建造標(biāo)準(zhǔn)剛性多層 PCB 的逐步指南

從標(biāo)準(zhǔn)剛性多層電路板到高密度互連（HDI）或柔性電路板的制造步驟可能會變得更加復(fù)雜。當(dāng)面對大量行業(yè)特定術(shù)語和供應(yīng)商特定軟件時，這個過程可能會讓人感到困惑。本教程定義了標(biāo)準(zhǔn)剛性多層電路板的制造過程，重點(diǎn)介紹了如何將收到的客戶文件轉(zhuǎn)換為可工作的電路板。

圖 1 顯示了制造電路板的步驟流程圖。請注意，這不包括更復(fù)雜的工藝，例如遮蓋或填充的過孔。

 

圖 1：標(biāo)準(zhǔn)剛性多層電路板的簡單、鍍通孔的電路板制造過程。

從客戶文件到工作制造數(shù)據(jù)
第一步，收到的客戶文件格式不同，包括 ODB++、IPC-2581，或者最常見的標(biāo)準(zhǔn) Gerber 文件（RS-274-D）。IPC 推動了一個單一的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，允許數(shù)據(jù)在整個生產(chǎn)過程中無縫傳輸和使用，隨著時間的推移，IPC-2581 變得更加流行。工程團(tuán)隊(duì)將審查這些文件；為特定的 PCB 制造進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助制造（CAM）和規(guī)劃。

文件將發(fā)送給工程師進(jìn)行審核，以確保它們是可生產(chǎn)的，并且沒有可能毀掉整批電路板的缺陷。工程師選擇基材和面板尺寸（每個 PCB 工廠通常會有各種標(biāo)準(zhǔn)面板尺寸可供選擇）。基材是剛性材料，如層壓板和預(yù)浸料片，以及銅箔。預(yù)浸料片是松散編織的玻璃布，其中“預(yù)浸漬”了未固化的樹脂；這些兩面都沒有銅。層壓板由樹脂和玻璃布組成，兩面都有銅，并且已經(jīng)固化。層壓板芯通過在加熱和硬化下壓制一個或多個預(yù)浸料片而有效利用。標(biāo)準(zhǔn) PCB 使用常見的 FR-4 材料。

如果也部署了預(yù)浸料片，則工程確定堆疊結(jié)構(gòu)，其中最終厚度取決于預(yù)浸料材料的類型、銅箔的厚度以及層壓板芯（圖2）。

圖 2： 標(biāo)準(zhǔn) 4 層 PCB 尺寸，使用 1 盎司全銅層。

此外，在此步驟中還會創(chuàng)建制造“旅行者”。旅行者是隨板在每個制造步驟中移動的物理文件，用于跟蹤進(jìn)度并提供關(guān)鍵 PCB 信息，例如布線規(guī)范、原材料和質(zhì)量檢查點(diǎn)。如果客戶沒有分配特定要求，IPC Class 2 標(biāo)準(zhǔn)將提供默認(rèn)值。在整個過程中，檢查點(diǎn)用于驗(yàn)證面板的可接受性。

內(nèi)層加工：開發(fā)、蝕刻和剝離
制造涉及內(nèi)層和外層處理，以及通過錫鍍和阻焊膜完成板材。對于內(nèi)層，材料被發(fā)出并準(zhǔn)備；芯層壓板用酸浸清洗，基板被涂上光刻膠。此時，從計(jì)算機(jī)輸出的圖案被轉(zhuǎn)移到光刻膠上，在光刻膠中顯示出聚合的圖案。然后將板材放入顯影液中，顯影液去除不必要的光刻膠。結(jié)果，所需電路圖案在光刻膠中可見，周圍的銅需要被蝕刻掉。這種蝕刻通常用三氯化鐵浴完成，去除暴露的多余銅，留下光刻膠/銅電路圖案。最后剝除光刻膠，得到所需的銅電路圖案。完成的內(nèi)層將顯示出放置在面板上的陣列圖像。所有內(nèi)層芯層在層壓到多層板之前都通過自動光學(xué)檢測。截面分析用于驗(yàn)證表面和孔壁的鍍層厚度。

層壓
在所有內(nèi)層完成后，通過氧化工藝對每一層的表面進(jìn)行粗糙化處理，以促進(jìn)層壓時的粘合。層壓涉及按照原始設(shè)計(jì)堆疊所有層，并在壓力機(jī)中將其壓在一起。層壓包括按照每層的原始設(shè)計(jì)進(jìn)行系統(tǒng)堆疊，然后通過壓力機(jī)施加壓力以實(shí)現(xiàn)結(jié)合。這些遵循壓力循環(huán)，指定了在一定時間內(nèi)應(yīng)用的壓力和溫度水平。

鉆孔和清潔用于鍍銅的孔
下一步是通過在 PCB 上鉆孔來創(chuàng)建通孔。這些通孔可用于通過引腳安裝組件，或確保多層 PCB 中各個層能夠?qū)R。首先，對板進(jìn)行 X 光檢查以檢查其注冊情況，確保在鉆孔前各層完全對齊。然后才能開始鉆孔。

鉆孔需要考慮一些問題。鉆頭會使樹脂熔化，導(dǎo)致其在過孔中上下流動，從而阻礙必要的銅鍍層。這需要通過脫脂或蝕刻背程工藝來清潔這些孔。孔清潔后，使用無電銅鍍層在孔中沉積一層銅。通過電解銅鍍層，鍍層可以建厚到特定厚度。之后，外層最終被加工，留下最終的銅圖案和成品板。外層工藝與內(nèi)層工藝幾乎相同。

助焊層和絲印層
最后的步驟涉及阻焊和絲印，其中液態(tài)阻焊膜覆蓋過孔以保護(hù)它們在 PCB 進(jìn)行焊接時不受影響。絲印是在阻焊膜上通過噴墨印刷名稱、數(shù)字、符號、部件識別信息和其他文本元素到板上。

最終檢查
在最終檢驗(yàn)中，電路板會經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化的檢驗(yàn)流程（圖 3）。每個訂單都進(jìn)行 C=0 隨機(jī)抽樣，以確保每個零件編號的孔位和尺寸符合規(guī)定的公差。訂單通過尺寸檢查后，根據(jù)其要求安排進(jìn)行電氣測試。每個訂單的最后一步是 100%的目視檢查：在電路板打包發(fā)貨前，每個零件都會檢查工藝、質(zhì)量、清潔度和其他屬性。


圖 3：電路板會經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化的檢驗(yàn)流程。

摘要
制作 PCB 的過程涉及許多復(fù)雜的步驟。因此，錯誤的操作和不良的規(guī)劃可能導(dǎo)致多米諾效應(yīng)，從而產(chǎn)生無法工作的電路板或不合格的電路板。為了降低大批量訂單的風(fēng)險，應(yīng)與提供適當(dāng)基礎(chǔ)設(shè)施的成熟制造廠合作，從認(rèn)證到設(shè)備。AdvancedPCB 擁有傳統(tǒng)和專業(yè)知識，能夠快速解決并制造從小到大批量的標(biāo)準(zhǔn)到更復(fù)雜的 PCB。