感光膜的层压(PCB是如何一步一步制作的？)

Posted 2023-05-26

篇首语：提兵百万西湖上，立马吴山第一峰！本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了感光膜的层压(PCB是如何一步一步制作的？)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

感光膜的层压(PCB是如何一步一步制作的？)

介绍

印刷电路板 (PCB)是大多数现代电子设备的板，它具有将各个点连接在一起的线路和焊盘。哪怕是一块小小的板子，其制作工艺也十分繁琐、精致。这里将通过图片和视频逐步介绍PCB制造过程。

PCB是如何制作的？

以下是详细的PCB生产流程：

介绍

步骤 1. PCB CAD 文件

步骤 2. 制版

步骤 3. PCB 内层

步骤 4. 打板和检查

步骤 5. 层压

步骤 6. 钻孔

步骤 7. 孔上的铜化学沉淀

步骤 8. PCB 外层

步骤 9. 计算机控制和电镀铜

步骤 1. PCB CAD 文件

PCB生产的第一步是组织和检查PCB布局。PCB制造商从PCB设计公司拿到CAD文件，将其转换成统一的格式——Extended Gerber RS-274X或Gerber X2，因为每个CAD软件都有自己独特的文件格式。然后电子工程师会检查PCB布局是否符合制造工艺，是否有缺陷等问题。

图 1. PCB CAD 文件

在家制作PCB时，可以用激光打印机将PCB版图打印在纸上，然后转移到覆铜板上。在打印过程中，由于打印机容易出现缺墨和断点的情况，需要用油性笔手动补墨。

图 2. PCB 激光打印

但是，工厂一般使用影印将PCB布局打印在胶片上。如果是多层PCB，每层影印的版图膜会按顺序排列。

图 3. 按顺序排列的 PCB 薄膜

然后将在薄膜上打上对准孔。对齐孔非常重要，对齐PCB各层材料必不可少。

步骤 2. 制版

清洁铜板。如果有灰尘，可能会导致最终电路短路或断路。

图 4. 清洁铜板

下图是一个8层PCB的例子，它实际上是由3片覆铜板加2片铜膜，然后用预浸料粘合在一起。生产顺序是从中间板（第4层和第5层电路）开始，连续堆叠在一起，然后固定。4层PCB的制作类似，包括一块芯板和两块铜膜。

图 5. 8 层 PCB 板显示

步骤 3. PCB 内层

首先制作中间核心板的两层电路。覆铜板清洗干净后，表面会覆盖一层感光膜。此膜遇光固化，在铜箔上形成保护膜。

图 6. PCB 内层

将两层PCB走线膜和双层覆铜板插入上PCB走线膜，确保上下PCB走线膜堆叠准确。

图 7. PCB 布局贴膜

机器用紫外灯照射铜箔上的感光膜。透明膜在光线下固化，仍然没有固化的感光膜。固化膜下覆盖的铜箔是PCB布局所需，相当于手工PCB的激光打印机墨水的作用。另外，被黑膜覆盖的铜箔会被腐蚀掉，固化后的透明膜会被保存下来。

图 8. 固化的感光膜

用碱液清洗未固化的感光膜，固化后的膜将覆盖所需的铜箔电路。

图 9. 清洁未固化的感光膜

然后使用强碱，例如 NaOH，蚀刻掉不需要的铜箔。

图 10. 铜箔蚀刻

撕下固化后的感光膜，露出所需PCB布局的铜箔。

图 11. 撕下固化的感光膜

步骤 4. 打板和检查

核心板已成功生产。然后在上面打对齐孔，以方便与其他材料。

图 12. PCB 上的打孔对齐孔

核心板一旦与其他层压在一起，就无法修改。所以PCB检查非常重要。机器会自动与PCB布局图比对，找出错误。

图 13. PCB 布局图比较

前两层PCB板已经制作完成。

步骤 5. 层压

这里引入了一种新的原材料叫Prepreg，它是芯板（PCB层数>4）之间以及芯板和外层铜箔之间的粘合剂，同时也起到绝缘的作用。

图 14. PCB 预浸料和铜

下铜箔和两层预浸料已经通过走线孔和下铁板预先固定好，然后成品芯板也放入走线孔中，最后是两层预浸料，一层铜箔和一层承压铝板覆盖在芯板上。

图 15. 固定 PCB 预浸料和铜

为了提高工作效率，这家工厂将三块不同的PCB板堆叠在一起，然后再进行固定。上铁板被磁性吸引，便于与下铁板对齐。两层铁板通过插入定位销对齐成功后，机器尽可能压缩铁板之间的空间，然后用钉子固定。

图 16. 固定 PCB 层

由铁板夹住的PCB板放置在支架上，然后送到真空热压机进行层压。高温可使预浸料中的环氧树脂熔化，并在压力下将芯板和铜箔固定在一起。

图 17. PCB 层层压1

图 17. PCB 层层压2

贴合后，取下压住PCB的上铁板。然后取下承压铝板。铝板还起到隔离不同PCB的作用，保证PCB外层铜箔的平整度。最后此时取出的PCB会覆盖一层光滑的铜箔。

图 18. 拆下上铁板和铝板

步骤 6. 钻孔

那么PCB中4层互不接触的铜箔如何连接呢？首先在PCB上打通孔，然后将孔壁金属化以导电。

图 19. PCB 钻孔

在打孔机上铺一层铝板，然后把PCB放在上面。由于钻孔是一个相对较慢的过程，为了提高效率，根据PCB的层数，将1到3块相同的板堆叠在一起钻孔。最后，用一层铝板覆盖最上面的PCB。上下铝板用于防止钻孔时PCB上的铜箔撕裂。

图 20. PCB 钻孔

接下来，您只需要在电脑上选择正确的钻孔程序，其余的都由钻孔机自动完成。钻头采用气压驱动，最高转速可达15万转/分钟。因为如此高的转速足以保证孔壁的平整度。

图 21. 钻孔程序

更换钻头也由机器根据程序自动完成。最小的钻头可以达到100微米的直径，而人的头发的直径是150微米。

图 22. 更换钻头

在之前的过程中，熔融的环氧树脂被挤出PCB，因此需要将其切断。在这里，仿形铣床根据 PCB 的正确 XY 坐标切割其外围。

图 23. 切割 PCB 外围

步骤 7. 孔上的铜化学沉淀

由于几乎所有的 PCB 设计都使用穿孔来连接不同层的线路，因此良好的连接需要在孔壁上铺上 25 微米的铜膜。铜膜的厚度需要通过电镀来实现，但孔壁由不导电的环氧树脂和玻璃纤维板组成。所以第一步是在孔壁上沉积一层导电材料，通过化学沉积在整个PCB表面形成1微米的铜膜。化学处理、清洗等全过程由机器控制。

步骤 8. PCB 外层

接下来，将PCB外层转移到铜箔上。过程类似于之前PCB内芯板的转移原理。PCB布局通过影印膜和感光膜转移到铜箔上。唯一的区别是正片将用作板。
上面介绍的内部PCB布局的转移使用的是减法，负片作为板子。PCB被固化后的感光膜作为电路覆盖，清洗未固化的膜。裸露的铜箔蚀刻后，PCB布局电路受到固化膜的保护。外层PCB版图的转移采用正常方法，正片为板。非电路区被PCB上固化的感光膜覆盖。清洗未固化的薄膜后，进行电镀。有膜的地方不能电镀，没有膜的地方先镀铜再镀锡。去除薄膜后，进行碱性蚀刻，最后去除锡。
将清洗过的铜箔两面的PCB放入覆膜机中，将感光模具压在铜箔上。

图 24. 覆膜机

将印好的上下层PCB布局膜通过孔固定，中间放置PCB板。然后透光膜下面的感光膜通过UV灯的照射固化，这就是需要预留的电路。

图 25. PCB 暴露在紫外线下1

图 25. PCB 暴露在紫外线下2

清理掉不需要的和未固化的感光膜后，检查PCB板。

图 26. PCB 检查1

图 26. PCB 检查2

用夹子夹住 PCB，并电镀铜。如前所述，为了保证孔洞有足够的导电性，孔壁上镀的铜膜必须有25微米的厚度，所以整个系统会由电脑自动控制，以确保其精度。

图 27. PCB 镀铜1

图 27. PCB 镀铜2

步骤 9. 计算机控制和电镀铜

铜膜电镀好后，电脑给出指令电镀一层薄薄的锡。然后，检查以确保镀铜和镀锡的厚度正确。

图 28. 电镀铜和锡检测

接下来，一条完整的自动化装配线完成蚀刻过程。然后，清洁PCB上固化的感光膜。

图 29. 清洁固化的感光膜

然后用强碱将其覆盖的不需要的铜箔清洗干净。

图 30. 清洁不需要的铜箔

最后用剥锡液将PCB布局铜箔上的镀锡层剥掉。清洗后，4层PCB布局完成。

PCB制造工艺常见问题

1、PCB制造工艺有哪些？
有几种 PCB 制造方法可以让 PCB 在达到最终产品之前提交。这些方法包括准备电路板表面、放置元件、焊接、清洁以及检查和测试。

2.什么是PCB设计流程？
第 1 步 – 设计
第 2 步 – 打印设计
第 3 步 – 创建基板
第 4 步 – 打印内层
第 5 步 – 紫外线灯
第 6 步 – 去除不需要的铜
第 7 步 – 检查。
第 8 步 - 层压各层

3. 哪种软件最适合PCB设计？
Top 8 Best PCB Design Software of 2021
PROTEL (Altium Designer)
PADS (PowerPCB)
ORCAD
Allegro
Eagle（易于应用的图形布局编辑器）
Kicad
EasyEda
Fritzing

4、什么是PCB层？
PCB 被定义为具有明确定义顺序的多个铜层。PCB的铜层通常只是命名层或也称为信号层。但是，要定义完整的 PCB，还需要其他层。它们通常以其功能和位置命名。

5、PCB有哪些组成部分？
一些常见的 PCB 组件包括：
电池：为电路提供电压。
电阻器：控制通过它们的电流。它们用颜色编码来确定它们的价值。
LED：发光二极管。当电流流过时亮起，并且只允许电流沿一个方向流动。
晶体管：放大电荷。
电容器：这些是可以携带电荷的组件。
电感器：存储电荷并停止和改变电流。
二极管：只允许电流在一个方向通过，阻止另一个方向。
开关：可以允许电流或阻塞，具体取决于它们是关闭还是打开。