PCB(Printed Circuit Board)电路板是电子产品的核心组件,它为电子元件提供了物理支撑和电气连接。随着电子设备的复杂性不断提高,PCB生产工艺也逐渐演变为更复杂和精细的过程,尤其是高多层PCB的制造,对材料、精度、工艺等提出了更高要求。
对于电子工程师来说,了解PCB生产流程不仅可以进一步优化layout设计,而且还能提高产品质量,加速研发进度。
PCB电路板的生产流程
按铜箔层数的话,PCB可分为单面板、双面板和多层板;从种类角度,PCB可分为硬板、软板、软硬板等。本文主要介绍FR-4基材刚性PCB的生产流程。
1.开料与钻孔
生产的第一步是根据设计要求,将覆铜板裁切成所需的大小。开料过程需要精确的裁切,以确保材料尺寸符合后续加工的要求,避免因尺寸偏差造成浪费或后续工序的问题。通常使用自动化的裁板设备,以保持高效率和高精度。
然后使用高精度钻孔机在电路板上钻出精确的通孔。这些孔将用于不同层之间的电气连接,尽管在单层PCB中,孔主要用于安装通孔元器件。在钻孔过程中,必须使用适当的钻头直径和精确的钻孔参数,以确保孔壁光滑且无毛刺,避免影响后续的沉铜工艺。
2.沉铜
钻孔完成后,需要对PCB的孔壁进行膨松和化学处理,以确保孔壁具有良好的附着能力。首先,孔壁的膨松处理有助于增加孔壁的粗糙度,从而增强铜的附着性。随后,通过电化学方法,将电解液中的铜离子均匀地沉积在孔壁上,形成薄而均匀的铜箔层。这一层铜对于确保孔的导电性至关重要,是实现电气连接的基础。
3.线路曝光
在这一工序中,PCB制造商会利用LDI(激光直接成像)技术将CAM资料中的线路图精确投射到PCB的覆铜层上。此时,板材表面预涂了一层感光干膜,在被强紫外光线照射后,干膜发生聚合反应,部分区域初步固化。这一过程决定了最终的线路形状,是PCB制造过程中非常关键的一步。
曝光之后,显影工序将把未被曝光的干膜去除,留下已经固化的干膜保护需要保留的铜箔区域。显影后的板材将显示出电路图的雏形。
4.电镀
电镀是PCB制造的一个重要步骤,主要目的是在已经显影的线路和孔壁上进一步增加铜层的厚度,以确保其导电性能和机械强度。首先,将PCB安装到电镀生产线上,经过除油、酸洗等表面预处理,确保铜表面洁净无污染。
然后,通过电化学反应在暴露的线路和孔壁上镀覆一层厚度均匀的铜,接着在铜层表面再镀上一层锡。这层锡的作用是保护线路在接下来的蚀刻过程中不被去除。
5.树脂/铜浆塞孔
在PCB制造过程中,用特殊工艺将要塞孔的钻孔金属化后,把预先通过激光钻孔做好的铝片制作成铝片网板,安装到真空塞孔机上。接着,再把树脂/铜浆塞入对应的孔中,经过高温固化和树脂研磨后,使孔口平整。最后,通过电镀技术形成电镀盖帽,将钻孔后的焊盘还原成一个整体。这种工艺又被称为盘中孔工艺。
它不仅能大大提高PCB设计工程师的效率,而且可以解决布线空间难问题,提高PCB的良率。由于收费高,很多设计工程师可能并不了解。即使了解,设计时也会避开。而嘉立创针对6-32层高多层PCB免受盘中孔费用,让该工艺可以发挥更大的价值。
6.表面处理
为了保护电路板并提高其焊接性能,表面处理是最后的关键步骤之一。常见的表面处理方法包括喷锡(Hot Air Solder Leveling,HASL)和沉金(Electroless Nickel Immersion Gold,ENIG)等。
喷锡:通过将板材浸入熔融的锡中,然后通过热风刀将多余的锡吹去,形成均匀的焊盘表面。这种方法成本较低,但平整度不如沉金。
沉金:在铜表面镀上一层镍,然后再镀上一层金,以防止铜的氧化,并提供优异的焊接性能。沉金处理的焊盘平整度高,适合精细间距的元件焊接,是高多层和高精度PCB的常用选择。
7.检测与测试
生产完成后,电路板需经过一系列的质量检测,包括AOI自动光学检测、X光检测、以及功能测试,以确保每块板都能正常工作。
PCB电路板生产流程是确保产品性能和质量的关键环节,嘉立创通过领先的设备、精密的工艺以及严格的质量控制,确保每块PCB都能为客户带来可靠的性能和稳定的质量。无论是复杂的高多层设计,还是高频应用,嘉立创高多层PCB都能为电子工程师提供强有力的支持,帮助他们将创意转化为高效的产品。
(来源:资讯中国)