知识库

PCB 生产过程

制作多层 PCB

1.0

生产工具的设计评审和准备。

制造过程的第一个阶段涉及到评审设计师提供的制造数据包以及准备制造工具和 CAM 数据。

1.1

生产数据包。

PCB 设计输出是以行业标准格式 Extended Gerber 或 ODB++ 提供给制造商的数据包。Gerber 文件定义了铜层、阻焊层、元件符号。此外,制造数据包还包括一个钻孔文件、网表和一般规格。

1.2

制造设计

工程部将检查数据包,同时确认制造所需的全部信息都清晰完整。我们还会检查制造能力是否能够满足设计和规格的要求。

1.3

所有工程问题得到解决后,就要准备必要的生产工具了。

1.31

制造拼版准备。

制造商使用标准制造拼版。制造拼版必须能够在尽可能提高材料利用率的前提下,充分满足 PCB 尺寸和制造要求:过程控制片、工具孔和处理。

production panel
1.32

工作片(底片)准备。

使用激光绘图仪,为每个 PCB 层创建一个底片。激光绘图仪位于温度和湿度受控的暗室中。这些底片相互对准,以确保各层之间完美对齐。然后,在 UV 曝光过程中利用冲压对位孔将底片对准。另一种方法是使用激光直接成像 (LDI),在曝光机中利用 CCD 相机对准底片。

working film
2.0

内层

在内层准备过程中,我们采用环氧树脂和玻璃纤维基材,在两面压上铜箔,然后去除多余的铜,只留下需要的铜图形,以形成电路。

2.1

基材。

T内层芯板的核心是由环氧树脂和玻璃纤维织物组成,两面均涂有铜箔。大多数情况下均使用 FR4 材料。
通过内层化学清洗过程处理两面涂覆的铜,去除掉氧化物和可能的污染物。同时,旋转刷辊让铜表面变粗糙,以确保足够的机械附着力。

base material
2.2

干膜层压。

内层芯板穿过一对热压轮(温度:约 110º C 压力:3-5 kg/cm2)。铜表面t贴上一层干膜会变得对紫外光敏感,因此,只在黄光区域作进一步的处理。

dray film lamination
2.3

内层曝光。

内层底片将被放置在压有干膜的芯板上。PCB 的线路图形在底片中是透明的。曝光区域将发生化学聚合,透明部分的干膜会硬化。
底片黑色部分覆盖的区域,可在显影过程中被洗去。

exposure
2.4

显影。

通过用碳酸钠药水冲洗掉未曝光的干膜,然后经过水洗和吹干,从而完成显影。未曝光区域干膜已被去除。

development process
2.5

内层芯板蚀刻。

对内层再次进行蚀刻、水洗和干燥过程。但这一次要改用酸性溶液。此过程将去除显影出来的铜,只留下线路和焊盘中的铜。内层的铜厚度将决定显影过程的速度。较厚的铜层会限制导电图形的精细度。

inner layer
2.6

去膜。

用氢氧化钠溶液冲淋材料去除已曝光的干膜。

striping
2.7

自动光学检查 (AOI)。

通过自动光学检查,对比客户资料来发现内层的断路和短路等不良。

2.8

棕化。

内层经过化学表面处理过程后表面会变粗糙,从而提高层压过程中预浸料树脂与铜表面之间的附着力。

3.0

压合

3.1

组合。

将内层芯板,PP,铜箔按照顺组合和叠板。

material layup
3.2

压合。

叠合好的板将在真空、高温和高压条件下进行层压。加热会熔化和硬化PP中的环氧树脂.

high pressure
3.3

锣边。

使用机器出多板边多余的铜箔和PP

4.0

钻孔

4.1

X –Ray钻靶。

使用X-Ray进行测量靶点,钻出板边靶位孔

x-ray
4.2

钻孔

PCB 钻孔在高速数控钻床(高达 280000 转/分钟)上完成。钻孔必须尽可能管控好粗糙度,才能对孔实现高品质的镀铜。
此外,根据板子厚度/铜厚/最小孔径确定叠板数量。生产板放置在底板和顶部铝板之间。底板可防止钻入钻床,并可以钻入面板深处,避免出现毛刺。顶部铝板可避免出现毛刺并防止钻偏。这两块板均可防止生产板表面出现损坏和划痕。

4.3

磨刷和除胶。

钻孔后,用前处理线对 PCB 表面进行磨刷清洁处理。用化学沉铜线中的高锰酸盐溶液或Plasma清洗钻孔孔壁,去除掉内层铜上可能附着的树脂胶渣。铜上的树脂残留物可能会妨碍产品正确的导电性和信赖性。

5.0

化学沉铜。

5.1

化学沉铜。

为了在钻孔和各层之间形成导电连接,化学镀铜会形成约 0.5-0.7 微米厚的导电膜。这种导电层为之后的镀铜工艺奠定了基础。

electroless plating
6.0

外层图形和电镀。

这个制程和内层图形结构相似。不同的是这个制程用电镀方式去镀通孔和外层的线路及pads.

6.1

外层干膜层压。

T此过程对应内层中采用的过程。生产板经过热压轮(温度:约 110º C 压力:3-5 kg/cm2)压膜。生产板铜面贴上的干膜会变得对紫外光敏感。

6.2

曝光和显影。

此过程对应于内层中的过程。但是,此过程利用的是负片曝光过程。然后通过显影讲先线路图形显现出来

6.3

电镀铜。

所有显现出来图形和孔都会镀上铜。这些孔会在各导体之间形成导电连接,良好的导电连接要求孔壁上有 20-25 微米的铜。因此,外层的总铜厚度要根据材料的基铜厚度和电镀过程中额外增加的 25-30 微米来确定。

copper plating
6.4

镀锡。

在镀上铜的区域进行镀锡,因此该层也常被称为抗蚀涂层。

tin plating
6.5

去膜。

去除已曝光干膜以暴露需要蚀刻的铜层。

6.6

蚀刻和退锡。

进行蚀刻处理以去除多余的铜,只保留镀锡保护的图形和焊盘中的铜和孔。然后,用硝酸去除锡。

7.0

阻焊。

大多数印刷电路板上都需要印刷阻焊,以便在装配过程中为铜表面提供焊接保护,防止装配过程中发生焊料短路。

7.1

刷磨, 阻焊前处理清洁铜面。

7.2

阻焊印刷, 上下两面都涂有 15-25 微米厚的阻焊油并预烤。

7.3

阻焊曝光,使用曝光机和菲林进行曝光

7.4

阻焊显影,生产做需要露出铜面图形

7.5

后烤, 在烤箱中进一步硬化阻焊。

solder mask
8.0

表面处理。

表面处理会在未包裹阻焊油的铜表面涂覆一层可焊接的表面涂层。 表面处理有多种方法。最常用的是热风整平 (HAL) 和化学镀镍浸金 (ENIG)。

8.1

HAL

HAL 过程会在所有焊盘上留下焊料。整个生产板都将浸泡在锡炉中中,然后通过热风整平。该过程中使用的焊料是锡/铅合金或纯锡(无铅)。

8.2

ENIG

在此过程中,通过化学反应镍沉积在铜上,然后在镍上沉积一层薄薄的金。在铜上沉积 3-5 微米的镍层以及至少 0.05 微米的金层。

8.3

电镀镍金

根据产品需要,铜面上会镀上4-5 微米镍层,然后在镍层上会被电镀上 1-1.5 微米的金层。这类电镀需要经受多次插入腐蚀。

9.0

字符。

字符用丝网印刷机打印在 PCB 上。

legend print
10

锣外形

通过使用 CNC,然后根据客户Gerber将生产大板加工成客户需要的尺寸。

routing
11

电气测试。

使用测试治具或飞针测试仪根据设计数据对每个 PCB 进行电气测试。

lectrical test
12

最终产品检验。

这是最后的成品检查。此过程会依照 IPC600 标准检查任何表面缺陷。

final quality test