全程動圖帶你了解PCB板加工制造過程
網(wǎng)上有很多關于PCB板加工制造過程的文章,大多是文字+圖片的排版,對初學者來說干澀難以理解,今天給大家準備了一篇全部由動態(tài)圖組成的PCB板加工制造過程的詳解,方便大家更好的理解整個過程。
PCB板的制造是PCBA加工的基礎,也是PCBA加工的重要組成部分,PCB板加工過程十分的復雜,主要包括了PCB布局,芯板的制作,內層PCB布局轉移、芯板打孔與檢查、層壓、鉆孔、孔壁的銅化學沉淀、外層PCB布局轉移、計算機控制電鍍銅、外層PCB蝕刻等步驟。下面我們一個個來詳細講解。
1、PCB布局
PCB制作第一步是整理并檢查PCB布局(Layout)。PCB制作工廠收到PCB設計公司的CAD文件,由于每個CAD軟件都有自己獨特的文件格式,所以PCB工廠會轉化為一個統(tǒng)一的格式——Extended Gerber RS-274X 或者 Gerber X2。然后工廠的工程師會檢查PCB布局是否符合制作工藝,有沒有什么缺陷等問題。如果發(fā)現(xiàn)問題會及時和設計公司聯(lián)系并解決
2、芯板的制作
芯板制作前必須要清洗芯板(覆銅板),防止覆銅板表面有灰塵,因為灰塵會導致PCB板電路短路或者斷路。
下面的圖是一張8層PCB的圖例,實際上是由3張覆銅板加2張銅膜,然后用半固化片粘連起來的。制作順序是從最中間的芯板(4、5層線路)開始,不斷地疊加在一起,然后固定。4層PCB的制作也是類似的,只不過只用了1張芯板加2張銅膜。
3、內層PCB布局轉移
首先要制作最中間芯板(Core)的兩層線路。覆銅板清洗干凈后會在表面蓋上一層感光膜。這種膜遇到光會固化,在覆銅板的銅箔上形成一層保護膜。
然后將兩層PCB布局膠片和雙層覆銅板,最后插入上層的PCB布局膠片,保證上下兩層PCB布局膠片層疊位置精準。
感光機用UV燈對銅箔上的感光膜進行照射,透光的膠片下,感光膜被固化,不透光的膠片下還是沒有固化的感光膜。固化感光膜底下覆蓋的銅箔就是需要的PCB布局線路,相當于手工PCB的激光打印機墨的作用。
然后用堿液將沒有固化的感光膜清洗掉,需要的銅箔線路將會被固化的感光膜所覆蓋。
然后再用強堿,比如NaOH將不需要的銅箔蝕刻掉。
最后將固化的感光膜撕掉,露出需要的PCB布局線路銅箔。
4、芯板打孔與檢查
芯板已經(jīng)制作成功。然后在芯板上打對位孔,方便接下來和其它原料對齊。
芯板一旦和其它層的PCB壓制在一起就無法進行修改了,所以檢查非常重要。會由機器自動和PCB布局圖紙進行比對,查看錯誤。
5、層壓
這里需要一個新的原料叫做半固化片,是芯板與芯板(PCB層數(shù)>4),以及芯板與外層銅箔之間的粘合劑,同時也起到絕緣的作用。
下層的銅箔和兩層半固化片已經(jīng)提前通過對位孔和下層的鐵板固定好位置,然后將制作好的芯板也放入對位孔中,最后依次將兩層半固化片、一層銅箔和一層承壓的鋁板覆蓋到芯板上。
為了提高工作效率,工廠會將3張不同的PCB板子疊在一起后,再進行固定。上層的鐵板被磁力吸住,方便與下層鐵板進行對位。通過安插對位針的方式,將兩層鐵板對位成功后,機器盡可能得壓縮鐵板之間的空間,然后用釘子固定住。
然后將被鐵板夾住的PCB板子們放置到支架上,送入真空熱壓機中進行層壓。真空熱壓機里的高溫可以融化半固化片里的環(huán)氧樹脂,在壓力下將芯板們和銅箔們固定在一起。
6、鉆孔
如何將PCB里4層毫不接觸的銅箔連接在一起呢?首先要鉆出上下貫通的穿孔來打通PCB,然后把孔壁金屬化來導電。
將一層鋁板放在打孔機機床上,然后將PCB放在上面。由于鉆孔是一個比較慢的工序,為了提高效率,根據(jù)PCB的層數(shù)會將1~3個相同的PCB板疊在一起進行穿孔。最后在最上面的PCB上蓋上一層鋁板,上下兩層的鋁板是為了當鉆頭鉆進和鉆出的時候,不會撕裂PCB上的銅箔。
接下來操作員只需要選擇正確的鉆孔程序,剩下的是由鉆孔機自動完成。鉆孔機鉆頭是通過氣壓驅動的,最高轉度能達到每分鐘15萬轉,這么高的轉速足以保證孔壁的光滑。
鉆頭的更換也是由機器根據(jù)程序自動完成。最小的鉆頭可以達到100微米的直徑,而人頭發(fā)的直徑是150微米。
在之前的層壓工序中,融化的環(huán)氧樹脂被擠壓到了PCB外面,所以需要進行切除??磕c姶哺鶕?jù)PCB正確的XY坐標對其外圍進行切割。
7、孔壁的銅化學沉淀
由于幾乎所有PCB設計都是用穿孔來進行連接的不同層的線路,一個好的連接需要25微米的銅膜在孔壁上。這種厚度的銅膜需要通過電鍍來實現(xiàn),但是孔壁是由不導電的環(huán)氧樹脂和玻璃纖維板組成。所以第一步就是先在孔壁上堆積一層導電物質,通過化學沉積的方式在整個PCB表面,也包括孔壁上形成1微米的銅膜。整個過程比如化學處理和清洗等都是由機器控制的。
固定PCB
清洗PCB
運送PCB
8、外層PCB布局轉移
接下來將外層的PCB布局轉移到銅箔上,過程和之前的內層芯板PCB布局轉移原理差不多,都是利用影印的膠片和感光膜將PCB布局轉移到銅箔上,唯一的不同是將會采用正片做板。
前面介紹的內層PCB布局轉移采用的是減成法,采用的是負片做板。PCB上被固化感光膜覆蓋的為線路,清洗掉沒固化的感光膜,露出的銅箔被蝕刻后,PCB布局線路被固化的感光膜保護而留下。外層PCB布局轉移采用的是正常法,采用正片做板。PCB上被固化的感光膜覆蓋的為非線路區(qū)。清洗掉沒固化的感光膜后進行電鍍。有膜處無法電鍍,而沒有膜處,先鍍上銅后鍍上錫。退膜后進行堿性蝕刻,最后再退錫。線路圖形因為被錫的保護而留在板上。
將清洗好兩面銅箔的PCB放入壓膜機,壓膜機將感光模壓制到銅箔上。
通過定位孔將上下兩層影印的PCB布局膠片固定,中間放入PCB板。然后通過UV燈的照射將透光膠片下的感光膜固化,也就是需要被保留的線路。
清洗掉不需要的、沒有固化的感光膜后,對其進行檢查。
將PCB用夾子夾住,將銅電鍍上去。之前提到,為了保證孔位有足夠好的導電性,孔壁上電鍍的銅膜必須要有25微米的厚度,所以整套系統(tǒng)將會由電腦自動控制,保證其精確性。
9、計算機控制電鍍銅
在銅膜電鍍完成之后,電腦還會安排再電鍍上一層薄薄的錫。
卸載下鍍完錫的PCB板后進行檢查,保證電鍍的銅和錫的厚度正確。
10、外層PCB蝕刻
接下來由一條完整的自動化流水線完成蝕刻的工序。首先將PCB板上被固化的感光膜清洗掉。
然后用強堿清洗掉被其覆蓋的不需要的銅箔。
再用退錫液將PCB布局銅箔上的錫鍍層退除。清洗干凈后PCB布局就完成了。
至此,PCB板加工制造過程才算是完成,剩下的工序還有質檢,包裝,發(fā)貨,這個我們會單獨再寫一篇文章介紹。