硬件工程师的小本本 —— 六、PCB简介-4-硬件工程师入门视频教程

书接上文，这次继续写关于PCB的简介，第4部分~

————————————目录————————————

1、电路是什么？PCB/PCBA是什么？

2、为什么要有PCB

3、PCB的结构和组成

4、PCB/PCBA的生产流程

5、PCB/PCBA的设计流程

6、多层PCB和单层PCB的区别

7、除了提供光绘文件，加工PCB还有哪些参数和工艺需要指定

8、炫酷的PCBA小技巧

————————————正文————————————

4、PCB/PCBA的生产流程

PCB的生产流程其实是非常复杂的，大大小小需要几十个步骤，作为非PCB生产行业从业者，没法给大家写的特别完整和详细。

PCB的生产流程是什么样的？

首先，对照上一篇文章的内容，PCB的结构和组成，下面是我所做出的定义。

a、基板

b、铜线和铜层

c、过孔

d、焊盘

e、阻焊层

f、表面处理层

PCB的生产流程，就是将以上几个部分，组合在一起，当然，并不是说随意的组合，详细的生产过程其实是非常复杂的，但作为吃瓜群众，直白和简单的理解就好。

PCB的生产流程：

第一步，将基板和铜层压合在一起，加热固化；

第二步，打印铜层的影印胶片，将防腐蚀材料透过胶片涂抹在铜层上；

第三步，浸入腐蚀液中，腐蚀掉设计中不需要的铜层区域，留下设计中绘制的铜线和区域，然后取出来清洗掉铜层上的防腐蚀材料；

第四步，钻孔，将设计中的过孔、通孔焊盘（金属化孔）、机械孔（非金属化孔）都在PCB上钻出来；

第五步，将过孔镀上铜（孔的金属化），过孔其实不是一个机械成型的结构，而是通过化学镀铜或电镀铜的方式加工出来的，过孔和金属化孔在经过钻孔后，铜层的边缘裸露出来了，于是就能够以暴露出来的铜层边缘为起始，使孔洞逐渐覆盖上完整的镀铜，从而加工完整的过孔和金属化孔；

第六步，整板覆盖一层液状的阻焊层材料，然后将打印好的阻焊层图样的影音胶片覆盖在上面；

第七步，用紫外线照射液态的阻焊层材料，此时阻焊层会固化，与PCB结合成一体，然后揭下胶片，清洗掉被胶片覆盖着的未固化的阻焊材料；

第八步，表面处理，采用不同的工艺对焊盘进行表面处理，喷锡、镀金、沉金等；

第九步，打印丝印，在整板上影印或打印上丝印；

第十步，抽真空、密封、包装、发货。

上面的步骤就是pcb生产流程的简述了，很多描述不够准确，但对于硬件设计人员已经足够了。

如果要较真一点，上面的描述具体有哪些不准确呢？

a，pcb有单层板、双层板和多层板，对于不同层数的pcb，这个生产流程是有所不同的

b，基板其实有core和pp两种材料，core是预先在两面都已经压好铜层的板材，中文叫做芯板，pp则是树脂和玻璃纤维的混合板材，Pre-pregnant，简称为PP，对应的中文为预浸材料或半固化片，core是硬的，pp是软的，在加工多层板时会使用core和pp压制在一起加热固化。

下图是一个6层板的压合结构的例子，可以看到6层铜层，有4层是core自带的铜层，表层和底层则是单独叠加的铜层。

c，过孔有通孔、埋孔、盲孔三种，还有背钻工艺，普通的过孔都是通孔，当顶层与底层联通时，必须使用通孔，但顶层和第二层联通时，如果恰好孔位置的正下方有禁止打孔的位置，则需要将该孔设置为盲孔，有些pcb甚至还有埋孔，在顶层和底层都看不到过孔，只在内层打了孔实现了联通。

埋孔和盲孔，都是pcb有特殊要求时使用的过孔形式，但埋孔和盲孔都不能一次加工成型，需要将pcb的各层分别打孔、分别镀孔，这也就让pcb的加工流程变得更为复杂，无法一次完成。

下图就是通孔、埋孔和盲孔的示意图。

对于有些高速信号的pcb，信号是从顶层连通至第二层，这时过孔的第三层到底层的多余结构，就会影响到信号传输线的阻抗特性，因此，背钻孔工艺也变成了一项特殊的要求。

下图就是被钻孔工艺的示意图，这种工艺也会影响pcb加工流程，需要额外进行处理。

d，过孔的金属化也有几种不同的方式和工序，根据“电子发烧友”文章的例子，完整的流程包括：预浸、活化、加速、沉铜、电镀、二次转印、腐蚀，其中腐蚀是针对非金属化孔的，因为金属化孔和非金属化孔都会被镀上铜层，为了去除非金属化孔的镀铜，还需要再进行一次腐蚀。详细的说明可以参考下面的文字。

以上的内容就是我总结出来的PCB的加工流程，用简短的文字来描述多少还是有些单薄，下面2个视频链接，分别是印度某PCB生产商和深圳嘉立创的宣传视频，虽说只是走马观花的简介，但还是很看到很多真实的一线的PCB的生产画面，推荐给大家看一看。

PCB加工完成了，就该继续进行PCBA的加工了。

PCBA的A，是英文的Assembly，意思是装配、组合，PCBA就是PCB焊接上所有的芯片和元器件后的成品。

PCB的功能是实现电路的连接，要实现芯片、元器件和PCB的电气连接，就必须要经过焊接这一步骤。

早期的PCB都是单层板和双层板，大部分芯片和元器件都是直插的封装，类似于下图中黑白电视机的PCBA。

但2020年的今天，大部分器件和芯片都完成了小型化，如果拆解一个小米的液晶电视，就可以看到整个PCBA已经非常的小型化了，如下图所示。

感兴趣的可以看看小米电视的拆解的文章。

早期全是直插器件的PCBA，最开始都是手工焊接，为了提高生产效率，发明了浸焊，再进一步，又发明了波峰焊，使得单面的直插器件可以批量的完成焊接，再后来，很多器件从直插封装变成了贴片封装，为了适应贴片器件的焊接，发明了回流焊的批量焊接工艺。

浸焊是什么呢？

简单地说：

一、将所有直插器件全部插好放在PCB上，

二、将PCB的底面浸入助焊剂，使得所有的引脚都摸上了助焊剂，

三、将PCB的底面浸入全是已经融化的焊料的加热炉中，等3到5秒后将PCB取出，

四、等待冷却，清洁PCB上多余的锡渣和杂质，

这样就完成了一块PCBA的焊接。

波峰焊是什么呢？

波峰焊跟浸焊类似，但不再是静止的焊锡的加热炉子，而是一排喷嘴往上喷出流动的热焊锡，让插好直插器件并抹好助焊剂的PCB，匀速的在焊锡形成的波峰上移动，使所有引脚均匀受热完成焊接。

回流焊是什么呢？

回流焊是专用于贴片器件的。回流焊的过程大概如下：

一、从PCB的设计文档中取出Paste Mask层，打印出钢网，

二、将钢网覆盖在PCB上，通过钢网漏出的贴片焊盘，在PCB上所有贴片器件的焊盘上涂上合适厚度和大小的锡膏，

（这一步可以手工操作，也可以用锡膏印刷机自动完成。一般的贴片厂家都有上板机、锡膏印刷机、贴片机、回流焊机组成的流水线。）

三、将所有贴片器件都放置在对应的焊盘上，器件通过锡膏的粘合力与PCB结合在一起，

（这一步一般使用贴片机进行操作，贴片机是自动化的高精度设备，可以参考下面的视频）

四、将贴好器件的PCB缓慢的通过预热和加热的区域，控制气体的温度和气体的流动，让贴片器件所有引脚和锡膏都能均匀的受热，在指定的温度变化曲线下，融化引脚上的焊锡，

五、等整板在指定的降温曲线下完成冷却，就完成了回流焊的过程。

（回流焊之所以叫回流，是因为其英文是reflow，直译即为“回流”，其含义实际上是指让锡膏重新融化的意思，个人认为，叫做“再融焊”可能更贴切一些）

浸焊、波峰焊、回流焊，这几种工艺共同的实现了PCBA的批量焊接。

浸焊和波峰焊都只适用于直插器件全在同一面的PCB，如果有器件在另一面，则可能需要在完成一面后单独进行手工焊接，不过随着工艺和技术的发展，出现了红胶工艺和选择波峰焊工艺，实现了双面直插和直插贴片混合的PCBA的批量焊接。

文字描述之后，给大家推荐点视频，从视频里可以更直观的了解PCB焊接的工艺。

现在的PCBA贴片和焊接的生产线，除了有焊接相关的设备，还有AOI（自动光学检测）设备，可以用普通光学摄像头和X光成像设备检查普通的引脚和BGA引脚的焊接情况，批量的检测所有器件的焊接质量，如果出现焊接不良，能够及时的进行焊接修复或报废处理。

————————————结尾——————————————

以上的内容就是“4、PCB/PCBA的生产流程”的全部内容了，这次本来想把目录中的 4 和 5 全部写进来，但光是4就写了这么多，后续的内容我再继续慢慢写吧~

欢迎大家吐槽~

1、电路是什么？PCB/PCBA是什么？

2、为什么要有PCB

3、PCB的结构和组成

4、PCB/PCBA的生产流程

5、PCB/PCBA的设计流程

6、多层PCB和单层PCB的区别

7、除了提供光绘文件，加工PCB还有哪些参数和工艺需要指定

8、炫酷的PCBA小技巧