了解光板如何制成,可以解释您收到的多数设计规则的来由。最小线宽、最小孔径,以及孔周围铜环的最小宽度都不是随意规定的:每一项都来自下面的某个步骤。下文所述顺序适用于带金属化孔的典型多层板;不同工厂的工艺细节会有所不同。

1. 工程准备
在切割任何材料之前,工厂的工程师会阅读您的文件,将文件与工艺进行核对,并准备生产数据。他们把您的板拼到更大的生产拼板上,在拼板边缘添加测试条和定位标记,并针对工艺调整图形:例如,将铜做得略宽,以补偿蚀刻所去除的部分。此时向您提出的问题,都与文件有关。
可能出现的问题:缺少一层、板框错误,或图形超出工艺可以制作的范围。在此阶段发现的错误不产生费用。
2. 切割基材
覆铜板以大张形式供货。将其切成工作尺寸的拼板。对于多层板,也会切割薄的内层芯板。
3. 内层:成像与蚀刻(仅多层板)
内层芯板上的铜覆有感光膜(光致抗蚀剂)。将您该层的图形曝光到膜上,方式是通过掩膜曝光,或用激光直接成像。未曝光或已曝光的膜(取决于膜的类型)被冲洗掉,使需要去除的铜露出。拼板进入蚀刻槽,溶解露出的铜。去除剩余的膜后,留下的就是铜图形。
可能出现的问题:蚀刻会沿膜下侧向进行,使走线比绘制的更窄(侧蚀),很薄的间隙可能无法清除干净。这就是存在最小线宽和最小间距的原因。
4. 内层检验
自动光学检测(AOI)将每一内层与您的数据进行比较。在此发现的短路和开路会被报废或修复。压合后便无法再看到这些内层。
5. 压合
对芯板进行处理,使树脂能粘附在铜上,然后将芯板叠放,芯板之间放半固化片(部分固化的玻纤布),最外侧放铜箔。叠层进入加热压机,树脂熔化并在压力下固化,形成一整块拼板。
可能出现的问题:各层相互错位(对位误差)、树脂空洞,或叠层不平衡导致的翘曲。这就是对称叠层是良好做法的原因。
第 1 至第 5 步,如小图所示。
- 第 1 步,工程准备: 您的板拼在生产拼板上,带有定位标记和测试条。
- 第 2 步,切割: 基材切成工作尺寸。
- 第 3 步,内层: 光透过膜使抗蚀剂硬化;蚀刻去除未被覆盖的铜。
- 第 4 步,内层检验: 相机将每一层与您的数据进行比较。
- 第 5 步,压合: 芯板和半固化片压合为一块拼板。
6. 钻孔
使用钻孔文件,用旋转的硬质合金钻头在拼板上钻孔。非常小的孔用小钻头钻,这类钻头容易折断,一次只能钻一块拼板或薄的叠板,因此小孔成本更高。一些非常小的孔改用激光制作。
可能出现的问题:钻头偏移,使孔偏心,孔周围的铜环(焊环)过薄或一侧破环。孔深为孔径许多倍的孔(高厚径比)在下一步难以电镀。
7. 清孔并使孔导电
钻孔后的孔壁附有树脂且没有铜。一个化学步骤清除孔壁上的胶渣。然后通过无电流的化学工艺(化学镀铜),在整个拼板表面包括孔内沉积一层薄铜。
8. 电镀铜
拼板进行电镀,在化学镀的薄铜层上增厚铜,使孔壁形成坚固的铜孔壁。这一步使金属化孔成为各层之间的连接,同时也增厚了表面铜。
可能出现的问题:孔壁空洞,或深孔内镀层过薄。这些问题会在热循环后表现为间歇性连接。
9. 外层:成像与蚀刻
外层与内层一样用光致抗蚀剂成像。通常采用图形电镀:抗蚀剂使走线和焊盘露出,这些区域先镀铜,再镀一层薄锡,锡用作抗蚀刻层。然后去除抗蚀剂,蚀刻掉未被锡覆盖的铜,再去除锡。(另一种方法是盖孔蚀刻法,用抗蚀剂保护走线并蚀刻其余部分。)
10. 阻焊
拼板涂覆阻焊,然后按您的阻焊层曝光、显影并固化。参见阻焊、丝印与过孔处理。
可能出现的问题:对位偏差使阻焊盖上焊盘,细焊盘之间的阻焊桥丢失,本应保持开口的孔内进入油墨。
第 6 至第 10 步。
- 第 6 步,钻孔: 钻头钻穿拼板。
- 第 7 步,清孔并沉积薄铜层, 覆盖整个拼板,包括孔壁。
- 第 8 步,电镀: 铜增厚形成坚固的孔壁,并镀到表面上。
- 第 9 步,外层: 走线镀锡作为抗蚀刻层,其余铜被蚀刻掉。
- 第 10 步,阻焊: 覆盖在走线上,在焊盘处开口。
11. 表面处理
露出的铜进行表面处理:热风焊料整平、在镍上沉金、有机膜等。参见表面处理对比。
12. 丝印
丝印字符印在阻焊上并固化。焊盘上有油墨属于缺陷。
13. 成型:铣切与 V 割
拼板被切成单板。铣刀沿您的板框走刀,如果板仍留在拼板中,会留下小的连接筋。另一种方法是从两侧各切入一半深度的 V 形槽(V割),使板可以掰开。槽孔、挖空和板边电镀也在这一步完成。参见拼板与小板。
可能出现的问题:铣切离铜太近,使铜在边缘露出。
14. 电测
每一块板都根据由您的文件生成的网络表进行导通和绝缘测试。使用两种方法:飞针测试,探针可以移动,无需夹具,适合样板和小批量;带有许多固定针的夹具(针床)对较大批量更快,但设置成本更高。测试查找开路和短路。它不能发现设计错误:它测试的是板是否与您的文件一致,而不是您的文件是否与您的电路一致。
15. 最终检验与包装
对板进行外观检验,测量厚度和尺寸,并按订单核对。一些工厂会从测试条上切取微切片,以检查电镀和各层。如有要求,板会烘烤,然后用干燥剂真空包装,再装箱。
第 11 至第 15 步。
- 第 11 步,表面处理, 在露出的铜上。
- 第 12 步,丝印字符 印在阻焊上。
- 第 13 步,成型: 铣刀沿板框走刀并留下连接筋,或在板之间切出凹槽。
- 第 14 步,电测: 探针接触焊盘,检查开路和短路。
- 第 15 步,最终检验 与包装。
从中可以了解什么
- 细小图形会降低成像和蚀刻的良率,因此成本更高。
- 小孔、深孔和薄焊环在钻孔和电镀时有风险。
- 各层必须平衡并对准,否则板会翘曲。
- 通过电测的板是按图制成的。图纸是否正确,由您负责审核。
在这里下单时如何体现
上传时的 25 项检查查看的内容,与生产工程师在第 1 步查看的相同:缺少层、板框未闭合、孔未落在焊盘上、图形低于工艺可以制作的尺寸,以及文件与您所下订单之间的一致性。限值见工艺能力页面。每份订单在生产开始前都由工程师确认。要了解成品光板后续的工序,请阅读电路板如何组装。