PCB 製造過程的詳細指南

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內容
PCB製造指南

介紹

印刷電路板 (印刷電路板) 構成當代電子設備的基礎, 從手機等手持設備到先進的航天器技術. 它們對於連接電子元件並為它們提供穩定的運行平台至關重要. PCB製造是一個複雜的過程,有幾個複雜的步驟, 每一步都至關重要,需要一絲不苟地關注細節,以確保印刷電路板無缺陷. 該過程從設計和審查階段開始, 使用 計算機輔助設計 (電腦輔助設計) 工具 PCB線路板設計, 並繼續進行,直到電路板製造完成. 提高效率並減少人為錯誤的風險, 實施計算機引導和機器驅動技術以避免不完整或短路. 為保證高品質, 這些電路板在製造的各個階段都經過了嚴格的測試, 包括作為完整電路板的最終測試, 在包裝和運輸之前.

PCB製造過程-一步一步

步驟1: 設計PCB

設計PCB

任何 PCB 製造的第一步都是進行設計. PCB製造和設計總是從某種計劃開始. 設計師為PCB制定藍圖,根據需要滿足所有要求. 一旦 PCB 的設計藍圖由軟件編碼, 再次檢查設計的所有不同方面和部分,以確保沒有錯誤.

設計師檢查完成後, 完成的 PCB 設計被發送到 PCB 製造廠,以便可以構建 PCB. 抵達時, PCB 設計計劃由製造商進行第二次檢查, 被稱為 製造設計 (DFM) 查看. 正確的 DFM 檢查確認 PCB 設計滿足, 至少, 製造所需的公差.

步 2: 印刷電路板設計

所有檢查成功完成後, 這電路板設計 可以打印. 與其他計劃不同, 像建築圖紙, PCB 計劃不會定期打印出來 8.5 X 11 一張紙. 反而, 特殊打印機, 被稱為繪圖儀打印機, 用來. 繪圖儀打印機開發 PCB 的“薄膜”. 它本質上是電路板本身的負片.

PCB 的內層以兩種墨水顏色為特徵:

透明墨水: 表示 PCB 的非導電區域, 例如玻璃纖維底座.

黑色墨水: 用於PCB的電路和銅走線

在PCB設計的外層, 這個趨勢是顛倒的, 黑色墨水也指銅將被去除的區域,而透明墨水是指銅通路線.

每個 PCB 層和隨附的阻焊層都有自己的薄膜, 這麼簡單 雙層印刷電路板 需要四張紙; 每層一個,隨附的阻焊層一個. 膠片印好後, 他們排成一排,一個洞, 稱為註冊孔, 被他們打穿. 套準孔用作引導,在此過程中稍後將膠片對齊.

步 3: 打印內層的銅

PCB製造-內層

此步驟是該過程的第一步 印刷電路板製造商 開始開發PCB. PCB設計印在一塊層壓板上後, 然後將銅預粘合到同一塊層壓板上, 這有助於PCB的結構. 然後將銅印掉以顯示之前的藍圖.

下一個, 層壓板被一種稱為抗蝕劑的感光薄膜覆蓋. 抗蝕劑由一層光反應化學物質製成,在暴露於紫外線後會變硬. 抗蝕劑允許技術人員在藍圖照片和光刻膠上印刷的內容之間獲得完美匹配.

當抗蝕劑和層壓板使用之前的孔排列時, 他們接受一束紫外線. 紫外線穿過薄膜的半透明部分, 硬化光刻膠. 這表示應保留為通路的銅區域. 相比之下, 黑色墨水可防止任何光線進入不打算硬化的區域,以便以後可以將其移除.

一旦董事會準備好, 用鹼性溶液清洗以去除任何剩餘的光刻膠. 然後對電路板進行壓力清洗,去除表面殘留的任何東西並晾乾。乾燥過程結束後, 應該留在 PCB 上的唯一抗蝕劑是在最終彈出時仍作為 PCB 一部分的銅的頂部. 技術人員檢查 PCB 以確保沒有錯誤. 如果不存在錯誤, 然後進入下一步

步 4: 避免不需要的銅

PCB 製造過程的下一階段是去除不需要的銅. 很像之前的鹼性溶液, 另一種強大的化學物質用於侵蝕未被光刻膠覆蓋的銅. 一旦未受保護的銅被移除, 需要去除之前硬化的光刻膠, 還有.

筆記: 當談到從 PCB 上去除不需要的銅時, 較重的電路板可能需要更多地接觸溶劑或更多的銅溶劑.

步 5: 檢查和層對齊

PCB各層單獨清洗後, 它們已準備好進行光學檢查和層對齊. 之前的孔用於對齊外層和內層. 技術人員將層放置在一種稱為光學打孔機的打孔機上以對齊層. 然後光學沖頭通過孔向下驅動銷以排列 PCB 的層.

光學打孔後, 另一台機器進行光學檢查以確保沒有故障. 這種光學檢查非常重要,因為一旦將各層放置在一起, 任何存在的錯誤都無法糾正. 確認沒有故障, AOI 機器將待檢測的 PCB 與 Extended Gerber 設計進行比較, 作為製造商的模型.

PCB 通過檢驗後——即, 技術人員和 AOI 機器都沒有發現任何缺陷——它進入了 PCB 製造的最後幾個步驟.

步 6: 層壓 PCB 層

在此PCB製造過程中, PCB層都在一起, 等待層壓. 一旦確認層沒有缺陷, 他們已經準備好融合在一起. PCB層壓過程分兩步完成: 疊層步驟和層壓步驟.

PCB 外面是經過預塗/預浸環氧樹脂的成品玻璃纖維片. 基板的原始部分也覆蓋有一層薄銅箔,現在包含用於銅跡線的蝕刻. 一旦外層和內層準備好, 是時候把他們推到一起了.

這些層的插入使用特殊壓台上的金屬夾進行處理. 每一層都使用專門的別針固定在桌子上. 進行層壓過程的技術人員首先放置一層預塗環氧樹脂,稱為預浸漬或預浸料. 在桌子的對齊盆中. 基材的一層單獨放置在預浸漬樹脂上, 接著是一層銅箔. 銅箔之後依次是更多的預浸漬樹脂片, 然後用一塊和最後一塊稱為壓板的銅完成.

一旦銅壓板就位, 堆棧已準備好進行硬壓. 技術人員將其帶到機械壓力機上並將各層壓在一起. 作為這個過程的一部分, 然後將銷釘穿過堆疊層以確保它們正確固定.

如果圖層固定正確, PCB 堆棧被帶到下一個印刷機, 層壓機. 層壓機使用一對加熱闆對疊層施加壓力和熱量. 板的熱量通常會熔化預浸料內部的環氧樹脂. 這和來自印刷​​機的壓力相結合,將 PCB 層的堆疊融合在一起.

當 PCB 層被壓在一起時, 有一點點開箱需要完成. 技術人員需要拆除之前的銷釘和頂壓板, 然後允許他們拉出實際的 PCB.

步 7: 鑽孔

鑽孔前, 使用 X 光機定位鑽孔點. 然後, 鑽出導向/定位孔,以便在鑽出更精確的孔之前保護 PCB 堆棧. 到了鑽這些洞的時候, 計算機引導的鑽頭用於打孔, 使用設計中的文件作為指導.

鑽孔完成後, 邊緣留下的任何額外的銅都被銼掉.

步 8: PCB電鍍

PCB製造- 電鍍

面板鑽孔後, 可以電鍍了. 電鍍過程使用化學品將 PCB 的所有不同層融合在一起. 徹底清洗後, PCB 浸泡在一系列化學品中. 此沐浴過程的一部分將面板塗上微米厚的銅層, 它沉積在最頂層並進入剛剛鑽出的孔中. 在孔完全用銅填充之前, 它們只是用來暴露構成面板內部的玻璃纖維基板. 在銅中沐浴這些孔覆蓋了先前鑽孔的壁.

步 9: 外層的成像和電鍍

在這個過程的早期 (步數 3), PCB板上塗有光刻膠. 在這個, 是時候再塗一層光刻膠了. 然而, 這次光刻膠只塗在外層, 因為它仍然需要成像. 一旦外層塗上光刻膠並成像, 它們的電鍍方式與上一步中 PCB 內層的電鍍方式完全相同. 然而, 雖然過程是一樣的, 外層鍍錫以幫助保護外層的銅.

步 10: 最後一次蝕刻

最後一次蝕刻外層時, 錫保護層用於在蝕刻過程中幫助保護銅. 使用前面提到的相同銅溶劑去除任何不需要的銅, 用錫保護蝕刻區域的有價值的銅.

一旦去除了所有不需要的銅, PCB 的連接已正確建立,並已準備好進行阻焊.

步 11: 應用阻焊層

PCB製造-阻焊

使面板完全準備好進行阻焊層應用, 他們要被清洗. 當 PCB 面板被清潔時, 油墨環氧樹脂與阻焊膜一起施加. 然後用紫外線照射電路板以標記出阻焊層的某些部分以去除.

完全去除不需要的阻焊層後, 將 PCB 放入烤箱並加熱,以便阻焊層固化.

步 12: 完成PCB和絲印

作為整理過程的一部分, PCB鍍銀, 金子, 或 HASL,以便組件能夠焊接到創建的焊盤上並保護銅.

PCB鍍銀或鍍金後, 作為必不可少的, 它是絲印的. 絲印工藝將所有有源信息打印在 PCB 上, 例如公司 ID 號, 製造商標誌, 和警告標籤.

一旦 PCB 被電鍍 & 絲印正確的信息, 它可以被送到最後的固化階段.

步 13: 電力可靠性測試

PCB 塗層和固化後 (如果有必要), 技術人員對 PCB 的不同區域進行一系列電氣測試,以確保功能正常. 執行的主要測試是隔離測試和電路連續性. 電路連續性測試檢查 PCB 中的任何中斷, 俗稱“開”。電路隔離測試, 另一方面, 檢查PCB各部分的隔離值,以檢查是否有任何短路. 雖然電氣測試主要是為了確保功能, 它們還可以測試初始 PCB 設計在製造過程中的表現如何.

還有其他測試可用於確定 PCB 是否完全正常. 用於執行此操作的少數主要測試之一被稱為“釘床”測試. 在這次測試中, 許多彈簧夾具連接到電路板上的測試點. 然後彈簧夾具對電路板上的測試點施加高達 200 克壓力,以查看 PCB 在其測試點承受高壓接觸的能力.

如果 PCB 已完全通過其電氣可靠性測試和製造商選擇實施的任何其他測試,則可以進入下一步: 切割.

步 14: 切割和仿形

PCB製造過程的最後一步是PCB的切割和刻痕. 這涉及從原始面板中切出不同的 PCB. 有兩種方法可以從原始面板上切割 PCB:

使用 V 型槽, 沿著板的側面切割對角線通道

使用路由器或數控機床, 切出 PCB 邊緣周圍的小標籤.

無論哪種方式, 您的 PCB 將能夠輕鬆脫離施工鑲板.

一般, PCB 面板具有更大的陣列或單獨的板, 如果適用, 刻痕和佈線,以便它們在組裝後可以從建築板上折斷.

當木板從建築板上脫落時, 有PCB製造的最終檢驗階段:

檢查板的一般清潔度,以確保沒有鋒利的邊緣, 毛刺, 或其他製造危害

可以直接進行目視檢查, 如果必要, 確保電路板符合行業規範並與數據中列出的詳細信息相匹配: 如果需要,技術人員還可以使用目視檢查來驗證 PCB 的物理尺寸和孔尺寸.

老虎機, 倒角, 斜面, 和埋頭孔是在佈線和製造過程中添加的, 有必要的

如果可能的話, 修復任何短路——然後使用與上面相同的電氣可靠性測試重新測試短路的電路板.

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