构建标准刚性多层PCB的逐步指南
制造PCB所需的步骤可能从标准的刚性多层电路板到高密度互连(HDI)或柔性PCB不等,逐步增加复杂度。当面对大量行业专属术语和厂商专属软件时,流程可能会让人感到困惑。本教程定义了标准刚性多层PCB的制造工艺,重点介绍了如何将收到的客户文件转换为工作板。
图1展示了PCB制造步骤的流程图。请注意,这不包括更复杂的工艺,如帐篷通孔或填充通孔。

图1:标准刚性多层PCB的PCB制造工艺,采用简单电镀穿孔。
从客户文件到实际生产数据
第一步,收到的客户文件格式不同,包括ODB++、IPC-2581,或最常见的标准Gerber文件(RS-274-D)。IPC推动制定统一行业标准,使数据能够在整个生产过程中无缝传输和使用,使IPC-2581逐渐流行。工程团队将审查这些文件;计算机辅助制造(CAM)和规划则针对特定的PCB制造进行。
这些文件会送交工程师审核,以确保它们可制造,且没有缺陷会毁掉整批电路板。工程师选择基材和面板尺寸(每个PCB厂通常有不同的标准面板尺寸可供选择)。底材由刚性材料混合而成,如层压板和预压板,以及铜箔。预产片是松散织造的玻璃织物,经过未固化树脂“预浸渍”;这些材料两侧均不含铜。层压芯由树脂和玻璃织物组成,两侧为铜,已经固化。层压岩芯实际上使用一种或多层预预压层压并硬化。标准PCB使用常见的FR-4材料。
如果同时使用预压板,工程部门会确定堆叠,端部厚度取决于预压材料的样式、铜箔厚度以及层压芯(见图2)。

图2:标准的四层PCB尺寸,1盎司全铜层。
此外,在此过程中还会生成制造“旅行器”。旅行器是随电路板在每个制造步骤中附带的实物文件,用于跟踪进度并提供关键的PCB信息,如路由规格、原材料和质量检查点。如果客户未分配特定需求,IPC第二类标准将默认使用。在整个过程中,会使用检查点来验证面板的可接受性。
内层加工:显影、蚀刻和带状
加工涉及内层和外层加工,并通过锡镀层和焊锡掩膜完成板面成型。对于内层,材料会被发放和准备;芯层通过酸液浸泡清洗,基板涂覆光刻胶。此时,从计算机导出的图案被转移到光阻涂层上,显示光刻胶中的聚合图案。然后将电路板放入显影液中,去除不必要的电阻。因此,所需的电路图案在光刻胶中可见,需要蚀刻去除周围的铜。这种刻蚀通常通过氯化铁浴法完成,去除多余的裸铜,留下光阻/铜电路的图案。最后,光阻被剥离,形成所需的铜电路图案。完成的内层图层会显示相同的图像放置在阵列中的面板上。所有内层磁芯在层压成多层板之前都会经过自动光学检测。使用截面分析来验证表面和孔壁的镀层厚度。
层压
在所有内层完成后,每层表面通过氧化工艺进行粗糙处理,以促进层压过程中的附着力。层压是将所有层按原设计堆叠,然后用压机压在一起。层压是指按照原始设计系统地堆叠每一层,然后通过压机施加压力以实现内聚力。这些测试遵循压制循环,规定在规定时间内施加的压力和热量水平。
铜镀层
钻孔和清洁的下一步是通过在PCB上钻孔来制作孔孔。这些电路可以用来通过元件的引脚安装,也可以确保电路板的各个层能够以多层PCB对齐排列。首先,对电路板进行X光检查,确保各层在钻孔前完全对齐。然后就可以开始钻探了。
钻探有几个需要考虑的地方。钻机本身会融化树脂,导致树脂在通孔上来回流动,从而阻碍了必要的铜镀层。这需要用涂污或蚀刻工艺进行清洁。孔洞清理完毕后,使用无电铜板在孔中沉积一层铜。电解铜镀层可加厚至特定厚度。之后,外层最终被处理,留下最终的铜版和成品板材。外层过程与内层过程几乎相同过程。
焊锡掩膜与丝印
最后步骤是焊锡掩盖和丝印,液态焊锡掩盖孔孔,以保护焊孔在PCB上焊接时的安全。丝印通过喷墨打印名称、数字、符号、零件识别信息及其他文本元素在焊锡掩层上方进行。
最终检查
在最终检查过程中,委员会会经历标准化的检查流程(见图3)。每个订单都经过C=0随机抽样,以确定每个零件编号的孔和尺寸是否符合规定的公差。订单通过尺寸检查后,根据其需求安排电气测试。每笔订单的最后一步是100%目视检查:每个部件在装箱发货前都会对工艺、质量、清洁度及其他属性进行检查。

图3:董事会接受标准化检查流程。
总结
制造PCB的过程涉及许多复杂的步骤。因此,错误的作和规划不周可能引发多米诺骨牌效应,导致董事会无法正常运作或不符合规格。为了降低高量订单的风险,应与经验丰富的制造工厂合作,提供从认证到设备的完整基础设施。AdvancedPCB拥有传统和专业知识,能够快速排查和制造更复杂PCB的标准,适用于小批量和大规模。
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