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PCB是怎么造出来的?一张电路板的诞生之旅(pcb板的制作工艺)

2025-05-12 08:44:08杂谈328

设计文件准备与检查

工程师完成的PCB设计文件是生产过程的起点,通常以Gerber格式文件包形式交付。专业CAM工程师会对线宽、孔径等参数进行工艺可行性验证,借助专用软件检测是否存在短路间隙不足等设计缺陷。对于超过最小线距的高密度设计,工厂会提出工艺调整建议,必要时要求优化电路布局。 

基板材料选择与预处理

环氧树脂覆铜板是最常用的基材,根据应用场景不同可选用FR-4标准板、高频板材或铝基板等特种材料。原材料裁切环节需考虑涨缩系数,一般会预留5mm以上的加工余量。覆铜板进入产线前需进行表面粗化处理,通过化学微蚀刻增加铜层表面粗糙度,确保后续干膜附着牢固性。

内层线路制作流程

双面板以上的多层板需先制作内层电路。涂布机将光致抗蚀剂均匀覆盖在铜面上,经过紫外曝光显影形成线路保护图形。酸性蚀刻液腐蚀掉未被保护的铜层后,褪膜机去除残余抗蚀剂。关键控制点包括蚀刻因子(侧蚀量)和线宽补偿,通常会对首件产品进行显微镜测量校正。

层压与定位对位系统

多层板采用预浸料粘结各内层芯板,在真空热压机中高温固化。层间对准依靠四槽定位孔系统,X射线钻靶机在每层芯板边缘制作光学对位靶标。层压参数需根据板材类型调整,温度控制在180-200℃之间,压力维持在300-400psi范围,确保树脂流动充分且不产生分层缺陷。

PCB是怎么造出来的?一张电路板的诞生之旅(pcb板的制作工艺)

机械钻孔与孔壁处理

使用钨钢钻头进行通孔加工,孔径0.2mm以上的采用机械钻孔,更小孔径使用激光钻孔。钻嘴转速控制在12-18万转/分钟,每钻5000个孔必须更换钻头。孔壁去毛刺采用等离子体清洗技术,随后进行沉铜化学处理,使孔壁沉积0.3-0.5μm的化学铜层,为后续电镀提供导电基底。

外层线路图形转移

压膜机将干膜光阻材料贴合在板面,曝光显影形成反向线路图形。直接电镀工艺可省去化学沉铜步骤,采用垂直电镀线进行通孔铜层加厚。普通双面板铜厚完成18-25μm,高频板要求35μm以上铜厚时需延长电镀时间。图形电镀后还需镀锡保护,防止线路在蚀刻工序中被破坏。

蚀刻成形与表面处理

碱性蚀刻液溶解掉非线路区域的铜层,保留锡层保护的线路图形。蚀刻速度控制在25-40μm/min,通过在线监测设备实时调整药液浓度。褪锡后线路表面需进行微蚀处理,清除氧化层并形成微观粗糙面。常用的表面处理工艺包括抗氧化OSP、化学沉镍金、沉银以及喷锡工艺,处理厚度需符合IPC标准。

阻焊油墨涂布工艺

丝网印刷或涂布机均匀覆盖液态感光阻焊油墨,曝光显影后露出焊盘区域。LED显示屏用PCB要求白色油墨,多数产品采用绿色阻焊。三次固化工艺确保油墨完全硬化,硬度达到6H铅笔硬度标准。阻焊层厚度控制在15-25μm之间,既要保证绝缘性又要避免影响元件焊接。

字符印刷与后加工

丝印机使用环氧树脂油墨印刷元件位号、极性标识等信息,文字高度通常不小于0.8mm。数控铣床根据外形文件切割板边,倒角机处理板角防止毛边。金手指部位进行镀金处理时,需先镀5μm镍层作为打底层,再镀0.05-0.1μm的金层确保耐磨导电性。

电气测试与品质管控

飞针测试机对关键网络进行导通/绝缘测试,测试电压根据板厚调整在50-250V之间。AOI光学检测设备比对实际线路与设计图形,可识别最小20μm的线路缺陷。抽样进行热应力测试(288℃锡炉漂浮测试)验证焊接可靠性,多层板还需进行切片分析确认层间结合质量。

分板与包装储运

V-cut分板机处理拼板连接筋,保持0.3mm残余厚度以便后续手工分板。真空防潮包装前需进行48小时常温老化,包装袋内置湿度指示卡。工业级产品要求使用防静电周转箱,运输过程需避开剧烈震动。特殊存储条件需标注温湿度要求,多数产品建议在30%RH以下环境保存。

工艺验证与持续改进

每批次首件产品需进行全流程追踪记录,保存钻孔参数、电镀电流曲线等工艺数据。针对阻抗控制板建立信号完整性测试档案,高频板留存介电常数测试报告。生产部门每月分析不良品类型分布,通过DOE实验优化显影时间、蚀刻参数等关键控制点,持续提升产品直通率。