PCB(Printed Circuit Board)的制造是一個復(fù)雜且精密的過程,涉及多個步驟,每個步驟都對成品的性能和質(zhì)量至關(guān)重要。從材料選擇開始,到最終的組裝和測試,整個過程需要高度的技術(shù)和設(shè)備支持。以下是PCB制造的詳細工藝流程:
1. 材料選擇
PCB的基材通常由玻璃纖維增強的環(huán)氧樹脂(FR4)、陶瓷、聚酰亞胺等材料制成。銅箔則是用于形成導(dǎo)電路徑的材料。基材和銅箔的選擇決定了電路板的機械強度、導(dǎo)電性和熱穩(wěn)定性。
基材選擇:選擇適合電氣性能和熱穩(wěn)定性要求的材料。
銅箔厚度選擇:根據(jù)電流需求選擇不同厚度的銅箔,常見厚度有18μm、35μm和70μm。
2. 內(nèi)層制作
多層PCB從內(nèi)層制作開始,設(shè)計好的電路圖首先在內(nèi)層的銅箔上成型。通過光繪和曝光工藝,將設(shè)計的電路圖轉(zhuǎn)移到基材的銅箔層上。
光繪:將設(shè)計圖樣轉(zhuǎn)移到光敏材料上。
曝光:通過紫外線將光繪圖形曝光在銅箔層上。
顯影:顯影液將沒有曝光的區(qū)域去除,形成電路圖形。
3. 內(nèi)層蝕刻
通過化學(xué)蝕刻工藝,去除不需要的銅箔,只保留電路路徑。這一步是制造PCB中非常關(guān)鍵的一步,因為任何誤差都可能導(dǎo)致電路不通或短路。
蝕刻工藝:使用化學(xué)溶液(如氯化鐵、硫酸銅等)溶解不需要的銅箔。
清洗:去除蝕刻殘留的化學(xué)物質(zhì),避免對后續(xù)工序的影響。
4. 層壓(Lamination)
層壓是制造多層PCB的關(guān)鍵步驟,將各個內(nèi)層與預(yù)浸膠片(Prepreg)層疊并通過高溫高壓層壓機壓合成一個整體。層壓過程中需要確保各層電路之間的精確對齊。
預(yù)浸膠片的使用:該片材具有黏性,可以將各層PCB壓合在一起。
層壓機:通過高溫高壓將各層牢固壓合。
5. 鉆孔
鉆孔工藝用于創(chuàng)建PCB中的通孔,用以連接不同層的電路或安裝電子元件。高精度的CNC鉆孔機能夠快速準確地在電路板上鉆出需要的孔洞。
通孔(Through-hole):貫穿整個PCB,用于連接不同層。
盲孔(Blind via)和埋孔(Buried via):用于更高密度的多層PCB,連接部分層。
6. 電鍍(Plating)
鉆孔后,需要通過電鍍工藝將導(dǎo)電材料(如銅)沉積在孔壁內(nèi),形成孔的電氣連接。這一步確保PCB的各層之間能夠傳輸電流。
通孔鍍銅:通過電鍍將銅沉積到孔壁,確??椎膶?dǎo)電性。
7. 外層電路制作
與內(nèi)層制作類似,通過光繪和曝光技術(shù)將外層的電路圖形轉(zhuǎn)移到PCB的銅箔表面。外層的電路蝕刻是通過與內(nèi)層相似的化學(xué)蝕刻工藝進行。
外層蝕刻:外層電路形成后,通過蝕刻去除多余的銅。
8. 焊接阻焊層(Solder Mask)
焊接阻焊層是覆蓋在電路板上,用于保護銅導(dǎo)體免受氧化并防止焊接過程中出
現(xiàn)短路。焊接阻焊層通常是綠色的,但也有其他顏色。
阻焊層應(yīng)用:通過絲網(wǎng)印刷將阻焊材料覆蓋到不需要焊接的區(qū)域。
固化:通過紫外線或熱處理固化阻焊層。
9. 絲印字符(Silkscreen)
絲印字符用于標識PCB上的元件、引腳編號和其他重要信息。這對于后期的裝配和維修至關(guān)重要。
絲印:通過絲網(wǎng)印刷將白色油墨印在指定位置。
10. 表面處理
為了提高焊接性能和防止氧化,PCB的表面處理通常包括鍍錫、鍍金、沉銀等工藝。不同的表面處理適用于不同的使用環(huán)境和成本要求。
表面處理類型:有機保焊膜(OSP)、熱風(fēng)整平(HASL)、化學(xué)鍍金(ENIG)等。
11. 測試
PCB制造的最后階段是電氣測試,主要測試每個電路的導(dǎo)通性,確保沒有短路或開路問題。還可能包括飛針測試、AOI光學(xué)檢測等,以確保產(chǎn)品質(zhì)量。
電氣測試:檢查電路的導(dǎo)通性和短路情況。
自動光學(xué)檢測(AOI):通過光學(xué)圖像對比進行電路完整性檢查。
12. 成品板切割與包裝
制造完成后,PCB會根據(jù)設(shè)計要求進行切割,形成最終的形狀。然后對其進行清潔、檢驗和包裝,準備交付客戶。
成品切割:使用CNC或激光設(shè)備將板子切割成成品尺寸。
包裝:通過防靜電包裝或真空包裝,確保運輸過程中不受損。
結(jié)語
PCB的制造過程包括材料選擇、層壓、蝕刻、鉆孔、電鍍、焊接阻焊、絲印字符、表面處理以及最終的測試和包裝。每一步都至關(guān)重要,只有精確控制每個環(huán)節(jié)的工藝,才能確保生產(chǎn)出高質(zhì)量的PCB,滿足復(fù)雜電子設(shè)備的需求。