動(dòng)態(tài)圖解：PCB電路板制作過(guò)程

PCB的制作非常復雜，以四層印制板為例，其制作過(guò)程主要包括了PCB布局、芯板的制作、內層PCB布局轉移、芯板打孔與檢查、層壓、鉆孔、孔壁的銅化學(xué)沉淀、外層PCB布局轉移、外層PCB蝕刻等步驟。

01、PCB布局

PCB制作第一步是整理并檢查PCB布局（Layout）。PCB制作工廠(chǎng)收到PCB設計公司的CAD文件，由于每個(gè)CAD軟件都有自己獨特的文件格式，所以PCB工廠(chǎng)會(huì )轉化為一個(gè)統一的格式——Extended Gerber RS-274X 或者 Gerber X2。然后工廠(chǎng)的工程師會(huì )檢查PCB布局是否符合制作工藝，有沒(méi)有什么缺陷等問(wèn)題。

02、芯板的制作

清洗覆銅板，如果有灰塵的話(huà)可能導致最后的電路短路或者斷路。

下圖是一張8層PCB的圖例，實(shí)際上是由3張覆銅板（芯板）加2張銅膜，然后用半固化片粘連起來(lái)的。制作順序是從最中間的芯板（4、5層線(xiàn)路）開(kāi)始，不斷地疊加在一起，然后固定。4層PCB的制作也是類(lèi)似的，只不過(guò)只用了1張芯板加2張銅膜。

03、內層PCB布局轉移

先要制作最中間芯板（Core）的兩層線(xiàn)路。覆銅板清洗干凈后會(huì )在表面蓋上一層感光膜。這種膜遇到光會(huì )固化，在覆銅板的銅箔上形成一層保護膜。

將兩層PCB布局膠片和雙層覆銅板，最后插入上層的PCB布局膠片，保證上下兩層PCB布局膠片層疊位置精準。

感光機用UV燈對銅箔上的感光膜進(jìn)行照射，透光的膠片下，感光膜被固化，不透光的膠片下還是沒(méi)有固化的感光膜。固化感光膜底下覆蓋的銅箔就是需要的PCB布局線(xiàn)路，相當于手工PCB的激光打印機墨的作用。

然后用堿液將沒(méi)有固化的感光膜清洗掉，需要的銅箔線(xiàn)路將會(huì )被固化的感光膜所覆蓋。

然后再用強堿，比如NaOH將不需要的銅箔蝕刻掉。

將固化的感光膜撕掉，露出需要的PCB布局線(xiàn)路銅箔。

04、芯板打孔與檢查

芯板已經(jīng)制作成功。然后在芯板上打對位孔，方便接下來(lái)和其它原料對齊。

芯板一旦和其它層的PCB壓制在一起就無(wú)法進(jìn)行修改了，所以檢查非常重要。會(huì )由機器自動(dòng)和PCB布局圖紙進(jìn)行比對，查看錯誤。

05、層壓

這里需要一個(gè)新的原料叫做半固化片，是芯板與芯板（PCB層數>4），以及芯板與外層銅箔之間的粘合劑，同時(shí)也起到絕緣的作用。

下層的銅箔和兩層半固化片已經(jīng)提前通過(guò)對位孔和下層的鐵板固定好位置，然后將制作好的芯板也放入對位孔中，最后依次將兩層半固化片、一層銅箔和一層承壓的鋁板覆蓋到芯板上。

將被鐵板夾住的PCB板子們放置到支架上，然后送入真空熱壓機中進(jìn)行層壓。真空熱壓機里的高溫可以融化半固化片里的環(huán)氧樹(shù)脂，在壓力下將芯板們和銅箔們固定在一起。

層壓完成后，卸掉壓制PCB的上層鐵板。然后將承壓的鋁板拿走，鋁板還起到了隔離不同PCB以及保證PCB外層銅箔光滑的責任。這時(shí)拿出來(lái)的PCB的兩面都會(huì )被一層光滑的銅箔所覆蓋。

06、鉆孔

要將PCB里4層毫不接觸的銅箔連接在一起，首先要鉆出上下貫通的穿孔來(lái)打通PCB，然后把孔壁金屬化來(lái)導電。

用X射線(xiàn)鉆孔機機器對內層的芯板進(jìn)行定位，機器會(huì )自動(dòng)找到并且定位芯板上的孔位，然后給PCB打上定位孔，確保接下來(lái)鉆孔時(shí)是從孔位的正中央穿過(guò)。

將一層鋁板放在打孔機機床上，然后將PCB放在上面。為了提高效率，根據PCB的層數會(huì )將1~3個(gè)相同的PCB板疊在一起進(jìn)行穿孔。最后在最上面的PCB上蓋上一層鋁板，上下兩層的鋁板是為了當鉆頭鉆進(jìn)和鉆出的時(shí)候，不會(huì )撕裂PCB上的銅箔。

在之前的層壓工序中，融化的環(huán)氧樹(shù)脂被擠壓到了PCB外面，所以需要進(jìn)行切除?？磕ｃ姶哺鶕CB正確的XY坐標對其外圍進(jìn)行切割。

07、孔壁的銅化學(xué)沉淀

由于幾乎所有PCB設計都是用穿孔來(lái)進(jìn)行連接的不同層的線(xiàn)路，一個(gè)好的連接需要25微米的銅膜在孔壁上。這種厚度的銅膜需要通過(guò)電鍍來(lái)實(shí)現，但是孔壁是由不導電的環(huán)氧樹(shù)脂和玻璃纖維板組成。

所以第一步就是先在孔壁上堆積一層導電物質(zhì)，通過(guò)化學(xué)沉積的方式在整個(gè)PCB表面，也包括孔壁上形成1微米的銅膜。整個(gè)過(guò)程比如化學(xué)處理和清洗等都是由機器控制的。

固定PCB

清洗PCB

運送PCB

08、外層PCB布局轉移

接下來(lái)會(huì )將外層的PCB布局轉移到銅箔上，過(guò)程和之前的內層芯板PCB布局轉移原理差不多，都是利用影印的膠片和感光膜將PCB布局轉移到銅箔上，唯一的不同是將會(huì )采用正片做板。

內層PCB布局轉移采用的是減成法，采用的是負片做板。PCB上被固化感光膜覆蓋的為線(xiàn)路，清洗掉沒(méi)固化的感光膜，露出的銅箔被蝕刻后，PCB布局線(xiàn)路被固化的感光膜保護而留下。

外層PCB布局轉移采用的是正常法，采用正片做板。PCB上被固化的感光膜覆蓋的為非線(xiàn)路區。清洗掉沒(méi)固化的感光膜后進(jìn)行電鍍。有膜處無(wú)法電鍍，而沒(méi)有膜處，先鍍上銅后鍍上錫。退膜后進(jìn)行堿性蝕刻，最后再退錫。線(xiàn)路圖形因為被錫的保護而留在板上。

將PCB用夾子夾住，將銅電鍍上去。之前提到，為了保證孔位有足夠好的導電性，孔壁上電鍍的銅膜必須要有25微米的厚度，所以整套系統將會(huì )由電腦自動(dòng)控制，保證其精確性。

9、外層PCB蝕刻

接下來(lái)由一條完整的自動(dòng)化流水線(xiàn)完成蝕刻的工序。首先將PCB板上被固化的感光膜清洗掉。然后用強堿清洗掉被其覆蓋的不需要的銅箔。再用退錫液將PCB布局銅箔上的錫鍍層退除。清洗干凈后4層PCB布局就完成了。