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印刷电路板

(PCB) 构成了所有主要电子产品的支柱。这些神奇的发明几乎出现在所有计算电子产品中，包括数字时钟、计算器等更简单的设备。对于外行来说，PCB 通过电子设备路由电信号，从而满足设备的电气和机械电路要求。简而言之，PCB 告诉电力去向，让您的电子产品焕发活力。

PCB 通过铜通路网络在其表面引导电流。复杂的铜线路系统决定了每块PCB电路板的独特作用。

在进行PCB设计之前，建议电路设计

人员先参观一下PCB板车间，与制造商面对面沟通PCB制造需求。它有助于防止设计人员在设计阶段犯下任何不必要的错误。然而，随着越来越多的公司将 PCB 制造询问外包给海外供应商，这变得不切实际。因此，我们提出这篇文章是为了让大家正确理解 PCB 板的制造工艺步骤。希望它能让电路设计人员和 PCB 行业新手对印刷电路板的制造方式有一个清晰的了解，并避免犯这些不必要的错误。

PCB制造工艺步骤

第1步：设计和输出

电路板应与设计者使用PCB 设计软件创建的 PCB 布局严格兼容。常用的 PCB 设计软件包括 Altium Designer
、OrCAD、Pads、KiCad、Eagle 等。注意：在 PCB 制造之前，设计人员应告知合同制造商用于设计电路的 PCB 设计软件版本，因为这有助于避免因差异而引起的问题。

PCB 设计获准投入生产后，设计人员会将设计导出为制造商支持的格式。最常用的程序称为扩展 Gerber。 1980 年代的婴儿食品广告活动寻求漂亮的婴儿，而该软件创造了一些设计精美的后代。 Gerber

也称为 IX274X。

PCB 行业诞生了扩展的 Gerber 作为完美的输出格式。不同的PCB设计软件可能需要不同的Gerber文件生成步骤，它们都编码全面的重要信息，包括铜跟踪层、钻孔图

、孔径、元件符号和其他选项。 PCB 设计的所有方面此时都要经过检查。该软件对设计执行监督算法，以确保没有错误被发现。设计人员还检查与走线宽度、板边缘间距、走线和孔间距以及孔尺寸相关的元素的计划。

经过彻底检查后，设计人员将 PCB 文件转发给 PC Board House

进行生产。为了确保设计满足制造过程中的最小公差要求，几乎所有 PCB 制造厂在电路板制造之前都会进行制造设计 (DFM) 检查。

第 2 步：从文件到胶片

PCB打印在设计人员输出PCB原理图文件并且制造商进行DFM检查后开始。制造商使用一种称为绘图仪
的特殊打印机来制作 PCB 的照片胶片来打印电路板。制造商将使用这些胶片对 PCB 进行成像。虽然它是激光打印机，但它不是标准的激光喷射打印机。绘图仪使用极其精确的打印技术来提供 PCB 设计的高度详细的胶片。

最终产品是一张塑料片，上面印有黑色墨水印刷电路板的负片。对于PCB的内层，黑色墨水代表PCB的导电铜部分。图像的剩余清晰部分表示非导电

材料的区域。外层遵循相反的图案：铜是透明的，但黑色是指将被蚀刻掉的区域。绘图仪自动对胶片进行显影，并且胶片被安全地存放以防止任何不必要的接触。

每层 PCB 和阻焊层都有自己的透明和黑色薄膜片。两层 PCB 总共需要四张纸：两张用于层，两张用于阻焊层。值得注意的是，所有电影都必须彼此完美对应。当协调使用时，它们可以绘制 PCB 对齐图。

为了实现所有薄膜的完美对齐，应在所有薄膜上打定位孔。通过调整胶片所在的工作台来确定孔的精确度。当工作台的微小校准达到最佳匹配时，就会打孔。这些孔将在成像过程的下一步中安装到定位销

中。

第三步：打印内层：铜会去哪里？

上一步的胶片创作，是为了绘制出一条铜路径的图形。现在是时候将胶片上的图形打印到铜箔上了。

PCB 制造中的此步骤为制造实际的 PCB 做好准备。 PCB的基本形式包括层压板
，其核心材料是环氧树脂和玻璃纤维，也称为基板材料。层压板是容纳构成 PCB 的铜的理想主体。基板材料为 PCB 提供了坚固且防尘的起点。铜已预先粘合在两侧。该过程包括削去铜以揭示薄膜中的设计。

在 PCB 结构中，清洁度非常重要。铜面层压板经过清洁并进入净化环境。在此阶段，重要的是不要让灰尘颗粒沉积在层压板上。否则，错误的污垢可能会导致电路短路

或保持开路。

接下来，干净的面板上覆盖一层称为光刻胶
的感光薄膜。光刻胶包含一层光反应化学物质，在暴露于紫外线后会硬化。这确保了感光胶片与光刻胶的精确匹配。这些薄膜安装在销钉

上，将它们固定在层压板上。

薄膜和纸板对齐并接受紫外线照射。光线穿过薄膜的透明部分，使下面的铜上的光刻胶硬化。绘图仪中的黑色墨水可以防止光线到达不应该硬化的区域，并且这些区域将被移除。

电路板准备好后，用碱性溶液清洗，去除任何未硬化的光刻胶。最后的压力清洗可以去除表面上残留的任何东西。然后将板干燥。

产品出现时，抗蚀剂正确覆盖了铜区域，以保持最终的形状。技术人员检查电路板以确保在此阶段不会发生错误。此时出现的所有抗蚀剂都表示将出现在成品 PCB 中的铜。

此步骤仅适用于两层以上的板。简单的两层板直接跳到钻孔。多层板
需要更多步骤。

第四步：去除不需要的铜

去除光刻胶并覆盖我们希望保留的铜的硬化光刻胶后，电路板将进入下一阶段：去除不需要的铜。正如碱性溶液去除了抗蚀剂一样，更强大的化学制剂会侵蚀掉多余的铜。铜溶剂溶液浴去除所有暴露的铜。同时，所需的铜在光刻胶硬化层下方仍然得到充分保护。

并非所有铜板都是一样的。一些较重的板需要大量的铜溶剂
和不同的暴露时间。附带说明一下，较重的铜板需要额外注意走线间距。大多数标准 PCB 都依赖于类似的规格。

现在溶剂去除了不需要的铜，保护首选铜的硬化抗蚀剂

需要清洗掉。另一种溶剂可以完成这项任务。现在，电路板仅使用 PCB 所需的铜基板就闪闪发光。

第 5 步：层对齐和光学检查

所有层都干净并准备就绪后，需要对这些层进行对齐打孔以确保它们全部对齐。定位孔将内层与外层对齐。技术人员将各层放入称为光学打孔机
的机器中，该机器可以实现精确的对应，从而准确地打出对准孔。

一旦将各层放置在一起，就不可能纠正内层上发生的任何错误。另一台机器对面板进行自动光学检查，以确认完全不存在缺陷。制造商收到的格柏原始设计作为模型。机器使用激光传感器扫描各层，然后以电子方式将数字图像与原始 Gerber 文件进行比较。

如果机器发现不一致，比较结果就会显示在监视器上，供技术人员进行评估。一旦该层通过检查，就会进入 PCB 生产的最后阶段。

第 6 步：分层和粘合

在此阶段，电路板已成型。所有不同的层都在等待它们的结合。各层准备好并确认后，只需将它们融合在一起即可。外层必须与基材连接。该过程分两个步骤进行：分层和粘合。

外层材料由预浸渍环氧树脂的玻璃纤维板组成。其简写称为预浸料

。薄铜箔还覆盖原始基板的顶部和底部，其中包含铜迹线蚀刻。现在，是时候将它们夹在一起了。

粘合是在带有金属夹具的重型钢桌上进行的。这些层牢固地安装在固定在桌子上的销钉上。一切都必须紧密贴合，以防止在对齐过程中移动。

技术人员首先将预浸料层放置在对准盆上。在放置铜板之前，将基材层贴合在半固化片
上。另外的半固化片位于铜层的顶部。最后，铝箔和铜压板完成堆叠。现在已经准备好压制了。

整个操作由压合机计算机自动执行。计算机协调加热电池堆的过程、施加压力的点以及何时允许电池堆以受控速率冷却。

接下来，进行一定量的拆包。所有层都模制在 PCB 光彩的超级三明治中，技术人员只需拆开多层 PCB 产品的包装即可。只需拆下限制销并丢弃顶部压板即可。 PCB 的优点从其铝压板外壳中脱颖而出。该工艺中包含的铜箔仍然构成 PCB 的外层。

第7步：钻孔

最后，在堆叠板上钻孔。稍后推出的所有组件，例如铜连接通孔和引线部分，都依赖于精密钻孔的准确性。孔钻的宽度与头发丝一样——钻头的直径达到 100 微米，而头发丝的平均直径为 150 微米。

为了找到钻孔目标的位置，X 射线定位器

可以识别正确的钻孔目标点。然后，钻出适当的对准孔，以固定堆叠以用于一系列更具体的孔。

在钻孔之前，技术人员将一块缓冲材料放置在钻孔目标下方，以确保形成干净的钻孔。出口材料可防止钻头出口出现任何不必要的撕裂。

计算机控制钻头的每一个微小运动 - 决定机器行为的产品依赖计算机是很自然的。计算机驱动的机器使用原始设计中的钻孔文件来确定合适的钻孔位置。

钻头使用转速为 150,000 rpm 的气动主轴

。以这种速度，您可能会认为钻孔在一瞬间完成，但实际上有很多孔需要钻。一块 PCB 平均包含一百多个完整的钻孔点。在钻孔过程中，每个人都需要自己特殊的钻头时刻，因此需要时间。这些孔随后容纳 PCB 的过孔和机械安装孔。这些部件的最终固定发生在电镀之后。

钻孔完成后，生产面板边缘的额外铜将被分析工具去除。

步骤 8：电镀和铜沉积

钻孔后，面板移至电镀层。该过程使用化学沉积将不同的层熔合在一起。彻底清洁后，面板经过一系列化学浴。在电镀过程中，化学沉积过程会在面板表面沉积一层薄薄的铜层（约一微米厚）。铜进入最近钻的孔中。

在此步骤之前，孔的内表面仅暴露构成面板内部的玻璃纤维材料。铜浴完全覆盖或电镀孔壁。顺便说一句，整个面板都覆盖了一层新的铜。最重要的是，新的洞被覆盖了。计算机控制浸渍、去除和加工的整个过程。

第9步：外层成像

在步骤3中，我们将光刻胶涂在面板上。在此步骤中，我们再次执行此操作 - 只是这一次，我们使用 PCB 设计对面板的外层进行成像。我们从无菌室中的各层开始，以防止任何污染物粘附到层表面，然后在面板上涂上一层光刻胶。准备好的面板进入黄色房间。紫外线会影响光刻胶。黄光波长所携带的紫外线水平不足以影响光刻胶。

黑色墨水透明胶片通过销钉固定，以防止与面板错位。当面板和模板接触时，发生器用强紫外线照射它们，使光刻胶硬化。然后，面板进入机器，去除由黑色墨水不透明保护的未硬化抗蚀剂。

该过程与内层的过程相反。最后，对外板进行检查，以确保在前一阶段去除所有不需要的光刻胶。

第10步：电镀

我们回到电镀室。正如我们在步骤 8 中所做的那样，我们在面板上电镀了一薄层铜。面板从外层光刻胶阶段暴露的部分接受电镀铜

。在最初的镀铜浴之后，面板通常会接受镀锡，这样可以去除板上剩余的所有铜。锡保护面板的部分，该部分在下一个蚀刻阶段仍被铜覆盖。蚀刻从面板上去除不需要的铜箔。

第11步：最终蚀刻

在此阶段，锡可以保护所需的铜。不需要的暴露的铜和剩余抗蚀剂层下方的铜被去除。再次使用化学溶液去除多余的铜。同时，在此阶段锡保护了有价值的铜。

导电区域和连接现已正确建立。

步骤 12：阻焊层应用

在将阻焊层涂到电路板的两面之前，先清洁面板并用环氧阻焊层油墨覆盖。电路板接受一股紫外线，光线穿过阻焊感光胶片。被覆盖的部分保持未硬化状态，将被移除。

最后，电路板进入烘箱以固化阻焊层。

步骤13：表面处理

为了增加 PCB 的额外焊接能力，我们对它们进行化学镀金或银。一些 PCB 在此阶段还会接受热风整平
焊盘。热风整平可形成均匀的垫。该过程导致表面光洁度的产生。 PCBCart

可以根据客户的具体需求加工多种类型的表面光洁度。