PCB板制造工艺详解

印刷电路板（Printed Circuit Board，简称PCB）是电子产品中不可或缺的核心组件，被称为“电子产品之母”。它承载着电子元器件，并提供电气连接和机械支撑。随着电子技术的飞速发展，PCB的制造工艺也日益复杂和精密，以满足高密度、高性能、小型化和高可靠性的要求。本篇文章将深入探讨PCB板的各种制造工艺，从基础分类到详细的生产流程，旨在提供一个全面而深入的理解。

一、 印刷电路板（PCB）概述

印刷电路板，顾名思义，是通过印刷技术在绝缘基材上形成导电图形，以实现电子元器件之间电气连接的板状结构。它的主要功能包括：

• 提供电气连接：通过导线、焊盘、过孔等结构，将各种电子元器件连接起来，形成完整的电路功能。

• 提供机械支撑：作为元器件的安装载体，确保元器件在电路板上的稳固安装。

• 散热功能：通过铜箔的导热性，辅助元器件散热，保持电路板的正常工作温度。

• 屏蔽功能：某些特定层可以起到电磁屏蔽作用，减少电磁干扰。

PCB的出现极大地简化了电子产品的组装过程，提高了生产效率和产品可靠性，是现代电子工业的基石。

二、 PCB板的分类

PCB板可以根据其结构、材料、层数和应用特点进行多种分类。了解这些分类有助于理解不同工艺的适用性。

2.1 按层数分类

• 单面板（Single-Sided PCB）单面板是最简单、成本最低的PCB类型。它只有一面覆有导电图形，元器件通常安装在没有导电图形的一面，通过孔洞将引脚穿过板子，在另一面进行焊接。由于其结构简单，主要用于对性能要求不高、电路相对简单的产品，如计算器、收音机、玩具等。其制造工艺相对简单，主要包括覆铜板切割、印刷图形、蚀刻、钻孔、阻焊、字符印刷和冲压成型等步骤。

• 双面板（Double-Sided PCB）双面板在绝缘基材的两面都覆有导电图形。为了实现两面电路的互连，双面板通常会通过“过孔”（Via）技术将两面的导线连接起来。过孔可以是通孔（Through-hole）、盲孔（Blind Via）或埋孔（Buried Via）。双面板的布线密度比单面板高，可以实现更复杂的电路功能，广泛应用于计算机、通信设备、工业控制等领域。其制造工艺比单面板复杂，增加了孔金属化（PTH）等关键步骤。

• 多层板（Multi-Layer PCB）多层板是由两层或两层以上的导电图形层通过绝缘层（介质层）粘合在一起的PCB。最常见的多层板有四层、六层、八层，甚至更多层。多层板的层间通过电镀通孔、盲孔或埋孔实现电气连接。与单面板和双面板相比，多层板具有更高的布线密度、更小的尺寸、更好的电磁兼容性（EMC）和信号完整性。它广泛应用于高性能计算机、服务器、通信基站、航空航天、医疗设备等高端电子产品中。多层板的制造工艺最为复杂，涉及内层制作、层压、钻孔、孔金属化等多个精密步骤。

2.2 按软硬度分类

• 刚性板（Rigid PCB）刚性板是最常见的PCB类型，其基材是坚硬的，不能弯曲。它具有良好的机械强度和尺寸稳定性，能够为元器件提供稳定的支撑。刚性板的材料通常是环氧树脂玻璃布基材（FR-4），也包括CEM系列、高频板材（如PTFE）等。

• 挠性板（Flexible PCB，FPC）挠性板，简称软板，是一种具有良好弯曲性能的PCB。其基材通常是聚酰亚胺（Polyimide，PI）或聚酯（Polyester，PET）薄膜。软板可以根据需要进行弯曲、折叠，以适应狭小的空间或实现三维连接，广泛应用于手机、数码相机、可穿戴设备、医疗器械等领域。软板的制造工艺与刚性板有显著差异，尤其在材料选择、图形转移和覆盖膜应用等方面。

• 刚挠结合板（Rigid-Flex PCB）刚挠结合板是刚性板和挠性板的结合体，在同一块板上同时存在刚性区域和挠性区域。它结合了刚性板的稳定性和挠性板的弯曲性，可以减少连接器和线束的使用，提高产品可靠性，并实现更紧凑的设计。刚挠结合板的制造工艺最为复杂，需要将刚性板和挠性板的工艺流程巧妙地结合起来。

2.3 按高密度互连技术分类

• 高密度互连板（High-Density Interconnect，HDI PCB）HDI板是采用微盲埋孔技术、积层法制造的具有较高布线密度的新型PCB。它通常采用激光钻孔、导电胶填充、电镀填孔等先进技术，以实现更小的孔径、更细的线宽/线距和更高的层间互连密度。HDI板可以有效减少PCB的尺寸和重量，提高电气性能，广泛应用于智能手机、平板电脑、笔记本电脑等小型化和高性能电子产品。HDI板的制造工艺是目前PCB制造领域最前沿的技术之一。

三、 PCB板制造工艺流程总览

PCB的制造是一个复杂的多步骤过程，涉及材料、化学、机械、光学、电子等多个学科的交叉应用。尽管不同类型的PCB（单面板、双面板、多层板、软板、HDI板）在具体工艺细节上有所差异，但其核心流程和主要阶段是相似的。以下是一个典型的多层刚性PCB制造流程总览：

1. 工程设计与数据准备（CAM）：接收客户设计数据，进行可制造性分析（DFM），生成生产文件。

2. 覆铜板切割：将大尺寸覆铜板切割成适合生产的尺寸。

3. 内层图形制作（仅多层板）：

• 内层清洁与预处理。

• 内层干膜贴附。

• 内层曝光与显影。

• 内层蚀刻。

• 内层去膜。

• 内层自动光学检测（AOI）。

• 内层氧化（黑化/棕化）处理。

4. 层压（仅多层板）：将内层板、半固化片（PP）和铜箔按设计堆叠，通过高温高压压合。

5. 钻孔：在层压好的板材上钻出各种孔洞（通孔、盲孔、埋孔）。

6. 去毛刺与孔壁清洁：去除钻孔产生的毛刺，清洁孔壁。

7. 化学沉铜（PTH）：在钻孔的孔壁上沉积一层薄薄的化学铜，实现绝缘孔壁的导电化。

8. 全板电镀（一次铜）：在整个板面和孔壁上电镀一层铜，增加铜厚。

9. 外层图形制作：

• 外层干膜贴附。

• 外层曝光与显影。

• 外层图形电镀（二次铜和镀锡/铅锡/镍金）。

• 外层去膜。

• 外层蚀刻（去铜）。

• 外层去锡/铅锡。

10. 阻焊（Solder Mask）：

• 板面清洁与粗化。

• 涂布液态感光阻焊油墨或贴附干膜阻焊。

• 预烘。

• 曝光。

• 显影。

• 固化（最终烘烤）。

11. 字符印刷（Legend/Silkscreen）：在阻焊层上印刷元器件标识、型号等字符。

12. 表面处理：在焊盘上形成可焊性保护层（如HASL、ENIG、OSP等）。

13. 成型（Profiling）：通过铣边（锣板）或V割（V-scoring）将大板分割成独立的PCB单元。

14. 电气测试（E-Test）：对每块PCB进行开路/短路测试，确保电气连接正确。

15. 最终检验（FQC）与包装：外观检查、尺寸检查，并进行真空包装。

接下来，我们将对这些关键工艺环节进行详细阐述。

四、 PCB板制造关键工艺详解

4.1 工程设计与数据准备（CAM）

这是PCB制造的起点，也是至关重要的一步。客户提供的设计文件（通常是Gerber文件、钻孔文件、网表文件等）需要经过专业的CAM（Computer Aided Manufacturing）工程师处理。

• 数据导入与转换：将客户提供的各种格式的设计数据导入到CAM系统中。

• 可制造性设计（DFM）分析：这是CAM阶段的核心任务。工程师会根据工厂的生产能力、工艺限制和客户要求，对设计数据进行全面检查，包括：

• 线宽/线距检查：确保导线宽度和导线间距符合最小生产能力。

• 焊盘尺寸与孔径检查：核对焊盘大小和钻孔直径是否符合要求。

• 阻焊桥检查：确保阻焊层在相邻焊盘之间有足够的隔离，防止短路。

• 过孔设计检查：检查过孔类型、尺寸和位置是否合理。

• 叠层结构检查：核对多层板的层压结构是否符合设计规范。

• 阻抗匹配分析：对于有阻抗控制要求的板子，进行阻抗计算和调整。

• 图形完整性检查：检查图形是否存在开路、短路、断线、缺口等缺陷。

• 拼版优化：根据生产效率和材料利用率，将多个PCB单元拼接到一个大生产板上。

• 生成生产文件：经过DFM分析和优化后，CAM工程师会输出各种生产所需的指令文件，如钻孔文件、曝光文件、铣边文件、测试文件等，这些文件将直接指导后续的生产设备。

4.2 覆铜板切割

覆铜板（CCL）是制造PCB的基础材料，通常是大尺寸的板材。在生产开始前，需要根据CAM部门提供的拼版尺寸，将大张的覆铜板切割成适合生产线尺寸的小板。切割过程需要精确控制尺寸，并确保切边整齐，避免材料浪费和后续加工困难。

4.3 内层图形制作（仅多层板）

多层板的内层图形制作是其复杂性的主要体现，需要高度的精度和洁净度。

• 内层清洁与预处理：覆铜板表面可能存在灰尘、油污或氧化层，需要通过刷磨、化学清洗等方式彻底清洁，并进行微蚀刻，增加铜面粗糙度，以提高后续干膜的附着力。

• 内层干膜贴附：在清洁后的覆铜板铜面上，通过热压方式贴附一层感光干膜。干膜是一种光敏聚合物薄膜，在曝光后会发生聚合反应，形成抗蚀刻的保护层。

• 内层曝光：将贴有干膜的覆铜板与内层图形底片（菲林）对齐，通过曝光机进行紫外线照射。紫外线会透过底片上的透明区域（即设计图形区域），使干膜发生光聚合反应，形成不溶于显影液的区域。而底片上的黑色区域则阻挡紫外线，使干膜保持可溶状态。

• 内层显影：曝光后的板子进入显影机，通过显影液（通常是碳酸钠溶液）将未曝光区域的干膜溶解并冲洗掉，留下曝光区域的干膜作为抗蚀刻层，从而在铜面上形成与设计图形一致的干膜图形。

• 内层蚀刻：显影后的板子进入蚀刻机。蚀刻液（如氯化铁、氯化铜等）会腐蚀掉没有干膜保护的裸露铜箔，而有干膜保护的区域则保留下来，形成内层导电图形。蚀刻过程需要精确控制蚀刻速度和蚀刻量，以确保线宽线距的精度。

• 内层去膜：蚀刻完成后，通过去膜液（如氢氧化钠溶液）将残留在导电图形上的干膜完全去除，露出干净的铜导线。

• 内层自动光学检测（AOI）：这是内层制作的关键质量控制环节。AOI设备通过高速扫描和图像处理技术，自动检测内层图形是否存在开路、短路、缺口、残铜、线宽线距异常等缺陷。任何检测到的缺陷都会被标记出来，以便人工修复或报废。AOI的精度和效率远高于人工目检，是确保内层质量的重要保障。

• 内层氧化（黑化/棕化）处理：内层板在层压前需要进行氧化处理，通常是黑化或棕化。这个过程会在铜表面形成一层均匀的氧化层，增加铜面的粗糙度，提高与半固化片（PP）的结合力，防止层压后出现分层或滑移。

4.4 层压

层压是将内层板、半固化片（Prepreg，简称PP）和铜箔（外层）通过高温高压粘合在一起，形成多层板的过程。

• 材料准备：

• 内层板：经过AOI检测合格并进行过氧化处理的内层板。

• 半固化片（PP）：由玻璃纤维布浸渍环氧树脂并经过半固化处理的绝缘材料。它在高温下会软化、流动并固化，起到粘合和绝缘的作用。PP的厚度、树脂含量和玻璃纤维类型会影响最终板的厚度、介电性能和阻抗。

• 铜箔：用于形成外层导电图形的纯铜薄片。

• 叠层：根据设计要求，将内层板、PP和铜箔按照特定的顺序和方向进行精确堆叠。叠层过程需要在洁净室中进行，以避免灰尘和异物进入，影响层压质量。

• 压合：叠层好的板材被放入层压机中，在设定的温度、压力和时间条件下进行压合。

• 温度：通常在180-200°C左右，使PP中的树脂熔化、流动并充分填充层间空隙。

• 压力：通常在20-40 kg/cm²，确保各层紧密结合，排除气泡。

• 时间：根据板材厚度和层数，通常需要数小时，确保树脂完全固化。 压合完成后，多层板的结构就基本形成了。

4.5 钻孔

钻孔是在层压好的板材上钻出各种孔洞，包括元器件插装孔、导通孔（过孔）以及定位孔等。钻孔的精度直接影响到后续的孔金属化和元器件安装。

• 机械钻孔：这是最常用的钻孔方式。使用高速旋转的钻头（通常是硬质合金钻头）对板材进行钻孔。钻孔机是高精度的数控设备，能够根据CAM数据自动定位和钻孔。钻孔参数（如转速、进给速度）需要根据孔径大小和板材厚度进行优化，以减少钻孔毛刺和孔壁粗糙度。

• 激光钻孔：主要用于HDI板的微孔（通常孔径小于0.15mm）钻孔，以及盲孔和埋孔的制作。激光钻孔具有非接触、高精度、高效率的特点，能够钻出更小的孔径和更陡峭的孔壁。常用的激光钻孔技术包括CO2激光和UV激光。CO2激光主要用于钻介质层，而UV激光可以钻铜和介质。

• 钻孔质量控制：钻孔后需要检查孔径、孔位精度、孔壁质量（是否有毛刺、粗糙度）等。

4.6 去毛刺与孔壁清洁

钻孔过程中，孔壁会产生一些树脂碎屑和铜粉，形成毛刺。这些毛刺会影响后续的化学沉铜质量。

• 去毛刺：通过刷磨、高压水冲洗或等离子体处理等方式去除孔口和孔壁上的毛刺。

• 孔壁清洁与粗化（Desmear/Etchback）：这一步至关重要，目的是去除孔壁上的钻污（树脂碎屑），并对树脂进行微蚀刻，使孔壁的树脂部分形成微粗糙结构，增加后续化学沉铜的附着力。常用的方法包括：

• 高锰酸钾法：通过强氧化剂高锰酸钾溶液对孔壁树脂进行氧化蚀刻。

• 等离子体法：利用等离子体（如氧等离子体）对孔壁进行干法处理，去除钻污并粗化孔壁。 去毛刺和孔壁清洁是确保孔金属化质量的关键预处理步骤。

4.7 化学沉铜（Electroless Copper Deposition，PTH）

化学沉铜的目的是在经过清洁和粗化处理的绝缘孔壁上沉积一层薄薄的导电铜层，使其具备导电能力，为后续的电镀铜做准备。

• 活化：将板子浸入活化液中，活化液中含有钯离子等催化剂。钯离子吸附在孔壁上，形成催化中心。

• 加速：去除多余的钯离子，使催化中心暴露出来。

• 化学沉铜：将活化后的板子浸入化学沉铜液中。化学沉铜液含有铜离子、甲醛（还原剂）、络合剂、稳定剂等。在催化剂的作用下，甲醛还原铜离子，使其在孔壁上均匀沉积成一层薄薄的化学铜层（通常厚度为0.2-1.0微米）。 化学沉铜是实现孔金属化的第一步，其质量直接影响到后续电镀铜的均匀性和结合力。

4.8 全板电镀（一次铜）

化学沉铜后的板子，其孔壁和板面都覆盖了一层薄薄的化学铜。为了增加铜层厚度以满足电气性能和机械强度要求，需要进行全板电镀。

• 电镀原理：板子作为阴极，通过直流电将电镀液中的铜离子还原，使其均匀沉积在整个板面和孔壁的化学铜层上。

• 电镀液：通常是酸性硫酸铜电镀液，含有硫酸铜、硫酸、氯离子和各种添加剂（如光亮剂、整平剂、润湿剂等），以控制镀层质量。

• 电镀设备：自动化电镀线，包括多个槽体，板子通过轨道在槽体间移动。

• 镀层厚度：一次铜的厚度通常在5-10微米，用于增强孔壁的导电性，并为后续的图形电镀提供更厚的基底。

4.9 外层图形制作

外层图形制作与内层类似，但多了一个图形电镀的步骤，因此被称为“图形电镀法”。

• 外层清洁与预处理：与内层类似，清洁板面，确保干膜附着良好。

• 外层干膜贴附：在一次铜后的板面贴附感光干膜。

• 外层曝光与显影：与内层类似，通过曝光和显影在板面形成与设计图形相反的干膜图形，即需要保留铜的区域被干膜覆盖，而不需要保留铜的区域（即后续要蚀刻掉的区域）则裸露出来。

• 外层图形电镀（二次铜和镀锡/铅锡/镍金）：这是外层图形制作的关键步骤。

• 镀锡：最常用，锡层作为蚀刻阻剂，在后续蚀刻铜时保护其下的铜层不被腐蚀。

• 镀铅锡：早期常用，但由于环保原因，现在已基本被纯锡或镍金取代。

• 镀镍金：对于需要高可靠性或特殊表面处理的板子，会在铜层上电镀一层镍和一层金，金层作为蚀刻阻剂。

• 二次铜电镀：在显影后裸露的铜面上（包括孔内和焊盘、线路区域）电镀一层较厚的铜，通常厚度为15-25微米，以达到最终要求的铜厚。

• 镀锡/铅锡/镍金：在电镀铜层上再电镀一层抗蚀刻金属层。

• 外层去膜：图形电镀完成后，使用去膜液将干膜完全去除，露出其下未被镀锡/铅锡/镍金覆盖的裸露铜层。

4.10 外层蚀刻（去铜）

去膜后，板面上存在两种铜：一种是受镀锡/铅锡/镍金保护的铜（即最终的线路和焊盘），另一种是裸露的铜（即需要去除的背景铜）。

• 蚀刻：板子进入蚀刻机，蚀刻液（如碱性蚀刻液）会腐蚀掉没有保护的裸露铜层，而镀锡/铅锡/镍金层则作为抗蚀剂保护其下的铜层不被腐蚀。

• 去锡/铅锡：如果之前镀的是锡或铅锡，蚀刻完成后需要使用退锡液或退铅锡液将其去除，露出最终的铜线路和焊盘。如果镀的是镍金，则金层会保留作为最终的表面处理层。 这一步完成后，PCB板的导电图形就完全形成了。

4.11 阻焊（Solder Mask）

阻焊层，俗称绿油，是PCB表面的一层非导电保护层，通常为绿色，但也有蓝色、黑色、白色等。它的作用是：

• 防止短路：覆盖在导线和非焊盘区域，防止焊接时锡桥搭接造成短路。

• 防止氧化：保护铜导线免受空气氧化和湿气侵蚀。

• 绝缘保护：提高绝缘性能，防止电路板受到物理损伤。

• 辅助焊接：在焊盘上形成开窗，引导锡膏和元器件引脚准确对位。

阻焊工艺流程：

• 板面清洁与粗化：在涂布阻焊油墨前，板面必须彻底清洁，并进行微蚀刻粗化，以提高阻焊油墨的附着力。

• 涂布阻焊油墨：

• 液态感光阻焊油墨（Liquid Photoimageable Solder Mask，LPI）：这是最常用的方式。通过丝网印刷、喷涂或淋涂的方式将液态阻焊油墨均匀涂布在板子表面。

• 干膜阻焊：类似于干膜，通过热压贴附。

• 预烘：涂布后的油墨需要进行预烘，蒸发掉溶剂，使油墨表面干燥但不完全固化。

• 曝光：将预烘后的板子与阻焊底片（菲林）对齐，通过紫外线曝光。底片上需要焊盘开窗的区域是透明的，曝光后油墨会聚合固化；而其他区域是黑色的，油墨不固化。

• 显影：曝光后的板子进入显影机，用显影液将未曝光（未固化）的油墨冲洗掉，露出焊盘区域，形成阻焊开窗。

• 固化（最终烘烤）：显影后的板子需要进行高温烘烤，使阻焊油墨完全固化，形成坚硬、耐磨、耐化学腐蚀的保护层。

4.12 字符印刷（Legend/Silkscreen）

字符层，俗称白油或字符，是在阻焊层上印刷的各种标识信息，如元器件位号（R1、C2）、元器件型号、生产日期、公司Logo等。通常使用白色油墨，但也可以是黑色、黄色等。

• 丝网印刷：将字符油墨通过丝网印刷的方式印刷到阻焊层上。

• 喷墨印刷：对于高精度或小批量生产，也可以使用喷墨打印机直接在板子上印刷字符。

• 固化：印刷后的字符油墨需要进行烘烤固化。

4.13 表面处理

表面处理的目的是在裸露的铜焊盘上形成一层可焊性好、耐氧化的保护层，以便于元器件的焊接和长期储存。常见的表面处理工艺包括：

• 热风整平（Hot Air Solder Leveling，HASL/Lead-Free HASL）HASL是最传统的表面处理方式。将PCB浸入熔融的焊锡（有铅或无铅）中，然后通过热风刀将多余的焊锡吹平，使焊盘表面形成一层均匀的锡铅合金或纯锡层。

• 优点：成本低，可焊性好，适用于各种焊接方式。

• 缺点：表面平整度相对较差，不适用于细间距（Fine Pitch）元器件焊接，高温过程可能对板子造成热冲击。

• 化学镀镍金（Electroless Nickel Immersion Gold，ENIG）ENIG是一种非常常见的表面处理方式，尤其适用于细间距和BGA封装。首先在铜焊盘上化学沉积一层镍（作为阻挡层），然后在镍层上再化学沉积一层薄薄的浸金层。金层具有良好的抗氧化性和可焊性，镍层则提供机械强度和阻挡铜扩散。

• 优点：表面平整度极佳，可焊性好，储存寿命长，适用于细间距和BGA。

• 缺点：成本相对较高，可能存在“黑盘”问题（镍层氧化导致焊接不良）。

• 有机可焊性保护剂（Organic Solderability Preservative，OSP）OSP是一种环保的表面处理方式。它在铜焊盘表面形成一层有机化合物薄膜，保护铜不被氧化。在焊接时，这层有机膜会挥发，露出新鲜的铜面进行焊接。

• 优点：成本低，环保，表面平整度好，适用于细间距。

• 缺点：储存寿命相对较短，多次回流焊后可焊性会下降，不适用于压接或绑定。

• 化学沉锡（Immersion Tin，ImSn）通过化学置换反应在铜焊盘表面沉积一层薄薄的锡层。

• 优点：表面平整度好，可焊性好，适用于细间距。

• 缺点：锡层较薄，储存寿命有限，锡须问题（Whisker）风险。

• 化学沉银（Immersion Silver，ImAg）通过化学置换反应在铜焊盘表面沉积一层薄薄的银层。

• 优点：表面平整度好，可焊性好，成本适中。

• 缺点：银层易氧化变色，储存寿命有限，对环境污染敏感。

• 电镀镍金（Hard Gold Plating）通常用于金手指（连接器插拔区域）或需要频繁插拔、高耐磨性的区域。通过电镀方式在铜层上镀一层镍，再镀一层较厚的硬金（含有少量钴或其他合金元素）。

• 优点：硬度高，耐磨性极佳，接触电阻低。

• 缺点：成本非常高，不适用于焊接，只能用于特定区域。

• 化学镍钯金（Electroless Nickel Electroless Palladium Immersion Gold，ENEPIG）ENEPIG是ENIG的升级版，在镍和金之间增加了一层钯层。钯层可以有效防止镍层氧化，从而避免ENIG的“黑盘”问题，同时提供更好的可焊性和可靠性。

• 优点：结合了ENIG和OSP的优点，可焊性极佳，可靠性高，无黑盘风险，适用于各种焊接方式和绑定。

• 缺点：成本最高。

4.14 成型（Profiling）

成型是将大生产板分割成独立的PCB单元的过程。

• 铣边（Routing/锣板）：使用数控铣床，通过高速旋转的铣刀将PCB板按照设计的外形轮廓进行切割。铣边精度高，可以切割出任意形状的板子，是目前最常用的成型方式。

• V割（V-scoring）：在PCB板的上下两面预先切割出V形槽，使板子在V形槽处变薄，然后通过人工或机器掰断。V割适用于规则形状（如矩形）的板子，效率高，但边缘平整度不如铣边。

• 冲压（Punching）：对于形状简单、产量大的单面板或双面板，可以使用模具进行冲压成型。效率最高，但模具成本高，不适用于复杂形状和多层板。

4.15 电气测试（E-Test）

电气测试是PCB制造过程中的关键质量控制环节，用于检测每块PCB是否存在开路（Open Circuit）和短路（Short Circuit）缺陷。

• 飞针测试（Flying Probe Test）：

• 原理：通过两根或多根可自由移动的探针，根据CAM数据自动接触PCB上的测试点（焊盘、过孔等），测量点与点之间的电阻值，从而判断是否存在开路或短路。

• 优点：无需制作专用测试夹具，编程灵活，适用于小批量、多品种的生产。

• 缺点：测试速度相对较慢。

• 专用测试夹具测试（Fixture Test/Bed of Nails Test）：

• 原理：根据PCB的测试点位置制作一个带有大量探针的专用测试夹具。将PCB放置在夹具上，所有测试点同时接触探针，进行快速的开路/短路测试。

• 优点：测试速度快，适用于大批量生产。

• 缺点：需要制作专用夹具，成本高，不适用于频繁改版的产品。 电气测试是确保PCB电气性能合格的重要手段，所有不合格的板子都会被剔除或修复。

4.16 最终检验（FQC）与包装

• 最终外观检查（Final Quality Control，FQC）：在所有制造工序完成后，对PCB进行全面的外观检查，包括：

• 尺寸检查：核对板子外形尺寸、孔径、板厚等是否符合设计要求。

• 外观缺陷检查：检查板面是否有划伤、脏污、阻焊缺陷、字符模糊、铜箔氧化等。

• 阻焊开窗检查：确保焊盘开窗准确，无阻焊覆盖。

• 表面处理质量检查：检查表面处理层的均匀性、颜色、完整性。

• 层间对位检查：对于多层板，抽检层间对位精度。

• 包装：检查合格的PCB板会进行防潮、防静电的真空包装，并附上标签，以便于运输和储存。

五、 特殊工艺与先进技术

随着电子产品对PCB性能要求的不断提高，一些特殊工艺和先进技术也应运而生。

5.1 高密度互连（HDI）技术

HDI板是PCB制造领域的重要发展方向，其核心在于采用微盲埋孔技术和积层法。

• 微盲孔（Microvia）：孔径通常小于0.15mm（6mil），通过激光钻孔形成。微盲孔可以显著提高布线密度，减少层数，缩小板子尺寸。

• 积层法（Build-up Process）：通过多次层压和钻孔（通常是激光钻孔）来构建HDI板。例如，1+N+1结构表示在核心板（N层）的上下各增加一层HDI层。每增加一层HDI层，都需要重复激光钻孔、化学沉铜、图形电镀、蚀刻等一系列工艺。

• 导电胶填孔/电镀填孔：为了确保微盲孔的可靠性，通常会采用导电胶填充或电镀填孔技术，使孔内完全充满导电材料，提高信号完整性。 HDI技术使得PCB能够适应更小、更轻、功能更强大的电子产品需求。

5.2 挠性板（FPC）制造工艺特点

FPC的制造与刚性板有显著差异，主要体现在材料和部分工艺步骤上。

• 基材：主要使用聚酰亚胺（PI）薄膜，具有优异的柔韧性、耐热性和电气性能。

• 覆盖膜（Coverlay）：类似于刚性板的阻焊层，但FPC使用柔性覆盖膜来保护线路和绝缘。覆盖膜通常是PI薄膜与胶粘剂的组合，通过热压贴合。

• 补强板（Stiffener）：在FPC的特定区域（如连接器区域）会增加刚性补强板（如FR-4或PI补强），以增加机械强度和支撑，方便元器件安装和插拔。

• 图形转移：由于FPC基材较薄且柔软，图形转移和蚀刻需要更精密的控制，以防止变形和损伤。

• 冲压成型：FPC通常采用模具冲压成型，以实现复杂的外形和批量生产。

5.3 刚挠结合板（Rigid-Flex PCB）制造工艺特点

刚挠结合板的制造是刚性板和挠性板工艺的结合，其复杂性最高。

• 设计挑战：需要同时考虑刚性区域的机械强度和挠性区域的弯曲需求，以及刚挠结合处的应力集中问题。

• 层压复杂性：在层压过程中，需要将刚性层、挠性层、半固化片和铜箔精确对位并压合。挠性区域通常不含胶，或使用无胶挠性材料，以保持其弯曲性能。

• 分步加工：部分工艺可能需要分步进行，例如，先完成刚性区域的部分工序，再进行挠性区域的加工，最后再进行整体的层压或后续处理。

• 可靠性要求：刚挠结合板通常用于高可靠性应用，因此对材料选择、工艺控制和最终测试的要求非常严格。

5.4 埋孔与盲孔技术

在多层板和HDI板中，为了节省布线空间和提高布线密度，会使用埋孔和盲孔。

• 盲孔（Blind Via）：连接外层和内层，但不穿透整个板子的孔。通常通过激光钻孔或机械钻孔（深度控制）形成。

• 埋孔（Buried Via）：连接两个或多个内层，但不与任何外层连接的孔。埋孔是在内层制作完成后，在层压前进行钻孔和孔金属化，然后与其它层一起压合形成。 这些孔技术使得PCB能够在有限的空间内实现更复杂的互连。

5.5 阻抗控制

随着信号频率的提高，PCB上的导线不再仅仅是简单的连接，而是需要被视为传输线。阻抗控制就是确保信号在传输线上的阻抗与源端和负载端的阻抗匹配，以避免信号反射、失真和电磁干扰。

• 设计阶段：通过调整线宽、线距、介质厚度、介电常数（Dk）等参数来控制阻抗。

• 制造阶段：严格控制铜厚、介质厚度、蚀刻精度等，以确保最终板的阻抗符合设计要求。通常会使用阻抗测试仪对生产出的板子进行抽样测试。

5.6 材料选择考量

PCB的基材选择对其性能至关重要。

• 介电常数（Dielectric Constant，Dk）：影响信号传输速度和阻抗。高频应用需要低Dk材料。

• 介质损耗（Dissipation Factor，Df）：影响信号衰减。高频应用需要低Df材料。

• 玻璃转化温度（Glass Transition Temperature，Tg）：表示材料从玻璃态转变为橡胶态的温度。Tg值越高，材料的耐热性越好，在高温下尺寸稳定性越好。

• 热膨胀系数（Coefficient of Thermal Expansion，CTE）：材料受热膨胀的程度。与铜的CTE匹配度越高，越能减少热应力引起的可靠性问题。

• 阻燃性：大多数PCB材料都要求具有阻燃性（如FR-4）。

六、 质量控制贯穿始终

PCB的制造是一个高度精密的工业过程，任何一个环节的失误都可能导致产品报废。因此，严格的质量控制贯穿于整个制造流程。

• 来料检验（IQC）：对覆铜板、干膜、油墨、化学药水等原材料进行检验，确保符合标准。

• 过程检验（IPQC）：在每个关键工序后进行检验，如内层AOI、钻孔检查、电镀厚度检测、阻焊厚度检测等，及时发现并纠正问题。

• 最终检验（FQC）：在所有工序完成后，对成品板进行全面检查，包括电气测试、尺寸检查、外观检查等。

• 可靠性测试：对批量产品进行抽样可靠性测试，如热冲击测试、耐焊接热测试、剥离强度测试、可焊性测试等，以评估产品在长期使用环境下的性能。

• 洁净度控制：在敏感工序（如曝光、层压）需要在洁净室中进行，严格控制空气中的尘埃颗粒。

• 自动化与智能化：引入自动化设备和智能制造系统，减少人工干预，提高生产效率和质量稳定性。

七、 环境保护与可持续发展

PCB制造过程中涉及多种化学品和能源消耗，因此环境保护和可持续发展是现代PCB企业必须面对的重要课题。

• 废水处理：电镀、蚀刻、显影等环节会产生大量含有重金属和有机物的废水，需要经过严格的物理、化学和生物处理才能排放。

• 废气处理：生产过程中产生的酸碱废气、有机废气等需要通过洗涤塔、活性炭吸附等方式进行处理。

• 固体废弃物处理：废板、废渣、废干膜等固体废弃物需要分类收集、无害化处理或回收利用。

• 节能减排：优化生产工艺，提高能源利用效率，减少水、电、蒸汽的消耗。

• 绿色材料：推广使用无铅焊料、无卤素板材等环保材料，减少有害物质的使用。

• 循环经济：探索废弃物资源化利用，建立循环经济模式。

八、 总结

PCB板的制造工艺是一个高度复杂、技术密集型的过程，涵盖了材料科学、化学工程、机械制造、光学成像、电子技术等多个领域的知识。从最初的单面板到如今高密度、高性能的多层板、HDI板和刚挠结合板，PCB制造技术不断创新，以满足电子产品日益增长的需求。

理解这些工艺不仅有助于PCB设计工程师更好地进行设计，也能帮助采购和质量人员更好地评估供应商能力和产品质量。随着5G、人工智能、物联网等新兴技术的快速发展，PCB作为电子硬件的基础，其制造工艺也将持续演进，向着更高密度、更高频率、更小尺寸、更低成本、更环保的方向不断迈进。每一块小小的PCB板，都凝聚着无数工程师的智慧和汗水，是现代电子世界的基石。