如何制作 PCB？詳細(xì)的 PCB 生產(chǎn)流程！
PCB（Printed Circuit Board，印刷電路板）作為電子產(chǎn)品的關(guān)鍵支撐部件，其制作過程融合了多道精細(xì)且復(fù)雜的工序。了解 PCB 的生產(chǎn)流程，對于電子制造領(lǐng)域的從業(yè)者以及對電子工藝感興趣的人來說至關(guān)重要。以下是詳細(xì)的 PCB 生產(chǎn)流程：
一、設(shè)計(jì)階段
- 原理圖設(shè)計(jì)：這是 PCB 制作的起點(diǎn)，工程師依據(jù)電子產(chǎn)品的功能需求，使用專業(yè)的電路設(shè)計(jì)軟件（如 Altium Designer、Cadence Allegro 等）繪制電路原理圖。在原理圖中，清晰地展現(xiàn)出各個電子元器件之間的電氣連接關(guān)系，包括電阻、電容、芯片、電感等元器件的選型與布局，確保電路能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的功能，如信號放大、濾波、數(shù)據(jù)處理等。
- PCB 布局設(shè)計(jì)：完成原理圖設(shè)計(jì)后，進(jìn)入布局階段。設(shè)計(jì)師需要將原理圖中的元器件合理地放置在 PCB 板面上，考慮因素眾多。一方面要遵循電路的信號流向，使信號傳輸路徑最短、干擾最小，例如將高頻電路部分與低頻部分分開布局，避免相互干擾；另一方面要兼顧元器件的物理尺寸、安裝方式以及散熱需求，對于大功率元器件要預(yù)留足夠的散熱空間，防止過熱損壞。布局的合理性直接影響 PCB 的性能、可制造性以及后期的調(diào)試難度。
- 布線設(shè)計(jì)：布線是 PCB 設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，工程師根據(jù)布局結(jié)果，在 PCB 板上規(guī)劃出各個元器件之間的連接線路。布線要遵循一定的規(guī)則，如線寬要根據(jù)電流大小合理設(shè)定，一般大電流線路線寬較寬，以降低電阻，避免發(fā)熱；線間距要滿足電氣安全要求，防止短路，特別是在高壓區(qū)域，線間距更要嚴(yán)格控制。同時，對于高速信號線路，要采用特殊的布線技巧，如蛇形線來匹配信號延遲，確保信號完整性，減少信號衰減、反射等問題。
- 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DRC）：在完成 PCB 布局布線后，必須進(jìn)行嚴(yán)格的 DRC。DRC 軟件會依據(jù)預(yù)先設(shè)定的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和制造工藝要求，對設(shè)計(jì)文件進(jìn)行全面檢查，包括線寬、線間距、過孔尺寸、焊盤大小等參數(shù)是否合規(guī)。如果發(fā)現(xiàn)不符合規(guī)則的地方，如線寬過窄可能導(dǎo)致生產(chǎn)時斷路，軟件會及時提示設(shè)計(jì)師進(jìn)行修改，確保設(shè)計(jì)方案能夠順利轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品。
二、原材料準(zhǔn)備
- 基板采購：根據(jù) PCB 的設(shè)計(jì)要求，選擇合適的基板材料。常見的基板有 FR-4（環(huán)氧玻璃布層壓板），它具有良好的絕緣性、機(jī)械強(qiáng)度和性價比，適用于大多數(shù)普通電子產(chǎn)品；對于一些高性能、高頻應(yīng)用場景，則可能選用聚四氟乙烯（PTFE）等特殊基板，其具有低介電常數(shù)、低損耗因子的特性，有利于高頻信號的傳輸。采購的基板要確保質(zhì)量穩(wěn)定，厚度、平整度等參數(shù)符合要求，供應(yīng)商通常會提供材質(zhì)報(bào)告以供查驗(yàn)。
- 銅箔選擇：銅箔作為 PCB 的導(dǎo)電層，其質(zhì)量至關(guān)重要。一般有 1oz（約 35μm）、2oz 等不同厚度可供選擇，根據(jù)電路的電流承載能力確定。例如，對于電源層或大電流傳輸線路，可能選用 2oz 銅箔以降低電阻，減少發(fā)熱；而對于信號層，1oz 銅箔通常能滿足需求。銅箔的粗糙度、附著力等特性也需關(guān)注，粗糙度過高可能影響蝕刻精度，附著力不足則在后續(xù)加工中容易出現(xiàn)銅箔剝離現(xiàn)象，因此要從可靠供應(yīng)商采購優(yōu)質(zhì)銅箔。
- 其他輔助材料：還需要準(zhǔn)備如干膜、油墨、化學(xué)藥水（蝕刻液、電鍍液等）、鉆針等輔助材料。干膜用于線路圖形的轉(zhuǎn)移，油墨用于阻焊層和字符標(biāo)記，化學(xué)藥水在蝕刻、電鍍等工序發(fā)揮關(guān)鍵作用，鉆針則用于鉆孔操作，每種材料都要根據(jù)工藝要求選用合適的規(guī)格和品牌，確保生產(chǎn)過程的順利進(jìn)行。
三、制作過程
- 內(nèi)層線路制作：
- 開料：將大尺寸的基板材料按照 PCB 設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行切割，得到所需的板料，切割過程要確保尺寸精準(zhǔn)，邊緣平整，一般使用數(shù)控切割機(jī)完成。
- 內(nèi)層貼膜：在開好料的基板上貼上干膜，干膜通過熱壓或真空貼合的方式緊密附著在基板表面，為后續(xù)的曝光工序做準(zhǔn)備。
- 曝光：將設(shè)計(jì)好的內(nèi)層線路圖案通過曝光機(jī)轉(zhuǎn)移到干膜上，曝光機(jī)利用紫外線照射，使干膜在有線路圖案的區(qū)域發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，變得不溶于后續(xù)的顯影藥水，從而將線路圖案固定下來。
- 顯影：把曝光后的基板放入顯影液中，未曝光的干膜區(qū)域會被溶解掉，露出下面的銅箔，形成初步的內(nèi)層線路圖形。
- 蝕刻：利用蝕刻液去除不需要的銅箔，留下設(shè)計(jì)好的內(nèi)層線路，蝕刻過程要嚴(yán)格控制蝕刻時間、溫度、藥水濃度等參數(shù)，確保線路精度，蝕刻完成后通過清洗去除殘留的藥水。
- 去膜：將內(nèi)層線路上殘留的干膜用化學(xué)藥水或機(jī)械方式去除，得到干凈的內(nèi)層線路板。
- 壓合工序：
- 棕化處理：對內(nèi)層線路板進(jìn)行棕化處理，使內(nèi)層線路表面形成一層均勻的氧化膜，增強(qiáng)與半固化片的黏附力，為后續(xù)的壓合做準(zhǔn)備。
- 疊層：將多層內(nèi)層線路板與半固化片、外層基板按照預(yù)定的層疊結(jié)構(gòu)進(jìn)行疊放，確保各層位置準(zhǔn)確，半固化片在高溫高壓下會固化，將各層緊密結(jié)合在一起。
- 壓合：使用真空壓合機(jī)對疊層后的板料進(jìn)行壓合，壓合過程要精確控制溫度、壓力、時間等參數(shù)，防止出現(xiàn)氣泡、分層等缺陷，壓合完成后得到多層板坯。
- 外層線路制作：
- 鉆孔：根據(jù) PCB 設(shè)計(jì)，使用數(shù)控鉆床鉆出各種孔徑的過孔和安裝孔，鉆孔時要控制鉆速、進(jìn)給量等參數(shù)，確保孔壁光滑，孔位精準(zhǔn)，避免出現(xiàn)斷針、偏孔等問題。
- 沉銅：在鉆出的孔內(nèi)沉積一層薄銅，使內(nèi)層線路與外層線路通過過孔實(shí)現(xiàn)電氣連接，沉銅過程要保證銅層均勻、附著力強(qiáng)。
- 全板電鍍：對整個 PCB 板進(jìn)行電鍍，加厚銅層，滿足線路導(dǎo)電和機(jī)械強(qiáng)度要求，電鍍后對板進(jìn)行清洗，去除表面殘留的電鍍液。
- 外層貼膜、曝光、顯影、蝕刻、去膜：這一系列步驟與內(nèi)層線路制作類似，只是操作對象是外層基板，通過這些工序形成完整的外層線路，完成 PCB 板面上可見的電路連接。
- 表面處理：
- 阻焊層制作：在 PCB 板面上涂上阻焊油墨，通過曝光、顯影等工序，使需要焊接元器件的焊盤區(qū)域露出，其余區(qū)域被油墨覆蓋，防止在焊接過程中出現(xiàn)短路，同時保護(hù)線路免受外界環(huán)境侵蝕。
- 字符印刷：利用絲網(wǎng)印刷或噴墨印刷等技術(shù)，在 PCB 板面上印刷元器件標(biāo)識、型號、版本號等字符信息，方便后續(xù)的組裝和維修。
- 表面處理工藝選擇：根據(jù)產(chǎn)品需求選擇合適的表面處理工藝，如沉金、噴錫、OSP（有機(jī)可焊性保護(hù)劑）等。沉金工藝能提供良好的可焊性和平整度，適用于對焊接質(zhì)量要求極高的產(chǎn)品，如手機(jī)主板；噴錫工藝成本較低，可滿足一般性電子產(chǎn)品需求；OSP 則在環(huán)保與成本間平衡較好，能在一定時間內(nèi)保護(hù)焊盤不被氧化，便于后續(xù)元器件貼裝。
四、檢測與質(zhì)量控制
- 外觀檢查：通過人工目檢或自動光學(xué)檢測（AOI）設(shè)備對 PCB 的外觀進(jìn)行檢查，查看是否有線路缺陷，如斷路、短路、銅箔翹起、焊盤不良等，以及阻焊層、字符印刷是否完整、清晰，確保 PCB 的外觀質(zhì)量符合要求。
- 電氣性能測試：使用專業(yè)的測試設(shè)備，如矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀、示波器、萬用表等，對 PCB 的電氣性能進(jìn)行測試。包括測量線路的通斷、阻抗、電容、電感等參數(shù)，驗(yàn)證線路是否符合設(shè)計(jì)要求，特別是對于高速信號線路，要確保信號完整性，及時發(fā)現(xiàn)并排除電氣性能方面的問題。
- 可靠性測試：為了確保 PCB 在各種復(fù)雜環(huán)境下能夠長期穩(wěn)定工作，需要進(jìn)行可靠性測試。如熱沖擊測試，模擬 PCB 在高溫、低溫環(huán)境快速切換下的性能表現(xiàn)，檢驗(yàn)其熱穩(wěn)定性；濕度測試，將 PCB 置于高濕度環(huán)境，查看是否出現(xiàn)受潮短路、金屬腐蝕等問題；振動測試，模仿產(chǎn)品運(yùn)輸、使用過程中的振動情況，檢測焊點(diǎn)、元器件是否松動脫落。只有通過嚴(yán)格的可靠性測試，才能保證 PCB 的質(zhì)量過硬，滿足電子產(chǎn)品的嚴(yán)苛要求。
深圳捷創(chuàng)電子科技有限公司在 PCB 制作領(lǐng)域擁有深厚的技術(shù)積累和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。原材料采購方面，與全球頂尖的基板、銅箔及輔助材料供應(yīng)商建立長期穩(wěn)定合作，確保原材料品質(zhì)卓越。生產(chǎn)線上，引進(jìn)先進(jìn)的數(shù)控切割機(jī)、曝光機(jī)、真空壓合機(jī)、數(shù)控鉆床等全套設(shè)備，從內(nèi)層精細(xì)蝕刻到外層完美表面處理，全過程嚴(yán)格遵循工藝標(biāo)準(zhǔn)，通過多輪外觀、電氣性能和可靠性測試，保障每一塊 PCB 都達(dá)到行業(yè)頂尖水平，為客戶的電子產(chǎn)品提供堅(jiān)實(shí)的硬件支撐。
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