在電子制造領(lǐng)域，PCB（印制電路板）制作工藝至關(guān)重要，不同的制作工藝有著各自獨(dú)特的流程細(xì)節(jié)。本文將詳細(xì)介紹幾種常見的 PCB 制作工藝。
半加成法雙面 PCB 工藝具有很強(qiáng)的代表性，其他類型的 PCB 工藝可參考該工藝，并通過對(duì)部分工藝步驟和方法進(jìn)行調(diào)整而得到。
- 下料：將大面積的原材料切割成所需的工作尺寸，為后續(xù)的加工做好準(zhǔn)備。
- 鉆通孔：通孔有兩個(gè)重要作用，一是作為各層之間的電氣連接通道，二是用于插裝器件（如集成電路、電子元件、電容等）的固定或定位。目前，印制電路板通孔的加工方式多樣，包括數(shù)控機(jī)械鉆孔、機(jī)械沖孔、等離子體蝕孔、激光鉆孔、化學(xué)蝕孔等。其中，化學(xué)蝕孔方法相比等離子體蝕孔和激光蝕孔更經(jīng)濟(jì)，能夠蝕刻出 50μm 以下的小孔，但該方法適用的材料范圍較窄，主要針對(duì)聚酰亞胺材料，常用于柔性電路板的加工。
- 去鉆污：在 PCB 鉆孔過程中，會(huì)有鉆屑?xì)埩粼诳變?nèi)，且高溫會(huì)使鉆屑與孔壁緊密黏結(jié)。板材越厚、孔徑越小，殘留的鉆屑就越多。這些鉆屑若不清除或清除不徹底，會(huì)嚴(yán)重影響化學(xué)沉銅的結(jié)合力，甚至可能導(dǎo)致塞孔、孔內(nèi)開路等致命缺陷。
- 孔金屬化中的孔壁導(dǎo)電處理
- 化學(xué)鍍銅：化學(xué)鍍銅的流程包含前處理與化學(xué)鍍銅兩個(gè)環(huán)節(jié)。前處理是用活化劑對(duì)孔壁進(jìn)行處理，使絕緣基材表面吸附一層活性粒子（通常為金屬鈀粒子）；隨后，銅離子在這些活性金屬鈀粒子上被還原，而還原產(chǎn)生的金屬銅晶核自身又會(huì)成為銅離子的催化層，使銅的還原反應(yīng)能在這些新的銅晶核表面持續(xù)進(jìn)行。除了直接鍍制厚銅的情況外，通常會(huì)在化學(xué)鍍銅的基礎(chǔ)上進(jìn)行電鍍銅，以實(shí)現(xiàn)層間的可靠互連和性能更優(yōu)的布線。
- 直接電鍍銅的孔壁導(dǎo)電處理：化學(xué)鍍銅工藝存在一些不足，如鍍液管理難度大、鍍前處理繁瑣、沉銅速度慢等。因此，直接電鍍工藝應(yīng)運(yùn)而生。直接電鍍技術(shù)主要涵蓋三種工藝路徑：以鈀鹽或鈀系化合物作為導(dǎo)電基材；以導(dǎo)電高分子聚合物作為導(dǎo)電基材；以炭黑 - 石墨粉導(dǎo)電膜作為導(dǎo)電基材（俗稱黑孔工藝）。完成上述任意一種孔壁導(dǎo)電處理后，即可進(jìn)入全板電鍍階段。
- 全板電鍍銅：鍍銅技術(shù)適用于全板電鍍與圖形電鍍兩大場景，全板電鍍銅緊隨孔壁導(dǎo)電處理之后進(jìn)行。化學(xué)鍍銅后的全板電鍍銅，其功能是保護(hù)新沉積的化學(xué)銅層，并對(duì)孔內(nèi)化學(xué)銅層進(jìn)行加厚處理。鍍液各組分包括硫酸銅、硫酸和添加劑，它們各自發(fā)揮著重要作用。
- 圖形轉(zhuǎn)移與線路制作：半加成法通過圖形電鍍蝕刻工藝完成圖形轉(zhuǎn)移與線路制作。先經(jīng)光刻工藝制作電鍍窗口，電鍍銅與錫后剝離光阻層，以電鍍錫層為掩膜蝕刻非圖形區(qū)域的薄銅層，終去除錫層露出銅線路圖形。
- 阻焊圖形制備：目前，液態(tài)感光型阻焊油墨應(yīng)用為普遍。其制備流程包括表面預(yù)處理、涂覆工藝、初步烘干、曝光處理、顯影操作和后段固化。
- 文字印刷：目前行業(yè)內(nèi)存在兩種工藝安排，部分將文字印刷置于噴錫工序之后，部分則放在噴錫之前。文字油墨按固化方式分為熱固化型與紫外固化型兩類。
- 其他表面處理：表面處理包含多種工藝方法，其中以表面噴錫為常見。噴錫可防止裸銅表面氧化，維持良好的可焊性。此外，還包括熱熔錫鉛、有機(jī)防焊膜、化學(xué)鍍錫、化學(xué)鍍銀、化學(xué)鍍鎳金、電鍍鎳金等工藝。同一 PCB 的不同區(qū)域可采用不同表面處理工藝。
典型的減除法雙面 PCB 制作工藝與半加成法的差異在于，減除法通過掩膜腐蝕形成線路圖形，半加成法則依靠圖形電鍍實(shí)現(xiàn)。其制作工藝步驟如下：
- 基材裁切：準(zhǔn)備合適的基材。
- 通孔鉆孔：鉆出所需的通孔。
- 鉆污清除：去除鉆孔產(chǎn)生的鉆污。
- 孔壁導(dǎo)電處理：使孔壁具備導(dǎo)電性能。
- 全板電鍍：可通過較厚銅箔獲得較厚的銅貼膜層，也可通過全板電鍍實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電層的加厚。
- 圖形轉(zhuǎn)移與線路形成：可采用光刻與刻蝕工藝或絲網(wǎng)印刷蝕刻工藝。光刻與刻蝕工藝通過照相底版完成曝光、顯影、堅(jiān)膜處理后，經(jīng)蝕刻工序得到電路圖形；絲網(wǎng)印刷蝕刻工藝?yán)镁W(wǎng)版的圖形區(qū)域網(wǎng)孔滲透油墨，形成蝕刻掩膜。
- 板面處理：包括涂覆阻焊膜和印制標(biāo)識(shí)文字。
- 其他表面處理：與半加成法類似。
單面印制電路板的制作流程可參考減除法雙面板工藝，但存在顯著差異。單面 PCB 的鉆孔工序通常安排在圖形轉(zhuǎn)移與蝕刻完成后，且無需進(jìn)行孔金屬化處理，對(duì)鉆污清除的要求也低于雙面板。
加成法雙面 PCB 制作流程如下：
- 基材裁切：選用無銅箔的基材。
- 鉆通孔：鉆出通孔。
- 清除鉆污：去除鉆污。
- 選擇性鍍銅：可采用化學(xué)鍍厚銅或選擇性直接電鍍工藝?；瘜W(xué)鍍厚銅完全依靠化學(xué)沉銅形成電路圖形及孔金屬化互連，適用于超精細(xì)線路制作，但成本較高；選擇性直接電鍍工藝僅在目標(biāo)孔位及布線區(qū)域?qū)崿F(xiàn)電鍍。
- 形成阻焊圖形：制作阻焊圖形。
- 印制標(biāo)識(shí)文字：印制標(biāo)識(shí)文字。
- 其他表面處理：進(jìn)行表面處理。
不同的 PCB 制作工藝各有優(yōu)劣，在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)具體的需求和產(chǎn)品特點(diǎn)選擇合適的工藝，以確保 PCB 的質(zhì)量和性能。
