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4層PCB板的制作

發(fā)布時(shí)間：2018-01-31點(diǎn)擊數(shù)：載入中...

印制電路板（PCB）在電子產(chǎn)品中，起到支撐電路元件和器件的作用，同時(shí)還提供電路元件和器件之間的電氣連接。其實(shí)，PCB的設(shè)計(jì)不僅是排列、固定元器件，連通器件的引腳這樣簡(jiǎn)單，它的好壞對(duì)產(chǎn)品的抗干擾能力影響很大。甚至對(duì)今后的產(chǎn)品的性能起著決定性作用。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，元器件和產(chǎn)品的外形尺寸變得越來(lái)越小，工作頻率越來(lái)越高，使得pcb上元器件的密度大幅提高，這也就增加了pcb設(shè)計(jì)、加工的難度。因此，可以這樣說(shuō)，pcb設(shè)計(jì)始終是電子產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)中相當(dāng)重要的內(nèi)容之一。

1、PCB布局

PCB制作第一步是整理并檢查PCB布局。所謂布局就是把電路圖中所有元器件都合理地安排在面積有限的pcb上。從信號(hào)的角度講，主要有數(shù)字信號(hào)電路板、模擬信號(hào)電路板以及混合信號(hào)電路板3種。在設(shè)計(jì)混合信號(hào)電路板時(shí)，一定要仔細(xì)考慮，將元器件通過手工方式擺放在電路板的合適位置，以便將數(shù)字和模擬器件分開。PCB制作工廠收到PCB設(shè)計(jì)公司的CAD文件，由于每個(gè)CAD軟件都有自己獨(dú)特的文件格式，所以PCB工廠會(huì)轉(zhuǎn)化為一個(gè)統(tǒng)一的格式——Extended Gerber RS-274X 或者 Gerber X2。然后工廠的工程師會(huì)檢查PCB布局是否符合制作工藝，有沒有什么缺陷等問題。

2、芯板的制作

清洗覆銅板，如果有灰塵的話可能導(dǎo)致zui后的電路短路或者斷路。下面的圖是一張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zui中間的芯板（4、5層線路）開始，不斷地疊加在一起，然后固定。4層PCB的制作也是類似的，只不過只用了1張芯板加2張銅膜。

3、內(nèi)層PCB布局轉(zhuǎn)移

所以先要制作相當(dāng)中間芯板（Core）的兩層線路。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(hù)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(zhǔn)。

感光機(jī)用UV燈對(duì)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布局線路，相當(dāng)于手工PCB的激光打印機(jī)墨的作用。上期激光打印機(jī)的紙質(zhì)PCB布局中，黑色墨粉底下覆蓋是要保留的銅箔。而這期則是被黑色膠片覆蓋的銅箔將會(huì)被腐蝕掉，而透明的膠片下由于感光膜固化，所以被保留下來(lái)。然后用堿液將沒有固化的感光膜清洗掉，需要的銅箔線路將會(huì)被固化的感光膜所覆蓋。

4、內(nèi)層芯板蝕刻

然后再用強(qiáng)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布局線路銅箔。

5、芯板打孔與檢查

芯板已經(jīng)制作成功。然后在芯板上打?qū)ξ豢?，方便接下?lái)和其它原料對(duì)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(jī)器自動(dòng)和PCB布局圖紙進(jìn)行比對(duì)，查看錯(cuò)誤。前兩層的PCB板就已經(jīng)制作完成了

6、層壓

這里需要一個(gè)新的原料叫做半固化片（Prepreg）,是芯板與芯板（PCB層數(shù)>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)提前通過對(duì)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(duì)位孔中，zui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。

7、鉆孔

那如何將PCB里4層毫不接觸的銅箔連接在一起呢？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(dǎo)電。用X射線鉆孔機(jī)機(jī)器對(duì)內(nèi)層的芯板進(jìn)行定位，機(jī)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。將一層鋁板放在打孔機(jī)機(jī)床上，然后將PCB放在上面。由于鉆孔是一個(gè)比較慢的工序，為了提高效率，根據(jù)PCB的層數(shù)會(huì)將1~3個(gè)相同的PCB板疊在一起進(jìn)行穿孔。zui后在zui上面的PCB上蓋上一層鋁板，上下兩層的鋁板是為了當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)和鉆出的時(shí)候，不會(huì)撕裂PCB上的銅箔。

8、孔壁的銅化學(xué)沉淀

由于幾乎所有PCB設(shè)計(jì)都是用穿孔來(lái)進(jìn)行連接的不同層的線路，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電鍍來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是孔壁是由不導(dǎo)電的環(huán)氧樹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(dǎo)電物質(zhì)，通過化學(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)過程比如化學(xué)處理和清洗等都是由機(jī)器控制的。

9、外層PCB布局轉(zhuǎn)移

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

前面介紹的內(nèi)層PCB布局轉(zhuǎn)移采用的是減成法，采用的是負(fù)片做板。PCB上被固化感光膜覆蓋的為線路，清洗掉沒固化的感光膜，露出的銅箔被蝕刻后，PCB布局線路被固化的感光膜保護(hù)而留下。外層PCB布局轉(zhuǎn)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路區(qū)。清洗掉沒固化的感光膜后進(jìn)行電鍍。有膜處無(wú)法電鍍，而沒有膜處，先鍍上銅后鍍上錫。退膜后進(jìn)行堿性蝕刻，zui后再退錫。線路圖形因?yàn)楸诲a的保護(hù)而留在板上。

10、外層PCB蝕刻

接下來(lái)由一條完整的自動(dòng)化流水線完成蝕刻的工序。首先將PCB板上被固化的感光膜清洗掉。然后用強(qiáng)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。