pcb的基本制造和工艺要求是什么？

在PCB出现之前，电子元器件之间的互连都是依托电线直接连接完成的。

好的，PCB（印制电路板）的制造是一个精密且多工序的过程。其基本制造流程和核心工艺要求如下：

一、PCB 基本制造流程

基材准备：
- 选择适合的覆铜层压板（Core，如FR-4，高频材料如Rogers等）作为基础材料。铜箔厚度（如1oz, 2oz）根据设计电流和走线要求选择。
内层图形制作 (针对多层板)：
- 贴膜/涂布： 在覆铜板上涂覆或层压一层光敏抗蚀干膜（Dry Film）。
- 曝光： 使用设计好的光绘底片（Film）对板材进行紫外光照射，使需要保留铜的区域固化（对于负性干膜）或分解（对于正性干膜）。
- 显影： 用显影液溶解掉未曝光（负性膜）或已曝光（正性膜）的区域，露出下方的铜。
- 蚀刻： 用化学蚀刻液将露出的不需要的铜腐蚀掉，留下设计好的电路图形。
- 褪膜： 去除覆盖在保留铜层上的抗蚀膜。
- 内层AOI： 使用自动光学检测设备对内层线路进行缺陷检查（如开路、短路、缺口、针孔等）。
层压 (针对多层板)：
- 棕化/黑化： 对蚀刻后的内层铜面进行微粗化氧化处理，增强与半固化片（Prepreg, PP）的结合力。
- 叠板： 将完成图形制作的内层板、半固化片（PP）和外层覆铜板按设计要求叠层。
- 层压： 在高温高压下将叠层压合成一个整体。
钻孔：
- 根据设计文件，使用精密钻床或激光打孔机在层压后的PCB上钻出通孔（Through Hole）、盲埋孔（Blind/Buried Via）等。激光钻孔主要用于微小孔（如HDI板）。
- 关键： 孔位精度、孔壁质量（粗糙度、有无钉头等）、孔内清洁度。
孔金属化（PTH - Plated Through Hole）：
- 孔前处理： 去除钻孔后孔壁的钻污（树脂熔渣）和污染物，确保孔壁良好活化。（常用：去毛刺、化学清洗、等离子体处理等）
- 化学沉铜： 在清洁后的孔壁沉积一层薄的化学铜层，使孔壁导电。
- 电镀铜加厚： 通过电镀方式在化学铜层上电镀一层更厚的铜（通常20-40 μm左右），以确保孔壁铜层的导电性、机械强度和可靠性。
- 电镀锡 (可选)： 在需要最终蚀刻的线路区域电镀一层锡作为抗蚀层（对于面板电镀法）。
外层图形制作：
- 贴膜/涂布： 同内层。
- 曝光： 与内层类似，但使用的是外层的底片。
- 显影： 同内层。
- (面板电镀法需要)：图形电镀： 在需要加厚线路的地方（如连接器插脚、散热焊盘等）电镀加厚铜（选择性增加）。
- (图形电镀法)：蚀刻： 将不需要的铜蚀刻掉，形成外层线路图形。
- 褪膜： 去除抗蚀膜。
- 外层AOI： 对外层线路进行缺陷检查。
阻焊层 (Solder Mask, 俗称“绿油”)：
- 涂覆： 在PCB表面（除焊盘、连接器等需焊接区域）涂覆一层液态感光阻焊油墨（Liquid Photoimageable Solder Mask - LPI），或使用干膜。
- 预烘烤： 挥发溶剂。
- 曝光： 使用阻焊底片将需要开窗露出焊盘的区域曝光（对于负性油墨）。
- 显影： 溶解掉未曝光（负性油墨）或已曝光（正性油墨）区域，露出焊盘。
- 后固化： 高温烘烤使阻焊层完全固化。
- 关键： 阻焊覆盖均匀性、附着力、表面平整度、开窗位置精度（避免偏移、过开/欠开）、阻焊桥宽度（防止SMT短路）。
表面处理（Finishing）：
- 为了保护焊盘不被氧化，并提供良好的可焊性和接触性能，需要在焊盘表面进行特殊处理。常用工艺：
  - 热风整平（喷锡）: 常用工艺，成本较低。要求： 锡面平整、光亮、覆盖均匀（无漏喷、锡尖）。
  - 化学沉镍金： 焊盘沉一层镍（打底、阻挡层）和金（可焊、导电）。要求： Ni/Au厚度符合标准（如Ni 3-5μm, Au 0.05-0.1μm），附着力好，无漏沉。
  - 化学沉锡/沉银： 成本较低的可焊性处理。要求： 厚度均匀，防氧化处理。
  - 有机可焊保护剂： 环保型OSP处理。要求： 膜厚适中均匀，耐高温焊接能力。
  - 金手指镀硬金： 在连接器金手指区域电镀一层较厚的硬质耐磨金（Ni/Au）。要求： Ni/Au厚度（如Ni 5μm, Au 0.5-1.27μm），硬度，耐磨性。
丝印与文字（Legend/Ident）：
- 在PCB表面印刷文字（如元件位号、版本号、极性标识、公司Logo）和标记。常用白色或黄色油墨。
- 关键： 清晰度、位置准确性、附着力（不脱落）、耐溶剂性。
外形加工：
- 根据设计文件，使用铣床（锣机）对PCB进行铣切（Routing）或V形切割（Scoring），形成最终的外形轮廓和尺寸。
- 关键： 尺寸公差、边缘光滑度（无毛刺、崩边）、板角倒角。
测试：
- 电气测试： 使用飞针测试（Flying Probe）或针床测试（Fixture Test）检查PCB的开路、短路等电气连通性问题（100%覆盖或抽样）。
- 终检（FQC）： 进行最终的外观检查，对照IPC-A-600等标准检查可接受性（如线路、焊盘、阻焊、字符、表面处理、尺寸等）。
包装与出货：
- 根据客户要求进行包装（如真空防潮袋、气泡袋、隔板、纸箱等），并贴上标签。

二、核心工艺要求

材料要求：
- 基材： Tg值（玻璃化转变温度）满足工作温度要求（如FR-4要求Tg ≥ 130°C，中高Tg ≥ 170°C），介电常数稳定，耐热性、机械强度、CTE（热膨胀系数）匹配性好（尤其高多层/封装基板），符合环保要求（RoHS, Halogen-Free等）。
- 铜箔： 纯度、延展性、粗糙度（RA或RZ）符合要求，厚度偏差小。
- 化学药水： 浓度、活性稳定可控，杂质含量低，满足环保法规。
尺寸精度与对准要求：
- 各层线路间的对位精度（Alignment Tolerance）。
- 焊盘与钻孔的对准精度（Registration）。
- 钻孔位置精度（Hole Location）。
- 线宽/线距公差（Conductor Width/Space Tolerance）。
- 外形尺寸公差（Overall Dimension Tolerance）。
- 阻焊开窗对焊盘的偏移量（Solder Mask Registration）。
- 阻焊桥宽度控制（尤其BGA/细间距元件下）。
- 孔位精度控制（包括孔偏、孔间距）。
电性能要求：
- 孔铜厚度： 必须满足IPC标准（如一般等级要求最小平均孔铜厚度≥20μm），确保电流承载能力、可靠性（CAF耐离子迁移）。
- 最小线宽/线距： 符合设计能力。
- 阻抗控制： 对高速信号要求阻抗值（如50Ω, 90Ω差分）在公差范围内（±10%）。
- 绝缘电阻： 介质材料的高绝缘电阻。
可靠性要求：
- 结合力： 孔铜与基材的结合力（拉力测试或热应力测试后无分层起泡）、阻焊与基材的结合力（胶带测试）。
- 耐热性： 能够承受多次回流焊和波峰焊的高温冲击（如无卤素产品要求更高）。
- 耐环境性： 耐湿热（THB测试）、耐冷热冲击、耐CAF等。
- 可焊性： 表面处理应确保焊盘在存储期内具有良好的可焊性（润湿角小）。
- 耐机械应力： 连接器插拔的机械耐磨性。
外观要求：
- 表面清洁，无油污、污渍、异物、划伤。
- 阻焊层颜色均匀一致（尤其是同批），无气泡、起皱、脱落、杂质。
- 焊盘、铜面、孔口无氧化、变色。
- 丝印文字清晰、完整、位置准确、牢固。
- 无露铜、露底材等缺陷。
- 阻焊桥完整无断开。
- 孔壁粗糙度低，无钻污残留，无钉头（Nailheading）。
- 边缘整齐，无毛刺、崩边（符合规定范围）。倒角均匀。
清洁度要求：
- 孔内无毛刺、钻污、油污残留。
- 阻焊和丝印油墨固化彻底，无残留溶剂。
- 金/锡/银等表面无指纹、手印、粉尘、水渍、色差。
- 防静电包装有效。
环境保护要求：
- 生产过程和废弃物处理符合国家和国际环保法规（如RoHS, REACH, WEEE, 无卤素）。
- 使用的化学药水管理得当，避免有害物质污染。

总结： PCB制造是一个集材料科学、精细化工、精密机械加工、光学成像、电子测试等多学科于一体的复杂系统工程。核心在于通过严格的过程控制和参数优化，确保最终产品在 尺寸精度、电气性能、机械可靠性、外观质量和环保合规性 等方面全面满足设计规格书（Specification）和行业标准（如IPC标准）的要求。每个步骤的微小偏差都可能导致最终产品的功能或可靠性问题。