建造标准刚性多层 PCB 的逐步指南

从标准刚性多层电路板到高密度互连（HDI）或柔性电路板的制造步骤可能会变得更加复杂。当面对大量行业特定术语和供应商特定软件时，这个过程可能会让人感到困惑。本教程定义了标准刚性多层电路板的制造过程，重点介绍了如何将收到的客户文件转换为可工作的电路板。

图 1 显示了制造电路板的步骤流程图。请注意，这不包括更复杂的工艺，例如遮盖或填充的过孔。

 

图 1：标准刚性多层电路板的简单、镀通孔的电路板制造过程。

从客户文件到工作制造数据
第一步，收到的客户文件格式不同，包括 ODB++、IPC-2581，或者最常见的标准 Gerber 文件（RS-274-D）。IPC 推动了一个单一的行业标准，允许数据在整个生产过程中无缝传输和使用，随着时间的推移，IPC-2581 变得更加流行。工程团队将审查这些文件；为特定的 PCB 制造进行计算机辅助制造（CAM）和规划。

文件将发送给工程师进行审核，以确保它们是可生产的，并且没有可能毁掉整批电路板的缺陷。工程师选择基材和面板尺寸（每个 PCB 工厂通常会有各种标准面板尺寸可供选择）。基材是刚性材料，如层压板和预浸料片，以及铜箔。预浸料片是松散编织的玻璃布，其中“预浸渍”了未固化的树脂；这些两面都没有铜。层压板由树脂和玻璃布组成，两面都有铜，并且已经固化。层压板芯通过在加热和硬化下压制一个或多个预浸料片而有效利用。标准 PCB 使用常见的 FR-4 材料。

如果也部署了预浸料片，则工程确定堆叠结构，其中最终厚度取决于预浸料材料的类型、铜箔的厚度以及层压板芯（图2）。

图 2： 标准 4 层 PCB 尺寸，使用 1 盎司全铜层。

此外，在此步骤中还会创建制造“旅行者”。旅行者是随板在每个制造步骤中移动的物理文件，用于跟踪进度并提供关键 PCB 信息，例如布线规范、原材料和质量检查点。如果客户没有分配特定要求，IPC Class 2 标准将提供默认值。在整个过程中，检查点用于验证面板的可接受性。

内层加工：开发、蚀刻和剥离
制造涉及内层和外层处理，以及通过锡镀和阻焊膜完成板材。对于内层，材料被发出并准备；芯层压板用酸浸清洗，基板被涂上光刻胶。此时，从计算机输出的图案被转移到光刻胶上，在光刻胶中显示出聚合的图案。然后将板材放入显影液中，显影液去除不必要的光刻胶。结果，所需电路图案在光刻胶中可见，周围的铜需要被蚀刻掉。这种蚀刻通常用三氯化铁浴完成，去除暴露的多余铜，留下光刻胶/铜电路图案。最后剥除光刻胶，得到所需的铜电路图案。完成的内层将显示出放置在面板上的阵列图像。所有内层芯层在层压到多层板之前都通过自动光学检测。截面分析用于验证表面和孔壁的镀层厚度。

层压
在所有内层完成后，通过氧化工艺对每一层的表面进行粗糙化处理，以促进层压时的粘合。层压涉及按照原始设计堆叠所有层，并在压力机中将其压在一起。层压包括按照每层的原始设计进行系统堆叠，然后通过压力机施加压力以实现结合。这些遵循压力循环，指定了在一定时间内应用的压力和温度水平。

钻孔和清洁用于镀铜的孔
下一步是通过在 PCB 上钻孔来创建通孔。这些通孔可用于通过引脚安装组件，或确保多层 PCB 中各个层能够对齐。首先，对板进行 X 光检查以检查其注册情况，确保在钻孔前各层完全对齐。然后才能开始钻孔。

钻孔需要考虑一些问题。钻头会使树脂熔化，导致其在过孔中上下流动，从而阻碍必要的铜镀层。这需要通过脱脂或蚀刻背程工艺来清洁这些孔。孔清洁后，使用无电铜镀层在孔中沉积一层铜。通过电解铜镀层，镀层可以建厚到特定厚度。之后，外层最终被加工，留下最终的铜图案和成品板。外层工艺与内层工艺几乎相同。

助焊层和丝印层
最后的步骤涉及阻焊和丝印，其中液态阻焊膜覆盖过孔以保护它们在 PCB 进行焊接时不受影响。丝印是在阻焊膜上通过喷墨印刷名称、数字、符号、部件识别信息和其他文本元素到板上。

最终检查
在最终检验中，电路板会经过标准化的检验流程（图 3）。每个订单都进行 C=0 随机抽样，以确保每个零件编号的孔位和尺寸符合规定的公差。订单通过尺寸检查后，根据其要求安排进行电气测试。每个订单的最后一步是 100%的目视检查：在电路板打包发货前，每个零件都会检查工艺、质量、清洁度和其他属性。


图 3：电路板会经过标准化的检验流程。

摘要
制作 PCB 的过程涉及许多复杂的步骤。因此，错误的操作和不良的规划可能导致多米诺效应，从而产生无法工作的电路板或不合格的电路板。为了降低大批量订单的风险，应与提供适当基础设施的成熟制造厂合作，从认证到设备。AdvancedPCB 拥有传统和专业知识，能够快速解决并制造从小到大批量的标准到更复杂的 PCB。