刚性多层 PCB 板作为现代电子设备的关键支撑部件,其制作过程涉及多道精细且复杂的工序,每一步都关乎最终产品的质量与性能。以下是详细的制作工艺流程:
一、内层线路制作
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开料:根据设计要求,选取合适规格的覆铜板作为基板材料,使用高精度数控切割机将大尺寸的覆铜板切割成所需的内层板尺寸,确保尺寸精度控制在极小范围内,一般公差在 ±0.1mm 以内,为后续加工奠定基础。
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内层贴膜:将开料后的内层板表面进行清洁处理,去除油污、灰尘等杂质,然后通过热压或真空贴合的方式,在板面上均匀地贴上一层感光干膜。干膜的厚度通常在 15 - 30μm 之间,其作用是在后续曝光工序中保护不需要蚀刻的铜箔区域。
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曝光:利用高精度曝光机,将设计好的内层线路图形通过紫外线照射转移到感光干膜上。曝光机的能量、时间等参数需精准控制,例如能量一般控制在 80 - 120mJ/cm2,使干膜在受光区域发生光化学反应,变得不溶于后续的显影药水,从而固定线路图案。
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显影:把曝光后的内层板放入特定的显影液中,未曝光的干膜区域会迅速溶解,露出下面的铜箔,形成初步的内层线路图形。显影过程需严格监控温度、时间等参数,温度一般控制在 30 - 35°C,时间约为 60 - 90 秒,确保线路图形清晰、准确。
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蚀刻:使用酸性或碱性蚀刻液去除不需要的铜箔,留下设计好的内层线路。蚀刻液的浓度、温度、流速以及蚀刻时间都要精细调控,比如蚀刻液浓度控制在 1.5 - 2.5mol/L,温度 45 - 55°C,蚀刻时间根据铜箔厚度和线路密度而定,一般在 60 - 180 秒,以保证蚀刻精度,使线路边缘光滑、整齐,线宽公差控制在 ±0.05mm 以内。
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去膜:蚀刻完成后,采用化学药水或机械打磨的方式将内层线路上残留的干膜彻底去除,得到干净的内层线路板,为下一步压合做准备。
二、压合工序
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棕化处理:对内层线路板进行棕化处理,通过化学溶液使内层线路表面形成一层均匀的、具有一定粗糙度的氧化膜,厚度约为 0.2 - 0.5μm。棕化的目的是增强内层线路与半固化片之间的黏附力,确保在压合过程中各层紧密结合,防止分层现象。
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叠层:按照预先设计的多层板结构,将多层内层线路板与半固化片、外层基板精确叠放。半固化片的作用是在高温高压下固化,填充各层之间的空隙,将多层板黏结成一个整体。叠层过程要保证各层位置准确无误,偏移量控制在 ±0.05mm 以内,使用定位销等工具辅助定位。
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压合:利用真空压合机对叠层后的板料进行压合,压合过程需严格控制温度、压力、时间等关键参数。温度一般在 170 - 200°C,压力 2 - 4MPa,时间根据板厚和层数而定,通常在 60 - 180 分钟。精确的参数控制能使半固化片充分固化,各层紧密黏合,避免出现气泡、分层等缺陷,确保多层板的整体性和机械强度。
三、外层线路制作
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钻孔:根据 PCB 设计,使用数控钻床钻出各种孔径的过孔和安装孔。钻孔时要精确控制钻速、进给量、退刀速度等参数,钻速一般在 60 - 100 千转 / 分钟,进给量 0.05 - 0.15mm / 转,退刀速度适当加快,以确保孔壁光滑,孔位精准,孔径公差控制在 ±0.05mm 以内,避免出现断针、偏孔等问题。
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沉铜:在钻出的孔内沉积一层薄铜,使内层线路与外层线路通过过孔实现电气连接。沉铜过程采用化学镀铜工艺,控制镀液成分、温度、pH 值等参数,例如镀液温度控制在 25 - 35°C,pH 值在 12 - 13 之间,确保铜层均匀、附着力强,铜层厚度一般在 0.3 - 0.8μm 之间。
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全板电镀:对整个 PCB 板进行电镀,加厚铜层,满足线路导电和机械强度要求。电镀采用硫酸铜溶液,控制电流密度、电镀时间等参数,电流密度一般在 1.5 - 3A/dm2,电镀时间根据所需铜层厚度而定,通常在 30 - 90 分钟,电镀后对板进行清洗,去除表面残留的电镀液。
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外层贴膜、曝光、显影、蚀刻、去膜:这一系列步骤与内层线路制作类似,只是操作对象是外层基板,通过这些工序形成完整的外层线路,完成 PCB 板面上可见的电路连接,同样要严格控制各工序参数,确保线路质量。
四、表面处理
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阻焊层制作:在 PCB 板面上涂上阻焊油墨,通过曝光、显影等工序,使需要焊接元器件的焊盘区域露出,其余区域被油墨覆盖,防止在焊接过程中出现短路,同时保护线路免受外界环境侵蚀。阻焊油墨的厚度一般在 20 - 40μm 之间,曝光能量、显影参数等需精准设定。
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字符印刷:利用丝网印刷或喷墨印刷等技术,在 PCB 板面上印刷元器件标识、型号、版本号等字符信息,方便后续的组装和维修。字符印刷要保证清晰、准确、不易褪色,印刷位置公差控制在 ±0.1mm 以内。
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表面处理工艺选择:根据产品需求选择合适的表面处理工艺,如沉金、喷锡、OSP(有机可焊性保护剂)等。沉金工艺能提供良好的可焊性和平整度,适用于对焊接质量要求极高的产品,如手机主板;喷锡工艺成本较低,可满足一般性电子产品需求;OSP 则在环保与成本间平衡较好,能在一定时间内保护焊盘不被氧化,便于后续元器件贴装。
五、检测与质量控制
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外观检查:通过人工目检或自动光学检测(AOI)设备对 PCB 的外观进行检查,查看是否有线路缺陷,如断路、短路、铜箔翘起、焊盘不良等,以及阻焊层、字符印刷是否完整、清晰,确保 PCB 的外观质量符合要求。
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电气性能测试:使用专业的测试设备,如矢量网络分析仪、示波器、万用表等,对 PCB 的电气性能进行测试。包括测量线路的通断、阻抗、电容、电感等参数,验证线路是否符合设计要求,特别是对于高速信号线路,要确保信号完整性,及时发现并排除电气性能方面的问题。
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可靠性测试:为了确保 PCB 在各种复杂环境下能够长期稳定工作,需要进行可靠性测试。如热冲击测试,模拟 PCB 在高温、低温环境快速切换下的性能表现,检验其热稳定性;湿度测试,将 PCB 置于高湿度环境,查看是否出现受潮短路、金属腐蚀等问题;振动测试,模仿产品运输、使用过程中的振动情况,检测焊点、元器件是否松动脱落。只有通过严格的可靠性测试,才能保证 PCB 的质量过硬,满足电子产品的严苛要求。
深圳捷创电子科技有限公司在刚性多层 PCB 板制作领域拥有深厚的技术功底和丰富的实践经验。公司引进了国际先进的数控切割机、曝光机、真空压合机、数控钻床等全套设备,从内层精细蚀刻到外层完美表面处理,全过程严格遵循工艺标准,通过多轮外观、电气性能和可靠性测试,保障每一块刚性多层 PCB 板都达到行业顶尖水平。无论是电子产品制造商对高精度多层板的批量需求,还是科研机构对特殊规格多层板的定制要求,深圳捷创电子科技有限公司都能凭借卓越的技术和优质的服务,为客户提供坚实的硬件支撑。