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制造升级，来看看电子制造中的PCB制造

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2020-04-06

导读：论制造谁也比不过中国人，现在大力发展芯片、半导体、国产系统等，其中PCB已经很厉害了，如果没有见过就只能想象

论制造谁也比不过中国人，现在大力发展芯片、半导体、国产系统等，其中PCB已经很厉害了，如果没有见过就只能想象，有条件可以去工厂，没有就看视频。总有参观学习的门路。

跟着电子技能的飞速开展，现代电子产品变得越来越小，功用越来越杂乱，对电子元器件起支撑和互连效果的打印电路板(PCB)从单面开展到双面、多层，向高精度、高密度和高可靠性方向开展，体积不断减小，密度呈指数添加，需求电路板上加工的孔径越来越小，孔的数

目不断添加，孔间间隔越来越小。因而，需求高品质的微小孔加工技能。

印制电路板是电子产品的关键电子互连件和各电子零件装载的基板，可用于消费电子及计算机用板类产品、存储、数据中心、新能源汽车和智能驾驶等领域。随着5G等电子信息技术产业转移，印制电路板（PCB）行业也迎来增长风口。2006年中国已经取代日本，成为全球产值最大的PCB生产基地，远远高于全球行业的增长速度。国内PCB行业形成一超多强格局，A股上市公司主营业务属于印制电路板行业的公司共有24家，市值和规模排名前四的公司为鹏鼎控股、深南电路、生益科技、泸电股份，形成一超多强格局。

印制电路板的规格比较复杂，产品种类多，一般可以按照PCB的层数、柔软度和材料来分类。按层数可区分为：单面板、双面板和多层板；按柔软度可区分为刚性印制电路板和柔性印制电路板。中国PCB生产企业约有600家，加上设备和材料厂商共约有1000家。企业的总体规模是三资企业占优势，无论是投资规模、生产技术、产量产值都是三资企业强于一般国有企业和集体企业。中国的印制电路工业主要分布于东南沿海地区，这也是PCB行业的对水的需求量较大有关，这些地区的水资源相对丰富，长江三角洲和珠海三角洲相加，达到全国总量的90%，目前长江三角洲与珠江三角洲比值约1∶1。

打印电路板厂的标准比较杂乱，产品种类多。打印电路板中使用最广的环氧树脂基复合资料的微小孔(直径0.6mm以下为小孔，0.3mm以下为微孔)加工技能。复合资料电路板脆性大、硬度高，纤维强度高、耐性大、层间剪切强度低、各向异性，导热性差且纤维和树脂的热膨胀系数相差很大，当切削温度较高时，易于在切削区周围的纤维与基体界面发生热应力；当温度过高时，树脂熔化粘在切削刃上，致使加工和排屑艰难。钻削复合资料的切削力很不均匀，易发生分层、毛刺以及劈裂等缺点，加工质量难以确保。这种资料对加工东西的磨蚀性极强，刀具磨损相当严重，刀具的磨损反过来又会致使更大的切削力和发生热量，假如热量不能及时散去，会致使PCB资料中低熔点组元的熔化及复合资料层与层之间的剥离。因而PCB复合资料属于难加工非金属复合资料，其加工机理与金属资料彻底不一样。当前微小孔加工办法首要有机械钻削和激光钻削。

没参观过PCB电路板板厂的工程师不是好工程师，没有见过PCB生产的工程教师不是好的工程教师，正如没上过前线的指挥官不是好的指挥官一个道理。如果您遗憾没有参观PCB板厂，这里提供一组视频，通过视频来了解一下整个PCB生产制造的流程，这是一个关于EURO CIRCUITS板厂的产线宣传视频，我们可以看到PCB从Gerber文件到PCB成品产出的整个生产流程。

下面是流程，蓝色字体是每个阶段的视频，之前发过，这里总结一下：

0、EURO CIRCUITS 介绍

德国PCB线路板公司

1. Gerber资料前处理

PCB板厂只负责制造，所以设计者与制造者之间的制造前沟通很重要，比如线宽、孔径大小等。然后再从Gerber文件中导出PCB生产的各道工序所需要的数据输入到对应的生产器件设备中。

2. 电路板底片输出

在严格的温湿度控制环境下，用激光底片绘图机来绘制电路板的底片（Film），这些底片在后续的影像曝光、阻焊绿油制程中用到。在每一张底片用激光打孔作定位使用。这种底片其实就是透明的PET材质印上黑色的图像，类似于胶片。

3. 电路板内层线路成型

多层电路板（4层以上）的内层结构通常以一整张的铜箔基板当材料，然后每一个步骤都会经由酸洗来清洁铜箔表面，以确保没有其他的灰尘或者杂质在上面，只要有任何一丁点的异物，会对后续的线路造成影响，接着会用机械研磨来粗化铜箔表面，以增强干膜与铜箔的附着力，接着会在铜箔表面涂上一层干膜。在铜箔基板的两面各贴上一张内层的线路底片并架设于曝光机上，利用定位孔及吸真空将底片与铜箔基板精密贴合，在黄光区内使用紫外光照射，使底片上未被遮光的干膜产生化学变化而固化与铜箔基板上，最后再用显影液将未被曝光的干膜去掉。

4. 内层线路蚀刻

一般会使用强碱性的溶液来溶解蚀刻掉暴露出来的铜面，也就说去掉没有被干膜覆盖的铜面，蚀刻的时候要注意药水配方和时间，越厚的铜箔需要越长时间及越宽的间隙并保留更宽的线路，因为蚀刻是除了会腐蚀掉暴露出来的铜箔，在干膜边缘的铜面也会受到或多或少的腐蚀。接着用去膜液将原本覆盖在铜箔上的固化干膜去掉，最后铜箔基板上只会留下设计中该有的线路铜箔。

5. 影像定位打靶孔

为了使内层与外层铜皮可以准确对位，所以使用CCD定位找到事先在底片上已经预设好的靶位并钻出需要的定位靶孔。打靶孔的动作也必须作业在所有的内层与外层的线路上，这样后续制程中才能将内外层的铜箔线路定位在同一个基准上。

6. 层叠压合

一般会先使用碱性溶剂将铜表面做氧化处理，使之产生黑色的氧化铜，此氧化铜的结晶为针状物，可以用来加强层与层之间的接触力度。接着将制作完成的内层与胶片机外层的铜皮重叠在一起，这里必须借助前面事先钻好的定位孔来将内层与外层精准定位，接着透过高温高压的压合机将彼此紧密结合在一起。

7. 机械钻孔

钻孔的主要目的在制作导通孔（vias）用以连接各层之间需要连通的线路。多层板的导通孔会有各自不一样导通需求，这里仅以最简单的4层板为例做说明，所以尚不涉及盲埋孔。为了节省时间及提高效率，钻孔作业可以同时堆叠三片PCB一起作业，为了避免毛边的产生，上方会铺上铝板，另外，下方会放置垫板以避免钻头直接撞击台面。其实也不一定是三片PCB一起作业，板厂会依照PCB厚度、孔径大小、孔位精度等因素来决定PCB与堆叠数量。

依据经验，钻头的转速、钻孔进刀的速度，钻头的寿命都是影响电路板成型后品质的重要因素，比如说毛边产生会影响到后续的电镀品质，进刀速度太快则会引起玻璃纤维的孔隙并造成日后的CAF现象。

另外也有激光钻孔工艺给要求更高的板子使用，镭射可以钻出更细的微孔（Micro Via），但费用也就相对高昂，一般高密度（HDI）板会使用激光孔，有盲埋孔的板子也大多采用激光孔。

8. 化学沉铜

除胶渣-》化学铜-》电镀铜

因为钻头的高速旋转会产生高温，当高温超过基材Tg点（玻璃转化温度）时便会产生胶渣，若不将其去除，则内层的铜箔将无法透过电镀铜形成通道，或形成通道但不稳定。除胶渣时会使用膨松剂浸泡约1-10分钟，让各种胶渣发生膨胀松弛，再进行去除。

接着会以化学方式，在不导电的孔壁先上一层薄铜。

9. 外层压膜显影

其制作方式及原理与内层压膜显影方式相同，只是此时版面上已经有PTH金属化孔。

10. 电镀铜/阻蚀层

接着以电镀的方式，将铜电镀到通孔中直至符合客户的要求，一般会要求25um以上。请注意这时候有干膜的地方可以防止被镀上铜，但其他未被干膜覆盖的地方也会增加大约25um厚度的铜。

11. 蚀刻外层线路

电路板蚀刻后外层线路已然成型，而且与设计的线路一样了，这时候蚀刻阻膜已经没有需要也必须去除，以免影响后续的表面处理，剥除阻蚀层通常以高压喷淋药剂的方式进行。

12. 阻焊层

阻焊层的主要目的是区分焊接组装区与非焊接区，另外也可以防止铜层氧化且达到美观的要求。原本以为阻焊层是选择性印刷上去的，没想到的是将整片板子全部印上阻焊漆，接着进烘烤箱做预烘烤，然后也是使用底片（Film）做接触式的曝光动作,将底片上的影像转移到阻焊漆上面，接着用UV将没有被光遮罩住的地方提供烘干让阻焊漆真正附着于电路板上，最后在进化学槽清洗掉光罩的区域，露出可以焊接的铜面。

如果是比较简单的阻焊层或者是尺寸公差比较大的阻焊，也可以用丝网印刷的选择性印刷阻焊。

13. ENIG化学镍金

ENIG表面处理工艺一般是现在铜焊盘制作化学镍沉积，通过控制时间与温度来控制镍层的厚度，再利用刚沉积完成的新鲜镍活性，将镍的焊盘进入酸性的金水中，通过化学置换反应将金从溶液中置换到焊盘表面，也就说置换掉镍，而部分表面的镍则会溶入金水中。置换上来的金会逐渐将镍层覆盖，直到镍层全部覆盖后该置换反应将自动停止，清洗焊盘表面污物后工艺即可完成。

14. 电镀硬金

其目的是为了增加其耐摩擦性，所以影片中可以看到使用胶带把不需要电镀硬金的部分贴起来，只露出需要被电镀的地方，影片中只有部分PCB浸泡在电镀液当中。

15. 丝印

早期的文字（白漆）几乎都是使用丝印的方式完成，现在有些新式的文字印刷已经改用喷墨印刷，最后经过烤箱固话白漆。现在国内量产的PCB还有用丝网印刷工艺。

到此，电路板的制程就算完成了，后面就算电测、分析和包装而已。

16. 飞针测试

样板质量测试，如果数量多的时候也可以使用针床测试以节省时间，其测试主要为开/短路测试

17. 成型分板

通常使用铣床分板机，透过CNC电脑控制来制作出电路板的外形并分板，这里的分板是从基板尺寸分成拼板

18. V-Cut

如果有V-Cut需求的板子才需要在定义的地方切出V型槽

19. 外观检查并包装发货

最后是外观检查并真空包装发货

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