PCB工艺 PCB线路板生产工艺流程

2018-01-13 PCB板 491

为了更好的让客户对线路板制作流程有更深的了解,现将线路板的制作流程做如下说明:  在电子装配中,印刷PCB线路板(Printed Circuit Boards)是个关键零件。它搭载其他的电子零件并连通电路,以提供一个安稳的电路工作环境。如以其上电路配置的情形可概分为三类:   

【单面板】将提供零件连接的金属线路布置於绝缘的基板材料上,该基板同时也是安装零件的支撑载具。 

【双面板】当单面的电路不足以提供电子零件连接需求时,便可将电路布置於基板的两面,并在板上布建通孔电路以连通板面两侧电路。  

【多层板】在较复杂的应用需求时,电路可以被布置成多层的结构并压合在一起,并在层间布建通孔电路连通各层电路。  


内层线路 (只用于多层线路板)  

铜箔基板先裁切成适合加工生产的尺寸大小。基板压膜前通常需先用刷磨、微蚀等方法将板面铜箔做适当的粗化处理,再以适当的温度及压力将乾膜光阻密合贴附其上。将贴好乾膜光阻的基板送入紫外线曝光机中曝光,光阻在底片透光区域受紫外线照射后会产生聚合反应(该区域的乾膜在稍后的显影、蚀铜步骤中将被保留下来当作蚀刻阻剂),而将底片上的线路影像移转到板面乾膜光阻上。撕去膜面上的保护胶膜后,先以碳酸钠水溶液将膜面上未受光照的区域显影去除,再用盐酸及双氧水混合溶液将裸露出来的铜箔腐蚀去除,形成线路。最后再以氢氧化钠水溶液将功成身退的乾膜光阻洗除。对於六层(含)以上的内层线路板以自动定位冲孔机冲出层间线路对位的铆合基准孔。  、


压合(只用于多层板)   

完成后的内层线路板须以玻璃纤维树脂胶片与外层线路铜箔黏合。在压合前,内层板需先经黑(氧)化处理,使铜面钝化增加绝缘性;并使内层线路的铜面粗化以便能和胶片产生良好的黏合性能。叠合时先将六层线路[含]以上的内层线路板用铆钉机成对的铆合。再用盛盘将其整齐叠放於镜面钢板之间,送入真空压合机中以适当之温度及压力使胶片硬化黏合。压合后的PCB线路板以X光自动定位钻靶机钻出靶孔做为内外层线路对位的基准孔。并将板边做适当的细裁切割,以方便后续加工。  


钻孔   

将PCB线路板以CNC钻孔机钻出层间电路的导通孔道及焊接零件的固定孔。钻孔时用插梢透过先前钻出的靶孔将PCB线路板固定於钻孔机床台上,同时加上平整的下垫板(酚醛树酯板或木浆板)与上盖板(铝板)以减少钻孔毛头的发生。  

镀通孔一次铜   在层间导通孔道成型后需於其上布建金属铜层,以完成层间电路的导通。先以重度刷磨及高压冲洗的方式清理孔上的毛头及孔中的粉屑,再以高锰酸钾溶液去除孔壁铜面上的胶渣。在清理乾净的孔壁上浸泡附著上锡钯胶质层,再将其还原成金属钯。将PCB线路板浸於化学铜溶液中,藉著钯金属的催化作用将溶液中的铜离子还原沉积附著於孔壁上,形成通孔电路。再以硫酸铜浴电镀的方式将导通孔内的铜层加厚到足够抵抗后续加工及使用环境冲击的厚度。  

PCB多层板

外层线路二次铜   

在线路影像转移的制作上如同内层线路,但在线路蚀刻上则分成正片与负片两种生产方式。负片的生产方式如同内层线路制作,在显影后直接蚀铜、去膜即算完成。正片的生产方式则是在显影后再加镀二次铜与锡铅(该区域的锡铅在稍后的蚀铜步骤中将被保留下来当作蚀刻阻剂),去膜后以碱性的氨水、氯化铜混合溶液将裸露出来的铜箔腐蚀去除,形成线路。最后再以锡铅剥除液将功成身退的锡铅层剥除(在早期曾有保留锡铅层,经重鎔后用来包覆线路当作保护层的做法,现多不用)。  


防焊绿漆   

外层线路完成后需再披覆绝缘的树酯层来保护线路避免氧化及焊接短路。涂装前通常需先用刷磨、微蚀等方法将线路板铜面做适当的粗化清洁处理。而后以网版印刷、帘涂、静电喷涂…等方式将液态感光绿漆涂覆於板面上,再预烘乾燥(乾膜感光绿漆则是以真空压膜机将其压合披覆於板面上)。待其冷却后送入紫外线曝光机中曝光,绿漆在底片透光区域受紫外线照射后会产生聚合反应(该区域的绿漆在稍后的显影步骤中将被保留下来),以碳酸钠水溶液将涂膜上未受光照的区域显影去除。最后再加以高温烘烤使绿漆中的树酯完全硬化。较早期的绿漆是用网版印刷后直接热烘(或紫外线照射)让漆膜硬化的方式生产。但因其在印刷及硬化的过程中常会造成绿漆渗透到线路终端接点的铜面上而产生零件焊接及使用上的困扰,现在除了线路简单粗犷的PCB线路板使用外,多改用感光绿漆进行生产。  


文字印刷   

将客户所需的文字、商标或零件标号以网版印刷的方式印在板面上,再用热烘(或紫外线照射)的方式让文字漆墨硬化。  


接点加工   

防焊绿漆覆盖了大部份的线路铜面,仅露出供零件焊接、电性测试及PCB线路板插接用的终端接点。该端点需另加适当保护层,以避免在长期使用中连通阳极(+)的端点产生氧化物,影响电路稳定性及造成安全顾虑。  

【镀金】在PCB线路板的插接端点上(俗称金手指)镀上一层高硬度耐磨损的镍层及高化学钝性的金层来保护端点及提供良好接通性能。  

【喷锡】在PCB线路板的焊接端点上以热风整平的方式覆盖上一层锡铅合金层,来保护PCB线路板端点及提供良好的焊接性能。  

【预焊】在PCB线路板的焊接端点上以浸染的方式覆盖上一层抗氧化预焊皮膜,在焊接前暂时保护焊接端点及提供较平整的焊接面,使有良好的焊接性能。  

【碳墨】在PCB线路板的接触端点上以网版印刷的方式印上一层碳墨,以保护端点及提供良好的接通性能。

成型切割   

将PCB线路板以CNC成型机(或模具冲床)切割成客户需求的外型尺寸。切割时用插梢透过先前钻出的定位孔将PCB线路板固定於床台(或模具)上成型。切割后金手指部位再进行磨斜角加工以方便PCB线路板插接使用。对於多联片成型的PCB线路板多需加开X形折断线,以方便客户於插件后分割拆解。最后再将PCB线路板上的粉屑及表面的离子污染物洗净。  


终检包装  

在包装前对PCB线路板进行最后的电性导通、阻抗测试及焊锡性、热冲击耐受性试验。并以适度的烘烤消除PCB线路板在制程中所吸附的湿气及积存的热应力,最后再用真空袋封装出货。


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