印刷电路板制造的基础知识
印刷电路板制造基础
对于任何制造操作，产品的使用寿命和功能在很大程度上取决于结构质量。印刷电路板或 PCB 也不例外。
PCB 制造过程产生裸露的印刷电路板，这是任何产品最重要的特征之一。因此，制造过程是电子产品生产生命周期的关键组成部分，对项目的整体成功起着重要作用。然而，为了充分利用这个过程，客户需要了解三个核心问题的答案：
- 什么是 PCB 制造？
- 为什么重要？
- 制造如何在 PCB 组装过程中发挥作用？
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印刷电路板承载电路并允许在设备之间路由信号和电源。 PCB由几层材料组成：
- 基材： 电路板的核心是基板或基材。传统电路板使用称为 FR4 的玻璃纤维材料，但其他电路板可能使用铝、陶瓷或聚合物基板。
- 铜： PCB 的基板覆盖有薄铜箔，并用热和粘合剂层压。电路板中的“层数”取决于铜层的数量——例如，双面 PCB 的基板两面都涂有铜，而四层电路板总共有四层铜。大多数 PCB 每平方英尺含有 1 盎司铜，但大功率 PCB 可能使用 2 或 3 盎司。
这些材料在制造过程中结合在一起以创建裸 PCB。然后将裸露的 PCB 通过组装过程或 PCBA 发送，以施加焊料和电子元件，最终形成功能齐全的 PCB。
什么是 PCB 制造？
PCB制造是将上述电路板材料组合成功能层以形成裸印刷电路板的过程。裸印刷电路板的制作流程如下：
- 设计评审： 在工程团队审查设计之前，制造过程不会开始。这称为可制造性设计检查，可确保设计有效并满足制造过程中可以满足的公差和规格要求。
- 电影申请： 使用激光直接成像将 PCB 设计印刷到薄膜上，从而提供电路板布局的照片底片。这些薄膜应用于材料层，并用作每个制造过程的指南。
- 铜蚀刻： 使用各种方法，蚀刻或去除不需要的或多余的铜以创建迹线和焊盘。此过程通常涉及多轮清洁，以去除多余的材料和不需要的化学物质。
- 层叠和层压： 如果板子是多层板，则在铜蚀刻工艺之后，内层和外层相互对齐。这通常使用电路板本身的对齐孔来完成。检查各层后，在每层之间放置环氧树脂预浸料，然后通过加热将电路板层压在一起 - 热量会熔化环氧树脂并将各层粘合在一起。
- 钻孔： 将板层层压在一起后，使用钻头在板上钻孔。这些孔用于安装孔、通孔和过孔。
- 电镀： 钻孔完成后，板上会镀上一层微米厚的铜，覆盖在钻孔的内部，形成电镀通孔。这通常会在电路板外层进行更多的蚀刻和铜去除。
- 阻焊层应用： 铜层完成后，清洁面板并用阻焊层覆盖。阻焊层赋予 PCB 特有的绿色。阻焊层可防止铜迹线与其他可能产生功能问题的导电材料意外接触，并在组装过程中提供帮助，以便仅将焊料施加到正确的位置。应用后，将去除不需要的阻焊层区域，并将 PCB 放入烤箱中以固化阻焊层。
- 丝印：无论是否需要，下一步都是丝印的应用，然后电路板进行最后的固化阶段。在阻焊层的顶部，是应用丝印层的地方。丝印通常为白色，并在 PCB 上添加字母、数字和符号。此丝印层有助于在 PCB 组装期间帮助确定组件类型和位置。
- 表面处理：阻焊层和丝印固化后，PCB 可以镀金或银或其他表面处理，以确保保护和功能。
电路板完成这些步骤后，通常会进行电气可靠性测试以确保其功能正常。之后，如果电路板是在面板中生产的，则根据需要将它们切割、检查和修复。
制造如何进入整个制造过程
制造只是PCB制造过程中的一个步骤。要充分了解印刷电路板制造的重要性，了解它在周期中的位置很重要。
PCB 制造过程分为三个一般阶段，详细描述如下：
- PCB开发： PCB开发是制造过程的初始阶段。本质上，这是 PCB 设计概念化、修改和最终确定的地方。 PCB 开发通常包括多轮设计、原型制作和测试，尤其是对于更复杂的设计。
- PCB 制造： 在开发阶段完成 PCB 设计后，PCB 将进入制造过程。制造包括两个步骤——制造和组装。制造产生电路板的设计，而组装则将组件应用到电路板的表面。在这个过程结束时，板子就完成了。
- PCB评估： 制造过程的最后阶段是评估。这包括制造过程完成后的最后一轮测试。此测试阶段评估组装板按预期执行的能力，并消除未通过测试的板。在某些情况下，测试可能会显示电路板需要进行设计调整，然后循环重新开始。如果电路板通过了测试，它们会在发出之前接受最终检查是否存在任何缺陷。
为什么 PCB 制造很重要
PCB 制造是由第三方制造商使用其客户提供的设计进行的外包活动。了解制造很重要，因为制造商只看到设计，而不是为您的设计设计的性能。如果设计人员在设计过程中没有牢记制造过程和限制，制造板可能会在以下方面受到影响：
- 可制造性： 设计选择会影响 PCB 的可制造性。电路板设计需要考虑电路板的材料特性，并在表面元素之间留出足够的间隙。如果电路板需要以面板形式生产，这也会影响最终设计。忽略这些因素的设计可能无法在不重新设计的情况下制造。
- 收益率： 在某些情况下，可以使用现有设计成功地制造电路板。但是，某些设计选择可能会导致制造问题，导致多块电路板无法使用，例如，扩大制造设备的公差范围。
- 可靠性： 大多数电路板都根据行业规范进行监管，这些规范规定了所需的性能可靠性水平。未能在设计中遵循行业要求可能会导致电路板不可靠或无法正常工作。
避免这些问题的最佳方法是在设计周期中考虑 PCB 制造过程。您可以通过利用可制造性设计 (DFM) 规则并在设计周期检查 PCB 制造商的能力来做到这一点。当您与优质 PCB 制造商合作时，您可以与他们密切合作，帮助优化您的 PCB 制造工艺设计。
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