物理法PCB制作工艺流程

沈花玉 苗艳华 韩彬彬 冯芳 贺艳

摘 要：物理法PCB制作工艺凭借其优势受到越来越多的重视，比如德国LPKF快速PCB制作系统，该系统速度快、精度高、无环保问题。然而其操作过程较复杂，涉及的工艺范围较广，该文主要依托德国LPKF快速PCB制作系统的软硬件条件介绍物理法PCB制作工艺流程。

关键词：物理法 PCB 工艺

中图分类号：TB84 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）12（b）-00-01

PCB（Printed Circuit Board）是印刷电路板的简称，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机、通讯电子设备、军用武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间的电气互连，都要使用印刷电路板[1]。

印刷电路板按照导体图形的层数可以分类为：单面板、双面板和多层板。常见的多层板一般为4层板或6层板，复杂的多层板可达几十层。单面板是最基本的PCB，电子元器件集中在其中一面，焊盘和实现电气连接的导线则集中在另一面上。双面板的两面都有布线，由于要使用两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接，这种电路间的“桥梁”叫做导孔（via）。多层板使用了更多单面板或双面板，从而进一步增加了布线的面积。

国内外对未来印刷电路板生产制造技术发展动向的论述基本是一致的，即向高密度，高精度，细孔径，细导线，细间距，高可靠，多层化，高速传输，轻量，薄型方向发展，在生产上同时向提高生产率，降低成本，减少污染，适应多品种、小批量生产方向发展。

PCB制作工艺根据电路板上线条形成的方法不同可划分为化学法和物理法两类。物理方法：通过利用各种刀具和电动工具，手工把线路板上不需要的铜刻去。化学方法：通过在空白覆铜板上覆盖保护层，在腐蚀性溶液里把不必要的铜蚀去。化学法污染大，周期长，但价格相对便宜，主要应用于中小企业生产，不适于诸如学校教学实践等小批量生产；物理法周期短，无污染，但要求专门人员操作，不适合大批量生产；基于物理法的显著特点，其主要应用于科研单位与企业的科研项目、电子产品研发、高校教学等领域[2]。

化学法和物理法制作PCB的工艺不同之处主要在于电路板上线条形成的方法不同，物理法通过利用各种刀具和电动工具，手工把线路板上不需要的铜刻去。化学法通过在空白覆铜板上覆盖保护层，在腐蚀性溶液里把不必要的铜蚀去。

1 物理法PCB制作工艺流程

单面板的制作工艺可概括为：刻顶和底层线路->阻焊->字符->有机助焊。

双面板的制作工艺可概括为：钻孔->孔金属化->刻顶和底层线路->阻焊->字符->有机助焊。

多层板的制作工艺可概括为：刻内层线路->层压->钻孔->孔金属化->刻顶和底层线路->阻焊->字符->有机助焊。

其中双面板工艺流程基本涵盖了PCB制作的整个过程，因此，该文依托速度快、精度高、无环保问题的德国LPKF快速PCB制作系统讲述物理法PCB制作工艺

流程。

1.1 数据处理

用 CircuitCAM 软件处理 CAD/EDA 数据，以生成加工轨迹数据，然后驱动电路板刻制机的加工，具体工作流程为[3]：

2.1.1 导入数据。将 CAD/EDA 系统生成的 Gerber、DXF或HP-GL等格式的数据导入到 CircuitCAM软件中。

2.1.2 编辑、运算数据。在 CircuitCAM 软件中对数据进行编辑和修改。比如根据需要修改绝缘沟道与导线、焊盘隔离等数据。

2.1.3 转换输出至加工界面。加工轨迹的数据生成后，CircuitCAM软件自动切换到机器加工界面，把加工轨迹数据输出到机器界面中。

1.2 钻孔

取覆铜箔板做为原料，此铜箔板应比所设计的电路板尺寸大，并在覆铜箔板上钻两个定位孔将其定位在刻制机工作台面上。由CircuitCAM软件给出钻孔命令，刻板机 X、Y 系统带动钻头运动至指定位置后，装卡有钻头的高速马达向下运动并钻出相应大小的孔[4]。

1.3 孔金属化

根据CircuitCAM软件的提示，从刻板机上取下钻完孔的覆铜板，在孔金属化设备中通过物理手段在孔壁上沉积上金属铜，使覆铜板的两面通过沉积上铜的孔壁实现电气连接。

孔金属化步骤一般为[5]：孔壁活化，在孔壁上物理沉积一层导电性物质；电镀铜加厚，使孔壁铜层厚至能满足一定机械和电气指标。

下面镀铜的具体操作步骤：开机->2槽喷淋->1槽CL100清洗->2槽喷淋（同步骤2）->3槽CL200清洗->2槽喷淋（同步骤2）->用去离子水喷淋冲洗->干燥电路板->4槽ACT300活化（温度约20 °C的环境下）->干燥电路板->6槽镀铜->7槽喷淋->干燥电路板->取下电路板，镀铜过程完毕。

1.4 电路图形刻制

根据CircuitCAM软件的提示，将电路板用定位销钉和定位孔固定在刻板机工作台上，软件会自动调整计算机内的图形，使其位置与覆铜箔板上已有的孔和图形相对应。软件自动换取相应大小的刀具，调节好刀深后铣制出绝缘沟道，剥掉不需要的铜箔。

1.5 透铣取下电路板

电路图形刻制完后，加工头自动换上侧面有刃的透铣铣刀，高速旋转的铣刀沿电路板外轮廓线运动，把需要的电路板与覆铜箔板其它部分分离，取下电路板。

1.6 阻焊与字符

使用绿油墨阻焊装置对刻制好的电路板进行阻焊操作，目的是为了保护电路板的表面及导线，最大限度地保证较小间距的焊盘和导线之间不出现焊接短路的现象[6]。阻焊工艺流程为：制作阻焊底片；涂覆阻焊油墨；曝光；显影和固化。

阻焊之后进行标记、字符的印刷，从而有利于元件的贴装和检查。字符印刷工艺方法和阻焊大致相同，只是采用白色油墨，需要打印负向胶片。

2 结语

该文依托德国LPKF快速PCB制作系统软硬件条件详细介绍了物理法PCB制作工艺流程，该工艺凭借其速度快、精度高、无环保等优势，在各行业的使用具有十分重要的意义。

参考文献

[1] 王卫平.电子产品制造工艺[M].北京：高等教育出版社，2006.

[2] 曹学军等译.印制电路板-设计、制造、装配与测试[M].北京：机械工业出版社，2008.

[3] 乐普科（天津）光电有限公司. CircuitCAM 中文手册.2008.

[4] 乐普科（天津）光电有限公司. BoardMaster中文手册.2008.

[5] 乐普科（天津）光电有限公司. Manual-contac2中文手册.2008.

[6] 乐普科（天津）光电有限公司. EasyQuick SM中文手册.2008.