PCB的制造方法

PCB(Printed Circuit Board)，中文名稱為印制電路板，又稱印刷電路板、印刷線路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的提供者。由于它是采用電子印刷術(shù)制作的，故被稱為“印刷”電路板。PCB制造方法有加成法、減成法兩類。

加成法：在未敷銅箔的基材上，有選擇地沉積導(dǎo)電材料而形成導(dǎo)電圖形的印制板PCB。有絲印電鍍法，粘貼法等。

減成法：在敷銅板上，通過光化學(xué)法，網(wǎng)印圖形轉(zhuǎn)移或電鍍圖形抗蝕層，然后蝕刻掉非圖形部分的銅箔或采用機(jī)械方式去除不需要部分而制成印制電路板PCB。而減成法中主要有雕刻法和蝕刻法兩種。雕刻法是用機(jī)械加工方法除去不需要的銅箔，在單件試制或業(yè)余條件下可快速制出印制電路板PCB;蝕刻法是采用化學(xué)腐蝕方法減去不需要的銅箔，這是目前最主要的PCB制造方法。下面我們主要了解一下蝕刻法。

1 圖形電鍍蝕刻法(pattern plating etch process)

(1)流程以雙面板為例，流程為:下料→鉆孔→PTH (化學(xué)鍍銅)→板面鍍銅→光成像→圖形電鍍→堿性蝕刻→阻焊+字符→熱風(fēng)整平(HAL)→機(jī)加工→電性能測試(ETest)→FQA→成品。

(2) 要點(diǎn)僅對導(dǎo)電圖形進(jìn)行選擇性電鍍。板子鉆孔，化學(xué)鍍銅，光成像以形成導(dǎo)電圖形，這時(shí)候僅對線路和孔及焊盤進(jìn)行圖形電鍍銅，使孔內(nèi)平均銅厚大于等于20μm，然后接著鍍錫(錫鍍層作為蝕刻抗蝕層)，退除干膜(或濕膜)，進(jìn)行堿性蝕刻，從而得到所需要的導(dǎo)線圖形。退掉表面和孔內(nèi)的錫鍍層，網(wǎng)印阻焊和字符，熱風(fēng)整平，機(jī)加工，電性能測試，得到所需要的PCB.

(3) 特點(diǎn)工序多，復(fù)雜，但相對可靠，可做細(xì)線路。歐美、中國企業(yè)大多數(shù)用此工藝生產(chǎn)。

2 板面也鍍蝕刻法(panel plating etch process)

(1)流程下料→鉆孔→PTH (化學(xué)鍍銅)→板面鍍銅→光成像→酸性蝕刻→阻焊+字符→熱風(fēng)整平(HAL)→外形加工→電性測試(E-Test)→FQA→成品。

(2) 要點(diǎn)

①板材鉆孔和化學(xué)鍍銅(PTH) 后，對全板面和孔電鍍到所需要的銅厚，使孔內(nèi)平均銅厚大于等于20μm。

②僅在孔和圖形上覆蓋干膜，以干膜作抗蝕層。

③在酸性蝕刻液中蝕去多余的銅，從而得到所需要的導(dǎo)線圖形。

(3) 特點(diǎn)

①工序較圖形電鍍蝕刻法簡單，但工藝控制會(huì)困難些。日本不少企業(yè)用此工藝，國內(nèi)也有少量企業(yè)用此法量產(chǎn)。

②難點(diǎn):板面鍍銅層厚度的均勻性較難控制。出現(xiàn)板四周銅層厚，中間薄的現(xiàn)象，蝕刻難以均勻，細(xì)線路難生產(chǎn)。

③干膜蓋孔，尤其是孔徑大的孔，如掩蓋不住，蝕刻液進(jìn)到孔內(nèi)，孔內(nèi)銅被蝕掉，此板就只能報(bào)廢了。

3 SMOBC 法(solder mask over bare circuit)

在裸銅線路上覆蓋阻焊劑，然后進(jìn)行熱風(fēng)整平(hot air leveling) ，或沉Ni/Au，或沉Ag ，或沉Sn ，或OSP (orgamic solderability preserrative，有機(jī)助焊保護(hù)膜)。其目的就是在線路上不要有焊料(Pb-Sn，或金屬層N i/ Au 、Ag 、Sn 、OSP) ，僅孔和焊盤上涂覆鉛錫(或N i/ Au 、Ag 、Sn 、OSP) 。

這種工藝起到的作用是：防止印制板在裝配焊接時(shí)引起線路橋接;節(jié)約金屬成本;線路上的阻焊獲得好的附著力。如果線路上是鉛-錫焊料，焊接時(shí)線路的阻焊層會(huì)發(fā)脆。

SMOBC 實(shí)際上就是圖形電鍍蝕刻法。這個(gè)方法己延續(xù)使用了二三十年。20 世紀(jì)七八十年代，在裸銅線路上涂覆阻焊后，進(jìn)行熱風(fēng)整平，廣東人俗稱噴錫。噴的是鉛-錫焊料，Pb: Sn 為37 : 63 或40 : 60 ，這個(gè)合金比例共熔點(diǎn)最低，為183·C ， Pb: Sn 為40 : 60 時(shí)共熔點(diǎn)為190·C 。

熱風(fēng)整平(噴錫)工藝，焊盤上的Pb-Sn 不夠平整，造成表面貼裝SMT 困難，而純金的可焊性優(yōu)良，在導(dǎo)線圖形、孔、焊盤上全部鍍上鐮/金(錦作為底層) ，蝕刻后，除孔和焊盤外全部都涂覆上阻焊劑，僅留下孔和焊盤為N i/ Au ，代替Pb-Sn ，這就是廣東和香港人所稱的水金板工藝。金層是24K 的純金，可焊，很薄，僅O. 05 ~ 0.10μm 。需鍍鎳打底，2~5μm厚，再鍍水金。鍍金槽中含金量不多，約為Ig/L 金。要注意的是，這種可焊性薄金同印制板插頭上鍍金層有著本質(zhì)不同，插頭鍍金鍍的是硬金，耐磨，可插拔數(shù)百次，要求金層有一定硬度，金槽中的金液含微量鈷(鎳、銻)元素。

又由于鉛-錫合金中的鉛有毒，按歐盟指令， 2006 年7 月禁止用鉛。于是SMOBC 工藝的表面涂覆變?yōu)榻裉斓幕瘜W(xué)浸銀、沉錫、沉Ni/Au 、OSP 來代替Pb-Sn 合金。萬變不離其宗，這些工藝歸根結(jié)底都屬于圖形電鍍蝕刻法SMOBC 工藝。