PCB 生成和佈局

之前 PCB,電路由點對點佈線組成。 這種方法的可靠性很低,因為隨著電路老化,線路的破裂會導致線路節點斷路或短路。 繞線是電路技術的一大進步,它通過在連接點將小直徑導線繞在柱子上來提高電路的耐用性和可更換性。

印刷電路板

隨著電子工業從真空管和繼電器轉向矽半導體和集成電路,電子元件的尺寸和價格下降。 電子產品在消費領域的日益頻繁出現促使製造商尋找更小、更具成本效益的解決方案。 就這樣,PCB誕生了。 PCB的製造過程非常複雜。 以四層PCB為例,製造過程主要包括PCB佈局、核心板製作、內PCB佈局轉移、核心板鑽孔和檢查、層壓、鑽孔、孔壁銅化學沉澱、外PCB佈局轉移、外PCB蝕刻等步驟。

一、PCB佈局

PCB生產的第一步是組織和檢查PCB Layout。 PCB 製造廠從 PCB 設計公司接收 CAD 文件。 由於每個 CAD 軟件都有自己獨特的文件格式,PCB 工廠將它們轉換為統一格式 — Extended Gerber RS-274X 或 Gerber X2。 然後工廠的工程師會檢查PCB佈局是否符合生產工藝,是否有缺陷等問題。

2.芯板製作

清潔覆銅板,如果灰塵可能導致最終電路短路或斷路。 圖1是8層PCB的示意圖,它實際上是由3塊覆銅板(芯板)加上2塊銅膜,然後用半固化片膠合而成。 生產順序從中間的芯板(四層或五層線)開始,連續堆疊在一起,然後固定。 4層PCB製作類似,但只有一塊芯板和兩層銅膜。

3.製作中間核心板電路

內部PCB的佈局轉移首先要製作最中間的Core板(Core)的兩層電路。 覆銅板清洗乾淨後,表面覆蓋一層感光膜。 該膜在曝光時固化,在覆銅板的銅箔上形成保護膜。 插入兩層PCB走線膜和兩層覆銅板,最後插入上層PCB走線膜,保證上下層PCB走線膜堆疊位置準確。 光敏劑使用紫外線燈照射銅箔上的感光膜。 透明膜下光敏膜固化,不透明膜下光敏膜不固化。 固化後的感光膜覆蓋的銅箔是PCB佈局線所需要的,相當於手工PCB的激光打印機墨水的作用。 然後用鹼液洗掉未固化的薄膜,並用固化薄膜覆蓋所需的銅箔電路。 然後用強鹼(例如 NaOH)蝕刻掉不需要的銅箔。 撕掉固化後的感光膜,露出PCB佈局電路所需的銅箔。

4. 芯板鑽孔及檢查

芯板製作成功。 然後在芯板上打相對的孔,便於與其他原材料對齊。 核心板一旦與其他PCB層壓在一起,就無法修改,所以檢查很重要。 機器會自動與PCB佈局圖進行比對,檢查錯誤。

5. 層壓

這裡我們需要一種新的原材料叫半固化片,就是芯板和芯板(PCB層> 4)、芯板與外層銅箔之間的粘合劑,還起到絕緣作用。 下層銅箔和兩層半固化片已經預先通過定位孔和下鐵板固定位置,然後將好的芯板也放入定位孔中,最後依次放入兩層由半凝固片、一層銅箔和一層壓鋁板覆蓋在芯板上。 用鐵板夾住的PCB板放在支架上,然後進入真空熱壓機進行層壓。 真空熱壓機中的熱量使半固化片中的環氧樹脂熔化,在壓力下將芯和銅箔固定在一起。 貼合後,取下壓住PCB的頂部鐵板。 然後取出加壓鋁板。 鋁板還起到隔離不同PCBS和保證PCB外層銅箔光滑的作用。 PCB的兩面都覆蓋著一層光滑的銅箔。

6.鑽孔

要連接PCB中不相互接觸的四層銅箔,首先在PCB上鑽孔,然後將孔壁金屬化以導電。 X光鑽孔機用於定位內層芯板。 機器會自動在核心板上尋找並定位孔位,然後為PCB打出定位孔,確保後續鑽孔通過孔位的中心。 將一塊鋁板放在打孔機上,然後將 PCB 放在上面。 為了提高效率,根據PCB層數,將一到三個相同的PCB板堆疊在一起進行穿孔。 最後在最上面的PCB上覆蓋一層鋁,上下兩層都是鋁,這樣鑽進鑽出時,PCB上的銅箔不會撕裂。 在之前的層壓過程中,熔化的環氧樹脂被擠出到PCB的外面,因此需要將其去除。 模具銑床根據正確的XY坐標切割PCB外圍。

7、銅在孔壁上的化學沉澱

由於幾乎所有的 PCB 設計都使用穿孔來連接不同層的線路,因此良好的連接需要在孔壁上鋪上 25 微米的銅膜。 這種厚度的銅膜是通過電鍍實現的,但孔壁是由不導電的環氧樹脂和玻璃纖維板製成的。 因此,第一步是在孔壁上堆積一層導電材料,通過化學沉積在包括孔壁在內的整個PCB表面形成1微米的銅膜。 整個過程,如化學處理和清潔,均由機器控制。

8. 轉移外層PCB的佈局

接下來,外部PCB的佈局將轉移到銅箔上。 其工藝類似於內芯板的PCB佈局,使用影印膜和感光膜轉移到銅箔上。 唯一的區別是正極板將用作板。 內PCB佈局轉移採用減法,採用負極板為板。 固化光敏膜覆蓋的PCB是電路,清潔未固化的光敏膜,蝕刻暴露的銅箔,PCB佈局電路由固化光敏膜保護。 外層PCB佈局按正常方法轉移,以正極板為板。 PCB上被固化膜覆蓋的區域為非線區。 清洗未固化的薄膜後,進行電鍍。 沒有膜可以電鍍,也沒有膜,先鍍銅再鍍錫。 去除薄膜後,進行鹼性蝕刻,最後去除錫。 電路圖案留在板上,因為它被錫保護。 夾住 PCB 並電鍍銅。 如前所述,為了保證孔具有良好的導電性,孔壁上電鍍的銅膜必須有25微米的厚度,因此整個系統將由計算機自動控制以確保其精度。

9.外PCB蝕刻

接下來,一條完整的自動化裝配線完成蝕刻過程。 首先,清除PCB板上的固化膜。 然後使用強鹼清除其覆蓋的不需要的銅箔。 然後用脫錫液去除PCB佈局銅箔上的錫塗層。 清洗後,完成4層PCB佈局。