印刷电路板 (PCB) 是几乎所有电子设备的基石。 这些惊人的 PCB 可以在许多高级和基本电子产品中找到，包括 Android 手机、笔记本电脑、计算机、计算器、智能手表等。 在非常基本的语言中，PCB 是在设备中路由电子信号的板，这导致设计人员设置设备的电气性能和要求。

PCB 由 FR-4 材料制成的基板和整个电路中的铜路径以及整个电路板上的信号组成。

在进行PCB设计之前，电子电路设计师必须参观PCB制造车间，以充分了解PCB制造的能力和局限性。 设备。 这很重要，因为许多 PCB 设计人员不了解 PCB 制造设施的限制，当他们将设计文件发送到 PCB 制造车间/设施时，他们返回并要求更改以满足 PCB 制造过程的容量/限制。 但是，如果电路设计师为一家没有内部PCB制造车间的公司工作，而该公司将工作外包给国外PCB制造厂，那么设计师必须在线联系制造商并要求限制或规格，例如如每分钟最大铜板厚度、最大层数、最小孔径和最大 PCB 板尺寸。

在本文中，我们将重点介绍PCB制造过程，因此本文将有助于电路设计人员逐步了解PCB制造过程，避免设计错误。

PCB制造工艺步骤

第 1 步：PCB 设计和 GERBER 文件

< P> 电路设计人员在 CAD 软件中绘制原理图，用于布局 PCB 设计。 设计人员必须与 PCB 制造商就用于布局 PCB 设计的软件进行协调，以免出现兼容性问题。 最流行的 CAD PCB 设计软件是 Altium Designer、Eagle、ORCAD 和 Mentor PADS。

在 PCB 设计被制造接受后，设计人员将从 PCB 制造商接受的设计中生成一个文件。 该文件称为 GERBER 文件。 Gerber 文件是大多数 PCB 制造商用来显示 PCB 布局组件的标准文件，例如铜跟踪层和焊接掩模。 Gerber 文件是 2D 矢量图像文件。 扩展的 Gerber 提供完美的输出。

该软件具有用户/设计师定义的算法，其中包含关键元素，例如轨道宽度、板边缘间距、迹线和孔间距以及孔尺寸。 该算法由设计人员运行以检查设计中的任何错误。 设计经过验证后，将发送给 PCB 制造商，在那里检查 DFM。 DFM（制造设计）检查用于确保 PCB 设计的最小公差。

< b> 第 2 步：GERBER 拍照

用于打印 PCB 照片的专用打印机称为绘图仪。 这些绘图仪将在胶片上打印电路板。 这些胶片用于对 PCBS 成像。 绘图仪的印刷技术非常准确，可以提供非常详细的 PCB 设计。

从绘图仪上取下的塑料片是一块用黑色墨水印刷的 PCB。 在内层的情况下，黑色墨水代表导电铜轨，而空白部分是非导电部分。 另一方面，对于外层，黑色墨水将被蚀刻掉，空白区域将用于铜。 这些薄膜应妥善存放，以避免不必要的接触或指纹。

每一层都有自己的薄膜。 焊接面罩有单独的薄膜。 所有这些薄膜必须对齐在一起才能绘制 PCB 对齐。 这种 PCB 对齐是通过调整适合贴膜的工作台来实现的，并且可以在对工作台进行轻微校准后实现最佳对齐。 这些薄膜必须有对准孔才能准确地相互固定。 定位销将装入定位孔中。

第三步：内印：光刻胶和铜

这些照相胶片现在印在铜箔上。 PCB的基本结构由层压板制成。 芯材是环氧树脂和玻璃纤维称为基材。 层压板接收构成 PCB 的铜。 基板为 PCBS 提供了强大的平台。 两面都覆有铜。 该过程包括去除铜以揭示薄膜的设计。

去污对于从铜层压板上清洁 PCBS 很重要。 确保 PCB 上没有灰尘颗粒。 否则，电路可能短路或开路

现在使用光刻胶膜。 光刻胶由光敏化学品制成，当施加紫外线辐射时会变硬。 必须确保照相胶片和光刻胶完全匹配。

这些照相胶片和光刻胶片通过固定销固定在层压板上。 现在应用紫外线辐射。 照相胶片上的黑色墨水会阻挡紫外线，从而防止下面的铜和黑色墨水痕迹下面的光刻胶硬化。 透明区域将受到紫外线照射，从而硬化将被去除的多余光刻胶。

然后用碱性溶液清洁板以去除多余的光刻胶。 电路板现在将干燥。

PCBS 现在可以用防腐蚀剂覆盖用于制作电路轨道的铜线。 如果板子是两层，那么就用它钻孔，否则要多走一步。

步骤 4：去除不需要的铜

使用强力铜溶剂溶液去除多余的铜，就像碱性溶液去除多余的光刻胶一样。 硬化光刻胶下面的铜不会被去除。

现在硬化的光刻胶将被去除以保护所需的铜。 这是通过用另一种溶剂洗掉 PCB 来完成的。

第 5 步：层对齐和光学检查

准备好所有图层后，它们会相互对齐。 这可以通过在上一步中描述的压印定位孔来完成。 技术人员将所有层放置在称为“光学冲头”的机器中。 这台机器将准确地打孔。

放置的层数和发生的错误是不可逆转的。

自动光学检测器将使用激光检测任何缺陷并将数字图像与 Gerber 文件进行比较。

第 6 步：添加图层和绑定

在这个阶段，包括外层在内的所有层都粘在一起。 所有层都将堆叠在基板的顶部。

外层由玻璃纤维“预浸”制成，并带有称为预浸的环氧树脂。 基板的顶部和底部将覆盖有蚀刻铜迹线的薄铜层。

带金属夹的重型钢制工作台，用于粘合/压制层。 这些层紧紧固定在工作台上，以避免在校准过程中移动。

将预浸料层安装在校准台上，然后在其上安装基板层，然后放置铜板。 更多的预浸料板以类似的方式放置，最后铝箔完成堆叠。

计算机将使压机过程自动化，以受控的速度加热和冷却堆栈。

现在技术人员将拆下销钉和压板以打开包装。

第 7 步：钻孔

现在是在堆叠的 PCBS 中钻孔的时候了。 精密钻头可高精度实现100微米直径的孔。 该钻头是气动的，主轴转速约为 300K RPM。 但即使有这样的速度，钻孔过程也需要时间，因为每个孔都需要时间才能完美地钻孔。 使用基于 X 射线的标识符准确识别钻头位置。

钻孔文件也由 PCB 设计人员在早期为 PCB 制造商生成。 该钻孔文件确定了钻头的微小移动并确定了钻孔的位置。这些孔现在将变成镀通孔和孔。

步骤 8：电镀和铜沉积

经过仔细清洁后，PCB 面板现在已化学沉积。 在此期间，薄层（1 微米厚）的铜沉积在面板的表面上。 铜流入钻孔。 孔壁完全镀铜。 浸渍、脱模全过程由电脑控制

第 9 步：对外层进行成像

和内层一样，外层涂有光刻胶，连接在一起的半固化片和黑色墨膜现在已经在紫外线照射下的黄色房间里爆裂了。 光刻胶变硬。 现在用机器清洗面板以去除由黑色墨水的不透明性保护的硬化抗蚀剂。

第十步：电镀外层：

带有薄铜层的电镀板。 在最初的镀铜之后，面板被镀锡以去除留在板上的任何铜。 蚀刻阶段的锡可防止面板的所需部分被铜密封。 蚀刻可从面板上去除不需要的铜。

第 11 步：蚀刻

不需要的铜和铜将从残留的抗蚀剂层中去除。 化学品用于清洁多余的铜。 另一方面，锡覆盖了所需的铜。 它现在终于导致正确的连接和轨道

第 12 步：焊接面罩应用

清洁面板，环氧树脂阻焊油墨将覆盖面板。 紫外线辐射通过焊接面罩照相胶片施加到板上。 覆盖部分保持未硬化状态，将被移除。 现在将电路板放入烤箱中修复焊锡膜。

第十三步：表面处理

HASL（热风焊料整平）为 PCBS 提供额外的焊接功能。 RayPCB (https://raypcb.com/pcb-fabrication/) 提供浸金和浸银 HASL。 HASL 提供均匀的焊盘。 这导致表面光洁度。

第 14 步：丝网印刷

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PCBS处于最后阶段，接受表面喷墨打印/书写。 这用于表示与 PCB 相关的重要信息。

第 15 步：电气测试

最后阶段是对最终 PCB 的电气测试。 自动过程验证 PCB 的功能以匹配原始设计。 在RayPCB，我们提供飞针测试或甲床测试。

第 16 步：分析

最后一步是从原始面板上切割板。 路由器通过沿电路板边缘创建小标签来用于此目的，以便电路板可以轻松地从面板中弹出。