PCB制作工艺流程

电路设计技巧 PCB设计流程 一般PCB基本设计流程如下：前期准备->PCB结构设计->PCB布局->布线->布线优化和丝印->网络和DRC检查和结构检查->制版。
第一：前期准备。这包括准备元件库和原理图。“工欲善其事，必先利其器”，要做出一块好的板子，除了要设计好原理之外，还要画得好。在进行PCB设计之前，首先要准备好原理图SCH的元件库和PCB的元件库。元件库可以用peotel自带的库，但一般情况下很难找到合适的，最好是自己根据所选器件的标准尺寸资料自己做元件库。原则上先做PCB的元件库，再做SCH的元件库。PCB的元件库要求较高，它直接影响板子的安装；SCH的元件库要求相对比较松，只要注意定义好管脚属性和与PCB元件的对应关系就行。PS：注意标准库中的隐藏管脚。之后就是原理图的设计，做好后就准备开始做PCB设计了。
第二：PCB结构设计。这一步根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位，在PCB设计环境下绘制PCB板面，并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。并充分考虑和确定布线区域和非布线区域（如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域）。
第三：PCB布局。布局说白了就是在板子上放器件。这时如果前面讲到的准备工作都做好的话，就可以在原理图上生成网络表（Design->CreateNetlist），之后在PCB图上导入网络表（Design->LoadNets）。就看见器件哗啦啦的全堆上去了，各管脚之间还有飞线提示连接。然后就可以对器件布局了。一般布局按如下原则进行：
①．按电气性能合理分区，一般分为：数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)、模拟电路区 (怕干扰)、功率驱动区（干扰源）； ②．完成同一功能的电路，应尽量靠近放置，并调整各元器件以保证连线最为简洁；同时，调整各功能块间的相对位置使功能块间的连线最简洁； ③．对于质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度；发热元件应与温度敏感元件分开放置，必要时还应考虑热对流措施； ④．I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边、靠近引出接插件； ⑤．时钟产生器（如：晶振或钟振）要尽量靠近用到该时钟的器件； ⑥．在每个集成电路的电源输入脚和地之间，需加一个去耦电容（一般采用高频性能好的独石电容）；电路板空间较密时，也可在几个集成电路周围加一个钽电容。 ⑦．继电器线圈处要加放电二极管（1N4148即可）； ⑧．布局要求要均衡，疏密有序，不能头重脚轻或一头沉
——需要特别注意，在放置元器件时，一定要考虑元器件的实际尺寸大小（所占面积和高度）、元器件之间的相对位置，以保证电路板的电气性能和生产安装的可行性和便利性同时，应该在保证上面原则能够体现的
前提下，适当修改器件的摆放，使之整齐美观，如同样的器件要摆放整齐、方向一致，不能摆得“错落有致”。这个步骤关系到板子整体形象和下一步布线的难易程度，所以一点要花大力气去考虑。布局时，对不太肯定的地方可以先作初步布线，充分考虑。

Pcb制板的工艺流程有哪些呢?PCB电路板几乎被应用于所有电子产品，小到手表耳机，大到军工航天等都离不开PCB的应用，虽然应用广泛，但是绝大多数人都不清楚PCB是怎么生产出来的，接下来，就让我们来了解一下PCB的制作工艺以及制作流程吧!
PCB制板流程大致可以分为以下十二步，每一道工序都需要进行多种工艺加工制作，需要注意的是，不同结构的板子其工艺流程也不一样，以下流程为多层PCB的完整制作工艺流程;
一、内层;主要是为了制作PCB电路板的内层线路;制作流程为：
1，裁板：将PCB基板裁剪成生产尺寸;
2，前处理：清洁PCB基板表面，去除表面污染物
3，压膜：将干膜贴在PCB基板表层，为后续的图像转移做准备;
4，曝光：使用曝光设备利用紫外光对覆膜基板进行曝光，从而将基板的图像转移至干膜上;
5，DE：将进行曝光以后的基板经过显影、蚀刻、去膜，进而完成内层板的制作
二、内检;主要是为了检测及维修板子线路;
1，AOI：AOI光学扫描，可以将PCB板的图像与已经录入好的良品板的数据做对比，以便发现板子图像上面的缺口、凹陷等不良现象;
2，VRS：经过AOI检测出的不良图像资料传至VRS，由相关人员进行检修。
3，补线：将金线焊在缺口或凹陷上，以防止电性不良;
三、压合;顾名思义是将多个内层板压合成一张板子;
1，棕化：棕化可以增加板子和树脂之间的附着力，以及增加铜面的润湿性;
2，铆合：，将PP裁成小张及正常尺寸使内层板与对应的PP牟合
3，叠合压合、打靶、锣边、磨边;
四、钻孔;按照客户要求利用钻孔机将板子钻出直径不同，大小不一的孔洞，使板子之间通孔以便后续加工插件，也可以帮助板子散热;
五、一次铜;为外层板已经钻好的孔镀铜，使板子各层线路导通;
1，去毛刺线：去除板子孔边的毛刺，防止出现镀铜不良;
2，除胶线：去除孔里面的胶渣;以便在微蚀时增加附着力;
3，一铜(pth)：孔内镀铜使板子各层线路导通，同时增加铜厚;
六、外层;外层同第一步内层流程大致相同，其目的是为了方便后续工艺做出线路;
1，前处理：通过酸洗、磨刷及烘干清洁板子表面以增加干膜附着力;
2，压膜：将干膜贴在PCB基板表层，为后续的图像转移做准备;
3，曝光：进行UV光照射，使板子上的干膜形成聚合和未聚合的状态;
4，显影：将在曝光过程中没有聚合的干膜溶解，留下间距;
七、二次铜与蚀刻;二次镀铜，进行蚀刻;
1，二铜：电镀图形，为孔内没有覆盖干膜的地方渡上化学铜;同时进一步增加导电性能和铜厚，然后经过镀锡以保护蚀刻时线路、孔洞的完整性;
2，SES：通过去膜、蚀刻、剥锡等工艺处理将外层干膜(湿膜)附着区的底铜蚀刻，外层线路至此制作完成;
八、阻焊：可以保护板子，防止出现氧化等现象;
1，前处理：进行酸洗、超声波水洗等工艺清除板子氧化物，增加铜面的粗糙度;
2，印刷：将PCB板子不需要焊接的地方覆盖阻焊油墨，起到保护、绝缘的作用;
3，预烘烤：烘干阻焊油墨内的溶剂，同时使油墨硬化以便曝光;
4，曝光：通过UV光照射固化阻焊油墨，通过光敏聚合作用形成高分子聚合物;
5，显影：去除未聚合油墨内的碳酸钠溶液;
6，后烘烤：使油墨完全硬化;
九、文字;印刷文字;
1，酸洗：清洁板子表面，去除表面氧化以加强印刷油墨的附着力;
2，文字：印刷文字，方便进行后续焊接工艺;
十、表面处理OSP;将裸铜板待焊接的一面经涂布处理,形成一层有机皮膜,以防止生锈氧化;
十一、成型;锣出客户所需要的板子外型,方便客户进行SMT贴片与组装;
十二、飞针测试;测试板子电路，避免短路板子流出;
十三、FQC;最终检测，完成所有工序后进行抽样全检;
十四、包装、出库;将做好的PCB板子真空包装，进行打包发货，完成交付;

电路设计技巧
PCB设计流程
一般PCB基本设计流程如下：前期准备->PCB结构设计->PCB布局->布线->布线优化和丝印->网络和DRC检查和结构检查->制版。
第一：前期准备。这包括准备元件库和原理图。“工欲善其事，必先利其器”，要做出一块好的板子，除了要设计好原理之外，还要画得好。在进行PCB设计之前，首先要准备好原理图SCH的元件库和PCB的元件库。元件库可以用peotel自带的库，但一般情况下很难找到合适的，最好是自己根据所选器件的标准尺寸资料自己做元件库。原则上先做PCB的元件库，再做SCH的元件库。PCB的元件库要求较高，它直接影响板子的安装；SCH的元件库要求相对比较松，只要注意定义好管脚属性和与PCB元件的对应关系就行。PS：注意标准库中的隐藏管脚。之后就是原理图的设计，做好后就准备开始做PCB设计了。
第二：PCB结构设计。这一步根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位，在PCB设计环境下绘制PCB板面，并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。并充分考虑和确定布线区域和非布线区域（如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域）。
第三：PCB布局。布局说白了就是在板子上放器件。这时如果前面讲到的准备工作都做好的话，就可以在原理图上生成网络表（Design->CreateNetlist），之后在PCB图上导入网络表（Design->LoadNets）。就看见器件哗啦啦的全堆上去了，各管脚之间还有飞线提示连接。然后就可以对器件布局了。一般布局按如下原则进行：
①．按电气性能合理分区，一般分为：数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)、模拟电路区
(怕干扰)、功率驱动区（干扰源）；
②．完成同一功能的电路，应尽量靠近放置，并调整各元器件以保证连线最为简洁；同时，调整各功能块间的相对位置使功能块间的连线最简洁；
③．对于质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度；发热元件应与温度敏感元件分开放置，必要时还应考虑热对流措施；
④．I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边、靠近引出接插件；
⑤．时钟产生器（如：晶振或钟振）要尽量靠近用到该时钟的器件；
⑥．在每个集成电路的电源输入脚和地之间，需加一个去耦电容（一般采用高频性能好的独石电容）；电路板空间较密时，也可在几个集成电路周围加一个钽电容。
⑦．继电器线圈处要加放电二极管（1N4148即可）；
⑧．布局要求要均衡，疏密有序，不能头重脚轻或一头沉
——需要特别注意，在放置元器件时，一定要考虑元器件的实际尺寸大小（所占面积和高度）、元器件之间的相对位置，以保证电路板的电气性能和生产安装的可行性和便利性同时，应该在保证上面原则能够体现的
前提下，适当修改器件的摆放，使之整齐美观，如同样的器件要摆放整齐、方向一致，不能摆得“错落有致”。这个步骤关系到板子整体形象和下一步布线的难易程度，所以一点要花大力气去考虑。布局时，对不太肯定的地方可以先作初步布线，充分考虑。

1.1 PCB扮演的角色
PCB的功能为提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子电路零件接 合的基地，以组成一个具特定功能的模块或成品。所以PCB在整个电子产 品中，扮演了整合连结总其成所有功能的角色，也因此时常电子产品功能故 障时，最先被质疑往往就是PCB。图1.1是电子构装层级区分示意。
1.2 PCB的演变
1.早于1903年Mr. Albert Hanson首创利用"线路"(Circuit)观念应用于电话交换机系统。它是用金属箔予以切割成线路导体，将之黏着于石蜡纸上，上面同样贴上一层石蜡纸，成了现今PCB的机构雏型。见图1.2
2. 至1936年，Dr Paul Eisner真正发明了PCB的制作技术，也发表多项专利。而今日之print-etch(photoimage transfer)的技术，就是沿袭其发明而来的。
1.3 PCB种类及制法
在材料、层次、制程上的多样化以适 合 不同的电子产品及其特殊需求。 以下就归纳一些通用的区别办法，来简单介绍PCB的分类以及它的制造方 法。
1.3.1 PCB种类
A. 以材质分
a. 有机材质
酚醛树脂、玻璃纤维/环氧树脂、Polyimide、BT/Epoxy等皆属之。
b. 无机材质
铝、Copper-invar-copper、ceramic等皆属之。主要取其散热功能
B. 以成品软硬区分
a. 硬板 Rigid PCB
b.软板 Flexible PCB 见图1.3
c.软硬板 Rigid-Flex PCB 见图1.4
C. 以结构分
D. 依用途分：通信/耗用性电子/军用/计算机/半导体/电测板…,见图1.8 BGA.
另有一种射出成型的立体PCB，因使用少，不在此介绍。
1.3.2制造方法介绍
A. 减除法，其流程见图1.9
B. 加成法，又可分半加成与全加成法，见图1.10 1.11
C. 尚有其它因应IC封装的变革延伸而出的一些先进制程，本光盘仅提及但不详加介绍，因有许多尚属机密也不易取得，或者成熟度尚不够。 本光盘以传统负片多层板的制程为主轴，深入浅出的介绍各个制程，再辅以先进技术的观念来探讨未来的PCB走势。
2.3.1客户必须提供的数据：

电子厂或装配工厂，委托PCB SHOP生产空板（Bare Board）时，必须提供下列数据以供制作。见表料号数据表-供制前设计使用.

上表数据是必备项目，有时客户会提供一片样品, 一份零件图，一份保证书（保证制程中使用之原物料、耗料等不含某些有毒物质）等。这些额外数据，厂商须自行判断其重要性，以免误了商机。

2.3.2 .资料审查

面对这么多的数据，制前设计工程师接下来所要进行的工作程序与重点，如下所述。
A. 审查客户的产品规格，是否厂内制程能力可及，审查项目见承接料号制程能力检查表.
B.原物料需求（BOM-Bill of Material）
根据上述资料审查分析后，由BOM的展开，来决定原物料的厂牌、种类及规格。主要的原物料包括了：基板（Laminate）、胶片（Prepreg）、铜箔（Copper foil）、防焊油墨（Solder Mask）、文字油墨（Legend）等。另外客户对于Finish的规定,将影响流程的选择,当然会有不同的物料需求与规格，例如：软、硬金、喷钖、OSP等。
表归纳客户规范中，可能影响原物料选择的因素。
C. 上述乃属新数据的审查, 审查完毕进行样品的制作.若是旧数据,则须Check有无户ECO (Engineering Change Order) ,然后再进行审查.
D.排版

排版的尺寸选择将影响该料号的获利率。因为基板是主要原料成本（排版最佳化，可减少板材浪费）；而适当排版可提高生产力并降低不良率。

有些工厂认为固定某些工作尺寸可以符合最大生产力，但原物料成本增加很多.下列是一些考虑的方向：

一般制作成本，直、间接原物料约占总成本30~60%，包含了基板、胶片、铜箔、防焊、干膜、钻头、重金属（铜、钖、铅），化学耗品等。而这些原物料的耗用，直接和排版尺寸恰当与否有关系。大部份电子厂做线路Layout时，会做连片设计，以使装配时能有最高的生产力。因此，PCB工厂之制前设计人员，应和客户密切沟通，以使连片Layout的尺寸能在排版成工作PANEL时可有最佳的利用率。要计算最恰当的排版，须考虑以下几个因素。

a.基材裁切最少刀数与最大使用率（裁切方式与磨边处理须考虑进去）。

b.铜箔、胶片与干膜的使用尺寸与工作PANEL的尺寸须搭配良好，以免浪费。

c.连片时，piece间最小尺寸，以及板边留做工具或对位系统的最小尺寸。

d.各制程可能的最大尺寸限制或有效工作区尺寸.
e.不同产品结构有不同制作流程，及不同的排版限制，例如，金手指板，其排版间距须较大且有方向的考虑，其测试治具或测试次序规定也不一样。 较大工作尺寸，可以符合较大生产力，但原物料成本增加很多,而且设备制程能力亦需提升，如何取得一个平衡点，设计的准则与工程师的经验是相当重要的。
2.3.3 着手设计
所有数据检核齐全后，开始分工设计：
A. 流程的决定(Flow Chart) 由数据审查的分析确认后，设计工程师就要决定最适切的流程步骤。 传统多层板的制作流程可分作两个部分:内层制作和外层制作.以下图标几种代 表性流程供参考.见图2.3 与 图2.4

B. CAD/CAM作业

a. 将Gerber Data 输入所使用的CAM系统，此时须将apertures和shapes定义好。目前，己有很多PCB CAM系统可接受IPC-350的格式。部份CAM系统可产生外型NC Routing 档，不过一般PCB Layout设计软件并不会产生此文件。 有部份专业软件或独立或配合NC Router,可设定参数直接输出程序.

Shapes 种类有圆、正方、长方,亦有较复杂形状，如内层之thermal pad等。着手设计时，Aperture code和shapes的关连要先定义清楚，否则无法进行后面一系列的设计。

b. 设计时的Check list
依据check list审查后，当可知道该制作料号可能的良率以及成本的预估。
c. Working Panel排版注意事项：

－PCB Layout工程师在设计时，为协助提醒或注意某些事项，会做一些辅助的记号做参考，所以必须在进入排版前，将之去除。下表列举数个项目，及其影响。

－排版的尺寸选择将影响该料号的获利率。因为基板是主要原料成本（排版最佳化，可减少板材浪费）；而适当排版可提高生产力并降低不良率。

有些工厂认为固定某些工作尺寸可以符合最大生产力，但原物料成本增加很多.下列是一些考虑的方向：

一般制作成本，直、间接原物料约占总成本30~60%，包含了基板、胶片、铜箔、防焊、干膜、钻头、重金属（铜、钖、铅、金），化学耗品等。而这些原物料的耗用，直接和排版尺寸恰当与否有关系。大部份电子厂做线路Layout时，会做连片设计，以使装配时能有最高的生产力。因此，PCB工厂之制前设计人员，应和客户密切沟通，以使连片Layout的尺寸能在排版成工作PANEL时可有最佳的利用率。要计算最恰当的排版，须考虑以下几个因素。

1.基材裁切最少刀数与最大使用率（裁切方式与磨边处理须考虑进去）。

2.铜箔、胶片与干膜的使用尺寸与工作PANEL的尺寸须搭配良好，以免浪费。

3.连片时，piece间最小尺寸，以及板边留做工具或对位系统的最小尺寸。
4.各制程可能的最大尺寸限制或有效工作区尺寸.

5不同产品结构有不同制作流程，及不同的排版限制，例如，金手指板，其排版间距须较大且有方向的考虑，其测试治具或测试次序规定也不一样。

较大工作尺寸，可以符合较大生产力，但原物料成本增加很多,而且设备制程能力亦需提升，如何取得一个平衡点，设计的准则与工程师的经验是相当重要的。

－进行working Panel的排版过程中，尚须考虑下列事项，以使制程顺畅，表排版注意事项 。
d. 底片与程序：

－底片Artwork 在CAM系统编辑排版完成后，配合D-Code档案，而由雷射绘图机（Laser Plotter）绘出底片。所须绘制的底片有内外层之线路，外层之防焊，以及文字底片。

由于线路密度愈来愈高，容差要求越来越严谨，因此底片尺寸控制，是目前很多PCB厂的一大课题。表是传统底片与玻璃底片的比较表。玻璃底片使用比例已有提高趋势。而底片制造商亦积极研究替代材料，以使尺寸之安定性更好。例如干式做法的铋金属底片.

一般在保存以及使用传统底片应注意事项如下：

1.环境的温度与相对温度的控制

2.全新底片取出使用的前置适应时间
3.取用、传递以及保存方式

4.置放或操作区域的清洁度

－程序

含一,二次孔钻孔程序，以及外形Routing程序其中NC Routing程序一般须另行处理

e. DFM－Design for manufacturing .Pcb lay-out 工程师大半不太了解，PCB制作流程以及各制程需要注意的事项，所以在Lay-out线路时，仅考虑电性、逻辑、尺寸等，而甚少顾及其它。PCB制前设计工程师因此必须从生产力，良率等考虑而修正一些线路特性，如圆形接线PAD修正成泪滴状，见图2.5,为的是制程中PAD一孔对位不准时，尚能维持最小的垫环宽度。

但是制前工程师的修正，有时却会影响客户产品的特性甚或性能，所以不得不谨慎。PCB厂必须有一套针对厂内制程上的特性而编辑的规范除了改善产品良率以及提升生产力外，也可做为和PCB线路Lay-out人员的沟通语言，见图2.6 .

C. Tooling
指AOI与电测Netlist档..AOI由CAD reference文件产生AOI系统可接受的数据、且含容差，而电测Net list档则用来制作电测治具Fixture。