PCB制造流程：从设计到成品的完整指南
PCB制造流程：从设计到成品的完整指南
印刷电路板（PCB）是现代电子产品不可或缺的核心组件，它通过精确的制造工艺将电子元器件连接在一起，实现各种电子设备的功能。本文将详细介绍PCB的制造流程，从设计到最终测试的每一个关键步骤，帮助读者深入了解这一复杂而精密的制造过程。
PCB 制造流程：分步说明
PCB 制造是一些技术活动的成果。它需要适当的规划和监督。制造印刷电路是一项漫长而复杂的操作。像 UETPCB 这样的 PCB 工厂已准备好接受这些复杂性的挑战。电路板制造从设计和准备文件开始。制造以分析和 V 刻划结束。
PCB 设计和文件准备
首先，该过程从准备电路板上的组件设计开始。此设计可让您直观地看到电气组件内的电气连接。然后，您可以选择组件并定义如何将它们互连。
之后，您可以将设计转换为物理布局。EasyEDA 等软件可以帮助您完成此操作。布局对于显示电路板上组件的位置至关重要。在这种情况下，您应该注意功率分配和可制造性等因素。
然后，您可以验证设计是否符合所需的规格。布局的走线宽度或间距是否合适？验证中的任何错误都可能导致电路板故障。
准备好布局后，需要再次转换为行业标准文件格式。您可以使用 Gerber 文件来描述 PCB 的图形数据。NC 钻孔文件规范了 PCB 中钻孔操作的所有信息。装配图和 BOM 告诉我们有关组件放置和装配识别的信息。
现在你必须将这些文件发送给 PCB 制造商。只有这些文件才能实现精确的电路板制造。
用于成像的胶片生成
胶片生成对于 PCB 制造的光刻工艺至关重要。光刻机可生成具有精确图案的高分辨率胶片。胶片成分是一种感光材料。胶片可以是正片也可以是负片。正片中设计区域清晰可见。然而，负片中设计区域不透明，其余部分透明。
胶片分辨率对于电路走线的准确性至关重要。高分辨率意味着铜走线必须更精细、更详细。这对于高密度 PCB 至关重要。胶片带有电路板上的感光层。
在光刻过程中，薄膜会保留在印刷电路板上。感光材料在紫外线照射下通过薄膜发生反应。这样，您就可以在电路板上获得所需的图案。显影和标记的图案会创建导电路径。您可以从优质的薄膜中获得准确且高质量的 PCB。这也与整个 PCB 制造的精度有关。
打印铜图案
印刷铜图案是电路板制造的核心。它只是将电路设计转移到 PCB 基板上。板上电气元件的导电路径遵循图案。丝网印刷、喷墨印刷或光刻都适用于此目的。一层薄薄的铜包裹着 PCB 基板。
FR4 等绝缘材料通常是基板的主要成分。它是一种阻燃玻璃纤维。将光刻胶引入覆铜板可保护某些区域。这些区域应保持完整，而裸露的铜需要蚀刻掉。光掩模对紫外线敏感。
因此，PCB 上对齐的光掩模会在某些区域用紫外线使光刻胶硬化。它只适用于未被薄膜图案阻挡的区域。这样，铜电路设计就会传递到光刻胶层上。然后对暴露的 PCB 进行处理以显示剩余的铜图案。
蚀刻不需要的铜
转移铜图案后，多余的铜会留在电路板上。此步骤可清除多余的铜。蚀刻可识别导电通道并分离走线。使用化学溶液是一种很好的方法。在这种情况下通常使用盐酸和过氧化氢。电路板在溶液中保持无害。但多余的铜会溶解在化学物质中。留下所需的电路图案。
PCB 工厂不能在处理化学品的防护措施上妥协。在化学蚀刻、清洁或任何情况下，您必须佩戴安全装备。进行这些操作的地方必须有良好的通风。
对齐不同的图层并检查它们
去除不需要的铜后，验证各层非常耗时。一般来说，生产过程的这个阶段会检查电路是否排列正确。为什么这个检查如此重要？这个检查对于确保没有电路问题是必不可少的。任何电路的正常运行都取决于此检查。
PCB 或电路的各个部分必须正确组装。光学对准或自动光学检测 (AOI) 系统可确保这种精度。
对齐后，各层将在完全受控的测试实验室中进行检查，这通常可以保证 PCB 的安全性。以下是您必须注意的三件事。首先，查看连接。您看到重叠了吗？其次，您是否发现任何层稍微向任何一侧偏移？第三，还要检查其他差异。请注意，这些问题可能会导致电气故障。因此，专家总是使用光学工具来检查它们。
层堆叠和粘合
太棒了！我们可以进入下一步了。您的各层堆叠得非常完美，您检查得也非常正确。现在轮到将它们组合起来了。这一步对于创建坚固、实用且多层的 PCB 来说是必不可少的。
准备好的铜层和绝缘层必须按正确的顺序排列。这里使用的关键材料是预浸料，用于堆叠层。换句话说，它被称为预浸树脂片。使用这种材料可以为各层提供出色的绝缘和粘合性。预浸料只不过是半固化树脂。在粘合过程中施加热量和压力后，它会固化。
要将堆叠的各层组合在一起，请使用层压方法。在此步骤中，您需要使用足够的热量和压力。之后，计算机系统会熔化并硬化预浸料。因此，PCB 层可以在各自的安全位置相邻。
钻孔
下一步是钻孔。您可以使用机械和电化学工具来钻孔。在机械方法中，您可以选择冲孔或激光切割。另一方面，化学铣削是最好的电化学技术。
确实，钻孔必须精确。X射线定位器可确定钻孔的精确位置，以确保正确定位。钻孔目标下方的缓冲器可避免孔变形和边缘污染。
这里没有人。计算机控制钻孔过程，并根据设计文件确定每个孔的位置。每个孔都需要一些细致的细节。在面板上钻孔后，轮廓工具会修剪面板边缘多余的铜。
铜镀层
在镀铜之前，必须清洁 PCB。在这种情况下，您可以使用蒸馏水。此后，它们就可以粘附到合适的铜上。化学蚀刻可以清洁表面，轻微的粗糙化可以使表面变得完美。PCB 用作阴极并连接到电源，因此会发生电化学沉积。在工业 PCB 生产中，您可以将其称为铜浴。
如果您注意三件事，铜就会形成均匀的层。您必须小心控制电流密度、温度，最后还要控制镀液的成分。当然，必须建立良好的连接以确保长期使用。但是，镀层厚度会根据 PCB 的设计而有所不同。
外层成像
您需要在此步骤中重复第三步中的一些过程。 不同之处在于，这一次您只针对 PCB 的外层。
该过程在黄色房间中进行。紫外线会影响光刻胶，但黄光可以中和这种影响。在显影和检查后，外层将像内层一样进行电镀。在这种情况下，镀锡仍然是一个额外的保护层。
电镀导电性
电镀是形成金属层的过程。铜或金是极好的电导体，因此您可以将它们用于 PCB。但在执行此操作之前，您必须重新清洗 PCB。然后，将其放入电解液中进行浸泡。有了电、盐和电解质，您的 PCB 就可以进行电镀。
电流通过电镀槽，将金属离子沉积在裸露的铜上。此过程还会为多层 PCB 的内壁镀上一层涂层。电镀使 PCB 更加耐用。它使电路板能够承受电应力和热应力。
最终铜蚀刻
此步骤是最终的铜蚀刻工艺。照例，它会从 PCB 上去除多余的铜。此蚀刻工艺通常在蚀刻溶液中进行。在大多数情况下，使用氯化铁或过硫酸铵。它通常用于处理未受保护的铜区域。
此步骤强调光刻胶应仅让选择性铜迹线通过。蚀刻完成后，剩余的光刻胶应消失。这样就留下了干净、轮廓分明的电路路径。
涂上阻焊层
阻焊层更像是一层安全层。它涂在 PCB 上可防止组装过程中不想要的区域被触碰。该层可防止短路并保护铜线免于劣化。阻焊层通常是绿色、液体或干膜。
遮罩覆盖整个板子。然后，遮罩会通过光照射，以确定遮罩应该留在何处，不应该留在何处。遮罩的最终目的地是烘烤，使其变硬并耐用。
表面处理
一切完成后，您的 PCB 将进行表面处理工艺。此步骤是必要的，因为它可以防止铜氧化并提高焊接能力。您可以使用各种方法，例如 HASL、ENIG 或 OSP。
每种方法都会在铜表面添加一层薄薄的保护层。无论采用哪种工艺，都可以轻松进行焊接。选择主要取决于您的设计需求。
添加丝网印刷
我们正在进入最后几个步骤。丝网印刷是印刷电路板上的一层。它用于标记、符号和标记。它显示了元件放置的指示并指导组装。阻焊层上的油墨是白色或对比色。
功能测试
电气测试与认证
连续性测试可证明不存在任何断开的连接。飞针测试可进行更复杂的检查。您的情况可能需要其他测试方法。测试完成后，您的 PCB 即可使用。
分析和 V 评分
最后，还有一件事要做：对 PCB 进行整形。剖析和 V 形刻划是分离 PCB 的两种最常用的方法。
在这种情况下，轮廓分析通常使用路由器或激光来创建轮廓。然后，沿着板上铜轨的断裂处制作 V 形刻痕。要了解有关此步骤的更多信息，请阅读我们的文章“什么是PCB拼板？