关于PCB制造工艺，您需要了解的内容

该PCB主要包含以下部件：

• 焊盘：用于焊接元器件引脚的金属孔。
• 来源：用于连接不同层之间元器件引脚的金属孔。
• 安装孔：用于固定印刷电路板。
• 导线：电路网络中用于连接元器件引脚的铜箔。
• 连接器：用于连接电路板之间的元件。
• 填充层：接地线网络采用铜镀层，可有效降低阻抗。
• 电气边界：用于确定电路板的尺寸，电路板上的所有元件均不得超出该边界。

PCB结构主要有三种类型：

• 单层PCB：

• 电路板仅有一面有铜箔线，另一面则没有铜箔线。早期电子产品的电路比较简单，只需单面进行连接和导电，另一面可以不铺设铜箔，直接布置线路。

• 双层PCB：

• 电路板两面都有铜箔线。 通过过孔，正反两面的走线可以相互连接。由于正反两面均可布线，其可用面积是单面板的两倍，因此更适合电路复杂的产品。在设计中，元器件放置在正面，而背面则是元器件引脚的焊接面。

• 多层印制电路板：

• 通常通过使用多块蚀刻双面板来制作多层PCB。在各板之间叠加绝缘层（预浸料），并在最外层的两面铺设铜箔，然后将它们压合在一起。由于使用多块双面板进行压合，因此层数通常为偶数。 压合在内部的铜箔层可以是导电层、信号层、电源层或接地层。理论上，多层电路板可以达到50层以上，但目前的实际应用范围约为30层。

印刷电路板（PCB）用途非常广泛。大多数电子产品都含有印刷电路板，从计算机组件（键盘、鼠标、主板、光驱、硬盘、显卡）到液晶显示屏、电视、手机、电话、电子表、数码相机、卫星导航、PDA……它们几乎已成为我们生活中不可或缺的一部分。

PCB的工作原理：

一种非常基础的印刷电路板是由平整的刚性绝缘材料构成，其一侧附着有薄的导电结构。这些导电结构形成由矩形、圆形和正方形组成的几何图案。 将细长的矩形用作互连线（相当于导线），并将各种形状用作元器件的连接点。

PCB的未来发展：

随着计算机、通信设备、消费电子和汽车行业的迅速发展，印制电路板（PCB）行业也取得了长足进步。随着印制电路产品的发展，对新材料、新技术和新设备的要求也越来越高。 未来，印刷电路材料行业在扩大产量的同时，应更加注重性能和质量的提升；印刷电路专用设备行业不再满足于低水平的模仿，而是朝着生产自动化、高精度、多功能及现代化设备方向发展。 PCB生产融合了全球的高新技术。印刷电路板生产技术将采用液态感光成像、直接电镀、脉冲电镀和多层板等新技术。

PCB制造工艺

回到我们熟悉的领域，现在让我们来看看PCB的生产过程。

PCB的生产过程非常复杂。以四层印刷电路板为例，其生产工艺主要包括PCB布线、基板制造、内层PCB布线转印、基板冲孔与检测、层压、钻孔及孔壁电镀、外层PCB布线转印、外层PCB蚀刻等步骤。

1. PCB布局

PCB生产的第一步是整理和检查PCB布局。PCB生产厂从PCB设计公司接收CAD文件。由于每款CAD软件都有其独特的文件格式。 PCB工厂会将其转换为统一格式——扩展格伯格式（Extended Gerber RS-274X）或格伯X2格式。随后，工厂工程师将检查PCB布局是否符合制造工艺，以及是否存在任何缺陷或其他问题。

2. 芯板的生产

清洁覆铜板。如果存在灰尘，可能会导致最终电路短路或断路。一块8层PCB实际上由3块覆铜板（芯板）加上2层铜箔组成，然后用预浸料粘合在一起。 生产顺序是先从中间芯板（4层和5层电路）开始，连续叠合，然后进行固定。4层PCB的生产过程类似，只是使用一块芯板和两层铜箔。

3. 内部PCB布局转印

首先，制作中间核心板的双层电路。清洁铜箔基板后，其表面会覆盖一层感光膜。该膜在曝光后会固化，并在铜箔基板的铜箔上形成一层保护膜。 随后将双层PCB布局膜与双层覆铜板插入上层PCB布局膜中，以确保上下两层PCB布局膜的叠层位置准确。

感光机用紫外线灯照射铜箔上的感光膜。在透光膜下，感光膜被固化；而在不透光膜下，感光膜仍未固化。 被固化感光膜覆盖的铜箔即为所需的PCB布局电路，其功能相当于手工制作PCB时激光打印机的墨水。随后使用碱液清洗未固化的感光膜，所需的铜箔电路将被固化感光膜覆盖。 随后使用强碱（如NaOH）蚀刻掉多余的铜箔。

4. 核心电路板的冲孔与检测

成功制作了基板。随后在基板上冲压定位孔，以便与其他材料对齐。一旦将基板与其他PCB层压合，就无法再进行修改，因此检验工作至关重要。机器会自动与PCB布局图进行比对，以检查是否存在错误。

5. 覆膜

这里需要一种新的原材料，称为预浸料。它是芯板与芯板之间的粘合剂（PCB层数>4），同时也起着绝缘作用，连接芯板与外层铜箔。需预先将下层铜箔和两层预浸料固定好。 通过定位孔和下层铁板，将制好的芯板放入定位孔中。最后，用两层预浸料、一层铜箔和一层承压铝板覆盖芯板。

将由铁板夹紧的PCB板放置在托架上，然后送入真空热压机进行层压。真空热压机内的高温可熔化预浸料中的环氧树脂，并在压力作用下将芯板与铜箔粘合在一起。 层压完成后，取下压在PCB板上的上铁板。随后取下承压铝板。该铝板还承担着隔离不同PCB板以及确保PCB板外层铜箔平整度的作用。此时取出的PCB板两面均覆盖着一层平整的铜箔。

6. 钻孔

要连接PCB中的4层非接触式铜箔，首先钻通孔以贯通PCB，然后对孔壁进行金属化处理以实现导电。使用X射线钻孔机定位内层基板。 该机器将自动查找并定位内层板上的孔位，随后在PCB上冲压定位孔，以确保后续钻孔能从该孔的中心开始。将一层铝板放置在冲床机上，然后将PCB放在铝板上。

为了提高效率，可根据PCB的层数，将1至3块相同的PCB板叠放在一起进行打孔。最后，在最上层的PCB上覆盖一层铝板。利用上下两层铝板，防止钻头进出时PCB上的铜箔被撕裂。 在之前的层压过程中，熔融的环氧树脂会被挤出PCB，因此需要将其切除。轮廓铣床会根据PCB的正确XY坐标对其周边进行切割。

7. 孔壁上的铜化学沉淀

由于几乎所有的PCB设计都采用过孔来连接不同层的线路，因此要实现良好的连接，过孔壁上需要有一层25微米的铜膜。这层铜膜的厚度需要通过电镀来完成。但过孔壁由非导电的环氧树脂和玻璃纤维板构成。 因此，第一步是在孔壁上沉积一层导电材料。然后通过化学沉积在整个PCB表面（包括孔壁）形成1微米的铜膜。使用专用设备控制整个工艺流程，包括化学处理和清洗等步骤。

8. 外层PCB布局转印

接下来，外层的PCB布局将转移到铜箔上。该过程与之前内层PCB布局的转移原理类似。 PCB布局通过复印胶片和感光胶片转移到铜箔上。唯一的区别在于，外层PCB布局将使用正片作为母版。而内层PCB布局的转移采用减法工艺，使用负片作为母版。将固化后的感光胶片覆盖在PCB上形成电路，并清除未固化的感光胶片。 蚀刻暴露的铜箔后，固化的感光膜将保护PCB布局电路。外层PCB布局的转印采用常规方法，并使用正片作为底片。固化的感光膜覆盖PCB上的非电路区域。

清洁未固化的感光膜后，进行电镀。 有光敏膜覆盖的区域不得进行电镀。在没有光敏膜的区域，先进行铜电镀，然后进行锡电镀。去除光敏膜后，进行碱性蚀刻，最后去除锡层。由于电路图案受到锡层的保护，因此仍保留在电路板上。用夹具夹紧PCB，然后进行铜电镀。 如前所述，为了确保孔洞具有足够的导电性，电镀在孔壁上的铜膜厚度必须达到25微米。因此，计算机将自动控制整个系统以确保其精度。

9. 外层PCB蚀刻

接下来，一条全自动装配线将完成蚀刻工艺。首先，清洗PCB上的固化光敏膜；然后使用强碱清洗其覆盖下的多余铜箔；接着使用脱锡液去除PCB布局铜箔上的镀锡层。清洗完成后，4层PCB布局即告完成。PCB的生产工艺较为复杂，涉及范围广泛的工序。从简单的机械加工到复杂的机械加工，再到常见的化学反应、光化学、电化学、热化学等工艺，以及计算机辅助设计（CAM）等，还涉及许多其他方面的知识。

此外，生产过程中存在许多工艺问题，且时不时会遇到一些新问题。其中一些问题在未查明原因的情况下便自行消失了。该生产过程采用的是非连续式装配线形式。因此，任何环节出现问题都会导致整条生产线停产，并造成大批量报废的后果。