PCB 板制造流程解析

一、设计阶段

• 原理图设计：这是 PCB 制造的起始点。工程师根据电子产品的功能需求，设计电路原理图，确定各个电子元件之间的连接关系。这个过程就像是绘制建筑的蓝图，明确各个部分的功能和相互连接方式，例如确定电源如何为各个芯片和元件供电，信号如何在不同元件之间传输等。
• PCB 布局布线：在原理图完成后，进行 PCB 的布局布线设计。根据元件的封装形式、尺寸大小以及电气性能要求，将元件合理地放置在 PCB 板上，并规划出线路的走向。要考虑到信号完整性，如高速信号要尽量短且避免交叉，以减少信号干扰；还要考虑到电源的分布，保证各部分供电稳定；对于模拟电路和数字电路，尽量分开布局，防止相互干扰。同时，设计好 PCB 的层数、过孔位置等，最后生成 Gerber 文件和钻孔文件等用于生产的资料。

二、基板准备

• 开料：根据设计好的 PCB 尺寸，从大片的覆铜板上切割出合适的基板材料。覆铜板是由绝缘基板和两面的铜箔组成，绝缘基板通常有 FR - 4（环氧玻璃纤维布板）等多种类型。开料过程要保证基板的尺寸精度，这是后续工艺顺利进行的基础。
• 钻孔：对于多层 PCB 或者需要插件元件的 PCB，需要在基板上钻出各种不同直径的孔。这些孔包括用于安装元件的插件孔、用于连接不同层之间线路的过孔等。钻孔的精度要求很高，位置和孔径的偏差会影响后续元件的安装和电路的连通性。
• 化学沉铜：钻孔后的孔壁是绝缘的，化学沉铜工艺是在孔壁上沉积一层薄铜，使得孔壁具有导电性，为后续的电镀铜做准备，确保不同层之间能够通过过孔实现电气连接。

三、线路制作

• 贴膜：在基板表面贴上感光膜，感光膜在曝光后会发生化学变化。它可以是干膜，通过热压贴附在基板上；也可以是湿膜，通过涂布的方式覆盖在基板表面。
• 曝光：将带有电路图案的菲林（底片）与贴好膜的基板紧密贴合，然后通过紫外线曝光。菲林上透明部分的光线透过照射到感光膜上，使对应的感光膜部分发生聚合反应而固化，而菲林上黑色遮光部分对应的感光膜则未固化。
• 显影：利用显影液去除未固化的感光膜，露出下面的铜箔。此时，基板上就呈现出了电路图案的雏形。
• 蚀刻：使用蚀刻液（如酸性氯化铜溶液等）将没有被感光膜保护的铜箔腐蚀掉，只留下与电路设计一致的铜线路。蚀刻后，经过清洗去除残留的蚀刻液和感光膜，得到带有线路的 PCB 板。

四、表面处理

• 表面处理工艺选择：常见的表面处理方式有喷锡、沉金、OSP（有机可焊性保护剂）等。喷锡可以提供良好的可焊性，在焊接元件时更容易形成可靠的焊点；沉金则适用于对焊接可靠性和外观要求较高的场合，如手机主板等；OSP 是一种环保的表面处理方式，成本相对较低，能在铜表面形成一层保护膜，防止铜氧化。
• 实施表面处理：根据选择的工艺，对蚀刻后的 PCB 板进行相应的处理，确保线路表面具有良好的可焊性和抗氧化性，为后续元件的焊接做好准备。

五、检测与测试

• 外观检查：通过人工或自动光学检测（AOI）设备对 PCB 的外观进行检查，查看线路是否完整、有无短路或断路现象、孔壁质量是否合格、表面处理是否均匀等。AOI 设备利用光学原理，通过摄像头拍摄 PCB 图像，并与标准图像进行对比分析，能够快速准确地检测出大部分外观缺陷。
• 电气性能测试：使用专业的测试设备对 PCB 的电气性能进行测试，包括测量线路的导通性、绝缘电阻、电容值等参数，确保 PCB 符合设计要求。对于一些复杂的 PCB，可能还需要进行功能测试，模拟实际工作环境，检查 PCB 是否能正常实现其设计功能。