PCB的制造工艺

2020-03-31

PCB制造工艺对电子行业是非常重要。PCB被普遍用作电子电路的基础。印刷电路板用于提供可用于构建电路的机械基础。因此，实际上，所有电路都使用印刷电路板，并且其设计和使用数量达到数百万。

尽管PCB构成了当今几乎所有电子电路的基础，但它们往往被认为是理所当然的。然而，电子领域的技术正在向前发展。线路尺寸正在减小，电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，以确保可以处理更小的SMT器件，并且可以适应生产中使用的焊接工艺。

PCB制造过程可以通过多种方式实现，并且有许多变体。尽管变化很小，但PCB制造过程的主要阶段是相同的。

PCB成分

印刷电路板（PCB）可以由多种物质制成。最普遍用于以玻璃纤维为基础的板形式，称为FR4。这提供了在温度变化下的合理程度的稳定性，并且不会严重击穿，而不会过于昂贵。其他更便宜的材料可用于低成本商业产品中的PCB。对于高性能射频设计，其中基片的介电常数很重要，并且需要低损耗，可以使用基于PTFE的印刷电路板，尽管它们的工作难度更大。

为了制作带有元件走线的PCB，首先要获得覆铜板。它由通常为FR4的基板材料组成，通常在两侧均镀有铜。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

选择并可用裸露的PCB板之后，下一步就是在板上创建所需的走线，并去除多余的铜。PCB的制造通常使用化学蚀刻工艺来实现。多氯联苯使用的最常见蚀刻形式是氯化铁。

为了获得正确的轨道图案，使用了照相处理。通常，裸露印刷电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线下，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线的区域覆盖光刻胶。

该过程的下一阶段是将印刷电路板放入氯化铁中，以蚀刻不需要走线或铜的区域。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。如果将印刷电路板放置在蚀刻液中的时间过长，则会失去某些清晰度，因为氯化铁将倾向于削弱光致抗蚀剂。

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

有时用于PCB原型的另一种方法是使用丝网印刷工艺将耐腐蚀的油墨印刷到PCB上。

多层印刷电路板

随着电子电路复杂性的增加，并非总是能够仅使用PCB的两侧来提供所需的所有连接性。当设计密集的微处理器和其他类似的板卡时，这种情况非常普遍。在这种情况下，需要多层板。

多层印刷电路板的制造尽管使用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，以确保所有孔对齐。

为了将不同的层粘合在一起，加热板以固化粘合材料。这可能会导致一些翘曲问题。如果设计不正确，大型多层板可能会在其上产生明显的翘曲。如果例如内层之一是电源平面或接地平面，则这尤其可能发生。虽然这本身很好，但是如果必须在某些相当重要的区域保留铜。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（通常称为通孔或过孔），以将不同层的不同点连接在一起。可能还需要孔，以使引线组件能够安装在PCB上。另外，可能需要一些固定孔。

通常，孔的内表面具有铜层，以便它们电连接板的层。这些“镀通孔”是使用镀覆工艺制造的。这样，可以连接板的各层。

然后使用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以帮助降低PCB制造成本。

某些孔可能仅在板的中心存在，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，必须用一层所谓的阻焊剂保护不要焊接的区域。该层的添加有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层组成，可保护电路板免受焊料和其他污染物的侵害。阻焊剂的颜色通常为深绿色或红色。

为了使添加到板上的组件（铅或SMT）易于焊接到板上，通常将板上的裸露区域“镀锡”或镀上焊料。有时板子或板子区域可能镀金。如果将某些铜指用于边缘连接，则可能适用。由于金不会变色，并且具有良好的导电性，因此可以低成本提供良好的连接。

PCB丝印

通常需要打印文本并将其他小的打印标识放置在PCB上。这可以帮助识别电路板，还可以标记组件位置以帮助发现故障等。在其他裸板制造过程之后，由PCB设计软件生成的丝网可以将标记添加到电路板上已经完成了。

PCB原型

作为任何开发过程的一部分，通常建议在致力于全面生产之前先制作原型。印刷电路板也是如此，印刷电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，因为总是有压力才能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，因此使用稍微不同的PCB制造工艺通常是可以接受的，因为只需要少量的PCB原型板。然而，始终保持尽可能接近最终PCB制造工艺始终是明智的，以确保进行很少的更改并且将很少的新元素引入最终的印刷电路板。

PCB制造过程是电子产品生产生命周期的重要组成部分。PCB制造采用了许多新技术领域，这在减少所使用的组件和走线的尺寸以及提高电路板的可靠性方面都进行了重大改进。以上介绍了韬放科技pcb电路板的设计工艺制作流程。