求完整的PCB制造工艺。

首先:PCB的原料是什么？众所周知，有一种东西叫“玻璃纤维”。我们可以在日常生活中看到这种物质的来源。比如防火布、防火毡的芯是玻璃纤维，可以很容易和树脂结合。我们把结构紧密、强度高的玻璃纤维布浸入树脂中，硬化后得到一个隔热、不易弯曲的PCB基板——如果PCB板坏了，边缘发白、有层次，就足以证明材料是树脂玻璃纤维。

那么我们不能仅仅通过绝缘板来传输电信号，所以我们需要用铜覆盖表面。所以我们也称PCB为覆铜基板。在工厂里，常见的覆铜基板代号都是FR-4，一般卡厂之间都是一样的，可以认为大家都在同一起跑线上。当然，如果是高频卡，最好使用成本较高的覆铜PTFE玻璃布层压板。覆铜工艺很简单，一般可以用压延法和电解法制造。所谓压延就是将高纯度(>:99.98%)的铜卷在PCB基板上——由于环氧树脂与铜箔的附着力极好，铜箔的附着强度和工作温度高，可以浸在260℃的熔锡中不起泡。这个过程挺像擀饺子皮的，但是饺子皮很薄，最薄可以不到1mil(工业单位:mil，即千分之一英寸，相当于0.0254mm)！饺子皮这么薄，馅料肯定会漏锅！所谓电解铜，初中化学学过。CuSo4电解液可以连续制作一层层的“铜箔”，更容易控制厚度。时间越长，铜箔越厚！通常工厂对铜箔的厚度有严格的要求，一般在0.3密耳到3密耳之间，有专门的铜箔测厚仪检查其质量。比如古代收音机和业余爱好者用的PCB，铜特别厚，比电脑板厂的质量差远了。

为什么把铜箔做得这么薄？主要有两个原因:第一，均匀的铜箔可以具有非常均匀的电阻温度系数和较低的介电常数，可以使信号传输损耗更小，这与电容器的要求不同，电容器要求较高的介电常数，以便在有限的体积内容纳更高的容量。为什么电容比铝电容小？归根结底是介电常数高！其次，薄铜箔在大电流情况下温升小，对散热和元件寿命大有好处。数字集成电路中铜线的宽度最好小于0.3cm也是事实，制作精良的PCB成品非常均匀柔软(因为表面刷了阻焊层)，肉眼就能看出来，但说实话，光看覆铜基板就能看出质量的人不多，除非你是厂里经验丰富的质检员。有朋友问，对于一个覆铜箔的PCB基板，如何在上面放元器件，实现元器件之间的信号传导，而不是整板？那我就要问了，你见过一个主板表面全是铜的吗——答案当然是:没有！！板子都是缠绕的铜线，电信号通过铜线传输。所以答案很简单。为什么我们不把铜箔不用的部分蚀刻掉，留下铜线呢？

好，那么这一步是怎么完成的呢？好的，我们需要联系到一个概念:那就是“电路膜”或“电路膜”。我们用光刻机把电路板的电路设计打印成薄膜，然后在基板上覆盖一层光敏干膜，其主要成分对特定光谱敏感，发生化学反应。干膜有两种，光聚合型和光降解型。光聚合型在特定光谱的光照射下会硬化，水溶性物质变成不溶于水，而光降解型正好相反。好了，这里我们先在基板上覆盖光聚合光敏干膜，然后再覆盖一层电路膜进行曝光。暴露的地方是黑色不透明的，否则就是透明的(电路部分)。光线透过胶片照在感光干膜上——怎么回事？在膜透明清晰的地方，干膜颜色变深变硬，把铜箔紧紧地包裹在基板表面，就像把电路图印在基板上一样。接下来，我们通过显影步骤(用碳酸钠溶液洗掉未硬化的干膜)来暴露不需要干膜保护的铜箔，这就是所谓的剥离工艺。

接下来我们用铜蚀刻液(一种腐蚀铜的化学物质)对基板进行蚀刻，没有干膜保护的铜被彻底擦干净，于是基板上就呈现出了硬化干膜下的电路图。这整个过程被称为“图像转移”，它在PCB制造过程中起着非常重要的作用。接下来自然是做多层板了！按照上面的步骤，只是单面板，即使双面加工，也只是双面板。但是我们经常可以发现，自己手里的牌是四六板(甚至八板)。这是怎么发生的？有了以上基础，我们明白了，其实不难，做两块双面板然后“粘”在一起就行了！比如我们做一个典型的四层板(依次分为1 ~ 4层，其中1/4为外层，信号层，2/3为内层，接地层和电源层)，先分别做1/2和3/4(同一个基板)，然后把两个基板粘在一起怎么样？不过这种胶不是普通的胶水，而是一种软化状态的树脂材料。一是绝缘，二是很薄，与基板的附着力很好。我们称之为PP材料，规格是厚度和胶(树脂)含量。当然一般我们看不到四层板和六层板，因为六层板的基板厚度比较薄。即使用了两层PP和三块双面板，也没有比一层PP和两块双面板的四层板增加多少厚度——板的厚度是有规定的，否则插不进各种卡槽。此时，读者会有疑问，多层板之间的信号不是要传导的吗？现在PP是绝缘材料，如何实现层间互联？别急，贴多层板之前需要先钻孔！钻好孔后，可以将电路板上下位置对应的铜线对齐，然后在孔壁上覆铜。那不就相当于用电线把电路串联起来了吗？我们把这种孔叫做镀孔(简称PT孔，我喜欢叫plopping孔，呵呵)。这些孔需要用钻孔机钻。现代钻孔机可以钻很小的孔和浅孔。一块主板上有上百个大小不一、深浅不一的孔。用高速钻孔机钻它们至少要花我们一个多小时。钻孔后，我们进行孔电镀(这种技术称为镀通孔技术(PTH))，使孔导电。

孔也钻好了，内外两层都连上了，多层板也粘好了。完成了吗？我们的答案是否定的，因为主板生产需要大量的焊接，如果直接焊接会有两个严重的后果:一是板面的铜线被氧化，无法焊接；二、搭焊现象严重——因为线间距太小！所以我们必须在整个PCB基板上再覆盖一层装甲——这就是阻焊漆，也就是俗称的阻焊。它对液态焊料没有亲和力，在特定光谱的光照下会发生变化并硬化。这个特性类似于干膜。我们看到的板的颜色，其实就是阻焊漆的颜色。如果阻焊漆是绿色的，那么电路板也是绿色的。大家都清楚对应的颜色是怎么来的吗？最后，别忘了丝网印刷、金手指电镀(针对显卡或PCI卡)和质检来测试PCB是否有短路或开路，这些都可以通过光学或电子手段来测试。光学扫描用于找出每层的缺陷，而电子测试通常使用飞针检查所有连接。电子测试在发现短路或开路方面更准确，但是光学测试可以更容易地检测导体之间不正确间隙的问题。总结一下，一个典型PCB厂的生产流程是:下料→内层制作→压制→钻孔→镀铜→外层制作→阻焊印刷→文字印刷→表面处理→外形加工。至此，整个PCB制造流程已经全部介绍完毕。让我们带着图片参观精英新华宝讯工厂——中国迄今为止最大的PCB制造基地之一。

这是PCB的中期检查。不合格就返工！看着工人一丝不苟的样子，还要经过目测和工具检查两道关，再结合探头，才能检查电路板的通断。室内温度必须保持在24±2℃，相对湿度为40% ~ 65%，这是为了保证PCB基板和底片的尺寸稳定性。因为板和底片是由有机聚合物材料制成的，所以它们对温度和湿度非常敏感。只有在整个生产过程处于相同的温度和湿度下，板材和底片才不会收缩，所以PCB厂的生产区域都配备了中央空调来控制温度和湿度。如果温度超过了极限，这个东西就会加倍报警。

这个仪器叫AOI(自动光学检测)，比较先进。除了高倍放大，AOI可以测试裸板的外观质量。AOI是集光学、计算机图形识别和自动控制于一体的高科技产品。在AOI有数百种板缺陷的图案特征。工作时，操作人员先将待检板固定在机台上，AOI会用激光定位器精确定位CCD镜头扫描整块板。将得到的图形进行抽象，并与缺陷图形进行对比，从而判断PCB布线是否存在问题。常见的线间隙、短路断路、蚀刻不完全等。可以被AOI找到。AOI可以指出问题的类型及其在板上的位置。核心是它的分析软件。AOI技术的世界领导者是以色列人。据说这是因为以色列周围都是阿拉伯国家，警惕性很强，所以雷达图像识别技术首屈一指(怕被别人攻击)。上世纪七八十年代微电子技术大发展时期，电子行业越来越需要一种高精度的外观检测设备，以色列抓住了这个机会，把军品变成了民品，大赚了一笔。这种单价超过30万美元的设备，在早期被认为是PCB工厂严格质量控制的象征。因为AOI可以有效的提高良品率，防止产品报废，所以对于多层板的生产来说是非常划算的，所以现在AOI设备也是PCB厂的必备设备。

这张照片不清楚。内部暴露在紫外线下。这是专门用来曝光的万级洁净室。曝光机完成图像转移工作。为什么要在洁净室进行？原因是灰尘会折射光线，必然导致转移到干膜上的电路图失真。更严重的是，灰尘颗粒会粘在板面上挡住光线，造成杂质开路或短路。然后洁净室的灯是黄色的。这是干什么用的？原来感光干膜对黄光不敏感，不会曝光，这和照相胶片在暗室小绿光下晒不到太阳却没事是一个道理。这是第二次检查，表面一定要清理干净，检查薄膜是否脱落，电路是否太薄。如果PCB出厂，那就太晚了。

这就是多钻头精密数控钻床，一排排整齐的士兵很有气势。平面精度高达3 mil左右，这台东东国内售价价值百万人民币！一个PCB厂有没有实力，主要看有多少台钻床。一般至少有一百家可以称之为大厂。这个“小”车间挤了46台，但这只是宝讯的一小部分！每块主板都在按照孔数钻孔。孔越细，花费的时间越多。通常几百个孔的主板需要加工一个小时！所以光圈都是硬的！

看显示器上的加工精度。三维坐标精确到小数点后三位(单位mm)。数控机床的精度很高。工人采用手工装夹的方式，自然存在一些误差。但是机床是完全数控的，误差取决于机床本身的精度。设计PCB布线时应考虑这一点。

钻头在使用后很快就需要进行检测(我需要多了解几次)，因为磨损的钻头严重影响其寿命和钻孔精度，使用程度用不同的颜色表示。非常科学合理。