第1个回答 2021-10-08
.1 PCB扮演的角色
PCB的功能为提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子电路零件接 合的基地，以组成一个具特定功能的模块或成品。所以PCB在整个电子产 品中，扮演了整合连结总其成所有功能的角色，也因此时常电子产品功能故 障时，最先被质疑往往就是PCB。图1.1是电子构装层级区分示意。
1.2 PCB的演变
1.早于1903年Mr. Albert Hanson首创利用"线路"(Circuit)观念应用于电话交换机系统。它是用金属箔予以切割成线路导体，将之黏着于石蜡纸上，上面同样贴上一层石蜡纸，成了现今PCB的机构雏型。见图1.2
2. 至1936年，Dr Paul Eisner真正发明了PCB的制作技术，也发表多项专利。而今日之print-etch(photoimage transfer)的技术，就是沿袭其发明而来的。
1.3 PCB种类及制法
在材料、层次、制程上的多样化以适 合 不同的电子产品及其特殊需求。 以下就归纳一些通用的区别办法，来简单介绍PCB的分类以及它的制造方 法。
1.3.1 PCB种类
A. 以材质分
a. 有机材质
酚醛树脂、玻璃纤维/环氧树脂、Polyimide、BT/Epoxy等皆属之。
b. 无机材质
铝、Copper-invar-copper、ceramic等皆属之。主要取其散热功能
B. 以成品软硬区分
a. 硬板 Rigid PCB
b.软板 Flexible PCB 见图1.3
c.软硬板 Rigid-Flex PCB 见图1.4
C. 以结构分
D. 依用途分：通信/耗用性电子/军用/计算机/半导体/电测板…,见图1.8 BGA.
另有一种射出成型的立体PCB，因使用少，不在此介绍。
1.3.2制造方法介绍
A. 减除法，其流程见图1.9
B. 加成法，又可分半加成与全加成法，见图1.10 1.11
C. 尚有其它因应IC封装的变革延伸而出的一些先进制程，本光盘仅提及但不详加介绍，因有许多尚属机密也不易取得，或者成熟度尚不够。 本光盘以传统负片多层板的制程为主轴，深入浅出的介绍各个制程，再辅以先进技术的观念来探讨未来的PCB走势。
2.3.1客户必须提供的数据：
电子厂或装配工厂，委托PCB SHOP生产空板（Bare Board）时，必须提供下列数据以供制作。见表料号数据表-供制前设计使用.
上表数据是必备项目，有时客户会提供一片样品, 一份零件图，一份保证书（保证制程中使用之原物料、耗料等不含某些有毒物质）等。这些额外数据，厂商须自行判断其重要性，以免误了商机。
2.3.2 .资料审查
面对这么多的数据，制前设计工程师接下来所要进行的工作程序与重点，如下所述。
A. 审查客户的产品规格，是否厂内制程能力可及，审查项目见承接料号制程能力检查表.
B.原物料需求（BOM-Bill of Material）
根据上述资料审查分析后，由BOM的展开，来决定原物料的厂牌、种类及规格。主要的原物料包括了：基板（Laminate）、胶片（Prepreg）、铜箔（Copper foil）、防焊油墨（Solder Mask）、文字油墨（Legend）等。另外客户对于Finish的规定,将影响流程的选择,当然会有不同的物料需求与规格，例如：软、硬金、喷钖、OSP等。
表归纳客户规范中，可能影响原物料选择的因素。
C. 上述乃属新数据的审查, 审查完毕进行样品的制作.若是旧数据,则须Check有无户ECO (Engineering Change Order) ,然后再进行审查.
D.排版
排版的尺寸选择将影响该料号的获利率。因为基板是主要原料成本（排版最佳化，可减少板材浪费）；而适当排版可提高生产力并降低不良率。
有些工厂认为固定某些工作尺寸可以符合最大生产力，但原物料成本增加很多.下列是一些考虑的方向：
一般制作成本，直、间接原物料约占总成本30~60%，包含了基板、胶片、铜箔、防焊、干膜、钻头、重金属（铜、钖、铅），化学耗品等。而这些原物料的耗用，直接和排版尺寸恰当与否有关系。大部份电子厂做线路Layout时，会做连片设计，以使装配时能有最高的生产力。因此，PCB工厂之制前设计人员，应和客户密切沟通，以使连片Layout的尺寸能在排版成工作PANEL时可有最佳的利用率。要计算最恰当的排版，须考虑以下几个因素。
a.基材裁切最少刀数与最大使用率（裁切方式与磨边处理须考虑进去）。
b.铜箔、胶片与干膜的使用尺寸与工作PANEL的尺寸须搭配良好，以免浪费。
c.连片时，piece间最小尺寸，以及板边留做工具或对位系统的最小尺寸。
d.各制程可能的最大尺寸限制或有效工作区尺寸.
e.不同产品结构有不同制作流程，及不同的排版限制，例如，金手指板，其排版间距须较大且有方向的考虑，其测试治具或测试次序规定也不一样。 较大工作尺寸，可以符合较大生产力，但原物料成本增加很多,而且设备制程能力亦需提升，如何取得一个平衡点，设计的准则与工程师的经验是相当重要的。
2.3.3 着手设计
所有数据检核齐全后，开始分工设计：
A. 流程的决定(Flow Chart) 由数据审查的分析确认后，设计工程师就要决定最适切的流程步骤。 传统多层板的制作流程可分作两个部分:内层制作和外层制作.以下图标几种代 表性流程供参考.见图2.3 与 图2.4
B. CAD/CAM作业
a. 将Gerber Data 输入所使用的CAM系统，此时须将apertures和shapes定义好。目前，己有很多PCB CAM系统可接受IPC-350的格式。部份CAM系统可产生外型NC Routing 档，不过一般PCB Layout设计软件并不会产生此文件。 有部份专业软件或独立或配合NC Router,可设定参数直接输出程序.
Shapes 种类有圆、正方、长方,亦有较复杂形状，如内层之thermal pad等。着手设计时，Aperture code和shapes的关连要先定义清楚，否则无法进行后面一系列的设计。
b. 设计时的Check list
依据check list审查后，当可知道该制作料号可能的良率以及成本的预估。
c. Working Panel排版注意事项：
－PCB Layout工程师在设计时，为协助提醒或注意某些事项，会做一些辅助的记号做参考，所以必须在进入排版前，将之去除。下表列举数个项目，及其影响。
－排版的尺寸选择将影响该料号的获利率。因为基板是主要原料成本（排版最佳化，可减少板材浪费）；而适当排版可提高生产力并降低不良率。
有些工厂认为固定某些工作尺寸可以符合最大生产力，但原物料成本增加很多.下列是一些考虑的方向：
一般制作成本，直、间接原物料约占总成本30~60%，包含了基板、胶片、铜箔、防焊、干膜、钻头、重金属（铜、钖、铅、金），化学耗品等。而这些原物料的耗用，直接和排版尺寸恰当与否有关系。大部份电子厂做线路Layout时，会做连片设计，以使装配时能有最高的生产力。因此，PCB工厂之制前设计人员，应和客户密切沟通，以使连片Layout的尺寸能在排版成工作PANEL时可有最佳的利用率。要计算最恰当的排版，须考虑以下几个因素。
1.基材裁切最少刀数与最大使用率（裁切方式与磨边处理须考虑进去）。
2.铜箔、胶片与干膜的使用尺寸与工作PANEL的尺寸须搭配良好，以免浪费。
3.连片时，piece间最小尺寸，以及板边留做工具或对位系统的最小尺寸。
4.各制程可能的最大尺寸限制或有效工作区尺寸.
5不同产品结构有不同制作流程，及不同的排版限制，例如，金手指板，其排版间距须较大且有方向的考虑，其测试治具或测试次序规定也不一样。
较大工作尺寸，可以符合较大生产力，但原物料成本增加很多,而且设备制程能力亦需提升，如何取得一个平衡点，设计的准则与工程师的经验是相当重要的。
－进行working Panel的排版过程中，尚须考虑下列事项，以使制程顺畅，表排版注意事项 。
d. 底片与程序：
－底片Artwork 在CAM系统编辑排版完成后，配合D-Code档案，而由雷射绘图机（Laser Plotter）绘出底片。所须绘制的底片有内外层之线路，外层之防焊，以及文字底片。
由于线路密度愈来愈高，容差要求越来越严谨，因此底片尺寸控制，是目前很多PCB厂的一大课题。表是传统底片与玻璃底片的比较表。玻璃底片使用比例已有提高趋势。而底片制造商亦积极研究替代材料，以使尺寸之安定性更好。例如干式做法的铋金属底片.
一般在保存以及使用传统底片应注意事项如下：
1.环境的温度与相对温度的控制
2.全新底片取出使用的前置适应时间
3.取用、传递以及保存方式
4.置放或操作区域的清洁度 －程序
含一,二次孔钻孔程序，以及外形Routing程序其中NC Routing程序一般须另行处理
e. DFM－Design for manufacturing .Pcb lay-out 工程师大半不太了解，PCB制作流程以及各制程需要注意的事项，所以在Lay-out线路时，仅考虑电性、逻辑、尺寸等，而甚少顾及其它。PCB制前设计工程师因此必须从生产力，良率等考虑而修正一些线路特性，如圆形接线PAD修正成泪滴状，见图2.5,为的是制程中PAD一孔对位不准时，尚能维持最小的垫环宽度。
但是制前工程师的修正，有时却会影响客户产品的特性甚或性能，所以不得不谨慎。PCB厂必须有一套针对厂内制程上的特性而编辑的规范除了改善产品良率以及提升生产力外，也可做为和PCB线路Lay-out人员的沟通语言，见图2.6 .
C. Tooling
指AOI与电测Netlist档..AOI由CAD reference文件产生AOI系统可接受的数据、且含容差，而电测Net list档则用来制作电测治具Fixture。
第2个回答 2013-08-10
印刷电路板(Printed Circuit Board，PCB)几乎会出现在每一种电子设备当中。它是所有电子设备的载体，计算机内部到处都有PCB的身影，从主板、显卡、声卡到内存载板、CPU载板再到硬盘控制电路板、光驱控制电路板等。小到日常生活中的家用电器、手机、PDA、数码相机，大到车载电子设备，飞机上使用的航空电子产品、卫星火箭上高可X性电子设备。生活在信息时代的我们天天都在和PCB打交道，身为电脑爱好者的我们又时刻谈论着PCB。但是PCB的是如何制造出来的呢？制造它们的设备是什么样子？尤为重要的是，从哪些方面来评价一块板卡的做工好坏？现在，让我们带着这三个问题，开始我们的PCB之旅。
PCB的实际制造过程是在PCB工厂里完成的，工厂是不管设计的，设计工作由专门的公司进行，它们的设计结果叫做原理图，原理图再由专业的布线公司进行线路图的设计，得到的线路图就被交到PCB工厂制作。工厂的任务就是将工作站中的线路图变成现实中的实物板。
从图纸到实物板的过程有哪些呢？
总体来说有三个过程：第一，生产工具(Tooling)的准备；第二，具体生产过程；第三，品质检验(VI、电测)。但无论是生产加工，还是品质控制都是围绕生产过程进行的。所以我们重点介绍PCB板的生产过程。
一、生产过程中要涉及到的基本概念
1.重要的原始物料
●基板
PCB板的原始物料是覆铜基板，简称基板。基板是两面有铜的树脂板。现在最常用的板材代号是FR-4。FR-4主要用于计算机、通讯设备等档次的电子产品。对板材的要求：一是耐燃性，二是Tg点，三是介电常数。电路板必须耐燃，在一定温度下不能燃烧，只能软化。这时的温度点就叫做玻璃态转化温度(Tg点)，这个值关系到PCB板的尺寸安定性。在高阶应用中，客户有时会对板材的Tg点进行规定。介电常数是一个描述物质电特性的量，在高频线路中，信号的介质损失(PL)与基板材料有关，具体而言与介质的介电常数的平方根成正比。介质损失大，则吸收高频信号、转变为热的作用就越大，导致不能有效地传送信号。
除FR-4树脂基板外，在诸如电视、收音机等较为简单的应用中酚醛纸质基板用得也很多。
我们来看看基板的构成。基板由基材和铜箔组成，FR-4基材是树脂加玻纤布，玻纤布就是玻璃纤维的织物，将玻纤布在液态的树脂中浸沾，再压合硬化得到基材。在高分子化学中，将树脂的状态分为a-stage、b-stage、c-stage三种状态，处于a-stage的树脂分子间没有紧密的化学键，呈流动态；b-stage时分子与分子之间化学键不多，在高温高压下还会软化，进而变成c-stage；c-stage是树脂化学结构最为稳定的状态，呈固态，分子间的化学键增多，物理化学性质就非常稳定。我们使用的电路板基材就是由处于b-stage的树脂构成。而基板是将处于b-stage的基材与铜箔热压在一起。这时的树脂就处于稳定的c-stage了。
●铜箔
铜箔是在基板上形成导线的导体，铜箔的制造过程有两种方法：压延与电解。
压延就是将高纯度铜材像擀饺子皮那样压制成厚度仅为1密耳(相当于0.0254mm)的铜箔。电解铜箔的制作方法是利用电解原理，使用一个巨大的滚动金属轮作为阴极，CuSo4作为电解液，使纯铜在滚动的金属轮上不断析出，形成铜箔。铜箔的规格是厚度，PCB厂常用的铜箔厚度在0.3～3.0密耳之间。
●PP
PP是多层板制作中不可缺少的原料，它的作用就是层间的粘接剂。简单地说，处于b-stage的基材薄片就叫做PP。PP的规格是厚度与含胶(树脂)量。
●干膜
感光干膜简称干膜，主要成分是一种对特定光谱敏感而发生光化学反应的树脂类物质。实用的干膜有三层，感光层被夹在上下两层起保护作用的塑料薄膜中。按感光物质的化学特性分类，干膜有两种，光聚合型与光分解型。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，而光分解性恰好相反。
●防焊漆
防焊漆实际上是一种阻焊剂，是对液态的焊锡不具有亲和力的一种液态感光材料，它和感光干膜一样，在特定光谱的光照射下会发生变化而硬化。使用时，防焊漆中还要和硬化剂搅拌在一起使用。防焊漆也叫油墨。我们通常见到的PCB板的颜色实际上就是防焊漆的颜色。
●底片
我们讲的底片类似于摄影的底片，都是利用感光材料记录图像的材料。客户将设计好的线路图传到PCB工厂，由CAM中心的工作站将线路图输出，但不是通过常见的打印机，而是光绘机(Plotter，图1)，它的输出介质就是底片也叫菲林(film)。胶片曝光的地方呈黑色不透光，反之是透明的。底片在PCB工厂中的作用是举足轻重的，所有利用影像转移原理，要做到基板上的东西，都要先变成底片。
2.PCB板的组成
让我们认识一下手中的电路板。从制造者的角度讲，线路板是分层的，夹在内部的是内层，露在外面可以焊接各种配件的叫做外层。无论内层外层都是由导线、孔和PAD组成。导线就是起导通作用的铜线；孔分为导通孔(Plating hole)与不导通孔(None Plating hole)，分别简称为PT和NP。PT孔包括插IC引脚的零件孔(Component hole)与连接不同层间的过孔(Via hole)，PT孔的孔壁上有铜作为导通介质；NP孔包括固定板卡的机械孔等，孔壁无铜。PAD是对PT孔周围的铜环和IC引脚在板面上的焊垫的统称。另外，电路板的两面习惯叫做Comp面和Sold面。这是因为电路板的一面总是会作为各种电子元件的安装面。
3.影像转移
电路板上的线路是如何做出来的？底片上的线路为什么能变成电路板上实实在在的铜呢？这个过程就是通过影像转移即利用感光材料来把图形从一种介质转移到另一种介质上。以内层线路制作为例：基板上先要压上一层感光干膜，干膜上再覆盖上底片，接着曝光，揭开底片看干膜，被光照的地方与未被光照的地方迥然不同。对光聚合型干膜，受光照的地方颜色变深，意味着已经硬化(光聚合反应的结果)，再经过显影(使用碳酸钠溶液洗去未硬化干膜)，原本底片上透明的地方，干膜就得以保留，而原来底片上是黑黑的地方，干膜由于未被硬化，所以被显影掉了。再使用蚀铜液(腐蚀铜的化学药品)对基板进行蚀刻，没有干膜保护的铜就全军覆没，而干膜下的铜面则被保留。如果我们的底片上使用无色透明来代表线路与有铜区，使用黑色来代表无铜区，经过曝光、显影、蚀刻，底片上的影像就转移到基板上来了(图2)。总的结果就是，CAM工作站中的线路图经Plotter输出转移到底片上，再经过上述过程转移到基板上。影像转移的方法在PCB厂中应用广泛，不仅在制作线路时，而且在制作防焊、网版等需要精确控制图形的场合都有其用武之地。
4、加层法制造多层板
多层板是如何制造的呢？我们知道，电路板是分层的，计算机中的板卡既有双面板，又有多层板，例如大多数主板是四、六层板(现在以四层居多，主要是为了降低成本)。双面板的做法比较好想象，基板自然拥有两面，而多层板则是将多片双面板“粘”结在一起。以四层板为例，先用一块基板，制造一、二层，再使用一块基板制造三、四层，然后再将这两块合成一块四层板。如何粘接呢？粘结剂是前面提到的原始物料——PP，在压合机高温高压环境的帮助下，PP先软化后硬化，从b-stage变成c-stage使两块双面板合二为一。也可以先制造位于内部的二、三层，在压合前，二、三层板外面覆盖PP，再覆盖铜箔，然后压合，也同样得到四层板。这种不同叫做叠板结构的选择。这种多层板的制造方法就叫做加层法。要告诉大家的是，从外表上是可以分辨一块板子是双面板还是多层板的，但不可能分辨出来一片多层板到底有多少层，对于多层板你会透过一些没有涂布防焊漆的基板区域看到板子内部是黑乎乎的，那就是内层的颜色。后面会解释里面为什么是黑色的。
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第3个回答 2023-06-08
一般情况下，PCB 制造的流程包括以下几个主要步骤：
1. 原理图绘制：在电路设计时, 首先要完成电路的原理图绘制。
2. PCB 布局设计：通过 EDA(Electronic Design Automation) 工具绘制 PCB
布局图，根据电路板的大小、元器件尺寸和信号传输规律，对 PCB 布局、元器件放置、布线进行优化设计。
3. 生成 PCB 设计图：由 EDA 工具将 PCB 布局图转化为 PCB 设计图。在 PCB 设计图中定义导线路径、蚀刻区域等。
4. 印刷感光覆盖层：在 PCB 基板表面涂覆一层感光涂料，使用液体抹布均匀其表面，使其燥后形成感光覆盖层。
5. 曝光：使用曝光机将 PCB 图形置于感光覆盖层下方进行曝光，阳极原理使 PCB 的感光覆盖层根据 PCB 图形所显现的阴极部分形成固化。
6. 蚀刻：将 PCB 带有曝光产生的阳极图形的基板放置于化学溶液中进行蚀刻，蚀刻的结构是阴极部分，同时剩下阳极部分的图形即为 PCB
最终形状。
7. 穿孔或不锈钢板镀铜：进行 PCB 制成后，通过机械钻头进行 PCB 的穿孔，并使用酸洗剂进行不锈钢板镀铜。
8. 焊接电子元件：将电子元件按照设计方案焊接在 PCB 表面，使用贴片式元器件则需要采用 SMT 焊接工艺，双面 PCB 焊接需要模板引导。
9. 测试与检验：完成上述工艺后，对电路板进行连通性测试，检验 PCB 的电气性能，确保 PCB 的质量。
以上是 PCB 制造的基本流程，实际 PCB 制造还会根据应用不同和成本控制等因素进行调整和优化。