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印刷线路板加工过程简述

time : 2019-08-16 09:14       作者:凡亿pcb

一、PCB基板及覆铜工艺
  PCB(印刷电路板)的原料是什么呢?"玻璃纤维",这种材料在日常生活中出处可见,比如防火布、防火毡的核心就是玻璃纤维,玻璃纤维很容易和树脂相结合,把结构紧密、强度高的玻纤布浸入树脂中,硬化就得到了隔热绝缘、不易弯曲的PCB基板了--如果把PCB板折断,边缘是发白分层,足以证明材质为树脂玻纤。
  光是绝缘板不能传递电信号,于是需要在表面覆铜。在工厂里,常见覆铜基板的代号是FR-4,这个在各家板卡厂商里面一般没有区别,当然,如果是高频板卡,最好用成本较高的覆铜箔聚四氟乙烯玻璃布层压板。覆铜工艺很简单,一般可以用压延与电解的办法制造,所谓压延就是将高纯度(>99.98%)的铜用碾压法贴在PCB基板上--因为环氧树脂与铜箔有极好的粘合性,铜箔的附着强度和工作温度较高,可以在260℃的熔锡中浸焊而无起泡。这个过程颇像擀饺子皮,不过饺子皮可是很薄很薄的喔,最薄可以小于1mil(工业单位:密耳,即千分之一英寸,相当于0.0254mm)!通常厂里对铜箔的厚度有很严格的要求,一般在0.3mil和3mil之间,有专用的铜箔厚度测试仪检验其品质。像古老的收音机和业余爱好者用的PCB上覆铜特别厚,比起电脑板卡工厂里品质差了很远。
  为什么要让铜箔这么薄呢?主要是基于两个理由:一个是均匀的铜箔可以有非常均匀的电阻温度系数,介电常数低,这样能让信号传输损失更小,这和电容要求不同,电容要求介电常数高,这样才能在有限体积下容纳更高的容量,电容为什么比铝电容个头要小,归根结底是介电常数高。其次,薄铜箔通过大电流情况下温升较小,这对于散热和元件寿命都是有很大好处的,数字集成电路中铜线宽度最好小于0.3cm也是这个道理。制作精良的PCB成品板非常均匀,光泽柔和(因为表面刷上阻焊剂),这个用肉眼能看出来。
 
二、PCB蚀刻压合及钻孔工艺
  接下来我们再使用蚀铜液(腐蚀铜的化学药品)对基板进行蚀刻,没有干膜保护的铜全军覆没,硬化干膜下的线路图就这么在基板上呈现出来。这整个过程有个叫法叫"影像转移",它在PCB制造过程中占非常重要的地位。接下来自然是制作多层板啦!按照上述步骤制作只是单面板,即使两面加工也是双面板而已,但是我们常常可以发现自己手中的板卡是四层板或者六层板(甚至有8层板),这究竟是怎么制造出来的呢?
  有了上面的基础,其实明白不难,做两块双面板然后"粘"起来就行!比如我们做一块典型的四层板(按照顺序分1~4层,其中1/4是外层,信号层,2/3是内层,接地和电源层),先呢分别做好1/2和3/4(同一块基板),然后把两块基板粘一块。不过这个粘结剂可不是普通的胶水,而是软化状态下的树脂材料,它首先是绝缘的,其次很薄,与基板粘合性良好。我们称之为PP材料,它的规格是厚度与含胶(树脂)量。当然,一般四层板和六层板我们是看不出来的,因为六层板的基板厚度比较薄,即使要用两层PP三块双面基板,也未见得比一层PP两块双面基板的四层板能增加多少厚度--板卡的厚度都有一定规范,否则就插不进各种卡槽中了。说到这里,读者又会产生疑问,那个多层板之间信号不是要导通吗?现在PP是绝缘材料,如何实现层与层之间的互联?别急,我们在粘结多层板之前还需要钻孔!钻了孔可以将电路板上下位置相应铜线对起来,然后让孔壁带铜,那么不是相当于导线将电路串联起来了吗?这种孔我们称之为导通孔。这些孔需要钻孔机钻出来,现代钻孔机能钻出很小很小的孔和很浅的孔,一块主板上有成百上千个大小迥异深浅不一的孔,我们用高速钻孔机起码要钻一个多小时才能钻完。钻完孔后,我们再进行孔电镀(该技术称之为镀通孔技术,Plated-Through-Hole technology,PTH),让孔导通。
 
三、PCB防焊漆印刷及后续工艺
  主板生产需要大量进行焊接,如果直接焊接,会产生两个严重后果:一、板卡表面铜线氧化,焊不上;二、搭焊现象严重--因为线与线之间的间距实在太小了。所以我们必须在整个PCB基板外面再包上一层装甲--这就是防焊漆,也就是俗称阻焊剂的的东东,它对液态的焊锡不具有亲和力,并且在特定光谱的光照射下会发生变化而硬化,这个特性和干膜类似,我们看到的板卡颜色,其实就是防焊漆的颜色,如果防焊漆是绿色,那么板卡就是绿色,相应五颜六色怎么来的大家都清楚了吧?最后大家不要忘了网印、金手指镀金(对于显卡或者PCI等插卡来说)和质检,测试PCB是否有短路或是断路的状况,可以使用光学或电子方式测试。光学方式采用扫描以找出各层的缺陷,电子测试则通常用飞针探测仪(Flying-Probe)来检查所有连接。电子测试在寻找短路或断路比较准确,不过光学测试可以更容易侦测到导体间不正确空隙的问题。
 
总结一下,一家典型的PCB工厂其生产流程如下所示: 下料→内层制作→压合→钻孔→镀铜→外层制作→防焊漆印刷→文字印刷→表面处理→外形加工。至此,整个PCB制造流程已经全面介绍完毕。