前方高能!PCB的工艺流程全攻略

1.开料(CUT)

开料是把原始的覆铜板切割成能在生产线上制作的板子的过程。

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首先我们来了解几个概念:

1)UNIT:UNIT是指PCB设计工程师设计的单元图形。

2)SET:SET是指工程师为了提高生产效率、方便生产等原因,将多个UNIT拼在一起成为的一个整体的图形。也就是我们常说的拼板,它包括单元图形、工艺边等等。

3)PANEL:PANEL是指PCB厂家生产时,为了提高效率、方便生产等原因,将多个SET拼在一起并加上工具板边,组成的一块板子。

2.内层干膜(INNER DRY FILM)

内层干膜是将内层线路图形转移到PCB板上的过程。

在PCB制作中我们会提到图形转移这个概念,因为导电图形的制作是PCB制作的根本。所以图形转移过程对PCB制作来说,有非常重要的意义。

内层干膜包括内层贴膜、曝光显影、内层蚀刻等多道工序。内层贴膜就是在铜板表面贴上一层特殊的感光膜,就是我们所说的干膜。这种膜遇光会固化,在板子上形成一道保护膜。曝光显影是将贴好膜的板进行曝光,透光的部分被固化,没透光的部分还是干膜。然后经过显影,褪掉没固化的干膜,将贴有固化保护膜的板进行蚀刻。再经过退膜处理,这时内层的线路图形就被转移到板子上了。其整个工艺流程如下图。

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对于设计人员来说,我们最主要考虑的是布线的最小线宽、间距的控制及布线的均匀性。因为间距过小会造成夹膜,膜无法褪尽造成短路。线宽太小,膜的附着力不足,造成线路开路。所以电路设计时的安全间距(包括线与线、线与焊盘、焊盘与焊盘、线与铜面等),都必须考虑生产时的安全间距。

1)前处理:磨板

磨板的主要作用:基本前处理主要是解决表面清洁度和表面粗糙度的问题。去除氧化,增加铜面粗糙度,便于菲林附着在铜面上。

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2)贴膜

将经过处理的基板通过热压或涂覆的方式贴上干膜或湿膜,便于后续曝光生产。

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3)曝光

将底片与压好干膜的基板对位,在曝光机上利用紫外光的照射,将底片图形转移到感光干膜上。

“底片实物图”
底片实物图

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4)显影

利用显影液(碳酸钠)的弱碱性将未经曝光的干膜/湿膜溶解冲洗掉,已曝光的部分保留。

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5)蚀刻

未经曝光的干膜/湿膜被显影液去除后会露出铜面,用酸性氯化铜将这部分露出的铜面溶解腐蚀掉,得到所需的线路。

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6)退膜

将保护铜面的已曝光的干膜用氢氧化钠溶液剥掉,露出线路图形。

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3.棕化

目的:是使内层铜面形成微观的粗糙和有机金属层,增强层间的粘接力。

流程原理:

通过化学处理产生一种均匀,有良好粘合特性的有机金属层结构,使内层粘合前铜层表面受控粗化,用于增强内层铜层与半固化片之间压板后粘合强度。

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4.层压

层压是借助于pp片的粘合性把各层线路粘结成整体的过程。这种粘结是通过界面上大分子之间的相互扩散,渗透,进而产生相互交织而实现,将离散的多层板与pp片一起压制成所需要的层数和厚度的多层板。实际操作时将铜箔,粘结片(半固化片),内层板,不锈钢,隔离板,牛皮纸,外层钢板等材料按工艺要求叠合。

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对于设计人员来说,层压首先需要考虑的是对称性。因为板子在层压的过程中会受到压力和温度的影响,在层压完成后板子内还有应力存在。因此如果层压的板子两面不均匀,那两面的应力就不一样,造成板子向一面弯曲,大大影响PCB性能。

另外,就算在同一平面,如果布铜分布不均匀时,会造成各点的树脂流动速度不一样,这样布铜少的地方厚度就会稍薄一些,而布铜多的地方厚度就会稍厚一些。

为了避免这些问题,在设计时对布铜的均匀性、叠层的对称性、盲埋孔的设计布置等等各方面的因素都必须进行详细的考虑。

5.钻孔

使线路板层间产生通孔,达到连通层间的目的。

“传说中的钻刀”
传说中的钻刀

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6.沉铜板镀

1)沉铜

也叫化学铜,钻孔后的PCB板在沉铜缸内发生氧化还原反应,形成铜层从而对孔进行孔金属化,使原来绝缘的基材表面沉积上铜,达到层间电性相通。

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2)板镀

使刚沉铜出来的PCB板进行板面、孔内铜加厚到5-8um,防止在图形电镀前孔内薄铜被氧化、微蚀掉而漏基材。

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7.外层干膜

和内层干膜的流程一样。

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8. 外层图形电镀、SES

将孔和线路铜层加镀到一定的厚度(20-25um),以满足最终PCB板成品铜厚的要求。并将板面没有用的铜蚀刻掉,露出有用的线路图形。

9.阻焊

阻焊,也叫防焊、绿油,是印制板制作中最为关键的工序之一,主要是通过丝网印刷或涂覆阻焊油墨,在板面涂上一层阻焊,通过曝光显影,露出要焊接的盘与孔,其它地方盖上阻焊层,防止焊接时短路

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10.丝印字符

将所需的文字,商标或零件符号,以网板印刷的方式印在板面上,再以紫外线照射的方式曝光在板面上。

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11.表面处理

裸铜本身的可焊性能很好,但长期暴露在空气中容易受潮氧化,倾向于以氧化物的形式存在,不大可能长期保持为原铜,因此需要对铜面进行表面处理。表面处理最基本的目的是保证良好的可焊性或电性能。

常见的表面处理:喷锡、沉金、OSP、沉锡、沉银,镍钯金,电硬金、电金手指等。

12.成型

将PCB以CNC成型机切割成所需的外形尺寸。

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13.电测

模拟板的状态,通电进行电性能检查,是否有开、短路。

14.终检、抽测、包装

对板的外观、尺寸、孔径、板厚、标记等检查,满足客户要求。将合格品包装成捆,易于存储,运送。

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本文转载自:电子工程专辑
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