物理法PCB制作工藝流程

沈花玉 苗艷華 韓彬彬 馮芳 賀艷

摘 要：物理法PCB制作工藝憑借其優勢受到越來越多的重視，比如德國LPKF快速PCB制作系統，該系統速度快、精度高、無環保問題。然而其操作過程較復雜，涉及的工藝范圍較廣，該文主要依托德國LPKF快速PCB制作系統的軟硬件條件介紹物理法PCB制作工藝流程。

關鍵詞：物理法 PCB 工藝

中圖分類號：TB84 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）12（b）-00-01

PCB（Printed Circuit Board）是印刷電路板的簡稱，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。幾乎每種電子設備，小到電子手表、計算器，大到計算機、通訊電子設備、軍用武器系統，只要有集成電路等電子元器件，為了它們之間的電氣互連，都要使用印刷電路板[1]。

印刷電路板按照導體圖形的層數可以分類為：單面板、雙面板和多層板。常見的多層板一般為4層板或6層板，復雜的多層板可達幾十層。單面板是最基本的PCB，電子元器件集中在其中一面，焊盤和實現電氣連接的導線則集中在另一面上。雙面板的兩面都有布線，由于要使用兩面的導線，必須要在兩面間有適當的電路連接，這種電路間的“橋梁”叫做導孔（via）。多層板使用了更多單面板或雙面板，從而進一步增加了布線的面積。

國內外對未來印刷電路板生產制造技術發展動向的論述基本是一致的，即向高密度，高精度，細孔徑，細導線，細間距，高可靠，多層化，高速傳輸，輕量，薄型方向發展，在生產上同時向提高生產率，降低成本，減少污染，適應多品種、小批量生產方向發展。

PCB制作工藝根據電路板上線條形成的方法不同可劃分為化學法和物理法兩類。物理方法：通過利用各種刀具和電動工具，手工把線路板上不需要的銅刻去。化學方法：通過在空白覆銅板上覆蓋保護層，在腐蝕性溶液里把不必要的銅蝕去。化學法污染大，周期長，但價格相對便宜，主要應用于中小企業生產，不適于諸如學校教學實踐等小批量生產；物理法周期短，無污染，但要求專門人員操作，不適合大批量生產；基于物理法的顯著特點，其主要應用于科研單位與企業的科研項目、電子產品研發、高校教學等領域[2]。

化學法和物理法制作PCB的工藝不同之處主要在于電路板上線條形成的方法不同，物理法通過利用各種刀具和電動工具，手工把線路板上不需要的銅刻去。化學法通過在空白覆銅板上覆蓋保護層，在腐蝕性溶液里把不必要的銅蝕去。

1 物理法PCB制作工藝流程

單面板的制作工藝可概括為：刻頂和底層線路->阻焊->字符->有機助焊。

雙面板的制作工藝可概括為：鉆孔->孔金屬化->刻頂和底層線路->阻焊->字符->有機助焊。

多層板的制作工藝可概括為：刻內層線路->層壓->鉆孔->孔金屬化->刻頂和底層線路->阻焊->字符->有機助焊。

其中雙面板工藝流程基本涵蓋了PCB制作的整個過程，因此，該文依托速度快、精度高、無環保問題的德國LPKF快速PCB制作系統講述物理法PCB制作工藝

流程。

1.1 數據處理

用 CircuitCAM 軟件處理 CAD/EDA 數據，以生成加工軌跡數據，然后驅動電路板刻制機的加工，具體工作流程為[3]：

2.1.1 導入數據。將 CAD/EDA 系統生成的 Gerber、DXF或HP-GL等格式的數據導入到 CircuitCAM軟件中。

2.1.2 編輯、運算數據。在 CircuitCAM 軟件中對數據進行編輯和修改。比如根據需要修改絕緣溝道與導線、焊盤隔離等數據。

2.1.3 轉換輸出至加工界面。加工軌跡的數據生成后，CircuitCAM軟件自動切換到機器加工界面，把加工軌跡數據輸出到機器界面中。

1.2 鉆孔

取覆銅箔板做為原料，此銅箔板應比所設計的電路板尺寸大，并在覆銅箔板上鉆兩個定位孔將其定位在刻制機工作臺面上。由CircuitCAM軟件給出鉆孔命令，刻板機 X、Y 系統帶動鉆頭運動至指定位置后，裝卡有鉆頭的高速馬達向下運動并鉆出相應大小的孔[4]。

1.3 孔金屬化

根據CircuitCAM軟件的提示，從刻板機上取下鉆完孔的覆銅板，在孔金屬化設備中通過物理手段在孔壁上沉積上金屬銅，使覆銅板的兩面通過沉積上銅的孔壁實現電氣連接。

孔金屬化步驟一般為[5]：孔壁活化，在孔壁上物理沉積一層導電性物質；電鍍銅加厚，使孔壁銅層厚至能滿足一定機械和電氣指標。

下面鍍銅的具體操作步驟：開機->2槽噴淋->1槽CL100清洗->2槽噴淋（同步驟2）->3槽CL200清洗->2槽噴淋（同步驟2）->用去離子水噴淋沖洗->干燥電路板->4槽ACT300活化（溫度約20 °C的環境下）->干燥電路板->6槽鍍銅->7槽噴淋->干燥電路板->取下電路板，鍍銅過程完畢。

1.4 電路圖形刻制

根據CircuitCAM軟件的提示，將電路板用定位銷釘和定位孔固定在刻板機工作臺上，軟件會自動調整計算機內的圖形，使其位置與覆銅箔板上已有的孔和圖形相對應。軟件自動換取相應大小的刀具，調節好刀深后銑制出絕緣溝道，剝掉不需要的銅箔。

1.5 透銑取下電路板

電路圖形刻制完后，加工頭自動換上側面有刃的透銑銑刀，高速旋轉的銑刀沿電路板外輪廓線運動，把需要的電路板與覆銅箔板其它部分分離，取下電路板。

1.6 阻焊與字符

使用綠油墨阻焊裝置對刻制好的電路板進行阻焊操作，目的是為了保護電路板的表面及導線，最大限度地保證較小間距的焊盤和導線之間不出現焊接短路的現象[6]。阻焊工藝流程為：制作阻焊底片；涂覆阻焊油墨；曝光；顯影和固化。

阻焊之后進行標記、字符的印刷，從而有利于元件的貼裝和檢查。字符印刷工藝方法和阻焊大致相同，只是采用白色油墨，需要打印負向膠片。

2 結語

該文依托德國LPKF快速PCB制作系統軟硬件條件詳細介紹了物理法PCB制作工藝流程，該工藝憑借其速度快、精度高、無環保等優勢，在各行業的使用具有十分重要的意義。

參考文獻

[1] 王衛平.電子產品制造工藝[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2] 曹學軍等譯.印制電路板-設計、制造、裝配與測試[M].北京：機械工業出版社，2008.

[3] 樂普科（天津）光電有限公司. CircuitCAM 中文手冊.2008.

[4] 樂普科（天津）光電有限公司. BoardMaster中文手冊.2008.

[5] 樂普科（天津）光電有限公司. Manual-contac2中文手冊.2008.

[6] 樂普科（天津）光電有限公司. EasyQuick SM中文手冊.2008.