pcb板层介绍及生产流程

好的，这是一份关于PCB（印刷电路板）板层结构及其生产流程的中文介绍：

一、 PCB板层介绍

PCB的核心结构是绝缘基板（通常是玻纤布增强的环氧树脂，如FR-4）和附着在其上的导电铜层。根据复杂度和设计要求，PCB可以有不同的层数组合：

单面板：
- 结构： 只有一面有覆铜层（导电层），另一面是空白基材。
- 层：
  - 基材： 提供绝缘和机械支撑。
  - 铜箔层： 位于基材的一侧，通过蚀刻形成所需的电路导线。
  - 阻焊层： 覆盖在铜导线层上（通常是绿色或其他颜色），防止焊接时焊锡短路到不需要的地方，并保护铜线免受氧化和环境侵蚀。开窗处暴露焊盘用于焊接元件。
  - 丝印层： 印刷在阻焊层上的文字、符号（如元件位号、极性标记、公司Logo等），便于组装、测试和维修。
- 特点： 成本最低，工艺最简单，适用于非常简单的电路。
双面板：
- 结构： 基材的两面都有覆铜层。
- 层：
  - 基材： 核心绝缘层。
  - 顶层铜箔层： 一侧的导电线路。
  - 底层铜箔层： 另一侧的导电线路。
  - 金属化孔： 通孔内壁镀铜，连接顶层和底层的铜线路（信号或电源/地）。
  - 阻焊层： 覆盖在顶层和底层铜层上（开窗处为焊盘）。
  - 丝印层： 通常只在顶层印刷（有时也在底层）。
- 特点： 比单面板布线能力更强，成本适中，应用最广泛的中低复杂度电路。
多层板：
- 结构： 由三层或以上导电铜层组成，铜层之间用绝缘层（半固化片/PP）粘合压合在一起。
- 层：
  - 信号层： 用于布设信号走线。可以有多个。
  - 电源层： 通常是一个或多个完整的铜平面，为整个板提供稳定的电源电压。
  - 地层： 通常是一个或多个完整的铜平面，提供信号回流路径，降低噪声，屏蔽干扰。
  - 核心： 硬质的双面覆铜基板（如FR-4），是多层板的基础。
  - 半固化片： 未完全固化的树脂材料（如玻璃纤维布浸渍树脂），在高温高压下熔化将各层粘合固化。
  - 金属化孔：
    - 通孔： 贯穿所有层。
    - 埋孔： 连接内层之间，不延伸到外层。
    - 盲孔： 连接外层与内层，不贯穿整个板。
  - 阻焊层： 覆盖顶层和底层。
  - 丝印层： 通常在顶层。
- 特点：
  - 优点： 布线密度高，电磁兼容性好（EMC）、电源稳定性高、可设计高速电路、可缩小板尺寸。
  - 缺点： 成本更高，设计更复杂，生产流程更长。

二、 PCB生产流程

PCB制造是一个复杂精密的过程，主要步骤包括：

开料：
- 将大张的覆铜板（基材+铜箔）根据拼板设计切割成需要的尺寸（工作板Panel）。
内层制作：
- 内层线路转移： 在覆铜板上涂覆光敏抗蚀干膜。
- 曝光： 使用具有内层线路图形的底片（菲林），通过紫外光照射，使需要保留铜的部分干膜固化。
- 显影： 溶解掉未曝光的干膜，暴露下面的铜。
- 蚀刻： 用化学药水腐蚀掉暴露的铜，留下被干膜保护的线路图形。
- 退膜： 去除固化的干膜，露出最终的内层线路铜图形。
- 内层AOI： 自动光学检查内层线路是否有开路、短路、缺口等缺陷。
- 棕化/黑化： 对内层铜面进行氧化处理，增加表面粗糙度和与半固化片的结合力。
层压：
- 叠板： 将制作好的内层芯板、半固化片、外层铜箔（或双面板）按层叠结构叠放好。
- 压合： 在高温高压下，半固化片熔融流动，填充间隙，将所有层牢固粘合成一个整体。
钻孔：
- 根据设计文件，在压合好的多层板上钻出通孔、埋孔、盲孔所需的各种孔（元件孔、导通孔、定位孔等）。
孔金属化：
- 沉铜： 在孔壁上沉积一层薄薄的导电化学铜，使孔壁导电。（是整个孔金属化的基础）
- 全板电镀： 在沉铜的基础上，通过电镀加厚孔壁和板面铜层，确保孔壁铜厚达到要求（保证导通可靠性）。
外层制作：
- 外层线路转移： 流程类似内层（贴膜、曝光、显影），但使用的是外层线路图形的底片。
- 图形电镀： 在显影后露出的铜线路和孔壁上电镀一层更厚的铜，并再镀上一层锡（或锡铅）作为蚀刻保护层。
- 退膜： 去掉固化的外层干膜。
- 蚀刻： 蚀刻掉未被镀锡保护的铜箔。
- 退锡： 去除线路上的锡保护层，露出最终的铜线路图形。
阻焊：
- 在板两面印刷液态感光阻焊油墨（LPI）。
- 预烘： 烘干油墨。
- 曝光： 使用阻焊层图形的底片，紫外光照射使需要固化的阻焊油墨固化（覆盖导线区域）。
- 显影： 溶解掉未固化的阻焊油墨，露出需要焊接的焊盘（开窗）。
- 固化： 高温烘烤使阻焊层完全硬化。
表面处理：
- 在裸露的焊盘（阻焊开窗处）进行表面处理，以保护铜面，提供良好的可焊性和接触性。常见工艺：
  - 喷锡： 热风整平，成本低，应用广。
  - 沉金： 化学沉积镍和金层，平整度高，适合细间距元件（如BGA）。
  - 沉锡/沉银： 其他常用环保或特定性能要求的选择。
  - OSP： 有机保焊膜，成本低，环保，但保存期限较短。
丝印：
- 在阻焊层上印刷白色或其他颜色的文字、符号（丝印层），通常只在元件面（顶层）进行。
成型：
- 将拼板（Panel）切割成单个的小板（Single Unit）。常用方法：
  - V-Cut： 在板与板之间刻V型槽，便于掰断。
  - 锣板： 用铣床（CNC）根据边框铣出单个外形。
  - 冲床： 用模具冲出外形（适合大批量简单形状）。
电测试：
- 飞针测试： 用移动探针测试网络连通性和隔离性，适合小批量、高密度板。
- 针床测试： 使用定制夹具（针床）一次性测试所有点位，适合大批量生产。
- 确保PCB没有开路、短路等电气缺陷。
最终检查：
- 目检： 检查外观（划伤、污渍、丝印清晰度、阻焊覆盖等）。
- 尺寸检查： 关键尺寸测量。
- 功能抽检： 可能进行简单的加载测试（视要求而定）。
- 包装： 清洁、真空防潮包装，准备发货。