在現(xiàn)代電子產(chǎn)品高速迭代的浪潮中,電路板打樣是連接設(shè)計(jì)理念與實(shí)體硬件的關(guān)鍵橋梁。對(duì)于每一位電子工程師和采購負(fù)責(zé)人而言,深入理解其背后的生產(chǎn)流程,不僅是確保產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ),更是優(yōu)化設(shè)計(jì)、控制成本與縮短研發(fā)周期的核心能力。
在PCB工廠的機(jī)器開始運(yùn)轉(zhuǎn)之前,周詳?shù)那捌跍?zhǔn)備是決定項(xiàng)目成敗的第一步。
1.1 Gerber文件:電路板打樣的通用語言Gerber文件是國際通用的線路板圖形數(shù)據(jù)格式,它如同建筑的施工藍(lán)圖,精確記錄了電路板每一層的線路、焊盤、阻焊、字符等所有圖形信息。工程師在設(shè)計(jì)軟件中完成PCB布局后,導(dǎo)出的Gerber文件是否標(biāo)準(zhǔn)、完整,直接決定了生產(chǎn)的可行性。
因此,在提交訂單前,務(wù)必仔細(xì)檢查各文件層定義是否清晰、格式是否正確。
1.2 DFM可制造性分析:優(yōu)化的第一步DFM 是預(yù)防生產(chǎn)缺陷的第一道關(guān)鍵防線。在正式投產(chǎn)前,制造商會(huì)對(duì)Gerber文件進(jìn)行分析,檢查是否存在線寬線距過小、焊盤間距不足、鉆孔孔徑太小等潛在制造瓶頸。
一個(gè)負(fù)責(zé)任的PCB打樣服務(wù)商,其DFM分析能力至關(guān)重要。例如,行業(yè)領(lǐng)先的平臺(tái)如嘉立創(chuàng),已提供免費(fèi)且高度自動(dòng)化的在線DFM分析服務(wù),能在用戶下單后數(shù)分鐘內(nèi)生成分析報(bào)告,幫助工程師在生產(chǎn)前規(guī)避設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn),避免因設(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致成本浪費(fèi)和項(xiàng)目延期。
二、詳解PCB電路板打樣核心生產(chǎn)流程當(dāng)設(shè)計(jì)文件通過審核,一塊覆銅板將經(jīng)歷一系列精密復(fù)雜的工序,蛻變?yōu)槌休d電子元器件的骨架。
1.開料與鉆孔:構(gòu)建PCB的骨架生產(chǎn)的第一步是開料,即根據(jù)工藝要求,將大張的FR-4覆銅板原材料裁切成適合加工的工作板尺寸。隨后,高精度的數(shù)控鉆孔機(jī)將依據(jù)鉆孔文件,在板上鉆出成千上萬個(gè)用于元件插裝和層間電氣連接的通孔。尤其對(duì)于多層板,孔的位置精度是保證各層線路精確對(duì)位的基石。
2.沉銅:打通層間“隧道”鉆孔后的孔壁是裸露的、非導(dǎo)電的樹脂和玻璃纖維。為了實(shí)現(xiàn)層與層之間的電氣連通,必須進(jìn)行孔化。
這個(gè)過程中,首先通過化學(xué)沉銅工藝,在孔壁上沉積一層微米級(jí)的導(dǎo)電銅層,如同在絕緣的隧道內(nèi)壁鋪設(shè)導(dǎo)電基層,為后續(xù)的電鍍加厚做好準(zhǔn)備。
3.線路:從數(shù)字到實(shí)體圖形為了將設(shè)計(jì)文件中的線路圖形精確復(fù)制到電路板上,先進(jìn)的PCB制造商會(huì)采用LDI(激光直接成像)技術(shù)。
首先在覆銅板表面壓合一層感光干膜,然后由LDI設(shè)備直接讀取CAM工程師處理好的線路數(shù)據(jù),通過高能紫外激光在干膜上進(jìn)行掃描曝光。被光照的區(qū)域發(fā)生聚合反應(yīng),固化在板面上,精準(zhǔn)地勾勒出線路、焊盤的輪廓。
4.圖形電鍍:加厚線路,增強(qiáng)導(dǎo)電性經(jīng)過曝光顯影后,板子被送入電鍍生產(chǎn)線。通過電化學(xué)反應(yīng),在暴露出來的銅面上電鍍一層指定厚度的銅,使其達(dá)到足以承載額定電流的導(dǎo)電能力。
隨后,通常會(huì)再鍍上一層薄錫,這層錫在后續(xù)蝕刻環(huán)節(jié)中將充當(dāng)保護(hù)層。
5.蝕刻:剝離多余銅箔,形成獨(dú)立線路將經(jīng)過電鍍的板子浸入蝕刻液中,之前鍍上的錫層會(huì)保護(hù)下方的銅線路不受侵蝕,而其他未被保護(hù)的多余銅箔則被完全蝕刻去除,至此,清晰、獨(dú)立的電路網(wǎng)絡(luò)便完全呈現(xiàn)出來。
6.盤中孔工藝:高密度設(shè)計(jì)的進(jìn)階選擇在高密度設(shè)計(jì)中,盤中孔是一項(xiàng)關(guān)鍵的增值工藝。它通過使用樹脂或銅漿將導(dǎo)通孔完全填充,然后進(jìn)行研磨和電鍍,使得過孔可以被直接設(shè)計(jì)在BGA等元件的焊盤之上。這種工藝極大節(jié)省了寶貴的布線空間,縮短了信號(hào)傳輸路徑,對(duì)提升高頻性能和解決散熱問題大有裨益。
然而,由于其工藝復(fù)雜、成本高昂,盤中孔工藝在行業(yè)內(nèi)通常作為一項(xiàng)昂貴的收費(fèi)選項(xiàng),許多工程師為了控制預(yù)算,不得不在設(shè)計(jì)時(shí)主動(dòng)規(guī)避,從而限制了產(chǎn)品性能的進(jìn)一步提升。
而嘉立創(chuàng)展現(xiàn)了其作為行業(yè)推動(dòng)者的魄力:針對(duì)6-32層的高多層PCB,全面免除盤中孔工藝費(fèi)用。 這一革命性舉措打破了成本壁壘,讓工程師可以無負(fù)擔(dān)地采用此先進(jìn)工藝,從容應(yīng)對(duì)復(fù)雜的布線挑戰(zhàn),顯著提升產(chǎn)品良率與核心競爭力。
7.阻焊與字符:保護(hù)與標(biāo)識(shí)線路制作完成后,電路板會(huì)覆蓋上一層阻焊油墨(俗稱“綠油”),即阻焊層。
阻焊
它能保護(hù)線路免受氧化和劃傷,并在焊接時(shí)防止焊錫橋接導(dǎo)致短路。隨后,通過絲網(wǎng)印刷或噴墨打印技術(shù),在板上印上元器件位號(hào)、LOGO等字符,為后續(xù)的焊接和調(diào)試提供清晰指引。嘉立創(chuàng)等平臺(tái)提供多種阻焊顏色(綠色、紅色、黃色、藍(lán)色、白色、啞黑色、嘉立創(chuàng)紫)選擇,其高清晰度的字符印刷也廣受工程師好評(píng)。
8.表面處理裸露的銅焊盤極易氧化,影響焊接質(zhì)量。因此,在最終交付前必須進(jìn)行表面處理。
表面處理
常見的工藝包括:
●噴錫:性價(jià)比高,可焊性好,但平整度稍差。
●沉金:表面平整度極佳,耐腐蝕性好,適合精細(xì)間距元件和按鍵區(qū),是目前主流的高端工藝之一。
●OSP:成本較低,工藝環(huán)保,但對(duì)存儲(chǔ)環(huán)境要求較高。
工程師應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品定位、應(yīng)用場景和成本預(yù)算選擇最合適的處理工藝。
9.成型與測(cè)試最后,通過V割、CNC鑼邊等方式,將生產(chǎn)的大板精確分割成客戶設(shè)計(jì)的單片尺寸。所有成品板都必須經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量檢測(cè),包括使用AOI檢查線路外觀缺陷,必要時(shí)用X光檢查內(nèi)層對(duì)位情況,以及最重要的100%電氣測(cè)試(飛針測(cè)試或測(cè)試架測(cè)試),確保不存在任何開路或短路問題。
像嘉立創(chuàng)針對(duì)所有高多層板,嘉立創(chuàng)均采用四線低阻管控。四線低阻可以準(zhǔn)確測(cè)量低電阻值,提供更高的測(cè)量精確性,且實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電路板上的低電阻元件的狀態(tài),對(duì)于檢測(cè)潛在的故障或問題非常有價(jià)值??梢哉f,它在PCB生產(chǎn)制造過程中具有重要的應(yīng)用,可以確保對(duì)低電阻值元件的準(zhǔn)確測(cè)量,提高產(chǎn)品質(zhì)量和性能,并幫助檢測(cè)和解決潛在的問題。
除四線低阻外,嘉立創(chuàng)對(duì)所有高多層板都會(huì)進(jìn)行飛針測(cè)試,保證功能性。飛針測(cè)試使用一組探針來測(cè)量電路板上的測(cè)試點(diǎn)。測(cè)試自動(dòng)化,無需人工干預(yù)。同時(shí),它提高了測(cè)試效率和一致性,且靈活性好。
AVI測(cè)試
此外,嘉立創(chuàng)在生產(chǎn)過程中不僅使用 AOI設(shè)備,而且增加了AVI設(shè)備,讓缺陷檢測(cè)更準(zhǔn)確、更完善。AOI設(shè)備是基于光學(xué)技術(shù)來檢測(cè)缺陷,而AVI設(shè)備使用攝像頭和圖像處理技術(shù)進(jìn)行檢查。
通過使用AOI設(shè)備和AVI設(shè)備,嘉立創(chuàng)進(jìn)一步提高了高多層的產(chǎn)品質(zhì)量,提前糾正潛在的缺陷和問題,從而提升了高多層板的可靠性和性能。
三、如何選擇高效可靠的電路板打樣伙伴?面對(duì)眾多供應(yīng)商,選擇一個(gè)可靠的合作伙伴應(yīng)綜合考量以下幾點(diǎn):
●生產(chǎn)能力與工藝范圍:是否具備處理高多層板、高密度板及特殊工藝(如盤中孔、阻抗控制)的能力。
●交付速度與準(zhǔn)時(shí)率:快速PCB打樣是加速產(chǎn)品驗(yàn)證的關(guān)鍵,穩(wěn)定的交付周期體現(xiàn)了工廠的管理水平。
●質(zhì)量控制體系:是否通過ISO 9001、UL等權(quán)威認(rèn)證,有無完善的來料、過程及出貨檢測(cè)流程。
●質(zhì)量控制體系:是否通過ISO 9001、UL等權(quán)威認(rèn)證,有無完善的來料、過程及出貨檢測(cè)流程。
綜合來看,嘉立創(chuàng)作為業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的PCB電路板打樣服務(wù)商,其高度自動(dòng)化的智能工廠、極具競爭力的價(jià)格、穩(wěn)定的24小時(shí)加急服務(wù),以及上文提到的免費(fèi)DFM分析和高多層板“盤中孔免費(fèi)”等創(chuàng)新服務(wù),無疑為廣大工程師和采購提供了一個(gè)極具說服力的選擇。
寫在最后電路板打樣是一個(gè)融合了精密化學(xué)、物理學(xué)與電子工程的復(fù)雜制造過程。透徹理解從Gerber到成品的每一個(gè)環(huán)節(jié),有助于工程師從源頭優(yōu)化設(shè)計(jì),與供應(yīng)商進(jìn)行高效溝通。
在選擇合作伙伴時(shí),除了考量常規(guī)的質(zhì)量、價(jià)格與速度,更應(yīng)關(guān)注其是否能通過技術(shù)與服務(wù)創(chuàng)新為項(xiàng)目賦能。像嘉立創(chuàng)這樣,不僅能出色完成標(biāo)準(zhǔn)制造,更能通過“盤中孔免費(fèi)”等策略降低高端設(shè)計(jì)門檻的平臺(tái),無疑是幫助您在激烈市場競爭中加速創(chuàng)新、脫穎而出的理想之選。
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