pcb 工艺介绍

好的，这是一份关于PCB（印制电路板）工艺的中文介绍，涵盖了主要的制造流程和关键工序：

PCB工艺概述

PCB制造是一个复杂且精密的减材制造过程，主要通过一系列化学、机械和光学处理，将设计好的电路图形从底片（菲林）转移到覆铜基板上，并最终形成具有电气连接功能的电路板。整个过程涉及众多精密控制环节。

主要工艺流程（以典型刚性双面板为例）

开料
- 目的： 将大尺寸的覆铜箔基板（CCL - 覆铜板）切割成适合后续生产的较小尺寸工作板（Panel）。
- 关键点： 注意材料利用率、减少边缘毛刺、确保尺寸精度。
内层制作（仅多层板需要）
- 目的： 制作多层板内部的电路层。
- 关键工序：
  - 前处理： 清洁铜面，去除氧化和油污。
  - 压膜/涂覆光刻胶： 在铜面上均匀涂覆一层对紫外光敏感的光致抗蚀剂（干膜或湿膜）。
  - 曝光： 使用紫外光透过带有电路图形的底片照射光刻胶，使需要保留铜箔区域的胶发生光聚合反应（负胶）或分解（正胶）。
  - 显影： 用化学药液溶解掉未曝光（或已曝光，取决于正负胶）的光刻胶，露出需要蚀刻掉的铜部分。
  - 蚀刻： 使用强碱性（如氨水）或酸性蚀刻液将暴露出来的铜溶解掉，留下被光刻胶保护的线路图形。
  - 去膜： 去除覆盖在线路上的剩余光刻胶，露出最终的铜线路图形。
  - AOI检查： 自动光学检测，检查内层线路是否有开路、短路、缺口、针孔等缺陷。
  - 棕化/黑化（氧化处理）： 在铜表面形成一层微观粗糙的氧化层，增加与后续半固化片（PP）的粘合力。
层压（仅多层板需要）
- 目的： 将制作好的内层芯板、半固化片（Prepreg，树脂预浸材料）和外层铜箔按设计叠层结构对齐叠好，在高温高压下压合成一个整体。
- 关键点： 温度、压力、真空度、时间控制至关重要，确保树脂熔融流动充分填充间隙，排除气泡，保证层间结合力和厚度均匀性。
钻孔
- 目的： 钻出用于安装元器件引脚（通孔、插件孔）和实现层间电气互连的导通孔（埋孔、盲孔、通孔）。
- 关键点：
  - 使用高精度数控钻床（或激光钻孔机，特别是微小孔和盲埋孔）。
  - 钻针（钻咀）类型、转速、进给速度、叠板数量需要精确控制。
  - 钻孔后产生大量钻污（树脂熔渣和铜屑），需要后续去钻污（Desmear）处理。
孔金属化（镀通孔 - PTH）
- 目的： 在非导电的钻孔孔壁上沉积一层导电金属（通常是化学铜），使孔实现层间电气连接。
- 关键工序：
  - 去钻污/凹蚀： 去除孔壁上的钻污和环氧树脂残留，确保孔壁清洁并适度粗化。
  - 化学沉铜： 通过化学方法（无需通电）在孔壁和整个板面沉积一层非常薄（约0.3-1.0微米）的导电铜层（化学铜）。这是后续电镀铜的基础。
外层图形转移
- 目的： 在外层铜面上形成需要保留的线路和焊盘图形。工序类似于内层制作（前处理->压膜->曝光->显影）。
- 区别： 外层曝光后，显影出来的是需要电镀加厚的线路图形（负片工艺常用），而不是直接蚀刻掉的区域。
图形电镀
- 目的： 在显影后裸露的铜线路和孔壁上电镀加厚一层铜（达到最终所需的厚度，如20-30μm），并在铜层上再电镀一层锡（或锡铅合金）作为蚀刻时的保护层。
- 关键点： 确保孔壁和表面铜厚的均匀性。
外层蚀刻
- 目的： 去除图形电镀区域以外的铜箔。
- 关键工序：
  - 去膜： 先去除覆盖在不需要铜区域的抗镀膜（光刻胶）。
  - 蚀刻： 使用蚀刻液溶解掉暴露出来的、未被锡层保护的基础铜箔。
  - 退锡： 去除作为保护层的锡层，露出最终需要保留的铜线路和焊盘。
阻焊
- 目的： 在不需要焊接的区域覆盖一层永久性的保护涂层（通常为绿色，也有其他颜色），防止焊接短路、保护线路免受氧化和机械损伤。
- 关键工序：
  - 前处理： 清洁板面，粗化铜面增强结合力。
  - 印刷/涂覆： 使用丝网印刷或喷涂等方式将液态感光阻焊油墨覆盖整个板面。
  - 预烘： 蒸发油墨中部分溶剂。
  - 曝光： 通过底片（定义需要开窗露出的焊盘区域）用紫外光照射，使需要固化的区域发生反应。
  - 显影： 溶解掉未曝光（或已曝光，取决于油墨特性）区域的油墨，露出需要焊接的焊盘和孔。
  - 固化： 高温烘烤使阻焊油墨完全硬化。
表面处理
- 目的： 在暴露的焊盘和导通孔上覆盖一层可焊性好、耐氧化的保护层，确保良好的焊接性能和长期可靠性。
- 常用类型：
  - 热风整平喷锡： 最常见，成本低，焊接性好，但平整度稍差。
  - 化学沉镍金： 平整度好，焊接性优异，耐磨性好，适合打线键合，成本较高。
  - 沉锡： 平整度好，环保（无铅），但保存时间相对短。
  - 沉银： 焊接性好，高频性能佳，但易氧化发黄。
  - OSP： 成本低，环保，平整度好，但保存时间短，不耐多次焊接。
  - 电镀硬金： 用于高耐磨接触区域（如金手指）。
丝印字符
- 目的： 在阻焊层上印刷白色的（或其他颜色）文字、符号、元器件位号、公司标识等，便于组装和检修识别。
- 工艺： 通常采用丝网印刷，然后烘干固化。
成型（外形加工）
- 目的： 将工作板（Panel）切割成最终产品所需的外形尺寸。
- 方法：
  - 铣床： 最常用，使用CNC铣床按Gerber文件中的轮廓线铣切。适用于不规则形状。
  - 冲床： 效率高，适合大批量简单矩形板，需要开模具。
  - V-Cut： 在板子上切割V型槽，便于后续分板（常用于拼板）。
电测（电气测试）
- 目的： 100%检测PCB的电气连通性和绝缘性是否满足设计要求，确保没有开路、短路等缺陷。
- 主要方法：
  - 飞针测试： 使用多个可移动探针点到点测试，适合小批量、高密度、原型板。
  - 针床测试： 制作专用测试夹具（针床），可同时测试所有网络，适合大批量生产。
最终检查与包装
- 目的： 进行最终的外观检查（有无划伤、污渍、丝印不良等）、尺寸检查、关键参数抽检（如阻抗、孔铜厚）。
- 包装： 合格品按要求（如防静电、防潮、防震）进行真空包装或分隔放置，通常需要放入干燥剂。