PCB(Printed Circuit Board)的制造是一个复杂且精密的过程,涉及多个步骤,每个步骤都对成品的性能和质量至关重要。从材料选择开始,到最终的组装和测试,整个过程需要高度的技术和设备支持。以下是PCB制造的详细工艺流程:
1. 材料选择
PCB的基材通常由玻璃纤维增强的环氧树脂(FR4)、陶瓷、聚酰亚胺等材料制成。铜箔则是用于形成导电路径的材料。基材和铜箔的选择决定了电路板的机械强度、导电性和热稳定性。
基材选择:选择适合电气性能和热稳定性要求的材料。
铜箔厚度选择:根据电流需求选择不同厚度的铜箔,常见厚度有18μm、35μm和70μm。
2. 内层制作
多层PCB从内层制作开始,设计好的电路图首先在内层的铜箔上成型。通过光绘和曝光工艺,将设计的电路图转移到基材的铜箔层上。
光绘:将设计图样转移到光敏材料上。
曝光:通过紫外线将光绘图形曝光在铜箔层上。
显影:显影液将没有曝光的区域去除,形成电路图形。
3. 内层蚀刻
通过化学蚀刻工艺,去除不需要的铜箔,只保留电路路径。这一步是制造PCB中非常关键的一步,因为任何误差都可能导致电路不通或短路。
蚀刻工艺:使用化学溶液(如氯化铁、硫酸铜等)溶解不需要的铜箔。
清洗:去除蚀刻残留的化学物质,避免对后续工序的影响。
4. 层压(Lamination)
层压是制造多层PCB的关键步骤,将各个内层与预浸胶片(Prepreg)层叠并通过高温高压层压机压合成一个整体。层压过程中需要确保各层电路之间的精确对齐。
预浸胶片的使用:该片材具有黏性,可以将各层PCB压合在一起。
层压机:通过高温高压将各层牢固压合。
5. 钻孔
钻孔工艺用于创建PCB中的通孔,用以连接不同层的电路或安装电子元件。高精度的CNC钻孔机能够快速准确地在电路板上钻出需要的孔洞。
通孔(Through-hole):贯穿整个PCB,用于连接不同层。
盲孔(Blind via)和埋孔(Buried via):用于更高密度的多层PCB,连接部分层。
6. 电镀(Plating)
钻孔后,需要通过电镀工艺将导电材料(如铜)沉积在孔壁内,形成孔的电气连接。这一步确保PCB的各层之间能够传输电流。
通孔镀铜:通过电镀将铜沉积到孔壁,确保孔的导电性。
7. 外层电路制作
与内层制作类似,通过光绘和曝光技术将外层的电路图形转移到PCB的铜箔表面。外层的电路蚀刻是通过与内层相似的化学蚀刻工艺进行。
外层蚀刻:外层电路形成后,通过蚀刻去除多余的铜。
8. 焊接阻焊层(Solder Mask)
焊接阻焊层是覆盖在电路板上,用于保护铜导体免受氧化并防止焊接过程中出
现短路。焊接阻焊层通常是绿色的,但也有其他颜色。
阻焊层应用:通过丝网印刷将阻焊材料覆盖到不需要焊接的区域。
固化:通过紫外线或热处理固化阻焊层。
9. 丝印字符(Silkscreen)
丝印字符用于标识PCB上的元件、引脚编号和其他重要信息。这对于后期的装配和维修至关重要。
丝印:通过丝网印刷将白色油墨印在指定位置。
10. 表面处理
为了提高焊接性能和防止氧化,PCB的表面处理通常包括镀锡、镀金、沉银等工艺。不同的表面处理适用于不同的使用环境和成本要求。
表面处理类型:有机保焊膜(OSP)、热风整平(HASL)、化学镀金(ENIG)等。
11. 测试
PCB制造的最后阶段是电气测试,主要测试每个电路的导通性,确保没有短路或开路问题。还可能包括飞针测试、AOI光学检测等,以确保产品质量。
电气测试:检查电路的导通性和短路情况。
自动光学检测(AOI):通过光学图像对比进行电路完整性检查。
12. 成品板切割与包装
制造完成后,PCB会根据设计要求进行切割,形成最终的形状。然后对其进行清洁、检验和包装,准备交付客户。
成品切割:使用CNC或激光设备将板子切割成成品尺寸。
包装:通过防静电包装或真空包装,确保运输过程中不受损。
结语
PCB的制造过程包括材料选择、层压、蚀刻、钻孔、电镀、焊接阻焊、丝印字符、表面处理以及最终的测试和包装。每一步都至关重要,只有精确控制每个环节的工艺,才能确保生产出高质量的PCB,满足复杂电子设备的需求。