PCB制造工艺步骤

印刷电路板（PCB）几乎是所有电子设备的基石。这些惊人的PCB可以在许多先进和基本的电子产品中找到，其中包括Android手机，笔记本电脑，计算机，计算器，智能手表等设备。在非常基本的语言中，PCB是一种在设备中路由电子信号的板，这导致设备的电气性能和要求由设计人员设定。

PCB由FR-4材料制成的基板和遍布电路的铜路径整个电路板上都有信号。

在PCB设计之前，电子电路设计师必须到PCB制造车间，全面了解PCB制造的容量和限制。设施。这非常重要，因为许多PCB设计人员并不知道PCB制造设施的限制，当他们将设计文件发送到PCB制造车间/设施时，他们会返回并要求进行更改以满足PCB制造工艺的容量/限制。但是，如果电路设计师在没有内部PCB制造车间的公司工作，并且该公司将工作外包给外国PCB制造工厂，那么设计人员必须在线联系制造商并询问限制或规格，如最大/分钟铜板厚度，最大层数，最小孔径和PCB面板的最大尺寸。

在本文中，我们将重点关注PCB制造工艺，因此本文将是有利于电路设计人员逐步全面了解PCB制造工艺，避免设计错误。

PCB制造工艺步骤

第1步：PCB设计和GERBER文件

< p>电路设计人员在CAD软件中绘制原理图，用于布局PCB设计。设计人员必须与PCB制造商协调有关用于布局PCB设计的软件，以便不存在兼容性问题。最受欢迎的CAD PCB设计软件是Altium Designer，Eagle，ORCAD和Mentor PADS。

在PCB设计被接受制造之后，设计人员将生成一个文件来自PCB制造商接受的设计。该文件称为“GERBER文件”。 Gerber文件是大多数PCB制造商使用的标准文件，用于显示PCB布局的组件，如铜跟踪层和焊接掩模等.Gerber文件是2D矢量图像文件。扩展的Gerber提供了完美的输出。

该软件具有用户/设计人员定义的算法，该算法具有轨道宽度，板边缘间距，迹线和孔间距以及孔尺寸等关键元素。该算法由设计者运行，以检查设计中的任何错误。在验证设计之后，将其发送到PCB制造厂，在那里进行DFM检查。 DFM（制造设计）检查用于确保PCB设计的最小容差。

< b>步骤2：GERBER到相片

用于打印PCB相片的特殊打印机称为“绘图仪”。这些绘图仪将在胶片上印刷电路板。这些薄膜用于成像PCB。绘图仪在印刷技术方面非常准确，可以提供高度详细的PCB设计。

从绘图仪中取出的塑料片是用黑色墨水印刷的PCB。在内层的情况下，黑色墨水表示导电铜轨道，而空白部分是非导电部分。另一方面，对于外层，黑色墨水将被蚀刻掉并且空白区域用于铜。这些胶片应妥善保存，以避免不必要的接触或指纹。

每层都有自己的胶片。焊接掩模有一个单独的薄膜。所有这些薄膜必须对齐在一起以绘制PCB对齐。通过调整薄膜片适合的工作台来实现这种PCB对准，并且在对工作台进行小校准之后，可以实现最佳对准。这些胶片必须有对准孔才能准确地相互靠在一起。定位销将适合定位孔。

第3步：内层印刷：光刻胶和铜的

现在这些照相胶片印在铜箔上。 PCB的基本结构由层压板制成。芯材料是环氧树脂和称为基材的玻璃纤维。层压板接收构成PCB的铜。基板为PCB提供了强大的平台。两侧都覆盖铜。该过程包括去除铜以显示薄膜的设计。

去污染环境对于从铜层压板清洁PCB非常重要。必须确保PCB上没有灰尘颗粒，否则会导致电路短路或开路

现在应用了光刻胶膜。光致抗蚀剂由光敏化学物质制成，当施加紫外线辐射时，该化学物质会硬化。必须确保摄影胶片和光刻胶片必须完全匹配。

这些摄影胶片和光刻胶片通过固定针固定在层压板上。现在应用紫外线辐射。照相胶片上的黑色墨水将阻挡紫外线，从而防止其下面的铜并且不会使黑色墨水痕迹下的光致抗蚀剂硬化。透明区域将通过UV光，从而硬化将被去除的多余光刻胶。

然后用碱性溶液清洗板以除去多余的光刻胶。电路板现在将干燥。

PCB现在可以用抗蚀剂覆盖用于制作电路轨道的铜线。如果电路板是两层，那么它将用于钻孔，否则将进行更多步骤。

步骤4 ：去除不需要的铜

使用功能强大的铜溶剂溶液去除多余的铜，就像碱性溶液去除多余的光刻胶一样。不会去除硬化光刻胶下面的铜。

现在硬化的光刻胶将被去除，以保护所需的铜。这是通过用另一种溶剂洗掉PCB来实现的。

步骤5：层对齐和光学检测

在完成所有层的准备工作之后，它们会相互对齐。这可以通过冲压注册孔来完成，如前一步骤中所述。技术人员将所有层放置在机器中，称为“光学打孔器”。这台机器将准确地打孔。

放置的层数和发生的错误无法逆转。

自动光学检测机将使用激光检测任何缺陷并将数字图像与Gerber进行比较文件。

第6步：加层和绑定

在此阶段，包括外层的所有层将彼此粘合在一起。所有层都将堆叠在基板上。

外层由玻璃纤维“预浸渍”制成，环氧树脂称为预浸料。衬底的顶部和底部将覆盖有具有铜迹线蚀刻的薄铜层。

带有金属夹的重型钢台用于粘合/压制层。这些层与工作台紧密固定，以避免在校准过程中移动。

将预浸料层安装在校准台上，然后将基板层安装在其上，然后放置铜板。更多的预浸料板以类似的方式放置，最后铝箔完成堆叠。

计算机将自动完成压力机的加工，加热堆栈并以受控速率冷却。

现在技术人员将拆下包装销和压力板以拆开包装袋。

第7步：钻孔

现在是时候在堆叠PCB上钻孔了。精密钻头可实现100微米直径的孔，精度极高。这种钻头是气动钻头，主轴转速约为300K RPM。但即使有这样的速度，钻孔过程也需要时间，因为每个孔都需要时间才能完美钻孔。基于X射线的标识符准确地识别钻头位置。

钻孔文件也是由PCB设计人员在早期阶段提供给PCB制造厂生成的。该钻孔文件确定钻头的微小运动并确定钻孔的位置。这些孔现在将成为电镀后的过孔和孔。

步骤8：电镀和铜沉积

仔细清洁后，PCB面板现在进行化学沉积处理。在此期间，在面板的表面上沉积薄层（1微米厚）的铜。铜流入钻孔。孔的壁完全镀铜。浸渍和去除的整个过程是由计算机控制的

步骤9：外层成像

与内层相同，光刻胶应用于外层，预浸料面板和连接在一起的黑色油墨膜现已爆破在黄色的房间里有紫外线。光刻胶硬化。现在，面板通过机器冲洗掉受黑色墨水不透明保护的硬化抗蚀剂。

步骤10：电镀外层：

带有薄铜层的电镀板。在初始镀铜之后，面板进行镀锡，这样可以去除板上留下的所有铜。锡在蚀刻阶段防止所需的面板部分被铜封闭。蚀刻从面板中消除了不需要的铜。

步骤11：蚀刻

将去除残留抗蚀剂层下的不需要的铜和铜。化学品用于清洁多余的铜。另一方面，锡覆盖所需的铜。它现在最终导致正确的连接和轨道

步骤12：焊接掩模应用

清洁面板，环氧树脂阻焊油墨将覆盖面板。在板上施加UV辐射，穿过焊接掩模照相胶片。覆盖的部分保持未硬化并将被移除。现在将电路板放入烤箱中以修复阻焊膜。

步骤13：表面处理

HASL（热空气焊料调平）为PCB提供额外的焊接能力。 RayPCB（ https://raypcb.com/pcb-fabrication/）提供浸金和浸银HASL。 HASL提供均匀的垫。这会导致表面光洁度。

步骤14：丝网印刷

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PCB处于最后阶段，在表面上接受喷墨打印/书写。这用于表示与PCB相关的重要信息。

步骤15：电气测试

最后阶段是最终PCB的电气测试。自动过程验证PCB的功能以匹配原始设计。在RayPCB，我们提供飞针测试或钉床测试。

第16步：分析

最后一步是从原始面板切割板。路由器用于此目的，它沿着电路板边缘创建了小标签，使电路板可以轻松地从面板中弹出。