pcb线路板的生产流程
PCB线路板的生产流程是一个多工序、精密的制造过程,主要步骤包括:
核心生产流程:
-
工程设计 & 资料输出
- 根据电路原理图进行布局布线设计。
- 生成生产必需的资料:Gerber文件(各层图形)、钻孔文件(孔位信息)、网表(电气连接验证)、拼板图、工艺说明文件等。
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基板准备 (CAM & 开料)
- CAM处理: 工程部审核设计文件,进行工艺补偿(如线宽补偿)、拼板设计(提高效率)、制作生产工具(如光绘底片、钻带、锣带)。
- 开料: 将大张覆铜板(CCL - 覆铜箔层压板)按拼板尺寸裁剪成生产所需的小块(Panel)。
-
内层制作
- 内层前处理: 清洁铜面,去除氧化,增加粗糙度以利后续贴膜。
- 压膜: 在铜面上贴合一层光敏抗蚀干膜。
- 曝光: 将内层线路图形的底片覆盖在干膜上,用紫外线曝光。被光线照射的区域发生化学反应。
- 显影: 用显影液溶解掉未曝光(负片工艺)或已曝光(正片工艺)的干膜,露出需要蚀刻或镀铜的铜面。
- 蚀刻: 用药水(通常是碱性蚀刻液)腐蚀掉露出的不需要的铜箔,留下被干膜保护的线路图形。
- 退膜: 去除保护线路的干膜,露出内层线路。
- AOI检查: 自动光学检测,检查内层线路的开路、短路、线宽线距等缺陷。
- 棕化/黑化: 对铜面进行微蚀和氧化处理,形成粗糙的有机金属层,增强与半固化片(PP)的粘结力。
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层压
- 叠板: 将处理好的内层芯板、半固化片(PP片)和外层铜箔按设计顺序叠放对齐。
- 压合: 在高温高压下压合,使半固化片熔化、流动、固化,将各层永久粘结成一块多层板。
- 后处理: 打靶标(后续钻孔定位用)、铣边。
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钻孔
- 使用数控钻床(或激光钻床,用于微小孔),根据钻带文件在板上钻出通孔、盲孔、埋孔。
- 去除钻孔产生的毛刺(去毛刺)。
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孔金属化 (沉铜 & 镀铜) - 实现层间互联
- 沉铜 (化学沉铜/PTH): 通过化学方法在非金属孔壁沉积一层薄薄的化学铜(0.3-0.8微米),使孔壁导电。
- 全板电镀: 通过电解反应,在沉铜层上镀上一层更厚的铜(通常十几到二十几微米),加固孔壁铜层和内层连接。
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外层制作
- 外层前处理 & 压膜: 同内层,清洁铜面并压上外层干膜。
- 曝光: 使用外层线路底片进行曝光。
- 显影: 溶解掉未固化(负片)或已固化(正片)的干膜,露出需要镀铜/锡的区域(图形电镀)。
- 图形电镀:
- 二次镀铜:在外层线路和孔铜上镀上加厚铜(达到最终要求的铜厚)。
- 镀锡保护:在加厚的铜表面镀上一层锡,作为后续蚀刻的保护层。
- 退膜: 去掉未电镀区域的干膜,露出不需要的铜箔。
- 蚀刻: 蚀刻掉露出的铜箔(锡层保护下的线路和孔铜被保留)。
- 退锡: 去除保护线路的锡层,露出最终的铜线路和焊盘。
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阻焊 (绿油/Solder Mask)
- 前处理: 清洁板面,增加粗糙度。
- 印刷/涂布: 将液态感光阻焊油墨印刷或喷涂在板面(通常是绿色)。
- 预烘烤: 挥发溶剂,使油膜半固化。
- 曝光: 使用阻焊底片(定义开窗区域)进行曝光。
- 显影: 溶解掉未固化(负片)的阻焊油墨,露出需要焊接的焊盘和孔。
- 后固化 (烘烤): 使阻焊油墨完全硬化。
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表面处理
- 对暴露的焊盘和孔进行特定处理,防止氧化,增强可焊性或接触性。常用工艺:
- 喷锡/HASL: 热风整平,最常用,成本低。
- 沉金/ENIG: 化学镀镍+浸金,平整度高,适合细间距元件和按键触点。
- 沉锡/Immersion Tin: 平整,无毒环保。
- 沉银/Immersion Silver: 导电性好,可焊性佳。
- OSP: 有机保焊膜,环保低成本,保护铜面不被氧化。
- 电镀硬金: 耐磨性强,常用于金手指和插拔接触点。
- 对暴露的焊盘和孔进行特定处理,防止氧化,增强可焊性或接触性。常用工艺:
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丝印 (字符/标记)
- 在阻焊层上用白油(或其他颜色)印刷元器件位号、极性标识、公司logo、版本号等文字符号。
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成型
- 铣外形/V-Cut: 用数控铣床(锣机)根据边框线铣出PCB的最终形状,或进行V-Cut分板准备。
- 冲孔: 对于规则形状或大批量,也可能使用模具冲压成型。
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电气测试 (E-Test)
- 飞针测试: 用移动探针逐一测试网络的开短路,适合小批量、高密度板。
- 针床测试: 制作专用测试夹具,快速对所有网络进行开短路测试,适合大批量生产。
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最终检验 & 包装
- FQC: 外观检查(目检或AOI),验证尺寸、孔径、阻焊、字符、表面处理、清洁度等。
- 老化测试 (可选): 模拟恶劣环境测试可靠性。
- 包装: 按要求真空包装、防静电包装,贴标签,装箱入库。
总结流程图:
设计输出 (Gerber等) → CAM → 开料 → 内层图形 (压膜/曝光/显影/蚀刻/退膜/AOI/棕化) → 层压 → 钻孔 → 孔金属化 (沉铜/镀铜) → 外层图形 (压膜/曝光/显影/电镀/蚀刻/退膜) → 阻焊 → 表面处理 → 丝印 → 成型 → 电测 → FQC → 包装
每个步骤都有严格的质量控制点,并且不同工艺类型(单面板、双面板、多层板、HDI板、软板、软硬结合板)的具体流程会有差异和增减。整个过程涉及大量化学、光学、机械加工工艺,对环境的洁净度和工艺参数的控制要求极高。
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