在本节中，我们将讨论帮助我们制造 PCB 板的各种材料和层。

夹在铜层之间的材料称为介电材料。这种材料可以进一步分为 核心 和 预浸料。如前所述，最常用的介电材料是 FR4，即树脂浸渍玻璃纤维。大多数 PCB 制造商使用 FR-4 作为默认基板材料。

阻焊层主要用来保护铜层，避免因暴露在外部环境中而受到腐蚀。阻焊层还可以引导焊料沿铜焊盘移动。

线芯由两片铜箔和中间的绝缘层组成。铜用于导电，而绝缘层用于机械支撑和电气绝缘。

在 PCB 板制造中，预浸料经常被提及。对于多层 PCB，可以将多个芯板连接在一起。这是预浸料的特定用途，但与芯板不同，预浸料更柔软、更柔韧。它由未固化的树脂和玻璃编织物制成。PCB 制造商将预浸料放在芯板层之间，并置于规定的温度和压力下，预浸料会将芯板粘合在一起。经过此固化过程后，芯板和预浸料几乎无法区分。

使用布局工具在每一层上绘制铜线和焊盘，但 PCB 制造商实际上从完整的铜层开始。设计中不需要的铜被蚀刻掉。用于表面贴装的铜焊盘仍然需要表面处理，因为铜现在很容易氧化。

如前几节所述，各层之间是相互绝缘的，因此需要一个结构来使各层连接。这可以通过钻一个镀铜孔来实现，从而实现各层之间的连接。还有各种类型的通孔，具体取决于设备的设计和复杂性：

通孔： 最流行且最便宜的方法是通过通孔将一层连接到另一层。

瞎的： 通孔将顶部或底部连接至内部层，但并不穿过所有层。

埋： 该通孔不延伸至顶层或底层，因为它仅连接内部层。

微通路： 通过激光钻孔的非常小的通孔，主要用于小间距和高密度设备。

由于需要钻孔和镀铜等额外步骤，因此 PCB 的制造成本高度依赖于过孔的数量。

PCB 板制造由多个步骤组成，这些步骤可能因设计、层数、组件布局和复杂性而异。以下是 PCB 制造涉及的主要过程：

为了设计出功能齐全的电路，必须首先使用计算机辅助设计 (CAD) 软件系统生成电路设计。设计工作流程从电路开发、布局定义和 CAD 程序生成开始。根据预期功能将电路元件分配到不同的 CAD 层。此外，布局中详细说明了组件放置、走线布线和组件封装类型。目标是包含尽可能多的数据以供参考。从 CAD 工具中，生成器工具用于开发用于制造 PCB 的控制程序。

使用业界公认的光绘工具“Gerber”，这是印刷电路板制造设备制造 PCB 的基础。必须将一整套 Gerber 文件发送给 PCB 制造商，其中包含每层的完整生成文件。

图案化过程可以通过“光刻”完成。在光刻中，将感光材料（也称为光刻胶）涂在铜箔上，然后暴露在光线下。在曝光过程中，使用光掩模覆盖印刷电路板制造上所需的图案。将溶液涂在 PCB 的暴露部分，溶解感光材料。使用另一种溶液蚀刻掉可溶感光材料以及不需要的铜箔。然后铜箔上留下与光掩模相似的图案。最后，通过清洁溶液去除残留物。PCB 板制造的基本流程可以概括为：曝光、显影、蚀刻和剥离。

回想一下，通孔是连接各层的结构。这是通过使用机械或激光钻孔来实现的。钻孔过程通常是 PCB 制造服务的瓶颈。钻孔的质量可以通过毛刺高度、直径和孔的圆度来评估。这些质量问题主要受钻孔工具的磨损和退化影响。

通孔内壁应镀铜，铜是一种导电材料，可使垂直结构电连接不同的层。PCB 制造商可以选择电解或化学镀方法。在电镀过程中，铜离子在化学镀槽中发生反应，这种化学反应称为“还原”过程。然后将镀铜材料从种子层（或源）转移到通孔表面。在电镀过程中，通过将电场并入系统来使铜源电离。

如前所述，阻焊层是一种薄的保护性聚合物层，沉积在 FR-4 层压板上，有助于隔离导电和绝缘表面。阻焊层可以通过多种直接和间接沉积技术实现。阻焊层的应用因要使用的阻焊层的分类和类型而异。热固性阻焊层（也称为环氧液体）通过丝网印刷到基板上，然后进行热固化。由于固化时间更快，UV 阻焊层也广受欢迎。由于精度高且分辨率更高，感光阻焊层是 PCB 板制造行业中最常见的类型。理想的阻焊层应具有强附着力、低折射率、低热膨胀系数 (CTE) 和高热稳定性。

通过 HASL、OSP、ENIG、ENEPIG、浸金、浸银、浸锡等表面处理保护制成的 PCB 铜垫上裸露的铜线免受外部环境的影响。在这里，我们将讨论最常用的：HAP、OSP 和 ENIG。

热风焊料整平 (HASL)： 使用固化的阻焊剂制造 PCB 后，将电路板放入热的熔融焊料槽中以形成金属间化合物。根据《限制使用某些有害物质指令》（RoHS），正在采用诸如 HASL 之类的替代表面处理方法。

有机可焊性保护剂（OSP）： 这是另一种常用的表面处理方法，其基于有机分子形成表面处理膜。

化学镀镍金 (ENIG)： ENIG 的工艺流程包括表面酸洗、蚀刻、活化剂处理、化学镀镍和浸金。ENIG 绝对是制造 PCB 最受欢迎的表面处理方式。

丝网印刷用于指示一些电路板信息，如元件放置、布线和其他功能，这些信息在 PCB 制造服务期间都很有用。包含特定图案的模板安装在印刷电路板顶部。模板上的开口指示要转移到 PCB 的信息，然后使用刮刀。移除模板后，带有信息的图案仍留在电路板上，然后烘烤以固化材料。

多层印刷电路板制造的主要步骤与上述工艺相同，只是需要执行一些额外的步骤才能实现最终的堆叠。为了实现多层 PCB，需要将多个预浸料（玻璃纤维材料）堆叠在覆铜层压板上。PCB 制造中的覆铜层压板是层压工艺的产物。该工艺是将铜箔应用到通过热和压力粘合在一起的 FR-4 基板或“层压板”的两侧。加热会在粘合层中引发化学反应，从而将 PCB 层粘合在一起。

最终层压后进行钻孔。在单个层上进行图案化。由于组件不会与内层接触，因此无需进行表面处理。然后对多层板进行其余常规工艺，如通孔填充、图案应用和电镀。

我们可以将 PCB 板制造缺陷细分为外观缺陷和功能缺陷。这两种缺陷对于确保 PCB 质量 100% 都很重要。

外观缺陷是影响 PCB 外观的缺陷，如针孔、过度蚀刻、蚀刻不足和破损。此类缺陷不会对电路板的功能产生直接影响，但长时间使用后可能会对人造成威胁。

功能缺陷是指对 PCB 运行产生不利影响的严重缺陷。此类缺陷包括短路、导体断裂或开路。

这些 PCB 板制造缺陷可能由污染、参数过高、电镀问题或不正确的蚀刻工艺引起。PCB 会承受振动、温度变化和其他恶劣环境压力带来的压力。因此，PCB 板制造后需要进行测试。

为了满足质量保证，大型 PCB 制造服务采用自动光学检测 (AOI)、在线测试 (ICT)、飞针测试和 X 射线检测。这些商业测试用于通过可靠的检查和测试技术（通过电气方法或非电气、非接触方法）来定位印刷电路板制造缺陷。

自动光学检测使用图像处理软件通过参考比较法检查 PCB。该软件具有缺陷检测算法，可与无缺陷的 PCB 进行比较。这有助于 PCB 制造商检测缺陷并避免隐患。这通常通过进行逐像素分析和比较来识别变化并定位缺陷来完成。

在线测试是大批量 PCB 板制造的最佳测试方法。此测试方法利用夹具（也称为钉床）来测试 PCB 的电路。这种类型的 PCB 性能验证方法是自动模式，涉及电容和电阻测试。ICT 具有高效的测试吞吐量和高测试诊断精度，可以为短路和开路提供快速反馈。

飞针测试是最适合小规模生产和原型设计的测试方法，因为这种测试比 ICT 慢。这种类型的测试使用可移动探针接触 PCB 测试点和电路焊盘。探针的移动通过编程控制；因此，由于该测试能够访问电路板上的任何接触点，因此具有测试高密度和复杂电路的优势。飞针测试不需要定制夹具，因此对于小型企业来说非常具有成本效益。

印刷电路板的未来充满希望的创新和最新技术，以提供更好的功能和效率。近年来，研究和行业一直在研究 3D 电子产品，它允许在设备表面直接打印导电迹线。该技术可实现更高的功能和更复杂的设计，同时允许节省空间和减轻重量的技术。

物联网 (IoT) 和人工智能也是 PCB 制造技术的主要驱动力。这些领域的进步在电子设备的大规模生产方面取得了突破，允许在设备小型化的同时存储更多数据。小型化推动了柔性 PCB 和 HDI 电路的进一步设计改进和制造。

当 PCB 制造商尝试制造 PCB 板时，ADAS（高级驾驶辅助系统）和电动汽车等汽车应用的兴起将持续影响 PCB 市场。ADAS 需要更好的车辆传感系统，如车道辅助系统和乘客检测系统，从而增加了对车内电子设备的需求。

当 PCB 制造商准备制造 PCB 时，可持续性也被考虑在内。随着环境问题变得越来越重要，回收技术也在不断被研究。政府政策也将通过补贴支出、提供激励措施、鼓励投资和专注于研发，在印刷电路板制造市场的增长中发挥关键作用。

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