PCB 是如何制造的?PCB 制造流程新手指南(二)
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- 发布时间:2024-09-29
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【概要描述】 在 PCB 到达目的地并集成到电子设备之前,需要对 PCB 进行严格而仔细的包装,以防止在存储和运输过程中发生任何损坏。供应链越来越复杂,PCB 可以在到达目的地之前运往世界各地,因此正确包装的重要性怎么强调也不为过。
PCB 是如何制造的?PCB 制造流程新手指南(二)
【概要描述】 在 PCB 到达目的地并集成到电子设备之前,需要对 PCB 进行严格而仔细的包装,以防止在存储和运输过程中发生任何损坏。供应链越来越复杂,PCB 可以在到达目的地之前运往世界各地,因此正确包装的重要性怎么强调也不为过。
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印刷电路板制造过程的步骤
PCB 制造过程从蓝图开始,经过复杂的多阶段制造阶段,最后制成功能性 PCB。每个步骤都至关重要,并且以流程的早期步骤为基础,这就是为什么在讨论 PCB 的制造方式时,我们需要对整个流程有一个整体的了解。在本节中,我们将详细介绍每个步骤:
一步:设计 PCB
印刷电路板制造过程始于设计阶段,工程师和设计师使用专业软件(例如 Extended Gerber (IX274X))创建蓝图,概述 PCB 的布局和要求。PCB 有多种形式、形状和变体,PCB 设计、布局、组件和属性都需要完美匹配 PCB 所针对设备的需求。这就是为什么这个过程从彻底的研究和设计阶段开始。
此阶段使用的软件也至关重要。它们不仅有助于设计,而且还编码了产品进入量产前所需的基本信息,例如铜层数量、阻焊层和元件符号。
二步:设计审查和工程考虑
初始设计完成后,PCB 会经过全面检查,以确保规格无误。在此阶段,工程师会严格评估 PCB 设计,以查找任何潜在缺陷、缺失组件或结构问题。
此阶段任何未发现的错误都会在后续阶段造成巨大损失。至少需要创建、制作原型并测试新的电路板设计,如果错误持续到批量生产阶段,则整个产品发布可能会以失败告终。
工程师仔细审查 PCB 设计,检查是否存在任何潜在错误、缺失组件或结构问题后,设计将得到工程团队的批准,然后我们进入打印阶段。
三步:打印 PCB 设计
PCB 设计图是使用一种称为绘图打印机的特殊打印机打印的。这种打印机会创建 PCB 设计的“胶片”,有点像透明胶片。PCB 的内层使用两种颜色的墨水表示:黑色墨水表示铜迹线,透明墨水表示非导电区域。透明墨水表示外层的铜路径,而黑色墨水表示将去除铜的区域。在打印的胶片上打出定位孔,以帮助在后续步骤中进行对齐。
虽然计算机软件和模拟技术已经取得了长足的进步,并且已成为电路板设计流程中的关键部分,但由于错误代价高昂,仅靠它们还不足以确保不犯任何错误。印刷电路板设计提供了进一步的机会来确保比例、布线和组件的正确放置。
四步:创建印刷电路图案
下一阶段是创建印刷电路图案,方法是将导电图案镀铜,然后将一层正性光刻胶材料真空吸到箔片表面上。将印刷电路图案掩模放在上面,并暴露在紫外线下,使电路设计中的光刻胶材料变得可溶。移除电路图案掩模,用碱性显影剂处理电路板,露出暴露的铜箔电路设计。
第五步:内层化学蚀刻工艺
在继续操作之前,必须先去除 PCB 内层上多余的和不需要的铜。通过将电路板暴露在化学溶液中来蚀刻电路板,可以消除暴露的铜,同时仅保留所需的铜迹线。根据设计,处理的时间和强度可能会有所不同。去除不需要的铜的过程需要在严格控制的环境中完成,以确保 PCB 的其他部分不会受损。
此步骤的目的是确保导体的宽度与蓝图完全匹配。
第六步(仅适用于多层PCB):内层处理
在此步骤中,多层 PCB 的内层将经历一系列工艺。这包括成像、蚀刻、抗蚀剂剥离、蚀刻后冲孔、自动光学检测、氧化物应用、铺层和层压。这些程序可确保功能性多层 PCB 的正确层对齐、蚀刻和绝缘。
第七步:对齐图层
接下来,我们需要使用定位孔确保 PCB 各层完全对齐。光学打孔机可帮助完成这一操作。
PCB 的外层和内层之间存在非常复杂的相互作用,轻微的错位不仅会损害电路板的性能和耐用性,还会导致其故障。
第八步:自动光学检测
机器执行自动光学检测 (AOI) 来检测表面贴装组件 (SMA) 缺陷。AOI 将印刷电路板与扩展 Gerber 设计在多个参数上进行比较,包括电路宽度和高度、组件和连接。
这是 PCB 制造过程中自动识别和移除装配线上缺陷产品的重要步骤。无论制造工艺变得多么先进和复杂,错误仍然经常发生,但不幸的是,AOI 是确保这些错误不会影响最终产品的重要步骤!
第九步:压合 PCB 层
PCB 的各层采用浸有环氧树脂的玻璃纤维板和铜箔粘合在一起。它们被压在一起,并在极热和高压下压合。
虽然乍一看,层压工艺似乎不如其他步骤那么重要,但这是一种误解。层压工艺不仅可以提高 PCB 的刚性和完整性,还可以粘合相邻层并在它们之间形成持续的绝缘。没有层压,现代 PCB 就无法发挥作用。
第十步:钻孔过程
PCB 层压完成后,开始钻孔工序,钻孔过程由 X 射线引导以确保准确性。使用定位孔,然后去毛刺并去除多余的铜。
对于多层 PCB,钻孔过程更为重要。在生产双面或多层 PCB 时,钻孔方式必须确保每层电路彼此电连接。为此,需要按照预定的图案在电路板上钻孔并去除毛刺,然后在孔内衬上一层铜,以在 PCB 各层之间建立导电连接。
第十一步:PCB电镀工艺
钻孔后,PCB 清洁完毕,然后进行化学处理。在此过程中,会用一层非常薄的铜(厚度只有几微米)覆盖电路板的上层,并填充新钻的孔。如果不进行电镀处理,这些孔会露出面板内的玻璃纤维基板。
电镀工艺具有多种功能。它有助于保护 PCB 外层免受潮湿、污染和氧化。它们还可以改善 PCB 的美观度和焊接性。
第十二步:外层成像和蚀刻
用光刻胶对外层进行成像后,在铜上镀上一层锡保护层。蚀刻过程会消除任何不需要的铜和残留电阻,只留下所需的铜设计。
几毫米的突出可能会在组装 PCB 所针对的设备时造成问题。这就是为什么这一步很重要,以确保 PCB 层及其组件的所有测量结果符合初始蓝图。
第十三步:PCB表面处理和精加工
在此步骤中,PCB 会经过一系列表面处理。首先,会施加阻焊层。这是为了防止氧化和腐蚀,同时也防止焊盘之间的导电性。
涂上阻焊层后,PCB 会在烤箱中高温固化。接下来,在电路板表面印上重要信息,如电路板的序列号、原产地等。之后,进行表面处理以防止氧化。PCB 上的具体处理由设计规范决定 - 工程师会根据 PCB 的复杂性和预期的工作环境从多个选项中进行选择。
第十四步:最终质量保证和交付
我们终于到了流程的最后阶段。在此阶段,PCB 需要接受各种质量测试和检查,以确保 PCB 已准备好投入使用。
PCB 需要接受的测试类型和数量取决于 PCB 的类型。例如,电气可靠性测试评估电路的连续性和隔离性,以确保充分运行和设计一致性。
使用剖析和路由方法整齐地隔离特定板。使用 CNC 机器或路由器从面板上切割出每块板,并根据所需规格对其进行整形和定型。彻底的最终检查可确认孔的大小、尺寸、清洁度和整体质量。
在 PCB 到达目的地并集成到电子设备之前,需要对 PCB 进行严格而仔细的包装,以防止在存储和运输过程中发生任何损坏。供应链越来越复杂,PCB 可以在到达目的地之前运往世界各地,因此正确包装的重要性怎么强调也不为过。
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