogengxiaoyijixingjiabigenggaodefangan。yushi,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dePCB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。
xiacengdetongboheliangcengbanguhuapianyijingtiqiantongguoduiweikonghexiacengdetiebangudinghaoweizhi,ranhoujiangzhizuohaodexinbanyefangruduiweikongzhong,zuihouyicijiangliangcengbanguhuapian、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PCBbanzimenfangzhidaozhijiashang,ranhousongruzhenkongreyajizhongjinxingcengya。zhenkongreyajilidegaowenkeyironghuabanguhuapianlidehuanyangshuzhi,zaiyalixiajiangxinbanmenhetongbomengudingzaiyiqi。

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。PCB上(shang)被(bei)固(gu)化(hua)的(de)感(gan)光(guang)膜(mo)覆(fu)蓋(gai)的(de)為(wei)非(fei)線(xian)路(lu)區(qu)。清(qing)洗(xi)掉(diao)沒(mei)固(gu)化(hua)的(de)感(gan)光(guang)膜(mo)後(hou)進(jin)行(xing)電(dian)鍍(du)。有(you)膜(mo)處(chu)無(wu)法(fa)電(dian)鍍(du),而(er)沒(mei)有(you)膜(mo)處(chu),先(xian)鍍(du)上(shang)銅(tong)後(hou)鍍(du)上(shang)錫(xi)。退(tui)膜(mo)後(hou)進(jin)行(xing)堿(jian)性(xing)蝕(shi)刻(ke),最(zui)後(hou)再(zai)退(tui)錫(xi)。線(xian)路(lu)圖(tu)形(xing)因(yin)為(wei)被(bei)錫(xi)的(de)保(bao)護(hu)而(er)留(liu)在(zai)板(ban)上(shang)。



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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