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4層PCB板的制作

發(fā)布時間：2018-01-31點擊數(shù)：載入中...

印制電路板（PCB）在電子產(chǎn)品中，起到支撐電路元件和器件的作用，同時還提供電路元件和器件之間的電氣連接。其實，PCB的設(shè)計不僅是排列、固定元器件，連通器件的引腳這樣簡單，它的好壞對產(chǎn)品的抗干擾能力影響很大。甚至對今后的產(chǎn)品的性能起著決定性作用。隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，元器件和產(chǎn)品的外形尺寸變得越來越小，工作頻率越來越高，使得pcb上元器件的密度大幅提高，這也就增加了pcb設(shè)計、加工的難度。因此，可以這樣說，pcb設(shè)計始終是電子產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計中相當(dāng)重要的內(nèi)容之一。

1、PCB布局

PCB制作第一步是整理并檢查PCB布局。所謂布局就是把電路圖中所有元器件都合理地安排在面積有限的pcb上。從信號的角度講，主要有數(shù)字信號電路板、模擬信號電路板以及混合信號電路板3種。在設(shè)計混合信號電路板時，一定要仔細(xì)考慮，將元器件通過手工方式擺放在電路板的合適位置，以便將數(shù)字和模擬器件分開。PCB制作工廠收到PCB設(shè)計公司的CAD文件，由于每個CAD軟件都有自己獨特的文件格式，所以PCB工廠會轉(zhuǎn)化為一個統(tǒng)一的格式——Extended Gerber RS-274X 或者 Gerber X2。然后工廠的工程師會檢查PCB布局是否符合制作工藝，有沒有什么缺陷等問題。

2、芯板的制作

清洗覆銅板，如果有灰塵的話可能導(dǎo)致zui后的電路短路或者斷路。下面的圖是一張8層PCB的圖例，實際上是由3張覆銅板（芯板）加2張銅膜，然后用半固化片粘連起來的。制作順序是從zui中間的芯板（4、5層線路）開始，不斷地疊加在一起，然后固定。4層PCB的制作也是類似的，只不過只用了1張芯板加2張銅膜。

3、內(nèi)層PCB布局轉(zhuǎn)移

所以先要制作相當(dāng)中間芯板（Core）的兩層線路。覆銅板清洗干凈后會在表面蓋上一層感光膜。這種膜遇到光會固化，在覆銅板的銅箔上形成一層保護(hù)膜。將兩層PCB布局膠片和雙層覆銅板，最后插入上層的PCB布局膠片，保證上下兩層PCB布局膠片層疊位置精準(zhǔn)。

感光機(jī)用UV燈對銅箔上的感光膜進(jìn)行照射，透光的膠片下，感光膜被固化，不透光的膠片下還是沒有固化的感光膜。固化感光膜底下覆蓋的銅箔就是需要的PCB布局線路，相當(dāng)于手工PCB的激光打印機(jī)墨的作用。上期激光打印機(jī)的紙質(zhì)PCB布局中，黑色墨粉底下覆蓋是要保留的銅箔。而這期則是被黑色膠片覆蓋的銅箔將會被腐蝕掉，而透明的膠片下由于感光膜固化，所以被保留下來。然后用堿液將沒有固化的感光膜清洗掉，需要的銅箔線路將會被固化的感光膜所覆蓋。

4、內(nèi)層芯板蝕刻

然后再用強(qiáng)堿，比如NaOH將不需要的銅箔蝕刻掉。將固化的感光膜撕掉，露出需要的PCB布局線路銅箔。

5、芯板打孔與檢查

芯板已經(jīng)制作成功。然后在芯板上打?qū)ξ豢?，方便接下來和其它原料對齊。芯板一旦和其它層的PCB壓制在一起就無法進(jìn)行修改了，所以檢查非常重要。會由機(jī)器自動和PCB布局圖紙進(jìn)行比對，查看錯誤。前兩層的PCB板就已經(jīng)制作完成了

6、層壓

這里需要一個新的原料叫做半固化片（Prepreg）,是芯板與芯板（PCB層數(shù)>4），以及芯板與外層銅箔之間的粘合劑，同時也起到絕緣的作用。下層的銅箔和兩層半固化片已經(jīng)提前通過對位孔和下層的鐵板固定好位置，然后將制作好的芯板也放入對位孔中，zui后依次將兩層半固化片、一層銅箔和一層承壓的鋁板覆蓋到芯板上。

7、鉆孔

那如何將PCB里4層毫不接觸的銅箔連接在一起呢？首先要鉆出上下貫通的穿孔來打通PCB，然后把孔壁金屬化來導(dǎo)電。用X射線鉆孔機(jī)機(jī)器對內(nèi)層的芯板進(jìn)行定位，機(jī)器會自動找到并且定位芯板上的孔位，然后給PCB打上定位孔，確保接下來鉆孔時是從孔位的正中央穿過。將一層鋁板放在打孔機(jī)機(jī)床上，然后將PCB放在上面。由于鉆孔是一個比較慢的工序，為了提高效率，根據(jù)PCB的層數(shù)會將1~3個相同的PCB板疊在一起進(jìn)行穿孔。zui后在zui上面的PCB上蓋上一層鋁板，上下兩層的鋁板是為了當(dāng)鉆頭鉆進(jìn)和鉆出的時候，不會撕裂PCB上的銅箔。

8、孔壁的銅化學(xué)沉淀

由于幾乎所有PCB設(shè)計都是用穿孔來進(jìn)行連接的不同層的線路，一個好的連接需要25微米的銅膜在孔壁上。這種厚度的銅膜需要通過電鍍來實現(xiàn)，但是孔壁是由不導(dǎo)電的環(huán)氧樹脂和玻璃纖維板組成。所以第一步就是先在孔壁上堆積一層導(dǎo)電物質(zhì)，通過化學(xué)沉積的方式在整個PCB表面，也包括孔壁上形成1微米的銅膜。整個過程比如化學(xué)處理和清洗等都是由機(jī)器控制的。

9、外層PCB布局轉(zhuǎn)移

接下來會將外層的PCB布局轉(zhuǎn)移到銅箔上，過程和之前的內(nèi)層芯板PCB布局轉(zhuǎn)移原理差不多，都是利用影印的膠片和感光膜將PCB布局轉(zhuǎn)移到銅箔上，唯一的不同是將會采用正片做板。

前面介紹的內(nèi)層PCB布局轉(zhuǎn)移采用的是減成法，采用的是負(fù)片做板。PCB上被固化感光膜覆蓋的為線路，清洗掉沒固化的感光膜，露出的銅箔被蝕刻后，PCB布局線路被固化的感光膜保護(hù)而留下。外層PCB布局轉(zhuǎn)移采用的是正常法，采用正片做板。PCB上被固化的感光膜覆蓋的為非線路區(qū)。清洗掉沒固化的感光膜后進(jìn)行電鍍。有膜處無法電鍍，而沒有膜處，先鍍上銅后鍍上錫。退膜后進(jìn)行堿性蝕刻，zui后再退錫。線路圖形因為被錫的保護(hù)而留在板上。

10、外層PCB蝕刻

接下來由一條完整的自動化流水線完成蝕刻的工序。首先將PCB板上被固化的感光膜清洗掉。然后用強(qiáng)堿清洗掉被其覆蓋的不需要的銅箔。再用退錫液將PCB布局銅箔上的錫鍍層退除。清洗干凈后4層PCB布局就完成了。