PCB的制造工艺

2020-03-31

PCB制造工艺对電(diàn)子行业是非常重要。PCB被普遍用(yòng)作電(diàn)子電(diàn)路的基础。印刷電(diàn)路板用(yòng)于提供可(kě)用(yòng)于构建電(diàn)路的机械基础。因此，实际上，所有(yǒu)電(diàn)路都使用(yòng)印刷電(diàn)路板，并且其设计和使用(yòng)数量达到数百万。

尽管PCB构成了当今几乎所有(yǒu)電(diàn)子電(diàn)路的基础，但它们往往被认為(wèi)是理(lǐ)所当然的。然而，電(diàn)子领域的技术正在向前发展。線(xiàn)路尺寸正在减小(xiǎo)，電(diàn)路板中的层数正在增加，以适应所需的增加的连接性，并且设计规则也在不断改进，以确保可(kě)以处理(lǐ)更小(xiǎo)的SMT器件，并且可(kě)以适应生产中使用(yòng)的焊接工艺。

PCB制造过程可(kě)以通过多(duō)种方式实现，并且有(yǒu)许多(duō)变體(tǐ)。尽管变化很(hěn)小(xiǎo)，但PCB制造过程的主要阶段是相同的。

PCB成分(fēn)

印刷電(diàn)路板（PCB）可(kě)以由多(duō)种物(wù)质制成。最普遍用(yòng)于以玻璃纤维為(wèi)基础的板形式，称為(wèi)FR4。这提供了在温度变化下的合理(lǐ)程度的稳定性，并且不会严重击穿，而不会过于昂贵。其他(tā)更便宜的材料可(kě)用(yòng)于低成本商(shāng)业产品中的PCB。对于高性能(néng)射频设计，其中基片的介電(diàn)常数很(hěn)重要，并且需要低损耗，可(kě)以使用(yòng)基于PTFE的印刷電(diàn)路板，尽管它们的工作难度更大。

為(wèi)了制作带有(yǒu)元件走線(xiàn)的PCB，首先要获得覆铜板。它由通常為(wèi)FR4的基板材料组成，通常在两侧均镀有(yǒu)铜。该铜包层由一层薄薄的铜板粘合到板上组成。这种粘合通常对于FR4来说非常好，但是PTFE的性质使其变得更加困难，这增加了PTFE PCB的加工难度。

基本的PCB制造工艺

选择并可(kě)用(yòng)裸露的PCB板之后，下一步就是在板上创建所需的走線(xiàn)，并去除多(duō)余的铜。PCB的制造通常使用(yòng)化學(xué)蚀刻工艺来实现。多(duō)氯联苯使用(yòng)的最常见蚀刻形式是氯化铁。

為(wèi)了获得正确的轨道图案，使用(yòng)了照相处理(lǐ)。通常，裸露印刷電(diàn)路板上的铜被一层薄薄的光刻胶覆盖。然后通过照相胶卷或光罩将其暴露在光線(xiàn)下，详述所需的轨迹。这样，轨道的图像被传递到光刻胶上。完成此步骤后，将光刻胶放置在显影剂中，从而仅在板上需要走線(xiàn)的區(qū)域覆盖光刻胶。

该过程的下一阶段是将印刷電(diàn)路板放入氯化铁中，以蚀刻不需要走線(xiàn)或铜的區(qū)域。在知道氯化铁的浓度和板上铜的厚度后，将其放入蚀刻泡沫中需要一定的时间。如果将印刷電(diàn)路板放置在蚀刻液中的时间过長(cháng)，则会失去某些清晰度，因為(wèi)氯化铁将倾向于削弱光致抗蚀剂。

尽管大多(duō)数PCB板都是使用(yòng)照相处理(lǐ)制造的，但也可(kě)以使用(yòng)其他(tā)方法。一种是使用(yòng)专门的高精度铣床。然后，控制机器以在不需要铜的區(qū)域铣削铜。该控件显然是自动化的，并由PCB设计软件生成的文(wén)件驱动。这种形式的PCB制造不适合大批量生产，但在许多(duō)情况下是非常理(lǐ)想的选择，在这种情况下，需要的PCB原型数量非常少。

有(yǒu)时用(yòng)于PCB原型的另一种方法是使用(yòng)丝网印刷工艺将耐腐蚀的油墨印刷到PCB上。

多(duō)层印刷電(diàn)路板

随着電(diàn)子電(diàn)路复杂性的增加，并非总是能(néng)够仅使用(yòng)PCB的两侧来提供所需的所有(yǒu)连接性。当设计密集的微处理(lǐ)器和其他(tā)类似的板卡时，这种情况非常普遍。在这种情况下，需要多(duō)层板。

多(duō)层印刷電(diàn)路板的制造尽管使用(yòng)与单层板相同的过程，但仍要求更高的精度和制造过程控制。

这些板是通过使用(yòng)更薄的单个板（每一层一个）制成的，然后将它们粘合在一起以生产整个PCB。随着层数的增加，各个板必须变薄，以防止成品PCB变得太厚。另外，各层之间的配准必须非常准确，以确保所有(yǒu)孔对齐。

為(wèi)了将不同的层粘合在一起，加热板以固化粘合材料。这可(kě)能(néng)会导致一些翘曲问题。如果设计不正确，大型多(duō)层板可(kě)能(néng)会在其上产生明显的翘曲。如果例如内层之一是電(diàn)源平面或接地平面，则这尤其可(kě)能(néng)发生。虽然这本身很(hěn)好，但是如果必须在某些相当重要的區(qū)域保留铜。这会在PCB内形成应变，从而导致翘曲。

PCB孔和过孔

PCB内需要孔（通常称為(wèi)通孔或过孔），以将不同层的不同点连接在一起。可(kě)能(néng)还需要孔，以使引線(xiàn)组件能(néng)够安装在PCB上。另外，可(kě)能(néng)需要一些固定孔。

通常，孔的内表面具有(yǒu)铜层，以便它们電(diàn)连接板的层。这些“镀通孔”是使用(yòng)镀覆工艺制造的。这样，可(kě)以连接板的各层。

然后使用(yòng)数控钻孔机完成钻孔，数据由PCB CAD设计软件提供。值得注意的是，减少不同尺寸的孔的数量可(kě)以帮助降低PCB制造成本。

某些孔可(kě)能(néng)仅在板的中心存在，例如在需要连接板的内层时。在将PCB层粘结在一起之前，先在相关层中钻这些“盲孔”。

PCB阻焊剂和阻焊剂

焊接PCB时，必须用(yòng)一层所谓的阻焊剂保护不要焊接的區(qū)域。该层的添加有(yǒu)助于防止焊料引起的PCB板上不必要的短路。阻焊剂通常由聚合物(wù)层组成，可(kě)保护電(diàn)路板免受焊料和其他(tā)污染物(wù)的侵害。阻焊剂的颜色通常為(wèi)深绿色或红色。

為(wèi)了使添加到板上的组件（铅或SMT）易于焊接到板上，通常将板上的裸露區(qū)域“镀锡”或镀上焊料。有(yǒu)时板子或板子區(qū)域可(kě)能(néng)镀金。如果将某些铜指用(yòng)于边缘连接，则可(kě)能(néng)适用(yòng)。由于金不会变色，并且具有(yǒu)良好的导電(diàn)性，因此可(kě)以低成本提供良好的连接。

PCB丝印

通常需要打印文(wén)本并将其他(tā)小(xiǎo)的打印标识放置在PCB上。这可(kě)以帮助识别電(diàn)路板，还可(kě)以标记组件位置以帮助发现故障等。在其他(tā)裸板制造过程之后，由PCB设计软件生成的丝网可(kě)以将标记添加到電(diàn)路板上已经完成了。

PCB原型

作為(wèi)任何开发过程的一部分(fēn)，通常建议在致力于全面生产之前先制作原型。印刷電(diàn)路板也是如此，印刷電(diàn)路板通常在批量生产之前就已经制造并测试了PCB原型。通常，PCB原型需要快速制造，因為(wèi)总是有(yǒu)压力才能(néng)完成产品开发的硬件设计阶段。由于PCB原型的主要目的是测试实际布局，因此使用(yòng)稍微不同的PCB制造工艺通常是可(kě)以接受的，因為(wèi)只需要少量的PCB原型板。然而，始终保持尽可(kě)能(néng)接近最终PCB制造工艺始终是明智的，以确保进行很(hěn)少的更改并且将很(hěn)少的新(xīn)元素引入最终的印刷電(diàn)路板。

PCB制造过程是電(diàn)子产品生产生命周期的重要组成部分(fēn)。PCB制造采用(yòng)了许多(duō)新(xīn)技术领域，这在减少所使用(yòng)的组件和走線(xiàn)的尺寸以及提高電(diàn)路板的可(kě)靠性方面都进行了重大改进。以上介绍了韬放科(kē)技pcb電(diàn)路板的设计工艺制作流程。