工业PCB生产工艺详解

工业PCB生产工艺

工业PCB生产是一个复杂而精细的过程，通常包括以下主要步骤：

PCB设计

PCB制造过程的第一步是PCB设计。PCB设计由专业设计师使用Altium等PCB设计软件创建。该PCB设计可作为实际成品的蓝图。

PCB设计通常由客户完成，然后将设计文件发送给PCB制造商进行生产。使用最广泛的 PCB 设计文件格式是 Gerber 格式。Gerber 文件格式是一种开放的矢量图像文件格式，是事实上的行业标准。

检查和 DFM 审查

制造商收到 PCB 设计文件后，工程师将进行第二次过程检查。检查过程包括 DFM（可制造性设计）审查。在此过程中，验证走线宽度、走线间距、孔尺寸和其他设计参数。这样做是为了确保设计没有错误并满足公司的制造能力。

一旦设计得到验证，同一设计的多个实例就会被组合在一起，在一个大面板上制造。通过这种方式，降低了成本和复杂性，并实现了更快的生产。

清洁和切割

设计验证和检查完成后，将大型 PCB 板彻底干洗，以去除可能干扰制造过程或 PCB 质量的污染物。然后将电路板切割成适合制造的更小的 PCB 面板。PCB 板的切割和清洁是使用专用机器完成的。

钻探

一旦较大的 PCB 板被切割成较小的面板，下一步就是在这些板上钻孔。钻孔有两个目的。PCB 钻孔的第一个目的是在电路板上放置通孔元件。钻孔的第二个目的是在 PCB 的各个铜层之间建立连接。

在钻孔过程中，操作员拿一块 MDF（中密度纤维）板将 PCB 面板固定在 MDF 板上。铝板还作为入口箔附着在板上，从而实现无毛刺钻孔。

准备好板材后，将其送入计算机控制的机器中，该机器根据程序自动在 PCB 板上钻孔。钻孔过程完成后，用磨床将板的锋利边缘打平。

电镀

PCB板上的不同铜层由玻璃纤维等非导电材料层彼此隔开。因此，为了在隔离的铜层之间建立连接，进行了电镀工艺。

在电镀过程中，面板浸入电解液中。面板上的铜充当阴极。在此过程中使用了许多化学品。整个过程由计算机控制，并在钻孔中沉积一层薄薄的铜。

印刷

在此工艺步骤中，将带有印刷电路图的薄膜对齐在 PCB 面板的顶部。然后将面板与紫外线灯一起送入打印机。打印机将薄膜上的电路设计打印到 PCB 面板上。

将设计打印到面板上后，面板经过化学显影剂处理，以去除未硬化的残留物。

蚀刻

PCB 制造的下一个工艺步骤是蚀刻。此过程的目的是使用碱性试剂从电路板上去除不需要的铜。去除铜后，清洗面板以去除所有化学物质。

自动光学检测

蚀刻后，使用自动光学检测机对面板进行检查和检查。该检查的目的是确保质量标准，以检测先前过程中可能发生的任何错误。该机采用计算机视觉技术扫描PCB面板并检测故障。

阻焊层

下一个工艺步骤称为阻焊。在此过程中，PCB面板的两面都涂有环氧阻焊层。阻焊层保护铜表面并防止元件之间的焊料短路。涂上阻焊层后，将PCB面板干燥并烘烤，以牢固地固定阻焊层。

表面光洁度

为了保护焊盘的铜免受氧化，表面光洁度采用热风焊料整平法。其他表面光洁度方法包括 HASL、浸金、硬金和 OSP。

电气测试

这是最后的工艺步骤之一，在此期间，电路板上的所有连接都按照原始电路板设计进行电气测试。这种自动化测试方法确保所有连接都符合原始设计，并且 PCB 上没有开路或短路。

制粉

这是最后的工艺步骤，涉及将所有单独的 PCB 与大面板分离。该工艺步骤由数控铣床执行。切割后，再次清洗、清洁和干燥木板。现在 PCB 采用真空密封和气泡包装，以防止灰尘和湿气。这些 PCB 现在可以在正确包装后运送给客户。

工业PCB生产关键技术

1、多层板技术

随着电子产品功能的日益复杂，对PCB布线密度和层数的要求也越来越高。多层板技术通过在基板上叠加多个导电层，通过过孔实现层间连接，有效提高了PCB的集成度和性能。

2. 高密度互连（HDI）技术

HDI技术采用微盲孔、埋孔等工艺，进一步减小PCB的线宽和间距，提高布线密度和信号传输速度，适用于高端电子产品的需求。

3. 刚柔结合技术

刚柔结合结合了刚性PCB和柔性PCB，不仅具有刚性板的稳定性和支撑性，还具有柔性板的弯曲性和适应性，广泛应用于便携式电子设备和汽车电子。

4. 无铅工艺

出于环保和健康的考虑，PCB生产中的无铅工艺逐渐成为主流。无铅焊接需要更高的焊接温度和更严格的工艺控制，以确保焊接质量和可靠性。

工业PCB生产发展趋势

1、更小、更薄、更轻

随着电子产品小型化、便携化的趋势，PCB也朝着更小、更薄、更轻的方向发展，这对生产工艺的精度和材料的性能提出了更高的要求。

2. 更高的集成度和性能

随着5G通信、人工智能、物联网等技术的快速发展，对PCB信号传输速度、频率响应、抗干扰能力等性能要求不断提高，推动了PCB技术的不断创新和升级。

3、绿色环保

日益严格的环保法规促使PCB制造商采用更加环保的材料和工艺，减少有害物质的排放，实现可持续发展。

4、智能制造

工业4.0时代的到来，使得PCB生产逐渐走向智能制造。通过引入自动化设备、大数据分析和人工智能技术，可以优化生产过程，实时监控质量，实现预测性维护。

作为电子制造业的重要组成部分，工业PCB生产技术的不断进步和创新对电子信息产业的发展起着至关重要的推动作用。随着科技的不断发展和市场需求的不断变化，PCB厂商需要不断提高自己的技术水平和创新能力，以适应行业的发展趋势，为全球电子信息产业的繁荣做出更大的贡献。