PCB板制作流程(pcb production process)
PCB板制作流程 圖
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PCB板制作流程方法可分為減去法（減成法）和添加法（加成法）兩個(gè)大類。目前，大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)還是以減去法中的腐蝕銅箔法為主。
目錄
1 PCB板制作流程--基材處理
基材普遍是以基板的絕緣部分作分類，常見(jiàn)的原料為電木板、玻璃纖維板，以及各式的塑膠板。而PCB的制造商普遍會(huì)以一種以玻璃纖維、不織物料、以及樹(shù)脂組成的絕緣部分，再以環(huán)氧樹(shù)脂和銅箔壓制成“黏合片”（prepreg）使用。
Xgs游戲機(jī)電路設(shè)計(jì)而常見(jiàn)的基材及主要成份有：
FR-1 ──酚醛棉紙，這基材通稱電木板（比FR-2較高經(jīng)濟(jì)性）
FR-2 ──酚醛棉紙，
FR-3 ──棉紙（Cotton paper）、環(huán)氧樹(shù)脂
FR-4 ──玻璃布（Woven glass）、環(huán)氧樹(shù)脂
FR-5 ──玻璃布、環(huán)氧樹(shù)脂
FR-6 ──毛面玻璃、聚酯
G-10 ──玻璃布、環(huán)氧樹(shù)脂
CEM-1 ──棉紙、環(huán)氧樹(shù)脂（阻燃）
CEM-2 ──棉紙、環(huán)氧樹(shù)脂（非阻燃）
CEM-3 ──玻璃布、環(huán)氧樹(shù)脂
CEM-4 ──玻璃布、環(huán)氧樹(shù)脂
CEM-5 ──玻璃布、多元酯
AIN ──氮化鋁
SIC ──碳化硅
2 PCB板制作流程--金屬涂層
金屬涂層除了是基板上的配線外，也就是基板線路跟電子元件焊接的地方。此外，由于不同的金屬價(jià)錢(qián)不同，因此直接影響生產(chǎn)的成本。另外，每種金屬的可焊性、接觸性，電阻阻值等等不同，這也會(huì)直接影響元件的效能。
常用的金屬涂層有：銅、錫（厚度通常在5至15μm）、鉛錫合金（或錫銅合金，即焊料，厚度通常在5至25μm，錫含量約在63%）、金（一般只會(huì)鍍?cè)诮涌冢y（一般只會(huì)鍍?cè)诮涌冢蛞哉w也是銀的合金）。
3 PCB板制作流程--線路設(shè)計(jì)
印制電路板的設(shè)計(jì)是以電路原理圖為藍(lán)本，實(shí)現(xiàn)電路使用者所需要的功能。印刷電路板的設(shè)計(jì)主要指版圖設(shè)計(jì)，需要內(nèi)部電子元件、金屬連線、通孔和外部連接的布局、電磁保護(hù)、熱耗散、串音等各種因素。優(yōu)秀的線路設(shè)計(jì)可以節(jié)約生產(chǎn)成本，達(dá)到良好的電路性能和散熱性能。簡(jiǎn)單的版圖設(shè)計(jì)可以用手工實(shí)現(xiàn)，但復(fù)雜的線路設(shè)計(jì)一般也需要借助計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）實(shí)現(xiàn)，而著名的設(shè)計(jì)軟件有OrCAD、Pads (也即PowerPCB)、Altium designer (也即Protel)、FreePCB、CAM350等
4 PCB板制作流程--基本制作
根據(jù)不同的技術(shù)可分為消除和增加兩大類過(guò)程。
減去法
減去法（Subtractive），是利用化學(xué)品或機(jī)械將空白的電路板（即鋪有完整一塊的金屬箔的電路板）上不需要的地方除去，余下的地方便是所需要的電路。
絲網(wǎng)印刷：把預(yù)先設(shè)計(jì)好的電路圖制成絲網(wǎng)遮罩，絲網(wǎng)上不需要的電路部分會(huì)被蠟或者不透水的物料覆蓋，然后把絲網(wǎng)遮罩放到空白線路板上面，再在絲網(wǎng)上油上不會(huì)被腐蝕的保護(hù)劑，把線路板放到腐蝕液中，沒(méi)有被保護(hù)劑遮住的部份便會(huì)被蝕走，最后把保護(hù)劑清理。
感光板：把預(yù)先設(shè)計(jì)好的電路圖制在透光的膠片遮罩上（最簡(jiǎn)單的做法就是用打印機(jī)印出來(lái)的投影片），同理應(yīng)把需要的部份印成不透明的顏色，再在空白線路板上涂上感光顏料，將預(yù)備好的膠片遮罩放在電路板上照射強(qiáng)光數(shù)分鐘，除去遮罩后用顯影劑把電路板上的圖案顯示出來(lái)，最后如同用絲網(wǎng)印刷的方法一樣把電路腐蝕。
刻印：利用銑床或雷射雕刻機(jī)直接把空白線路上不需要的部份除去。
加成法
加成法（Additive），現(xiàn)在普遍是在一塊預(yù)先鍍上薄銅的基板上，覆蓋光阻劑（D/F)，經(jīng)紫外光曝光再顯影，把需要的地方露出，然后利用電鍍把線路板上正式線路銅厚增厚到所需要的規(guī)格,再鍍上一層抗蝕刻阻劑－金屬薄錫，最后除去光阻劑（這制程稱為去膜），再把光阻劑下的銅箔層蝕刻掉。
積層法
積層法是制作多層印刷電路板的方法之一。是在制作內(nèi)層后才包上外層，再把外層以減去法或加成法所處理。不斷重復(fù)積層法的動(dòng)作，可以得到再多層的多層印刷電路板則為順序積層法。
1.內(nèi)層制作
2.積層編成（即黏合不同的層數(shù)的動(dòng)作）
3.積層完成（減去法的外層含金屬箔膜；加成法）
4.鉆孔
Panel電鍍法
1.全塊PCB電鍍
2.在表面要保留的地方加上阻絕層（resist，防以被蝕刻）
3.蝕刻
4.去除阻絕層
Pattern電鍍法
1.在表面不要保留的地方加上阻絕層
2.電鍍所需表面至一定厚度
3.去除阻絕層
4.蝕刻至不需要的金屬箔膜消失
完全加成法
1.在不要導(dǎo)體的地方加上阻絕層
2.以無(wú)電解銅組成線路
部分加成法
1.以無(wú)電解銅覆蓋整塊PCB
2.在不要導(dǎo)體的地方加上阻絕層
3.電解鍍銅
4.去除阻絕層
5.蝕刻至原在阻絕層下無(wú)電解銅消失
ALIVH
ALIVH（Any Layer Interstitial Via Hole，Any Layer IVA）是日本松下電器開(kāi)發(fā)的增層技術(shù)。這是使用芳香族聚酰胺（Aramid）纖維布料為基材。
1.把纖維布料浸在環(huán)氧樹(shù)脂成為“黏合片”（prepreg）
2.雷射鉆孔
3.鉆孔中填滿導(dǎo)電膏
4.在外層黏上銅箔
5.銅箔上以蝕刻的方法制作線路圖案
6.把完成第二步驟的半成品黏上在銅箔上
7.積層編成
8.再不停重復(fù)第五至七的步驟，直至完成
B2it
B2it（Buried Bump Interconnection Technology）是東芝開(kāi)發(fā)的增層技術(shù)。
1.先制作一塊雙面板或多層板
2.在銅箔上印刷圓錐銀膏
3.放黏合片在銀膏上，并使銀膏貫穿黏合片
4.把上一步的黏合片黏在第一步的板上
5.以蝕刻的方法把黏合片的銅箔制成線路圖案
6.再不停重復(fù)第二至四的步驟，直至完成
5 PCB板制作流程--功能測(cè)試
更密集的PCB、更高的總線速度以及模擬RF電路等等對(duì)測(cè)試都提出了前所未有的挑戰(zhàn)，這種環(huán)境下的功能測(cè)試需要認(rèn)真的設(shè)計(jì)、深思熟慮的測(cè)試方法和適當(dāng)?shù)墓ぞ卟拍芴峁┛尚诺臏y(cè)試結(jié)果。
在同夾具供應(yīng)商打交道時(shí)，要記住這些問(wèn)題，同時(shí)還要想到產(chǎn)品將在何處制造，這是一個(gè)很多測(cè)試工程師會(huì)忽略的地方。例如我們假定測(cè)試工程師身在美國(guó)的加利福尼亞，而產(chǎn)品制造地卻在泰國(guó)。測(cè)試工程師會(huì)認(rèn)為產(chǎn)品需要昂貴的自動(dòng)化夾具，因?yàn)樵诩又輳S房?jī)r(jià)格高，要求測(cè)試儀盡量少，而且還要用自動(dòng)化夾具以減少雇用高技術(shù)高工資的操作工。但在泰國(guó)，這兩個(gè)問(wèn)題都不存在，讓人工來(lái)解決這些問(wèn)題更加便宜，因?yàn)檫@里的勞動(dòng)力成本很低，地價(jià)也很便宜，大廠房不是一個(gè)問(wèn)題。因此有時(shí)候一流設(shè)備在有的國(guó)家可能不一定受歡迎。
6 PCB板制作流程--技術(shù)水平
在高密度UUT中，如果需要校準(zhǔn)或診斷則很可能需要由人工進(jìn)行探查，這是由于針床接觸受到限制以及測(cè)試更快（用探針測(cè)試UUT可以迅速采集到數(shù)據(jù)而不是將信息反饋到邊緣連接器上）等原因，所以要求由操作員探查UUT上的測(cè)試點(diǎn)。不管在哪里，都應(yīng)確保測(cè)試點(diǎn)已清楚地標(biāo)出。
探針類型和普通操作工也應(yīng)該注意，需要考慮的問(wèn)題包括：
探針大過(guò)測(cè)試點(diǎn)嗎？探針有使幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)短路并損壞UUT的危險(xiǎn)嗎？對(duì)操作工有觸電危害嗎？
每個(gè)操作工能很快找出測(cè)試點(diǎn)并進(jìn)行檢查嗎？測(cè)試點(diǎn)是否很大易于辨認(rèn)呢？
操作工將探針按在測(cè)試點(diǎn)上要多長(zhǎng)時(shí)間才能得出準(zhǔn)確的讀數(shù)？如果時(shí)間太長(zhǎng)，在小的測(cè)試區(qū)會(huì)出現(xiàn)一些麻煩，如操作工的手會(huì)因測(cè)試時(shí)間太長(zhǎng)而滑動(dòng)，所以建議擴(kuò)大測(cè)試區(qū)以避免這個(gè)問(wèn)題。
考慮上述問(wèn)題后測(cè)試工程師應(yīng)重新評(píng)估測(cè)試探針的類型，修改測(cè)試文件以更好地識(shí)別出測(cè)試點(diǎn)位置，或者甚至改變對(duì)操作工的要求。
7 PCB板制作流程--自動(dòng)探查
在某些情況下會(huì)要求使用自動(dòng)探查，例如在PCB難以用人工探查，或者操作工技術(shù)水平所限而使得測(cè)試速度大大降低的時(shí)候，這時(shí)就應(yīng)考慮用自動(dòng)化方法。
自動(dòng)探查可以消除人為誤差，降低幾個(gè)測(cè)試點(diǎn)短路的可能性,并使測(cè)試操作加快。但是要知道自動(dòng)探查也可能存在一些局限，根據(jù)供應(yīng)商的設(shè)計(jì)而各有不同，包括：
UUT的大小
同步探針的數(shù)量
兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)相距有多近？
測(cè)試探針的定位精度
系統(tǒng)能對(duì)UUT進(jìn)行兩面探測(cè)嗎？
探針移至下一個(gè)測(cè)試點(diǎn)有多快？
探針系統(tǒng)要求的實(shí)際間隔是多少？（一般來(lái)講它比離線式功能測(cè)試系統(tǒng)要大）
自動(dòng)探查通常不用針床夾具接觸其它測(cè)試點(diǎn)，而且一般它比生產(chǎn)線速度慢，因此可能需要采取兩種步驟：如果探測(cè)儀僅用于診斷，可以考慮在生產(chǎn)線上采用傳統(tǒng)的功能測(cè)試系統(tǒng)，而把探測(cè)儀作為診斷系統(tǒng)放在生產(chǎn)線邊上；如果探測(cè)儀的目的是UUT校準(zhǔn)，那么唯一的真正解決辦法是采用多個(gè)系統(tǒng)，要知道這還是比人工操作要快得多。
如何整合到生產(chǎn)線上也是必須要研究的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，生產(chǎn)線上還有空間嗎？系統(tǒng)能與傳送帶連接嗎？幸好許多新型探測(cè)系統(tǒng)都與SMEMA標(biāo)準(zhǔn)兼容，因此它們可以在在線環(huán)境下工作。
8 PCB板制作流程--邊界掃描
這項(xiàng)技術(shù)早在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就應(yīng)該進(jìn)行討論，因?yàn)樗枰獙ｉT(mén)的元器件來(lái)執(zhí)行這項(xiàng)任務(wù)。在以數(shù)字電路為主的UUT中，可以購(gòu)買(mǎi)帶有IEEE1194(邊界掃描）支持的器件，這樣只做很少或不用探測(cè)就能解決大部分診斷問(wèn)題。邊界掃描會(huì)降低UUT的整體功能性，因?yàn)樗鼤?huì)增大每個(gè)兼容器件的面積（每個(gè)芯片增加4～5個(gè)引腳以及一些線路），所以選擇這項(xiàng)技術(shù)的原則，就是所花費(fèi)的成本應(yīng)該能使診斷結(jié)果得到改善。應(yīng)記住邊界掃描可用于對(duì)UUT上的閃速存儲(chǔ)器和PLD器件進(jìn)行編程，這也更進(jìn)一步增加了選用該測(cè)試方法的理由。
如何處理一個(gè)有局限的設(shè)計(jì)？
如果UUT設(shè)計(jì)已經(jīng)完成并確定下來(lái)，此時(shí)選擇就很有限。當(dāng)然也可以要求在下次改版或新產(chǎn)品中進(jìn)行修改，但是工藝改善總是需要一定的時(shí)間，而你仍然要對(duì)目前的狀況進(jìn)行處理。
9 PCB板制作流程--版面設(shè)計(jì)應(yīng)注意的事項(xiàng)
單面板:
在成本要求較低的情況下通常使用這種類型的面板。在版面設(shè)計(jì)時(shí)，有時(shí)需要元器件或使用跨接線來(lái)跳過(guò)電路板的走線。如果數(shù)量太多，就應(yīng)考慮使用雙面板。
雙面板:
雙面板可以使用也可以不使用PTH。因?yàn)镻TH板的價(jià)格昂貴，當(dāng)電路的復(fù)雜度和密度需要時(shí)才會(huì)使用。在版面設(shè)計(jì)中，元器件面的導(dǎo)線數(shù)量必須保持最少，以確保容易獲得所需用材。
在PTH板中，鍍通孔僅用于電氣連接而不用于元器件的安裝。出于經(jīng)濟(jì)和可靠性方面的考慮，孔的數(shù)量應(yīng)保持在最低限度。
要選擇單面板還是雙面板，很重要的一點(diǎn)，要考慮到元器件的表面面積(C) ，它與印制電路板的總面積(S) 之比為一個(gè)適當(dāng)?shù)暮愣ū壤@對(duì)于元器件的安裝是有用的。值得注意的是US"通常指的是面板一面的面積。
10 PCB板制作流程--制作問(wèn)題
設(shè)計(jì)檢查，下述檢查表包括有關(guān)設(shè)計(jì)周期的各個(gè)方面，對(duì)于特殊的：應(yīng)用還應(yīng)增加另外一些項(xiàng)目。
1)電路分析了沒(méi)有?為了平滑信號(hào)電路劃分成基本單元沒(méi)有?
2)電路允許采用短的或隔離開(kāi)的關(guān)鍵引線嗎?
3)必須屏蔽的地方，有效地屏蔽了嗎?
4)充分利用了基本網(wǎng)格圖形沒(méi)有?
5)印制板的尺寸是否為最佳尺寸?
6)是否盡可能使用選擇的導(dǎo)線寬度和間距?
7)是否采用了優(yōu)選的焊盤(pán)尺寸和孔的尺寸?
8)照相底版和簡(jiǎn)圖是否合適?
9)使用的跨接線是否最少?跨接線要穿過(guò)元件和附件嗎?
l0)裝配后字母看得見(jiàn)嗎?其尺寸和型號(hào)正確嗎?
11)為了防止起泡，大面積的銅箔開(kāi)窗口了沒(méi)有?
12)有工具定位孔嗎?
