在电子制造领域，PCBA（Printed Circuit Board Assembly，印刷电路板组件）打样加工是将设计理念转化为实际产品的关键环节。它涵盖了从原材料准备到最终成品检验的一系列复杂工序，每个工序都对产品质量和性能有着至关重要的影响。

一、PCB 设计与 Gerber 文件生成

完成 PCB 设计后，会生成 Gerber 文件。Gerber 文件是 PCB 制造和装配过程中的标准文件格式，它包含了线路层、阻焊层、丝印层、钻孔层等各个层面的详细信息，是 PCB 制造商进行生产加工的重要依据。

二、PCB 板制造

1. 原材料准备
   • PCB 板的基础材料通常选用玻璃纤维增强环氧树脂覆铜板（如 FR-4），这种材料具有良好的机械强度、电气绝缘性和化学稳定性。根据设计要求，还会准备铜箔、半固化片等原材料，铜箔用于形成 PCB 的导电线路，半固化片则在多层 PCB 制造中起到粘结不同层的作用。
2. 内层线路制作
   • 首先对覆铜板进行清洁处理，去除表面的油污和杂质。然后在覆铜板表面涂覆感光干膜或湿膜，通过曝光机将 Gerber 文件中的内层线路图形转移到感光膜上。曝光后的板子经过显影处理，去除未曝光的感光膜，使内层线路图形暴露出来。接着利用化学蚀刻液对铜箔进行蚀刻，将未被感光膜保护的铜箔蚀刻掉，从而形成内层导电线路。蚀刻完成后，进行内层线路的检查，通常采用自动光学检测（AOI）设备，检测线路是否有开路、短路、线宽不符合要求等缺陷。
3. 层压（多层 PCB 适用）
   • 对于多层 PCB，在完成内层线路制作后，需要将多层内层板与半固化片、外层铜箔按照设计要求进行叠层。叠层过程中要确保各层之间的位置准确，避免出现偏移。然后将叠好的板子放入层压机中，在高温、高压的条件下进行层压，使半固化片熔化并将各层紧密粘结在一起，形成一个整体的多层 PCB 结构。
4. 钻孔
   • 根据 Gerber 文件中的钻孔信息，使用数控钻床在 PCB 板上钻出各种孔，包括通孔、盲孔和埋孔。钻孔的位置和尺寸精度要求极高，因为这些孔将用于元器件的安装、层间电气连接等。钻孔后，孔壁会残留一些钻屑和油污等杂质，需要进行去钻污处理，一般采用化学清洗的方法，使孔壁清洁并粗糙化，为后续的金属化处理做好准备。
5. 电镀与金属化
   • 钻孔后的孔壁需要进行金属化处理，以实现层间的电气连接。首先进行化学镀铜，在孔壁表面沉积一层薄的铜层，使孔壁导电。然后进行电镀铜，增加孔壁和线路上的铜层厚度，满足电气性能要求。在电镀过程中，需要严格控制电流密度、电镀时间等参数，以确保铜层的质量均匀、厚度合适。对于一些需要特殊表面处理的 PCB，如镀锡、沉金、喷锡等，还会在电镀铜之后进行相应的处理，以提高焊盘的可焊性和防腐蚀性。
6. 外层线路制作
   • 与内层线路制作类似，在外层铜箔上涂覆感光膜，通过曝光、显影将外层线路图形转移到感光膜上，然后进行蚀刻，去除不需要的铜箔，形成外层导电线路。外层线路制作完成后，同样要进行 AOI 检测，确保线路质量。
7. 阻焊层与字符印刷
   • 在 PCB 板的外层线路表面印刷阻焊层，阻焊层除了焊盘和需要焊接的区域外，覆盖其他线路部分，防止焊接时焊锡短路和保护线路免受外界环境的影响。阻焊层的颜色通常有绿色、蓝色、黑色等多种选择。接着进行字符印刷，在 PCB 板上印刷元器件的位置标记、极性标记、版本号等信息，方便后续的组装和维修。

三、元器件采购与检验

1. 采购
   • 根据 PCBA 设计的物料清单（BOM），采购所需的各种电子元器件，包括电阻、电容、电感、二极管、三极管、集成电路芯片等。在采购过程中，要选择正规的元器件供应商，确保元器件的质量、规格和型号符合设计要求。同时，要考虑元器件的价格、供货周期、最小起订量等因素，以控制成本和保证生产进度。
2. 检验
• 采购回来的元器件需要进行检验，以确保其质量合格。检验内容包括外观检查，查看元器件是否有破损、变形、引脚氧化等情况；电气参数测试，使用专业的测试设备（如万用表、示波器、LCR 测试仪等）对元器件的电气参数（如电阻值、电容值、电感值、晶体管的放大倍数等）进行测试，确保其在规定的公差范围内；对于一些关键的元器件，如集成电路芯片，还可能需要进行功能测试，验证其是否能够正常工作。只有检验合格的元器件才能进入下一工序。

四、SMT 贴片加工

1. 锡膏印刷
   • 使用锡膏印刷机将锡膏印刷到 PCB 板的焊盘上。锡膏印刷机的工作原理是通过刮刀将锡膏在模板上均匀地刮过，使锡膏通过模板的开口填充到焊盘上。锡膏印刷的质量直接影响到后续的贴片和焊接效果，因此需要精确控制印刷压力、刮刀速度、模板与 PCB 板的分离速度等参数，同时要保证模板的开口尺寸和形状与焊盘相匹配，确保锡膏的印刷量均匀、准确。
2. 贴片
   • 采用贴片机将表面贴装元器件（SMD）精确地贴装到 PCB 板的焊盘上。贴片机根据预先编制的程序，通过视觉识别系统识别 PCB 板上的焊盘位置和元器件的形状、位置等信息，然后利用吸嘴吸取元器件，并将其准确地放置在焊盘上。贴片机的精度和速度对于提高生产效率和产品质量至关重要，现代高端贴片机的贴装精度可以达到 ±0.05mm 甚至更高，每小时可以贴装数万个元器件。
3. 回流焊接
• 贴片完成后的 PCB 板进入回流焊炉进行焊接。回流焊炉通过加热使锡膏熔化，将元器件引脚与焊盘焊接在一起。回流焊的温度曲线是关键，一般包括预热区、保温区、回流区和冷却区。在预热区，温度逐渐升高，使锡膏中的溶剂挥发，助焊剂活化；在保温区，温度保持稳定，使元器件和 PCB 板均匀受热；在回流区，温度迅速上升到锡膏的熔点以上，使锡膏完全熔化并形成良好的焊点；在冷却区，温度逐渐降低，使焊点凝固。回流焊过程中需要严格控制各个区域的温度、时间和传送带速度等参数，以确保焊接质量。

五、插件与波峰焊接（如有插件元器件）

1. 插件
   • 对于一些不能采用表面贴装的元器件（如部分功率器件、接插件等），需要进行插件操作。工人根据 PCB 板上的丝印标识，将插件元器件插入相应的孔位。在插件过程中，要注意元器件的极性和方向，确保正确插入，同时要保证元器件引脚插入的深度合适，以便后续的波峰焊接。
2. 波峰焊接
   • 插件完成后的 PCB 板通过波峰焊生产线进行焊接。波峰焊是将熔化的焊锡形成一个波峰，当 PCB 板通过波峰时，元器件引脚与焊锡接触，实现焊接。波峰焊的关键参数包括波峰高度、焊接速度、预热温度等。波峰高度要根据 PCB 板的厚度和元器件的高度进行调整，确保元器件引脚能够充分浸入焊锡波峰；焊接速度决定了 PCB 板在焊锡波峰中的停留时间，影响焊接质量；预热温度则可以使 PCB 板和元器件引脚预先受热，减少焊接时的热冲击，提高焊接效果。

六、清洗与检测

1. 清洗
   • 焊接完成后，PCB 板上会残留一些助焊剂、锡珠等杂质，需要进行清洗。清洗的目的是去除这些杂质，提高 PCB 板的电气性能和可靠性，同时也为后续的测试和组装提供良好的基础。清洗方法主要有化学清洗和水清洗两种。化学清洗是利用有机溶剂或水基清洗剂将杂质溶解或剥离；水清洗则是利用水的溶解性和冲刷力来去除杂质。在清洗过程中，要注意控制清洗时间、温度、清洗剂浓度等参数，避免对 PCB 板和元器件造成损伤。
2. 检测
• 清洗后的 PCB 板需要进行全面的检测，以确保产品质量。检测内容包括外观检查，查看 PCB 板上是否有焊接缺陷（如虚焊、短路、开路、焊盘脱落等）、元器件是否有损坏或移位等情况；电气性能测试，使用专业的测试设备（如万用表、示波器、逻辑分析仪等）对 PCB 板的电气参数（如电阻、电容、电感、电压、电流、信号完整性等）进行测试，确保其符合设计要求；功能测试，根据产品的功能要求，对 PCB 板进行功能验证，如输入特定的信号，检查输出是否正确，是否能够实现预期的功能。只有通过检测的 PCB 板才能作为合格的 PCBA 成品。

七、成品包装与交付

1. 包装
   • 检测合格的 PCBA 成品需要进行包装，以保护产品在运输和存储过程中不受损坏。包装材料通常包括防静电袋、气泡袋、纸箱等。将 PCBA 成品放入防静电袋中，防止静电对元器件造成损害，然后再装入气泡袋或纸箱中，进行密封包装。在包装上要标注产品名称、型号、数量、生产日期、批次等信息，以便追溯和管理。
2. 交付
   • 包装好的 PCBA 成品按照客户要求的交付方式和时间，交付给客户。在交付过程中，要确保产品的安全运输，避免因运输过程中的震动、碰撞、潮湿等因素对产品质量造成影响。