PCB板制作流程

PCB板制作流程

首先：PCB（印刷电路板）的原料是什么呢？大家知道有种东西叫"玻璃纤维"吧，这种材料我们

在日常生活中随处可见，比如防火布、防火毡的核心就是玻璃纤维，玻璃纤维很容易和树脂相结合，

我们把结构紧密、强度高的玻纤布浸入树脂中，硬化就得到了隔热绝缘、不易弯曲的PCB 基板了--

如果把PCB板折断，边缘是发白分层，足以证明材质为树脂玻纤。

然后呢？光是绝缘板我们可不能传递电信号，于是需要在表面覆铜。所以我们把PCB板也称之

为覆铜基板。在工厂里，常见覆铜基板的代号是FR-4，这个在各家板卡厂商里面一般没有区别，所

以我们可以认为大家都处于同一起跑线上，当然，如果是高频板卡，最好用成本较高的覆铜箔聚四氟

乙烯玻璃布层压板。覆铜工艺很简单，一般可以用压延与电解的办法制造，所谓压延就是将高纯度

（>99.98％）的铜用碾压法贴在PCB基板李世乭 上--因为环氧树脂与铜箔有极好的粘合性，铜箔的附着强度

和工作温度较高，可以在260℃的熔锡中浸焊而无起泡。这个过程颇像擀饺子皮，不过饺子皮可是很

薄很薄的喔，最薄可以小于 1mil（工业单位：密耳，即千分之一英寸，相当于0.0254mm）呢！如果

饺子皮这么薄的话，下锅肯定漏馅！所谓电解铜个在初中化学已经学过， CuSo4电解液能不断制造

一层层的"铜箔"，这个更容易控制厚度，时间越长铜箔越厚！通常厂里对铜箔的厚度有很严格的要求，

一般在0.3mil和 3mil之间，有专用的铜箔厚度测试仪检验其品质。像古老的收音机和业余爱好者用

的PCB上覆铜特别厚，比起电脑板卡工厂里品质差了很远。

为什么要让铜箔这么薄呢？主要是基于两个理由：一个是均匀的铜箔可以有非常均匀的电阻温度

系数，介电常数低，这样能让信号传输损失更小，这和电容要求不同，电容要求介电常数高，这样才

能在有限体积下容纳更高的容量，电容为什么比铝电容个头要小，归根结底是介电常数高啊！其次，

薄铜箔通过大电流情况下温升较小，这对于散热和组件寿命都是有很大好处的，数字集成电路中铜线

宽度最好小于0.3cm也是这个道理。制作精良的PCB成品板非常均匀，光泽柔和（因为表面刷上阻

焊剂），这个用肉眼能看出来，不过老实说光看覆铜基板能看出好坏的人还真不多，除非你是厂里经

验丰富的品检。有朋友问了，对于一块全身包裹了铜箔的PCB基板，我们如何才能在上面安放组件，

实现组件--组件间的信号导通而非整块板的导通呢？那我要问一句了，你有没有看到一块主板表面都

是铜的--回答当然是：没有！！板上都是弯弯绕绕的铜线，电信号就是通过铜线来传递的，那么答案

很简单瓜绢螟 ，把铜箔蚀掉不用的部分，留下铜线部分不就OK了？

好，那么这一步是如何完成的呢？好的，我们需要涉及一个概念：那就是"线路底片"或者称之为

"线路菲林"，我们将板卡的线路设计用光刻机印成胶片，然后把一种主要成分对特定光谱敏感而发生

化学反应的感光干膜覆盖在基板上，干膜分两种，光聚合型和光分解型，光聚合型干膜在特定光谱的

光照射下会硬化，从水溶性物质变成水不溶性而光分解型则正好相反。好，这里我们就用光聚合型感

光干膜先盖在基板上，上面再盖一层线路胶片让其曝光，曝光的地方呈黑色不透冬虫夏草种植 光，反之则是透明的

（线路部分）。光线通过胶片照射到感光干膜上--结果怎么样了？凡是胶片上透明通光的地方干膜颜

色变深开始硬化，紧紧包裹住基板表面的铜箔，就像把线路图印在基板上一样，接下来我们经过显影

步骤(使用碳酸钠溶液洗去未硬化干膜)，让不需要干膜保护的铜箔露出来，这称作脱膜（Stripping）

工序。

接下来我们再使用蚀铜液(腐蚀铜的化学药品)对基板进行蚀刻，没有干膜保护的铜全军覆没，硬

化干膜下的线路图就这么在基板上呈现出来。这整个过程有个叫法叫"影像转移"，它在PCB制造过

程中占非常重要的地位。接下来自然是制作多层板啦！按照上述步骤制作只是单面板，即使两面加工

也是双面板而已，但是我们常常可以发现自己手中的板卡是四层板或者六层板（甚至有8 层板），

这究竟是怎么制造出来的呢？ 有了上面的基础，我们明白其实不难，做两块双面板然后"粘"起来就

行啦！比如我们做一块典型的四层板（按照顺序分1～4层，其中1/4是外层，信号层， 2/3是内层，

接地和电源层），先呢分别做好1/2和3/4（同一块基板），然后把两块基板粘一块不就OK了？不过

这个粘结剂可不是普通的胶水，而是软化状态下的树脂材料，它首先是绝缘的，其次很薄，与基板粘

合性良好。我们称之为PP材料，它的规格是厚度与含胶（树脂）量。当然，一般四层板和六层板我

们是看不出来的，因为六层板的基板厚度比较薄，即使要用两层PP三块双面基板，也未见得比一层

PP两块双面基板的四层板能增加多少厚度--板卡的厚度都有一定规范，否则就插不进各种卡槽中了。

说到这里，读者又会产生疑问，那个多层板之间信号不是要导通吗？现在PP是绝缘材料，如何实现

层与层之间的互联？别急，我们在粘结多层板之前还需要钻孔！钻了孔可以将电路板上下位置相应铜

线对起来，然后让孔壁带铜，那么不是相当于导线将电路串联起来了吗？这种孔我中秋好词 们称之为导通孔

（Plating hole，简称PT孔，我喜欢叫扑通孔，呵呵）。这些孔需要钻孔机钻出来，现代钻孔机能钻

出很小很小的孔和很浅的孔，一块主板上有成百上千个大小迥异深浅不一的孔，我们用高速钻孔机起

码要钻一个多小时才能钻完。钻完孔后，我们再进行孔电镀（该技术称之为镀通孔技术，

Plated-Through-Hole technology，PTH），让孔导通。

孔也钻了，里外层都通了，多层板粘好了，是不是完事了呢？我们的回答是No，因为主板生产

需要大量进行焊接，如果直接焊接，会产生两个严重后果：一、板卡表面铜线氧化，焊不上；二、搭

焊现象严重-作文题材 -因为线与线之间的间距实在太小了啊！所以我们必须在整个PCB基板外面再包上一层装

甲--这就是防焊漆，也就是俗称阻焊剂的的东东，它对液态的焊锡不具有亲和力，并且在特定光谱的

光照射下会发生变化而硬化，这个特性和干膜类似，我们看到的板卡颜色，其实就是防焊漆的颜色，

如果防焊漆是绿色，那么板卡就是绿色，相应五颜六色怎么来的大家都清楚了吧？最后大家不要忘了

网印、金手指镀金（对于显卡或者PCI等插卡来说）和质检，测试PCB是否有短路或是断路的状况，

可以使用光学或电子方式测试。光学方式采用扫描以找出各层的缺陷，电子测试则通常用飞针探测仪

（Flying-Probe）来检查所有连接。电子测试在寻找短路或断路比较准确，不过光学测试可以更容易侦

测到导体间不正确空隙的问题。总结一下，一家典型的PCB工厂其生产流程如下所示： 下料→内层

制作→压合→钻孔→镀铜→外层沙棘油的作用与功效 制作→防焊漆印刷→文字印刷→表面处理→外形加工。至此，整个

PCB制造流程已经全面介绍完毕，下面我们就结合图片来参观精英鑫华宝讯厂--迄今为止国内最大的

PCB板制造基地之一。

这是对PCB做中检，如果不合格可是要返工的哦！看工人一丝不苟的样子，要经过目检和工具

检测两大关，结合探针，能检查出线路板的通断。 室内温度必须保持在2春风图 42℃、相对湿度40％～65

％，这是为了保证PCB基板和底片的尺寸稳定。因为板子和底片的组成材料都是有机高分子材料，

对温湿度十分敏感。只有整个生产过程中都在相同的温湿度下，才能保证板子和底片不会发生涨缩现

象，所以现在的PCB工厂中生产区都装有中央空调控制温湿度。如果超过温度极限，这个东东兼起

报警器的作用。

这个仪器叫AOI（Automatic Optical Inspection，自动光学检验），比较高级，除了高倍放大外，

AOI能进行裸板外观品质测试。AOI是集光学、计算机图形识别、自动控制多学科于一身的高技术产

品，它的内部存有上百种板面缺陷的图样特征。工作时操作人员先将待检板固定在机台上，AOI会用

激光定位器精确定位CCD镜头来扫描全板面。将小洲经典语录 得到的图样抽象出来与缺欠图样比对，以此来判断

PCB的线路制作是否有问题。像常见的线路缺口、短断路、蚀刻不全等都可以凭借AOI找出来。AOI

可以指出问题类型以及在板子上的位置。核心是它的分析软件。AOI技术的世界领跑者是以色列人，

之所以这样据说是因为以色列处于阿拉伯各国环视之中，戒备心理极强，所以其雷达图像识别技术首

屈一指（怕人家偷袭嘛），在20世纪70～80年代微电子技术大发展时，电子工业越来越需要一种高

精度的外观检验装置，以色列抓住机遇军品转民品大大地赚了一票。这种单价在30万美元以上的设

备早期被认为是PCB工厂品管严格的象征，由于采用AOI后可有效地提高成品率，防止产品报废，

对于多层板生产还是十分合算的，所以现在AOI设备也是PCB厂的必备装置了。

压膜和对片，这张照片不大清楚，内部用UV紫外线爆光 这就是专门用来曝光的万级无尘室，

曝光机完成影像转移工作，为什么要在无尘室内进行呢？原因是灰尘会折射光线，这必然会导致转移

到干膜上的线路图失真。更为严重的是灰尘颗粒会粘在板面上阻挡光照造成杂质断路或短路。那么无

尘室的灯光是黄色的，这又是为了什么？原来感光干膜对黄光不敏感，不会曝光，这和照相底片不能

暴露在阳光下而在暗室的小绿灯下却没事是一个道理 这是在第二道成检，必须把表面清理干净，检

查是否脱膜和线路过分细，如果PCB出厂就来不及了。

这就是多钻头精密数控钻床，一排排整齐列兵演出非常有气势。平面精度高达3mil左右，这个

东东国内售价单台就价值百万人民币！看PCB厂有没有实力主要就看有多少台钻床了，一般称得上

大厂的起码有百台以上。这个“小小＂车黑米的做法大全 间就拥挤着46台，但这只是宝讯的一小部分而已！ 每块主

板根据孔的多少在钻孔，越精细的孔所花时间越多，通常有数百孔的主板要加工足一个小时！所以孔

径是个个兼辛苦啊！

看看显示器上加工精度，三维座标精确到小数点后三位（单位mm），数控机床精度非常高，工

人采用了人工装夹的方法，自然有一定误差，但机床完全数控，误差取决于机器本身的精度，在设计

时PCB布线需要考虑到这一点。

钻头使用不久就需检测（是几次我需要再做进一步了解），因为磨损的钻头严重影响其寿命和钻

孔精度，使用程度都用不同颜色表示。很科学合理。