做pcb板的过程
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制作 PCB(印刷电路板)的过程是一个多步骤的精密制造工艺,主要可以分为以下几个核心阶段:
一、设计与准备
- 电路设计: 使用 EDA(电子设计自动化)软件(如 Altium Designer, KiCad, Eagle, OrCAD等)绘制电路原理图。
- PCB 布局: 在 EDA 软件中将原理图转化为实际的物理布局。
- 放置元器件:规划元件在板上的位置。
- 布线:连接元件引脚之间的电气连接(走线)。
- 设计规则检查:确保设计符合制造工艺要求(如线宽、线距、孔径等)。
- 生成制造文件:最重要的输出文件是 Gerber 文件(包含各层图形信息:走线层、丝印层、阻焊层、钻孔图等)和 钻孔文件(NC Drill File,指定钻孔位置和大小)。
- 基板准备: 选择覆铜板(通常是以环氧树脂等为基材,两面或单面覆盖铜箔的板材),根据设计裁剪成合适尺寸。
二、内层制作 (适用于多层板)
- 内层图形转移:
- 清洁铜面: 清洗覆铜板去除油污和氧化物。
- 涂覆光刻胶: 在铜面上均匀涂覆一层感光的液态光刻胶(干膜或湿膜)。
- 曝光:
- 将设计的电路图案制作成底片。
- 将底片覆盖在涂好光刻胶的覆铜板上,精确对准。
- 用紫外光照射。底片透光区域的光刻胶发生光化学反应(变硬或变软,取决于正胶/负胶)。
- 显影: 使用化学溶液(显影液)去除未曝光(或已曝光,取决于正负胶)区域的光刻胶,露出需要蚀刻掉的铜。
- 蚀刻: 将显影后的板材浸入蚀刻液(通常是酸性氯化铜或碱性氨水)。裸露的铜被化学溶解掉,而被光刻胶保护的铜(所需的电路走线)保留下来。
- 去膜: 去除剩余的光刻胶,露出制作好的内层铜电路图形。
- AOI 检查: 使用自动光学检测设备检查内层线路是否有开路、短路、缺口等缺陷。
- 棕化: 对清洁后的内层铜面进行化学处理,增加铜表面的粗糙度,提高与后续层压树脂的结合力。
三、层压 (多层板)
- 叠板: 将制作好的内层芯板、半固化片(预浸环氧树脂的玻璃纤维布,称为 PP)和铜箔按照设计顺序叠放好。
- 层压: 将叠好的材料放入真空压机中,在高温高压下压合。半固化片融化并固化,将各层牢固粘合成一块完整的多层板,同时提供绝缘。铜箔形成外层。
四、钻孔
- 钻孔: 使用精密数控钻床(或激光钻机),根据钻孔文件,在层压好的PCB上钻出连接各层线路所需的通孔(Through Hole)、埋孔(Buried Via)和盲孔(Blind Via)以及安装孔等。
- 去毛刺: 去除钻孔产生的毛刺。
- 孔壁凹蚀: 使用化学方法轻微腐蚀孔壁,去除钻孔造成的树脂残渣,并增加孔壁粗糙度,提高后续孔金属化的附着力。
五、孔金属化 (沉铜/镀铜)
- 化学沉铜: 这是最关键的步骤之一,使非导通的孔壁具有导电性。
- 活化: 使用钯催化剂等活化孔壁表面。
- 化学沉铜: 通过化学还原反应,在孔壁和整个板面沉积一层非常薄的铜(约0.5-2微米)。
- 电解镀铜: 在化学沉铜的基础上,通过电镀的方式加厚孔壁和板面的铜层(通常要达到20-25微米以上),确保孔的导通性和机械强度。
六、外层制作
- 外层图形转移: 过程与内层图形转移类似。
- 涂覆光刻胶(干膜)。
- 曝光: 使用外层线路的底片进行曝光。
- 显影: 去除不需要的光刻胶(对于负胶,去除未曝光部分;对于正胶,去除曝光部分),露出需要最终保留(再电镀)和不需要(蚀刻掉)的铜面。
- 外层图形电镀:
- 二次镀铜: 在显影后露出的铜电路图案(走线、焊盘、孔壁)上再次电镀加厚铜层。
- 镀锡: 在加厚的铜层表面电镀一层锡(或其他金属如锡铅)作为蚀刻时的保护层。
- 去膜: 去除剩余的光刻胶,露出下面需要蚀刻掉的铜。
- 蚀刻: 蚀刻掉没有镀锡保护的铜(即在显影后露出的、未被电镀锡覆盖的区域)。
- 退锡: 去除充当保护层的锡层,露出最终需要保留的外层铜电路图形。
七、阻焊层
- 涂覆阻焊油墨: 在板面(除了需要焊接的焊盘和某些特定区域外)涂覆一层液态感光阻焊油墨(通常是绿色,也有其他颜色)。
- 预烘: 使油墨部分固化。
- 曝光: 使用阻焊层底片覆盖,紫外光照射。底片透光区域(对应焊盘)的油墨被固化。
- 显影: 去除未曝光(未固化)区域的油墨,露出焊盘。
- 固化/固化: 高温烘烤使阻焊油墨完全固化坚硬。阻焊层的作用是绝缘、防止焊接短路、保护线路免受氧化和机械损伤。
八、表面处理
- 清洁: 清洁焊盘表面。
- 表面涂覆: 在裸露的焊盘(需要焊接的铜面)上施加保护性或可焊性涂层。常用工艺有:
- 热风整平: 在焊盘上浸涂熔融的锡铅或无铅锡合金。
- 化学沉镍金: 在铜焊盘上依次沉积镍层和金层。
- 化学沉锡: 在铜焊盘上沉积一层锡。
- 化学沉银: 在铜焊盘上沉积一层银。
- 抗氧化: 在铜焊盘上形成一层有机保护膜。
- 电镀硬金: 在连接器插针等需要耐磨的区域电镀厚金层。
九、丝印层
- 涂覆丝印油墨: 在阻焊层上方印刷白色或其他颜色的文字、符号(元件位号、极性标识、公司Logo等)。
- 固化: 使油墨烘干固化。
十、成型
- V-Cut/锣板: 根据设计形状,使用铣床或V-Cut机将大块PCB面板切割、铣削成单个的小板或拼板。
- 倒角/磨边: 对板边缘进行打磨去毛刺和倒角处理。
十一、电气测试
- 飞针测试: 用移动探针对关键网络进行连通性(开路)和隔离性(短路)测试。适合小批量、板子复杂或样品。
- 针床测试: 制作专用测试夹具(针床),一次对所有网络进行连通性和隔离性快速测试。适合大批量生产。
十二、最终检验与包装
- 目检/AOI: 人工目视检查或自动光学检查外观质量(阻焊、丝印、划痕、污染等)。
- 包装: 清洗干燥后进行真空防静电包装,准备发货。
总结目的:
- 设计准备: 把电路想法变成可制造的图纸。
- 图形转移: 把图纸上的线“画”到铜板上。
- 蚀刻: 把“画”之外的铜去掉,留下需要的线。
- 孔金属化: 让钻的孔能导电(连通不同层)。
- 阻焊: 盖“绿油”保护线路,只露出要焊的点。
- 丝印: 印上文字标记(如R1, C2)。
- 表面处理: 保护焊点不生锈,容易焊接。
- 成型测试: 切成小板,检测好坏。
关键点: 整个过程涉及多次精确的图形转移(光刻)、化学处理(蚀刻、沉铜、电镀)、机械加工(钻孔、成型)和质量控制(清洗、检查、测试)。每个步骤都需要严格控制参数才能保证最终PCB的质量和可靠性。
详解PCB抄板过程
作者:深圳市清宝电子 来源:网络 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。 PCB抄板的技术实现过程简单来说,就
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