印刷電路板製程說明
印刷電路板製程說明
印刷電路板(PCB)是什麼？
印刷電路板（Printed Circuit Board, PCB）是一種用於組裝各種電子零組件的基底板材，也為這些電子元件提供支撐作用。PCB上除了有不同的硬體元件，還佈滿了複雜的走線設計。PCB線路以金屬銅箔為導體，在電路板上作為各個元件的訊號傳輸與電源流通路徑。PCB是所有電子產品最重要的核心基礎零件，然而印刷電路板製程並不簡單，所需要的工藝技術複雜也尤其講究。PCB製作流程涵蓋多種工序，PCB製程會依據印刷電路板的種類而有所差異。
PCB種類有哪些？
常見PCB種類依照終端產品應用領域，其結構可分為單面板、雙面板與多層板。
1. 單面板PCB（Single-Sided Board）
單面板PCB只有一側鋪設銅箔線路，而且對於PCB走線設計有特殊要求。單面板PCB佈線不能交叉，每一條線路都需要單獨路徑，因此具有一定局限性。這種最基本的PCB架構，價格也相對較低，符合電路設計較為簡單的電子產品需求。
2. 雙面板PCB（Double-Sided Board）
雙面板PCB上下層都有鋪設銅箔線路。頂層與底層間會鑽出通孔再行電鍍銅使其導通，讓頂層電子元件的導線在底層接焊。雙面板PCB的兩面都能走線，適合用於較複雜的線路設計。雙面板PCB多用於工業控制系統、醫療設備等多種產業。
3. 多層板PCB（Multi-Layer Board）
多層板PCB是結合數片雙面板而成，在兩片雙面板之間加入一層絕緣層（Prepreg）與銅箔疊合。在較複雜的應用需求時，電路可以被佈置成多層結構並壓合在一起，並在層間佈建通孔連結各層電路。這種分層設計能節省更多電路板空間，而且還有多層絕緣粘合一起，增加保護作用及耐用性。
PCB製作流程介紹
單面板PCB製程
發料 ⇨ 鑽孔 ⇨ 線路 ⇨ 蝕刻 ⇨ 防焊 ⇨ 文字 ⇨ 表面處理 ⇨ 沖型／撈型／V-CUT ⇨ 水洗 ⇨ 電測 ⇨ 成檢 ⇨ 包裝 ⇨ OQC ⇨ 出貨
雙面板PCB製程
發料 ⇨ 鑽孔 ⇨ 鍍銅 ⇨ 乾膜 ⇨ 線路蝕刻 ⇨ 防焊 ⇨ 文字 ⇨ 表面處理 ⇨ 沖型／撈型／V-CUT ⇨ 水洗 ⇨ 電測 ⇨ 成檢 ⇨ 包裝 ⇨ OQC ⇨ 出貨
多層板PCB製程
發料 ⇨ 內層線路 ⇨ 顯影 ⇨ 黑/棕化 ⇨ 疊合 ⇨ 壓合 ⇨ 鑽孔 ⇨ 鍍銅 ⇨ 外層線路 ⇨ 液態防焊 ⇨ 表面處理 ⇨ 文字 ⇨ 沖型／撈型／V-CUT ⇨ 水洗 ⇨ 電測 ⇨ 成檢 ⇨ 包裝 ⇨ OQC ⇨ 出貨
PCB製程工藝說明
1. 壓合（Lamination）
壓合是將外層線路銅箔，玻璃纖維樹脂膠片（Prepreg）與氧化處理後的內層線路板，組合後壓合成一片多層基板PCB。這一製程屬於多層板製程中的重點流程之一。壓合的過程以高溫高壓，使膠片軟化黏合。壓合後的電路板以Ｘ光自動鑽靶機鑽出靶孔做為內外層線路對位的基準孔，並將板邊做適當的細裁切割，以方便後續加工。
2. 鑽孔（Drilling）
將電路板以鑽孔機鑽出每層電路的通孔及焊接零件的零件孔。鑽孔時用插梢透過先前鑽出的靶孔將電路板固定於鑽孔機床檯上，同時加上平整的下墊板（酚醛樹酯板或木漿板）與上蓋板（鋁板）以減少鑽孔毛頭的發生。若遇客戶設計層間孔位精度較高者,會降低片數。
3. 鍍通孔（Plated Through Hole）
將電路板浸於化學銅溶液中，藉著電流把金屬的催化作用將溶液中的銅離子還原沉積附著於孔壁上，形成導通孔電路。
4. 一次銅（1 Cu）
以硫酸銅電鍍的方式，將導通孔內的銅層加鍍厚到足夠抵抗後續加工及使用環境衝擊的厚度。
5. 盲孔及埋孔（Blind and Buried Via）
盲孔（Blind Via）：應用於表面層和一個或多個的內層連結；
埋孔（Buried Via）：內層間的通孔，壓合後，無法看到所以不必佔用外層的空間。
6. 乾膜線路（Dry Film）
步驟：刷磨 ⇨ 壓膜 ⇨ 靜置 ⇨ 曝光 ⇨ 靜置 ⇨ 顯影
乾膜：使用的是感光聚合型阻劑；
曝光：目前曝光機台分為平行光（垂直光源，可製作至3/3mil）及散射光（較不精密，仍可使用於線寬線距較大者，約 8 mil以上者使用）；
顯影：將未照到紫外線部份的乾膜使用藥水清除，保留下來的乾膜為所需的電路。
7. 二次銅（2 Cu）
二銅：為正片製程；先在銅面上鍍至所需的銅厚，再鍍上純錫保護銅面，以防止蝕刻時被咬蝕。
8. 蝕刻（Etching）
蝕刻的主要流程為將二次銅完成後的板子，再經去膜、蝕刻、剝錫等製程，得到所需的線路，此為正片製程；另外若不經二次銅製程，則為直接蝕刻，為負片製程。
9. 液態防焊（Solder Mask/LPSM）
外層線路完成後需再披覆絕緣的樹脂層，來保護線路避免銅面氧化及焊接端點/接腳短路。
10. 文字（Legend）
將客戶所需的文字、商標或零件標號以網版印刷的方式印在板面上，再用熱烘（或紫外線照射）的方式讓文字漆墨硬化；
一般文字油墨顏色有：Black（黑），White（白），Yellow（黃）；
文字油墨的種類：熱烤型（Post Cure，PC），紫外線固化型（UV）
11. 噴錫（HAL）
在電路板的焊接端點上以熱風整平的方式覆蓋上一層合金層，來保護電路板端點及提供良好的焊接性能（ 目前良達噴錫分為錫銀銅及錫銅鎳 ）。
12. 化學鎳金（ENIG）
「化學鎳金」是一種通俗說法，正確的名詞應稱為「化鎳浸金」(Electroless Nickel and Immersion Gold: ENIG)。化學鎳層的生成無需外加電流，只靠高溫槽液中還原劑（如次磷酸二氫鈉等）的作用，針對已活化的待鍍金屬表面，即可持續進行「鎳磷合金層」的不斷沉積。
13. 沖床/成型（Punch/NC-R）
沖床：將電路板以模具沖床沖出客戶的要求尺寸，優點是產速較快，尺寸公差較易控制；缺點是模具費用及板邊有毛屑粗糙問題。
NC成型：將電路板以 CNC 成型機切割成客戶需求的外型尺寸；切割時用插梢 PIN 透過先前鑽出的定位孔，將電路板固定於機台上成型；優點是成型後板邊光滑沒有毛屑問題，且不會造成污梁；缺點是加工速度慢，總成本較沖床高，而且精密公差較不易控制。
14. V-CUT
對於多聯片成型的電路板多需加開板邊折斷線，以方便客戶於插件後自行分割或拆解；
首件製件後，使用可列印數據的V-CUT殘厚量測儀確認殘厚，確認完成後，才進行量產製作。
15. 電測（Open/Short Test）
使用高、低壓、自動短斷路測試機及飛針測試機（樣品測試）100%檢測，可判斷板子的線路短/斷路或鍍通孔有無導通等問題，但僅限有連結導通部份，線路的缺損需另以其他方法檢測。
16. 成檢（FQC）
電測 Open/Short 測試後，再由人員針對板子的外觀進行嚴格的檢驗，確保產品的品質。
17. 包裝及出貨（Packaging）
在包裝前對電路板進行最後的阻抗測試及焊錫性、熱衝擊耐受性試驗，並以適度的烘烤消除電路板在製程中吸附的濕氣及積存的熱應力，最後再用真空包裝封裝出貨。