一、PCB 的內(nèi)層是如何制作的？
由于 PCB 制造復(fù)雜的工藝流程，在智能制造規(guī)劃與建設(shè)時，需考慮工藝、管理的相關(guān)工作，進(jìn)而再進(jìn)行自動化、信息化、智能化布局。

1、工藝流程分類

按 PCB 層數(shù)不同，分為單面板、雙面板、多層板，這三種板子流程不太相同。

單面和雙面板沒有內(nèi)層流程，基本是開料——鉆孔——后續(xù)流程。

多層板會有內(nèi)層流程

1）單面板工藝流程

開料磨邊→鉆孔→外層圖形→（全板鍍金）→蝕刻→檢驗→絲印阻焊→（熱風(fēng)整平）→絲印字符→外形加工→測試→檢驗

2）雙面板噴錫板工藝流程

開料磨邊→鉆孔→沉銅加厚→外層圖形→鍍錫、蝕刻退錫→二次鉆孔→檢驗→絲印阻焊→鍍金插頭→熱風(fēng)整平→絲印字符→外形加工→測試→檢驗

3）雙面板鍍鎳金工藝流程

開料磨邊→鉆孔→沉銅加厚→外層圖形→鍍鎳、金去膜蝕刻→二次鉆孔→檢驗→絲印阻焊→絲印字符→外形加工→測試→檢驗

4）多層板噴錫板工藝流程

開料磨邊→鉆定位孔→內(nèi)層圖形→內(nèi)層蝕刻→檢驗→黑化→層壓→鉆孔→沉銅加厚→外層圖形→鍍錫、蝕刻退錫→二次鉆孔→檢驗→絲印阻焊→鍍金插頭→熱風(fēng)整平→絲印字符→外形加工→測試→檢驗

5）多層板鍍鎳金工藝流程

開料磨邊→鉆定位孔→內(nèi)層圖形→內(nèi)層蝕刻→檢驗→黑化→層壓→鉆孔→沉銅加厚→外層圖形→鍍金、去膜蝕刻→二次鉆孔→檢驗→絲印阻焊→絲印字符→外形加工→測試→檢驗

6）多層板沉鎳金板工藝流程

開料磨邊→鉆定位孔→內(nèi)層圖形→內(nèi)層蝕刻→檢驗→黑化→層壓→鉆孔→沉銅加厚→外層圖形→鍍錫、蝕刻退錫→二次鉆孔→檢驗→絲印阻焊→化學(xué)沉鎳金→絲印字符→外形加工→測試→檢驗

1、內(nèi)層制作(圖形轉(zhuǎn)移)

內(nèi)層：裁板，內(nèi)層前處理，壓膜，曝光，DES 連線

切料（裁板 -Board Cut）

1）開料裁板

目的: 按照訂單要求將大料切成 MI 規(guī)定的大?。ㄒ乐魄霸O(shè)計所規(guī)劃要求，將基板材料裁切成工作所需尺寸）

主要原物料：基板，鋸片

基板是由銅片和絕緣層壓合而成，依要求有不同板厚規(guī)格，依照銅厚可分為 H/H,1OZ/1OZ,2OZ/2OZ 等種類

注意事項：

a. 避免板邊巴里影響品質(zhì)，裁切后進(jìn)行磨邊，圓角處理

b. 考慮漲縮影響，裁切板送下制程前進(jìn)行烘烤

c. 裁切須注意機械方向一致原則

磨邊 / 圓角：通過機械打磨去除開料時板四邊的直角留下的玻璃纖維，以減少在后工序生產(chǎn)過程中擦花 / 劃傷板面，造成品質(zhì)隱患

烤板：通過烘烤去除水汽和有機揮發(fā)物，釋放內(nèi)應(yīng)力，促進(jìn)交聯(lián)反應(yīng)，增加板料尺寸穩(wěn)定性，化學(xué)穩(wěn)定性和機械強度

控制點：

板料：拼板尺寸，板厚，板料類型，銅厚

操作：烤板時間 / 溫度，疊板高度

（2）裁板后內(nèi)層制作

作用及原理：

經(jīng)過磨板粗化的內(nèi)層銅板，經(jīng)磨板干燥，貼上干膜 IW 后，利用 UV 光（紫外線）照射，曝光后的干膜變硬，遇弱堿不能溶解，遇強堿能溶解，而未曝光的部分遇弱堿能溶解掉，內(nèi)層線路就是利用該物料的特性將圖形轉(zhuǎn)移到銅面上來的，即圖像轉(zhuǎn)移。

Detail :(在曝光區(qū)域抗蝕劑中的感光起始劑吸收光子分解成游離基，游離基引發(fā)單體發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)生成不溶于稀堿的空間網(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu)，而未曝光部分因未發(fā)生反應(yīng)可溶于稀堿。

利用二者在同種溶液中具備不同溶解性能從而將底片上設(shè)計的圖形轉(zhuǎn)移到基板上即完成圖像轉(zhuǎn)移)。

線路圖形對溫濕度的條件要求較高，一般要求溫度 22+/-3℃，濕度 55+/-10%，以防止菲林的變形。對空氣中的塵埃度要求高，隨制作的線路密度增大及線路越小，含塵量小于等于 1 萬級以上。

物料介紹：

干膜：干膜光致蝕劑簡稱干膜（Dry film）為水溶性阻劑膜，厚度一般有 1.2mil ,1.5mil 和 2mil 等，分聚酯保護(hù)膜，聚乙烯隔膜和感光膜三層。聚乙烯隔膜的作用是當(dāng)卷狀干膜在運輸及儲存時間中，防止其柔軟的阻膜劑與聚乙烯保護(hù)膜之表面發(fā)生沾黏。而保護(hù)膜可防止氧氣滲入阻劑層與其中自由基產(chǎn)生意外反應(yīng)而使其光聚反應(yīng)，未經(jīng)聚合反應(yīng)的干膜則容易被碳酸鈉溶液沖脫。

濕膜：濕膜為一種單組分液態(tài)感光膜，主要由高感光樹脂，感光劑，色料，填料及少量溶劑組成，生產(chǎn)用粘度 10-15dpa.s，具有抗蝕性及抗電鍍性，濕膜涂覆方式有網(wǎng)印，噴涂等方式。

流程介紹：

干膜成像法，生產(chǎn)流程如下：

前處理——壓膜——曝光——顯影——蝕刻——去膜

前處理（Pretreate）

目的：去除銅面上的污染物如油脂氧化層等雜質(zhì)，增加銅面的粗糙度，以利于后續(xù)的壓膜制程

主要原物料：刷輪

前處理方式：

（1）噴砂研磨法

（2）化學(xué)處理法

（3）機械研磨法

化學(xué)處理法的基本原理：以化學(xué)物質(zhì)如 SPS 等酸性物質(zhì)均勻咬蝕銅表面，去除銅表面的油脂及氧化物等雜質(zhì)。

化學(xué)清洗：

用堿溶液去除銅表面的油污，指印及其他有機污物，然后用酸性溶液去除氧化層和原銅基材上未防止銅被氧化的保護(hù)涂層，最后再進(jìn)行微蝕處理以得到與干膜具有優(yōu)良粘附性能的充分粗化的表面。

控制要點：

a. 磨板速度（2.5-3.2mm/min）

b. 磨痕寬度（500#針?biāo)⒛ズ蹖挾龋?-14mm ，800# 不織布磨痕寬度：8-16mm）,水磨實驗，烘干溫度（80-90℃）

壓膜（Lamination）

目的：將經(jīng)處理之基板銅面透過熱壓方式貼上抗蝕干膜。

主要原物料：干膜（Dry Film）,溶液顯像型，半水溶液顯像型，水溶性干膜主要由其組成中含有機酸根，會與強堿反應(yīng)使之成為有機酸根類，可被誰溶掉。

原理：轆干膜（貼膜）：先從干膜上剝下聚乙烯保護(hù)膜，然后在加熱加壓的條件下將干膜抗蝕劑粘貼在覆銅箔板上，干膜中的抗蝕劑層受熱變軟，流動性增加，借助于熱壓轆的壓力和抗蝕劑中粘結(jié)劑的作用完成貼膜。

轆干膜三要素：壓力，溫度，傳遞速度

控制要點：

a. 貼膜速度（1.5+/-0.5m/min）,貼膜壓力（5+/-1kg/cm2）,貼膜溫度（110+/——10℃），出板溫度（40-60℃）

b. 濕膜涂布：油墨粘度，涂布速度，涂布厚度，預(yù)烤時間 / 溫度（第一面 5-10 分鐘，第二面 10-20 分鐘）

曝光（Exposure）

目的：經(jīng)光源作用將原始底片上的圖像轉(zhuǎn)移到感光底板上。

主要原物料：底片內(nèi)層所用底片為負(fù)片，即白色透光部分發(fā)生聚合反應(yīng)，黑色部分則因不透光，不發(fā)生發(fā)應(yīng)，外層所用的底片為正片，與內(nèi)層所用底片相反。

干膜曝光原理：在曝光區(qū)域抗蝕劑中的感光起始劑吸收光子分解成游離基，游離基引發(fā)單體發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)生成不溶于稀堿的空間網(wǎng)狀大分子結(jié)構(gòu)。

控制要點：對位精準(zhǔn)，曝光能量，曝光光尺（6-8 級蓋膜），停留時間。

顯影（Developing）

目的：用堿液作用將未發(fā)生化學(xué)反應(yīng)之干膜部分沖掉。

主要原物料：Na2CO3

使用將未發(fā)生聚合反應(yīng)之干膜沖掉，而發(fā)生聚合反應(yīng)之干膜則保留在板面上作為蝕刻時之抗蝕保護(hù)層。

顯影原理：感光膜中未曝光部分的活性基團(tuán)與稀堿溶液發(fā)生反應(yīng)生成可溶性物質(zhì)而溶解下來，從而把未曝光的部分溶解下來，而曝光部分的干膜不被溶解。

控制要點：

a. 顯影速度（1.5-2.2m/min）,顯影溫度（30+/-2℃）

b. 顯影壓力（1.4-2.0Kg/Cm2）,顯影液濃度（N2CO3 濃度 0.85-1.3%）

蝕刻（Etching）

目的：利用藥液將顯影后露出來的銅蝕掉，形成內(nèi)層線路圖形。

主要原物料：蝕刻藥液（CuCl2）

內(nèi)層蝕刻原理：內(nèi)層圖形轉(zhuǎn)移制程中，D/F 或油墨是作為抗蝕刻，有抗電鍍之用或抗蝕刻之用，因此大部分選擇酸性蝕刻（干膜 / 濕膜覆蓋電路圖形的表面。

防止銅蝕刻：其他裸露在基板上不要的銅，以化學(xué)反應(yīng)將予以除去，使其形成所需的線路圖形，線路圖形蝕刻完成再以氫氧化鈉溶液退干膜 / 濕膜）。

常見問題：蝕刻不凈，蝕刻過度，線幼，開路，短路。

控制要點：

a. 蝕刻：速度，溫度（48-52℃），壓力（1.2-2.5Kg/cm2）

b. 退膜：44-54℃，8-12%NaOH 溶液

去膜（Strip）

目的：利用強堿將保護(hù)銅面之抗蝕層剝掉，露出線路圖形。

主要原料：NaOH

二、細(xì)數(shù)射頻板疊層結(jié)構(gòu)、以及布線要求

1、射頻板疊層結(jié)構(gòu)
RF PCB 單板的疊層結(jié)構(gòu)除了要考慮射頻信號線的阻抗以外，還需要考慮散熱、電流、器件、EMC、結(jié)構(gòu)和趨膚效應(yīng)等問題，通常我們在多層印制板分層及堆疊中遵徇以下一些基本原則：

A) RF PCB 的每層都大面積鋪地，沒有電源平面，RF 布線層的上下相鄰兩層都應(yīng)該是地平面。

即使是數(shù)模混合板，數(shù)字部分可以存在電源平面，但是 RF 區(qū)仍然要滿足每層都大面積鋪地的要求。

B) 對 RF 雙面板來說，頂層為信號層，底層為地平面。

四層 RF 單板，頂層為信號層，第二層和第四層為地平面，第三層走電源、控制線。特殊情況在第三層可以走一些 RF 信號線。更多層的 RF 單板，以此類推。

C) 對于 RF 背板來說，上下兩表面層都是地面，為了減小過孔及連接器的引起的阻抗不連續(xù)性，第二、三、四、五層走數(shù)字信號。

而其它靠底面的帶狀線層都是 底面 信號層。同樣，RF 信號層上下相鄰兩層該是地面，每層都應(yīng)該大面積鋪地。

D) 對于大功率、大電流的射頻板應(yīng)該將 RF 主鏈路放置到頂層并且用較寬的微帶線連接。

這樣有利于散熱和減小能量損耗，減少導(dǎo)線腐蝕誤差。

E) 數(shù)字部分的電源平面應(yīng)靠近接地平面，并且安排在接地平面之下。

這樣可以利用兩金屬平板間的電容作電源的平滑電容，同時接地平面還對電源平面上分布的輻射電流起到屏蔽作用。

具體疊層方法和平面分割要求可以參照 EDA 設(shè)計部頒布的《20050818 印刷電路板設(shè)計規(guī)范——EMC 要求》，以網(wǎng)上標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)。

2、射頻板布線要求

2.1 轉(zhuǎn)角
射頻信號走線如果走直角，拐角處的有效線寬會增大，阻抗不連續(xù)而引起反射。故要對轉(zhuǎn)角進(jìn)行處理，主要為切角和圓角兩種方法。

(1) 切角適用于比較小的彎角，切角的適用頻率可達(dá) 10GHz。

(2) 圓弧角的半徑應(yīng)足夠大，一般來說，要保證：R>3W。

2.2 微帶線布線
PCB 頂層走射頻信號，射頻信號下面的平面層必須是完整的接地平面，形成微帶線結(jié)構(gòu)。要保證微帶線的結(jié)構(gòu)完整性，有以下要求：

(1) 微帶線兩邊的邊緣離下方地平面邊緣至少要有 3W 寬度。且在 3W 范圍內(nèi)，不得有非接地的過孔。

(2) 微帶線至屏蔽壁距離應(yīng)保持為 2W 以上。（注：W 為線寬）。

(3) 同層內(nèi)非耦合微帶線要做包地銅皮處理并在地銅皮上加地過孔，孔間距小于λ/20，均勻排列整齊。

地銅箔邊緣要光滑、平整、禁止尖銳毛刺。建議包地銅皮邊緣離微帶線邊緣大于等于 1.5W 的寬度或者 3H 的寬度，H 表示微帶襯底介質(zhì)的厚度。

(4) 禁止 RF 信號走線跨第二層的地平面縫隙。

2.3 帶狀線布線
射頻信號有時要從 PCB 的中間層穿過，常見的為從第三層走，第二層和第四層必須是完整的接地平面，即偏心帶狀線結(jié)構(gòu)。應(yīng)保證帶狀線的結(jié)構(gòu)完整性須要求：

(1) 帶狀線兩邊的邊緣離上下地平面邊緣至少 3W 寬度，且在 3W 范圍內(nèi)，不得有非接地的過孔。

(2) 禁止 RF 帶狀線跨上下層的地平面縫隙。

(3) 同層內(nèi)帶狀線要做包地銅皮處理并在地銅皮上加地過孔，孔間距小于λ/20，均勻排列整齊。地銅箔邊緣要光滑、平整、禁止尖銳毛刺。

建議包地銅皮邊緣離帶狀線邊緣大于等于 1.5W 的寬度或者 3H 的寬度，H 表示帶狀線上下介質(zhì)層總厚度。

(4) 如果帶狀線要傳輸大功率信號，為了避免 50 歐姆線寬過細(xì)，通常要將帶狀線區(qū)域的上下兩個參考平面的銅皮做挖空處理，挖空寬度為帶狀線的總介質(zhì)厚度的 5 倍以上，如果線寬仍然達(dá)不到要求，則再將上下相鄰的第二層參考面挖空。

審核編輯 黃昊宇