PCB電路板板廠生產流程介紹

2021-07-08 12:43:37 字數 3465 閱讀 3396



pcb從gerber檔案到pcb成品產出的整個生產流程。

1. gerber資料前處理

pcb上的佈線和功能特性都是由客戶設計的,而pcb板廠只負責將其製造出來,所以就跟大部分的設計者與製造者之間經常存在溝通是一樣一樣的,板廠經常會發現客戶送過來的設計資料不符合板廠的工藝能力,比如線寬、線距過小,孔徑過小等,臣妾辦不到啊,這時候板廠的eq或者dfm工程師就會跟你進行溝通確認。然後再從gerber檔案中匯出pcb生產的各道工序所需要的資料資料,如:各層線路,阻焊層,絲印層,表面處理,鑽孔等資料,這些再輸入到工序對應的生產器件裝置中。

gerber資料前處理

2. 電路板底片輸出

在嚴格的溫濕度控制環境下,用雷射底片繪圖機來繪製電路板的底片(film),這些底片在後續的電路板製造過程中拿來當做每一線路層的影像**用,在阻焊綠油製程中也需要用到底片。為了讓每一層線路x-y相對位置的正確性,會在每一張底片用雷射打孔以作為後續不同線路層的定位使用。

這種底片其實就是透明的pet材質印上黑色的影象,就類似我們早期上學使用的投影機上使用的膠片一樣。

電路板底片輸出

3. 電路板內層線路成型

多層電路板(4層以上)的內層結構通常以一整張的銅箔基板當材料,然後每乙個步驟都會經由酸洗來清潔銅箔表面,以確保沒有其他的灰塵或者雜質在上面,只要有任何一丁點的異物,會對後續的線路造成影響,接著會用機械研磨來粗化銅箔表面,以增強乾膜與銅箔的附著力,接著會在銅箔表面塗上一層乾膜。在銅箔基板的兩面各貼上一張內層的線路底片並架設於**機上,利用定位孔及吸真空將底片與銅箔基板精密貼合,在黃光區內使用紫外光照射,使底片上未被遮光的乾膜產生化學變化而固化與銅箔基板上,最後再用顯影液將未被**的乾膜去掉。

電路板內層線路成型

4. 內層線路蝕刻

蝕刻-》剝膜

一般會使用強鹼性的溶液來溶解火蝕刻掉暴露出來的銅面,也就說去掉沒有被乾膜覆蓋的銅面,蝕刻的時候要注意藥水配方和時間,越厚的銅箔需要越長時間及越寬的間隙並保留更寬的線路,因為蝕刻是除了會腐蝕掉暴露出來的銅箔,在乾膜邊緣的銅面也會受到或多或少的腐蝕。接著用去膜液將原本覆蓋在銅箔上的固化乾膜去掉,最後銅箔基板上只會留下設計中該有的線路銅箔。

內層線路蝕刻

5. 影像定位打靶孔

為了使內層與外層銅皮可以準確對位,所以使用ccd定位找到事先在底片上已經預設好的靶位並鑽出需要的定位靶孔。打靶孔的動作也必須作業在所有的內層與外層的線路上,這樣後續製程中才能將內外層的銅箔線路定位在同乙個基準上。

影像定位打靶孔

6. 層疊壓合

銅表面氧化處理-》碟版-》壓合-》撈邊銑靶

一般會先使用鹼性溶劑將銅表面做氧化處理,使之產生黑色的氧化銅,此氧化銅的結晶為針狀物,可以用來加強層與層之間的接觸力度。接著將製作完成的內層與膠片機外層的銅皮重疊在一起,這裡必須借助前面事先鑽好的定位孔來將內層與外層精準定位,接著透過高溫高壓的壓合機將彼此緊密結合在一起。

層疊壓合

7. 機械鑽孔

鑽孔的主要目的在製作導通孔(vias)用以連線各層之間需要連通的線路。多層板的導通孔會有各自不一樣導通需求,這裡僅以最簡單的4層板為例做說明,所以尚不涉及盲埋孔。為了節省時間及提高效率,鑽孔作業可以同時堆疊三片pcb一起作業,為了避免毛邊的產生,上方會鋪上鋁板,另外,下方會放置墊板以避免鑽頭直接撞擊檯面。其實也不一定是三片pcb一起作業,板廠會依照pcb厚度、孔徑大小、孔位精度等因素來決定pcb與堆疊數量。

依據經驗,鑽頭的轉速、鑽孔進刀的速度,鑽頭的壽命都是影響電路板成型後品質的重要因素,比如說毛邊產生會影響到後續的電鍍品質,進刀速度太快則會引起玻璃纖維的孔隙並造成日後的caf現象。

另外也有雷射鑽孔工藝給要求更高的板子使用,雷射可以鑽出更細的微孔(micro via),但費用也就相對高昂,一般高密度(hdi)板會使用雷射孔,有盲埋孔的板子也大多採用雷射孔。

機械鑽孔

8. 化學沉銅

除膠渣-》化學銅-》電鍍銅

因為鑽頭的高速旋轉會產生高溫,當高溫超過基材tg點(玻璃轉化溫度)時便會產生膠渣,若不將其去除,則內層的銅箔將無法透過電鍍銅形成通道,或形成通道但不穩定。除膠渣時會使用膨鬆劑浸泡約1-10分鐘,讓各種膠渣發生膨脹鬆弛,再進行去除。

接著會以化學方式,在不導電的孔壁先上一層薄銅。

化學沉銅

9. 外層壓膜顯影

其製作方式及原理與內層壓膜顯影方式相同,只是此時版面上已經有pth金屬化孔。

外層壓膜顯影

10.  電鍍銅/阻蝕層

接著以電鍍的方式,將銅電鍍到通孔中直至符合客戶的要求,一般會要求25um以上。請注意這時候有乾膜的地方可以防止被鍍上銅,但其他未被乾膜覆蓋的地方也會增加大約25um厚度的銅。

電鍍銅/阻蝕層

11. 蝕刻外層線路

電路板蝕刻後外層線路已然成型,而且與設計的線路一樣了,這時候蝕刻阻膜已經沒有需要也必須去除,以免影響後續的表面處理,剝除阻蝕層通常以高壓噴淋藥劑的方式進行。

蝕刻外層線路

12. 阻焊層

阻焊層的主要目的是區分焊接組裝區與非焊接區,另外也可以防止銅層氧化且達到美觀的要求。原本以為阻焊層是選擇性印刷上去的,沒想到的是將整片板子全部印上阻焊漆,接著進烘烤箱做預烘烤,然後也是使用底片(film)做接觸式的**動作,將底片上的影像轉移到阻焊漆上面,接著用uv將沒有被光遮罩住的地方提供烘乾讓阻焊漆真正附著於電路板上,最後在進化學槽清洗掉光罩的區域,露出可以焊接的銅面。

如果是比較簡單的阻焊層或者是尺寸公差比較大的阻焊,也可以用絲網印刷的選擇性印刷阻焊。

阻焊層13. enig化學鎳金

enig表面處理工藝一般是現在銅焊盤製作化學鎳沉積,通過控制時間與溫度來控制鎳層的厚度,再利用剛沉積完成的新鮮鎳活性,將鎳的焊盤進入酸性的金水中,通過化學置換反應將金從溶液中置換到焊盤表面,也就說置換掉鎳,而部分表面的鎳則會溶入金水中。置換上來的金會逐漸將鎳層覆蓋,直到鎳層全部覆蓋後該置換反應將自動停止,清洗焊盤表面汙物後工藝即可完成。

enig化學鎳金

14. 電鍍硬金

電鍍硬金屬於選擇性電鍍,其目的是為了增加其耐摩擦性,所以影片中可以看到使用膠帶把不需要電鍍硬金的部分貼起來,只露出需要被電鍍的地方,影片中只有部分pcb浸泡在電鍍液當中。

電鍍硬金

15. 絲印

早期的文字(白漆)幾乎都是使用絲印的方式完成,不過絲印的油墨需要新增溶劑且具有揮發性,對人體不利,現在有些新式的文字印刷已經改用噴墨印刷,而且還非常的快捷準確。不論是絲印還是噴墨印刷後都需要經過烤箱固話白漆。不過現在國內量產的pcb還是有大部分用絲網印刷工藝。

到此,電路板的製程就算完成了,後面就算電測、分析和包裝而已。

絲印16. 飛針測試

電路板的樣板測試通常使用飛針測試,如果數量多的時候也可以使用針床測試以節省時間,其測試主要為開/短路測試

飛針測試

17. 成型分板

電路板的外形成型,通常使用銑床分板機,透過cnc電腦控制來製作出電路板的外形並分板,這裡的分板是從基板尺寸分成拼板

成型分板

18. v-cut

如果有v-cut需求的板子才需要在定義的地方切出v型槽

v-cut

19. 外觀檢查幷包裝發貨

最後的外觀檢查並真空包裝發貨

外觀檢查幷包裝發貨

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