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對于設計人員,在把Gerber文件交給板廠后,就算完事了。一般不會去管后續板廠是怎么幫我們把板子加工出來的。但是,如果能了解加工PCB的大概步驟,對我們設計還是有好處的。
比如說,在仿真多層板電路的時候,有沒有糾結過,那個中間層蝕刻掉的銅,應該是空氣還是介質來填充呢?
了解完加工步驟,可能就有答案了。
但是大部分工程師都沒有機會親自去板廠參觀體驗,但是好在有互聯網和前輩書籍,通過閱讀資料,我們還是可以了解基本步驟,雖然可能和板廠實際操作稍有出入。
多層PCB的主要構成:
芯板(core),半固化片(prepreg),銅箔(看疊層方式)。
芯板,中間是介質,兩面是銅箔,就是雙層板時用的介質板,比如ROGERS 4350B等。
半固化片,可以理解具有兩個作用,一是疊層時的膠水,用來粘上下板子用的,二固化后也當介質層用。
銅箔則看疊層情況,在文獻[1]中講到,如果按下面的方法疊層,如下圖所示,則需要銅箔,并說這是最經濟的一種方式。
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但是到微波波段,在表層,我們經常用Rogers4350等,那就是芯板在表層了,就不需要這個銅箔了。

板廠拿到板子后,會對板子做一個DFM check(Design for Manufacture),沒問題后,就開始制作了。
多層板的制作包括以下步驟:
Film制作
首先,板廠會用激光光繪機來將電子版的Gerber文件,以1:1的尺寸打印出來,稱為菲林(film)。Film有正負之分,所謂負,就是有黑墨的地方,最后出來的PCB是沒有銅的;而正,就是有黑墨的地方,就是PCB上有銅的地方。
內層蝕刻
清洗板子。清洗很重要,如果有灰塵落在板子上,就有可能造成開路或短路。
涂上光刻膠(photo resist),在疊上上面制作的每層film,然后用紫外光照射。film上有墨水的地方,因為墨水對光的抵擋作用,光刻膠就沒有被硬化,其下面的銅將來會被腐蝕掉;沒有墨水的地方,光刻膠硬化,其下面的銅就會被保留下來。
洗掉未硬化的光刻膠,并蝕刻掉未硬化光刻膠下面的銅。
然后洗掉硬化的光刻膠,漏出銅箔。

自動光學檢測(Automated Optical Inspection AOI)
PCB壓疊后,如果內層有錯誤,就沒辦法了,所以,在內層完成后,會用機器將其和GERBER文件進行比對,已驗證是否發生錯誤。有錯誤的話,及時修改。
疊層
把各層按順序疊起來,對正,固定好。
加熱PCB,使得半固化片融化,然后施加壓力,使得融化的半固化片流到相鄰銅層的鏤空部分,并排出空氣。從這里可以看出,多層板仿真的時候,腐蝕掉的銅,應該將材料設置為半固化片了。
再繼續升溫,使半固化片硬化。
鉆孔
鉆孔的大小會比實際完成的孔要大,因為后續還要給孔鍍銅,以使其具有連通性。
對孔去毛刺;
多層板,由于鉆頭轉動的時候,會有熱量產生,使半固化片局部少量熔化,導致在內層銅箔處有薄薄的樹脂殘留。所以,多層板的時候,還要去除樹脂殘留。
鍍銅
給PCB的表面和鉆孔鍍銅;這個步驟完成之后,在原來的銅箔之上還會有一層銅,而且,鍍完銅的孔將多層板連接在一起了。
外層顯影
給外層圖上光刻膠,并用紫外光照射,使光刻膠硬化。
去除未硬化的光刻膠;
硬化的光刻膠不去除。
鍍層
再鍍一層薄銅;
在裸銅上再鍍一層錫,在蝕刻不需要的銅時,可以保護需要保留的銅皮;
去除硬化的光刻膠;
蝕刻掉不需要的銅,即硬化光刻膠下面的銅;
去除錫層,露出銅皮以及芯板的介質層;
加上阻焊
清洗PCB,并加上阻焊
表面處理
銅容易氧化,所以需要對銅進行表面處理,比如說鍍金。
加上絲印
完工
文獻:
[1] Right the First Time, A Practical Handbook on High Speed PCB and System Design, Volume 1
[2] https://www.pcbcart.com/article/content/PCB-manufacturing-process.html
[3] How to Build a Printed Circuit Board
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