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pcb多层线路板打样制作

文章来源: 智力创电路板 人气:85 发表时间:2021-01-25 17:30:28

PCB制作第一步是整理并检查pcb多层线路板布局(Layout)。电路板制作工厂收到PCB设计公司的CAD文件,由于每个CAD软件都有自己独特的文件格式,所以深圳PCB板厂会转化为一个统一的格式Gerber。然后线路板工厂的工程师会检查PCB布局是否符合制作工艺,有没有什么缺陷等问题。

在一期在家自制PCB线路板的资讯中,是将PCB多层线路板的布局用激光打印机打印到纸上,然后再转印到覆铜板。但是在打印过程中,由于打印机很容易出现缺墨断点的情况,需要手工用油性笔补墨。

少量生产还可以,但这种缺陷如果移植到工业生产,那将会极大的降低生产效率。所以线路板工厂一般采取影印的方式,将PCB布局印到胶片上。如果是PCB多层线路板的话,每一层影印出来的布局胶片会按顺序排列。然后会给胶片打对位孔。对位孔十分重要,之后为了对齐PCB板每层的制作材料,都要依靠对位孔。

芯板的制作

清洗覆铜板,如果有灰尘的话可能导致最后的电路短路或者断路。

下面的图是一张8层PCB的图例,实际上是由3张覆铜板(芯板)加2张铜膜,然后用半固化片粘连起来的。制作顺序是从最中间的芯板(4、5层线路)开始,不断地叠加在一起,然后固定。所有的多层PCB板的制作也是类似的,只不过只用了1张芯板加2张铜膜。


内层PCB布局转移

所以先要制作最中间芯板(Core)的两层线路。覆铜板清洗干净后会在表面盖上一层感光膜。这种膜遇到光会固化,在覆铜板的铜箔上形成一层保护膜。

将两层PCB布局胶片和双层覆铜板,最后插入上层的PCB布局胶片,保证上下两层PCB布局胶片层叠位置精准。

感光机用UV灯对铜箔上的感光膜进行照射,透光的胶片下,感光膜被固化,不透光的胶片下还是没有固化的感光膜。固化感光膜底下覆盖的铜箔就是需要的PCB布局线路,相当于手工PCB线路板的激光打印机墨的作用。上期激光打印机的纸质PCB布局中,黑色墨粉底下覆盖是要保留的铜箔。而这期则是被黑色胶片覆盖的铜箔将会被腐蚀掉,而透明的胶片下由于感光膜固化,所以被保留下来。

然后用碱液将没有固化的感光膜清洗掉,需要的铜箔线路将会被固化的感光膜所覆盖。

内层芯板蚀刻

然后再用强碱,比如NaOH将不需要的铜箔蚀刻掉。

将固化的感光膜撕掉,露出需要的PCB布局线路铜箔。

芯板打孔与检查

芯板已经制作成功。然后在芯板上打对位孔,方便接下来和其它原料对齐。

芯板一旦和其它层的PCB压制在一起就无法进行修改了,所以检查非常重要。会由机器自动和PCB布局图纸进行比对,查看错误。

前两层的PCB板就已经制作完成了。

层压

这里需要一个新的原料叫做半固化片(Prepreg),是芯板与芯板(PCB层数>4),以及芯板与外层铜箔之间的粘合剂,同时也起到绝缘的作用。


下层的铜箔和两层半固化片已经提前通过对位孔和下层的铁板固定好位置,然后将制作好的芯板也放入对位孔中,最后依次将两层半固化片、一层铜箔和一层承压的铝板覆盖到芯板上。

为了提高工作效率,这家工厂会将3张不同的PCB板子叠在一起后,再进行固定。上层的铁板被磁力吸住,方便与下层铁板进行对位。通过安插对位针的方式,将两层铁板对位成功后,机器尽可能得压缩铁板之间的空间,然后用钉子固定住。

将被铁板夹住的PCB板子们放置到支架上,然后送入真空热压机中进行层压。真空热压机里的高温可以融化半固化片里的环氧树脂,在压力下将芯板们和铜箔们固定在一起。

层压完成后,卸掉压制PCB的上层铁板。然后将承压的铝板拿走,铝板还起到了隔离不同PCB以及保证PCB线路板的外层铜箔光滑的责任。这时拿出来的PCB的两面都会被一层光滑的铜箔所覆盖。

钻孔

那如何将PCB里多层线路板毫不接触的铜箔连接在一起呢?首先要钻出上下贯通的穿孔来打通PCB,然后把孔壁金属化来导电。


用X射线钻孔机机器对内层的芯板进行定位,机器会自动找到并且定位芯板上的孔位,然后给PCB打上定位孔,确保接下来钻孔时是从孔位的正中央穿过。

将一层铝板放在打孔机机床上,然后将PCB放在上面。由于钻孔是一个比较慢的工序,为了提高效率,根据PCB的层数会将1~3个相同的PCB板叠在一起进行穿孔。最后在最上面的PCB上盖上一层铝板,上下两层的铝板是为了当钻头钻进和钻出的时候,不会撕裂PCB板上的铜箔。

接下来操作员只需要选择正确的钻孔程序,剩下的是由钻孔机自动完成。钻孔机钻头是通过气压驱动的,最高转度能达到每分钟15万转,这么高的转速足以保证孔壁的光滑。

钻头的更换也是由机器根据程序自动完成。最小的钻头可以达到100微米的直径,而人头发的直径是150微米。

在之前的层压工序中,融化的环氧树脂被挤压到了PCB外面,所以需要进行切除。靠模铣床根据PCB正确的XY坐标对其外围进行切割。

孔壁的铜化学沉淀

由于几乎所有PCB设计都是用穿孔来进行连接的不同层的线路,一个好的连接需要25微米的铜膜在孔壁上。这种厚度的铜膜需要通过电镀来实现,但是孔壁是由不导电的环氧树脂和玻璃纤


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