印刷電路板 (PCB) 是幾乎所有電子設備的基石。 這些驚人的 PCB 可以在許多高級和基本電子產品中找到，包括 Android 手機、筆記本電腦、計算機、計算器、智能手錶等。 在非常基本的語言中，PCB 是在設備中路由電子信號的板，這導致設計人員設置設備的電氣性能和要求。

PCB 由 FR-4 材料製成的基板和整個電路中的銅路徑以及整個電路板上的信號組成。

在進行PCB設計之前，電子電路設計師必須參觀PCB製造車間，以充分了解PCB製造的能力和局限性。 設備。 這很重要，因為許多 PCB 設計人員不了解 PCB 製造設施的限制，當他們將設計文件發送到 PCB 製造車間/設施時，他們返回並要求更改以滿足 PCB 製造過程的容量/限制。 但是，如果電路設計師為一家沒有內部PCB製造車間的公司工作，而該公司將工作外包給國外PCB製造廠，那麼設計師必須在線聯繫製造商並要求限製或規格，例如如每分鐘最大銅板厚度、最大層數、最小孔徑和 PCB 面板的最大尺寸。

在本文中，我們將重點介紹PCB製造過程，因此本文將有助於電路設計人員逐步了解PCB製造過程，避免設計錯誤。

PCB製造工藝步驟

第 1 步：PCB 設計和 GERBER 文件

< > 電路設計人員在 CAD 軟件中繪製原理圖，用於佈局 PCB 設計。 設計人員必須與 PCB 製造商就用於佈局 PCB 設計的軟件進行協調，以免出現兼容性問題。 最流行的 CAD PCB 設計軟件是 Altium Designer、Eagle、ORCAD 和 Mentor PADS。

在 PCB 設計被製造接受後，設計人員將從 PCB 製造商接受的設計中生成一個文件。 該文件稱為 GERBER 文件。 Gerber 文件是大多數 PCB 製造商用來顯示 PCB 佈局組件的標准文件，例如銅跟踪層和焊接掩模。 Gerber 文件是 2D 矢量圖像文件。 擴展的 Gerber 提供完美的輸出。

該軟件具有用戶/設計師定義的算法，其中包含關鍵元素，例如軌道寬度、板邊緣間距、跡線和孔間距以及孔尺寸。 該算法由設計人員運行以檢查設計中的任何錯誤。 設計經過驗證後，將發送給 PCB 製造商，在那裡檢查 DFM。 DFM（製造設計）檢查用於確保 PCB 設計的最小公差。

< 乙> 第 2 步：GERBER 拍照

用於打印 PCB 照片的專用打印機稱為繪圖儀。 這些繪圖儀將在膠片上打印電路板。 這些膠片用於對 PCBS 成像。 繪圖儀的印刷技術非常準確，可以提供非常詳細的 PCB 設計。

從繪圖儀上取下的塑料片是一塊用黑色墨水印刷的 PCB。 在內層的情況下，黑色墨水代表導電銅軌，而空白部分是非導電部分。 另一方面，對於外層，黑色墨水將被蝕刻掉，空白區域將用於銅。 這些薄膜應妥善存放，以避免不必要的接觸或指紋。

每一層都有自己的薄膜。 焊接面罩有單獨的薄膜。 所有這些薄膜必須對齊在一起才能繪製 PCB 對齊。 這種 PCB 對齊是通過調整適合貼膜的工作台來實現的，並且可以在工作台稍作校准後實現最佳對齊。 這些薄膜必須有對準孔才能準確地相互固定。 定位銷將裝入定位孔中。

第三步：內印：光刻膠和銅

這些照相膠片現在印在銅箔上。 PCB的基本結構由層壓板製成。 芯材是環氧樹脂和玻璃纖維稱為基材。 層壓板接收構成 PCB 的銅。 基板為 PCBS 提供了強大的平台。 兩面都覆有銅。 該過程包括去除銅以揭示薄膜的設計。

去污對於從銅層壓板上清潔 PCBS 很重要。 確保 PCB 上沒有灰塵顆粒。 否則，電路可能短路或開路

現在使用光刻膠膜。 光刻膠由光敏化學品製成，當施加紫外線輻射時會變硬。 必須確保照相膠片和光刻膠完全匹配。

這些照相膠片和光刻膠片通過固定銷固定在層壓板上。 現在應用紫外線輻射。 照相膠片上的黑色墨水會阻擋紫外線，從而防止下面的銅和黑色墨水痕跡下面的光刻膠硬化。 透明區域將受到紫外線照射，從而硬化將被去除的多余光刻膠。

然後用鹼性溶液清潔板以去除多餘的光刻膠。 電路板現在將乾燥。

PCBS 現在可以用防腐蝕劑覆蓋用於製作電路軌道的銅線。 如果板子是兩層，那麼就用它鑽孔，否則要多走一步。

步驟 4：去除不需要的銅

使用強力銅溶劑溶液去除多餘的銅，就像鹼性溶液去除多餘的光刻膠一樣。 硬化光刻膠下面的銅不會被去除。

現在硬化的光刻膠將被去除以保護所需的銅。 這是通過用另一種溶劑洗掉 PCB 來完成的。

第 5 步：層對齊和光學檢查

準備好所有圖層後，它們會相互對齊。 這可以通過在上一步中描述的壓印定位孔來完成。 技術人員將所有層放置在稱為“光學沖頭”的機器中。 這台機器將準確地打孔。

放置的層數和發生的錯誤是不可逆轉的。

自動光學檢測器將使用激光檢測任何缺陷並將數字圖像與 Gerber 文件進行比較。

第 6 步：添加圖層和綁定

在這個階段，包括外層在內的所有層都粘在一起。 所有層都將堆疊在基板的頂部。

外層由玻璃纖維“預浸”製成，並帶有稱為預浸的環氧樹脂。 基板的頂部和底部將覆蓋有銅跡線蝕刻的薄銅層。

帶有金屬夾的重型鋼製工作台，用於粘合/壓制層。 這些層緊緊固定在工作台上，以避免在校準過程中移動。

將預浸料層安裝在校準台上，然後在其上安裝基板層，然後放置銅板。 更多的預浸料板以類似的方式放置，最後鋁箔完成堆疊。

計算機將使壓機過程自動化，以受控的速度加熱和冷卻堆棧。

現在技術人員將拆下銷釘和壓板以打開包裝。

第 7 步：鑽孔

現在是在堆疊的 PCBS 中鑽孔的時候了。 精密鑽頭可高精度實現100微米直徑的孔。 該鑽頭是氣動的，主軸轉速約為 300K RPM。 但即使有這樣的速度，鑽孔過程也需要時間，因為每個孔都需要時間才能完美地鑽孔。 使用基於 X 射線的標識符準確識別鑽頭位置。

鑽孔文件也由 PCB 設計人員在早期為 PCB 製造商生成。 該鑽孔文件確定了鑽頭的微小移動並確定了鑽孔的位置。這些孔現在將變成鍍通孔和孔。

步驟 8：電鍍和銅沉積

經過仔細清潔後，PCB 面板現在已化學沉積。 在此期間，銅薄層（1 微米厚）沉積在面板表面。 銅流入鑽孔。 孔壁完全鍍銅。 浸漬、脫模全過程由電腦控制

第 9 步：對外層進行成像

和內層一樣，外層塗有光刻膠，連接在一起的半固化片和黑色墨膜現在已經在紫外線照射下的黃色房間裡爆裂了。 光刻膠變硬。 現在用機器清洗面板以去除由黑色墨水的不透明性保護的硬化抗蝕劑。

第十步：電鍍外層：

帶有薄銅層的電鍍板。 在最初的鍍銅之後，面板被鍍錫以去除留在板上的任何銅。 蝕刻階段的錫可防止面板的所需部分被銅密封。 蝕刻可從面板上去除不需要的銅。

第 11 步：蝕刻

不需要的銅和銅將從殘留的抗蝕劑層中去除。 化學品用於清潔多餘的銅。 另一方面，錫覆蓋了所需的銅。 它現在終於導致正確的連接和軌道

第 12 步：焊接面罩應用

清潔面板，環氧樹脂阻焊油墨將覆蓋面板。 紫外線輻射通過焊接面罩照相膠片施加到板上。 覆蓋部分保持未硬化，將被移除。 現在將電路板放入烤箱中修復焊錫膜。

第十三步：表面處理

HASL（熱風焊料整平）為 PCBS 提供額外的焊接能力。 RayPCB (https://raypcb.com/pcb-fabrication/) 提供浸金和浸銀 HASL。 HASL 提供均勻的焊盤。 這導致表面光潔度。

第 14 步：絲網印刷

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PCBS處於最後階段，接受表面噴墨打印/書寫。 這用於表示與 PCB 相關的重要信息。

第 15 步：電氣測試

最後階段是對最終 PCB 的電氣測試。 自動過程驗證 PCB 的功能以匹配原始設計。 在RayPCB，我們提供飛針測試或甲床測試。

第 16 步：分析

最後一步是從原始面板上切割板。 路由器通過沿電路板邊緣創建小標籤來用於此目的，以便電路板可以輕鬆地從面板中彈出。