一、PCB的制作過程了解

大致工序：
蝕刻---多層壓合---鉆孔----沉銅和電鍍---阻焊----絲印---表面處理

1.1 覆銅板

覆銅板是電子信息產業中的關鍵基礎材料，在電子設備的制造中有著不可替代的作用，其核心功能是為電子元器件提供機械支撐、電氣連接和絕緣保護，具體用途可從以下幾個方面詳細說明：

一、核心作用：制作印制電路板（PCB）

覆銅板最主要的用途是作為印制電路板（PCB）的基材。
印制電路板是電子設備的“骨架”和“血管”，負責連接各個電子元器件（如芯片、電阻、電容等），實現電流和信號的傳輸。而覆銅板的結構（絕緣基材+表面覆銅箔）正好滿足PCB的核心需求：

• 表面的銅箔通過蝕刻工藝形成導電線路，實現元器件間的電氣連接；
• 中間的絕緣基材（如樹脂、玻璃纖維等）提供機械支撐，同時避免線路短路。
  從簡單的玩具電路板到復雜的電腦主板、手機PCB，幾乎所有電子設備的電路載體都依賴覆銅板加工而成。

二、不同類型覆銅板的針對性用途

覆銅板的性能（如耐高溫、耐高頻、機械強度等）因基材和工藝不同而差異較大，因此會根據電子設備的需求選擇對應的類型：

• 普通覆銅板（如紙基覆銅板）：用于低成本、低性能要求的設備，如收音機、玩具、簡單家電的PCB。
• 玻璃纖維布基覆銅板：具有較高的機械強度和絕緣性，廣泛用于電腦、手機、電視機等精密電子設備的PCB。
• 高頻覆銅板：采用特殊基材（如聚四氟乙烯），能減少信號損耗，用于5G通信設備、雷達、衛星等高頻場景。
• 高導熱覆銅板：幫助散熱，用于LED燈、功率電子器件等發熱較大的設備。

三、延伸應用

除了直接制作PCB，覆銅板還在一些特殊領域發揮作用：

• 柔性電子設備：柔性覆銅板（基材為聚酰亞胺）可彎曲，用于智能手表、柔性顯示屏等。
• 汽車電子：耐溫、耐振動的覆銅板用于車載雷達、發動機控制系統等。
• 航空航天：高性能覆銅板（如耐輻射、輕量化）用于衛星、航天器的電子系統。

總之，覆銅板是電子信息產業的“基石”，其性能直接影響電子設備的功能、可靠性和成本，從日常電子產品到高端科技領域，都離不開它的支撐。

1.2 覆銅板和信號線的關系

你的問題核心是對覆銅板的結構和PCB（印制電路板）加工工藝存在誤解，我們可以從“覆銅板的原始狀態”和“加工成PCB后的狀態”兩個階段來拆解，就能清楚信號線的來源和位置了。

一、覆銅板不是“全是銅”，原始結構是“絕緣基材+銅箔”

覆銅板的核心結構是 “絕緣基材+表面銅箔”，并非整個板子都是銅：

• 中間的基材（如玻璃纖維布+樹脂、紙基+樹脂等）是絕緣的，不導電，作用是支撐和隔離；
• 表面的銅箔是薄薄的一層（通常幾微米到幾十微米厚），覆蓋在基材表面，這層銅才是導電的。

所以，原始覆銅板的“導電部分”只有表面的銅箔，而不是整個板子都導電。

二、信號線就是銅，來自覆銅板的銅箔（通過蝕刻工藝形成）

信號線、電源線、地線等所有導電線路，本質都是覆銅板表面的銅箔經過加工后“保留下來的部分”，具體過程是：

1. 原始狀態：覆銅板表面的銅箔是完整的一層（像一張銅皮），此時如果直接通電，確實會因為銅箔連通而短路；
2. 蝕刻加工：通過光刻、蝕刻工藝，把“不需要導電的銅箔”腐蝕掉，只留下“需要導電的路徑”（即信號線、電源線等）。這些保留的銅箔之間被蝕刻出的“絕緣間隙”（基材暴露部分）隔開，因此不會短路。

簡單說：信號線就是覆銅板上沒被蝕刻掉的銅箔，材質自然是銅。

三、信號線與覆銅板的“層關系”：取決于PCB的層數

信號線是否與覆銅板在同一層，要看PCB是單層、雙層還是多層：

• 單層板：只有一層覆銅板（基材+一面銅箔）。信號線、電源線等都在這層銅箔上（蝕刻后保留），與覆銅板屬于同一層。
• 雙層板：基材兩面都有銅箔（即兩層覆銅板）。兩面的銅箔都可蝕刻出信號線，分別屬于上下兩層，中間通過“過孔”（打通基材的導電孔）連接。
• 多層板：由多層覆銅板疊加而成（每層覆銅板之間用絕緣層隔開）。每層的銅箔都能蝕刻出信號線，不同層的信號線通過過孔連接，因此信號線可能分布在不同層，但每層的信號線都屬于該層的覆銅板。

總結

• 覆銅板不是全是銅，只有表面銅箔導電，中間基材絕緣；
• 信號線是銅，來自覆銅板上未被蝕刻的銅箔，通過絕緣間隙避免短路；
• 信號線與覆銅板的層關系：單層板在同一層，多層板則分布在不同層（每層對應一層覆銅板）。

可以類比：覆銅板像一張“帶銅皮的紙板”，信號線就是用刀把銅皮刻成的“導線圖案”，刻掉的部分露出紙板（絕緣），留下的銅皮就是線路，自然不會短路。

1.3 對覆銅板的蝕刻

蝕刻是將覆銅板表面的銅箔按照設計好的線路圖案進行選擇性去除的工藝，是制作PCB（印制電路板）的核心步驟之一。其原理簡單來說就是：用化學溶液腐蝕掉“不需要的銅箔”，保留“需要的線路部分”，具體過程可分為“前期準備”“蝕刻核心步驟”和“后期處理”三個階段，下面詳細拆解：

一、前期準備：給“需要保留的銅”穿上“保護衣”

為了讓蝕刻液只腐蝕不需要的銅箔，需要先給“要保留的信號線、焊點等銅箔部分”做保護，這一步通過光刻（感光成像） 完成：

1. 涂覆感光膠
   在覆銅板的銅箔表面均勻涂上一層感光膠（類似“光刻膠”，對紫外線敏感，曝光后會固化變硬，未曝光的部分則可被特定溶液溶解）。

2. 貼線路圖（菲林）并曝光

   • 制作一張與PCB線路圖案一致的菲林片（類似膠片，線路部分是黑色不透明，其他部分透明）；
   • 將菲林片精準覆蓋在涂了感光膠的銅箔上，然后用紫外線照射。
   • 原理：菲林片透明處的感光膠被紫外線照射后固化（變成不溶于水的硬膠），對應“需要保留的銅線路”；菲林片黑色處的感光膠未被曝光，保持液態（后續可被洗掉），對應“需要腐蝕掉的銅箔”。

3. 顯影：洗掉未固化的感光膠
   用顯影液（如弱堿性溶液）沖洗覆銅板，未曝光的液態感光膠會被溶解洗掉，露出下方的銅箔（這部分是要腐蝕的）；而曝光固化的感光膠則牢牢粘在銅箔上，保護著下方的銅（這部分是要保留的線路）。

二、核心步驟：蝕刻——用化學溶液“吃掉”裸露的銅

經過前期準備，覆銅板表面形成了“被感光膠保護的銅（線路）”和“裸露的銅（多余部分）”，此時用蝕刻液腐蝕裸露的銅：

1. 蝕刻液的選擇
   常用的蝕刻液有兩種：

   • 酸性蝕刻液（如三氯化鐵溶液）：成本低，適合小批量生產，腐蝕速度較慢；
   • 堿性蝕刻液（如氯化銅+氨水）：腐蝕速度快、精度高，適合大規模工業生產。

2. 蝕刻過程
   將覆銅板放入蝕刻液中（或用噴淋方式讓蝕刻液均勻覆蓋表面），裸露的銅箔會與蝕刻液發生化學反應，逐漸被溶解（類似“銅被吃掉”）；而被感光膠保護的銅箔因為沒有接觸到蝕刻液，得以完整保留。

   化學反應示例（以三氯化鐵為例）：
   2FeCl? + Cu → 2FeCl? + CuCl?（銅被溶解為可溶性的氯化銅，隨蝕刻液流走）。

3. 停止蝕刻
   當裸露的銅箔被完全腐蝕掉后，立即將覆銅板從蝕刻液中取出，用清水沖洗，終止反應。此時板上只剩下“被感光膠覆蓋的銅線路”。

三、后期處理：去掉“保護衣”，露出最終線路

1. 脫膜（去感光膠）
   用脫膜液（如強堿性溶液）沖洗覆銅板，將之前固化的感光膠溶解掉，露出下方保留的銅線路（此時線路已經成型，是閃亮的銅色）。

2. 其他處理

   • 清洗：去除殘留的化學試劑，避免腐蝕線路；
   • 抗氧化處理（可選）：在銅線路表面鍍一層錫、鎳或阻焊層（綠色/黑色的絕緣漆），防止銅氧化生銹，同時進一步保護線路。

總結：蝕刻的本質是“選擇性腐蝕”

整個過程可以類比為：

• 覆銅板的銅箔像一張“銅皮”，我們想在上面刻出線路圖案；
• 感光膠就是“蠟”，先把要保留的圖案用蠟蓋住；
• 蝕刻液就是“酸”，只腐蝕沒被蠟蓋住的銅皮；
• 最后去掉蠟，剩下的銅皮就是我們需要的信號線。

通過這種方式，原本完整的銅箔被加工成了互不連通的線路（信號線、電源線等），既利用了銅的導電性，又通過絕緣基材和蝕刻出的間隙避免了短路。

1.4、蝕刻后續工藝

蝕刻完成后，覆銅板上已經形成了初步的銅質線路，但還需要經過一系列后續加工才能成為可用的印制電路板（PCB）。這些步驟主要是為了增強線路的可靠性、實現層間連接（針對多層層板）、方便元器件焊接，并最終形成完整功能的電路板。具體流程如下：

一、脫膜與清洗：露出完整線路

1. 脫膜（去感光膠）
   蝕刻后，線路上還覆蓋著之前用于保護的感光膠（或干膜），需要用脫膜液（如堿性溶液）將其徹底去除，露出干凈的銅質線路。

   • 作用：讓銅線路完全暴露，為后續處理（如鍍錫、涂覆阻焊層）做準備。

2. 清洗與檢查
   用清水沖洗板子，去除殘留的蝕刻液、脫膜液等化學物質，避免后續腐蝕線路。同時會進行外觀檢查，確保線路沒有斷線、短路等缺陷。

二、鉆孔（多層板必做，單層板可選）

如果是多層板（或需要安裝插件的單層板），下一步是鉆孔：

• 用精密鉆機在指定位置鉆出小孔（直徑通常0.1mm~3mm），包括：
  • 過孔：連接不同層的線路（多層板核心工藝）；
  • 元件孔：用于插入插件式元器件（如電阻、電容的引腳）；
  • 螺絲孔：固定電路板用。
• 鉆孔精度要求極高，誤差需控制在幾微米內，否則可能打穿線路或導致層間連接失敗。

三、孔金屬化（多層板核心步驟）

多層板的鉆孔后，孔壁是絕緣的基材，需要通過孔金屬化讓孔具備導電性，實現不同層線路的連接：

1. 沉銅：將板子放入化學溶液中，在孔壁表面沉積一層薄薄的銅（類似電鍍的預處理），形成導電層；
2. 電鍍加厚：通過電解反應，在沉銅層上進一步電鍍銅，使孔壁的銅層厚度達標（通常20~50μm），確保導電性能和機械強度。

• 作用：讓過孔成為“導電通孔”，實現多層線路的電氣連接。

四、阻焊層涂覆：保護線路，區分焊點

1. 涂覆阻焊油（綠油）
   在電路板子表面均勻涂覆一層絕緣的阻焊油墨（通常是綠色，也有紅、藍、黑等顏色），作用是：

   • 保護銅線路不被氧化、腐蝕；
   • 防止元器件焊接時焊錫誤連（短路）；
   • 增強板子的機械強度。

2. 曝光與顯影（阻焊層圖案）
   和線路制作類似，通過菲林曝光、顯影，將需要焊接的位置（焊盤）的阻焊層去掉，露出銅質焊盤，其余部分則保留阻焊層。

   • 焊盤：元器件引腳焊接的位置，必須裸露銅面，才能讓焊錫附著。

五、字符印刷：標注信息

在板子路板表面印刷字符（絲印），包括：

• 元器件符號（如R1、C2表示電阻、電容編號）；
• 極性標識（如二極管、電容的正負極）；
• 廠家信息、版本號等。
• 作用：方便后續元器件焊接和電路調試。

六、表面處理：保護焊盤，方便焊接

裸露的銅質焊盤容易氧化，導致焊接不良，因此需要對焊盤進行表面處理：

• 熱風整平（噴錫）：在焊盤表面鍍一層錫鉛合金（或無鉛錫），高溫熔化后用熱風整平，形成保護膜；
• 沉金：在焊盤表面沉積一層薄金，抗氧化性強，適合精密元器件（如BGA、QFP）焊接；
• OSP（有機保焊膜）：在銅表面形成一層有機薄膜，焊接時高溫會分解，露出銅面，適合低成本本產品。

七、外形加工：裁剪割成最終形狀

根據設計要求，將大張的電路板子切割成最終需要的形狀（如矩形、異形），常用方式：

• 數控銑切：適合復雜形狀，精度高；
• 模具沖壓：適合大批量生產，效率高。

八、最終測試：確保功能合格

1. 通斷測試：用探針檢測線路是否導通、有無短路；
2. 阻抗緣電阻測試：檢測線路間的絕緣緣性能；
3. 阻抗測試（高頻板）：確保線路阻抗符合設計要求，避免信號失真。

經過這些步驟后，一塊完整的PCB才算制作完成，接下來就可以進行元器件焊接（SMT貼片或插件焊接），最終組裝成電子設備。整個流程中，每一步的精度都會直接影響PCB的性能和可靠性，尤其是多層板的孔金屬化、阻焊層對齊等環節，對工藝要求極高。

1.5、疑問

• 脫模時，會把信號線上的保護膜洗掉，漏出銅，那么沉銅時，這些信號線的銅不會受到影響嗎？
• 沉銅時已經經過蝕刻后的沒有銅的地方不會再次覆蓋上銅嗎？

沉銅過程中，蝕刻后沒有銅的基材區域（如線路之間的絕緣基材表面）不會重新覆蓋銅層，這是由沉銅工藝的原理和預處理流程決定的，具體原因如下：

一、沉銅的核心原理：只在“活化區域”沉積銅

沉銅（化學鍍銅）是一種自催化反應，需要在“具有催化活性的表面”才能發生。其反應過程依賴于表面的“活化中心”（通常是鈀原子，通過前處理步驟附著在表面），只有存在活化中心的區域，才能持續催化銅離子還原并沉積為銅層。

• 對于蝕刻后殘留的銅線路：銅本身是良好的催化劑，且表面經過微蝕處理后（粗化并露出新鮮銅面），能直接參與沉銅反應，因此銅線路表面會進一步沉積薄銅（這是有益的，可增強線路導電性）。
• 對于蝕刻后裸露的基材區域（如FR-4樹脂、玻璃纖維）：這些絕緣材料本身不具備催化活性，且在前處理中，只有孔壁會被特意“活化”（通過膠體鈀吸附形成活化中心），基材表面并未進行活化處理，因此無法觸發沉銅反應，自然不會沉積銅層。

二、前處理工藝：精準控制活化范圍

沉銅前的關鍵步驟（除油、微蝕、活化、加速）會嚴格區分“需要導電的區域”（孔壁）和“需要絕緣的區域”（基材表面）：

1. 除油與微蝕：僅清潔表面并粗化銅線路和孔壁，基材表面因不導電且化學惰性，不會被過度處理。
2. 活化處理：通過膠體鈀溶液（含鈀離子）讓孔壁吸附鈀原子（形成活化中心），但基材表面（如樹脂）無法吸附鈀離子，因此不具備催化能力。
3. 加速處理：去除孔壁鈀離子表面的包裹層，使其暴露并激活催化活性，而基材表面因無鈀離子，此步驟對其無影響。

通過這一系列步驟，只有孔壁會被賦予沉銅所需的催化活性，基材表面始終保持絕緣，不會沉積銅。

三、沉銅的“選擇性”：避免基材導電

如果沉銅時基材表面意外沉積銅，會導致線路之間短路（因為基材區域本應絕緣），這是絕對需要避免的。實際生產中，沉銅液的配方和工藝參數（如溫度、pH值、反應時間）會經過嚴格優化，確保銅只在有活化中心的區域（孔壁和原有銅線路）沉積，而不會在絕緣基材上生長。

• 例外情況：若前處理不當（如活化液污染基材表面），可能導致基材局部沉積銅，這種屬于不良品，會在后續檢測中被剔除。

總結

沉銅工藝通過“活化中心的選擇性分布”和“自催化反應的特性”，確保銅只沉積在需要導電的區域（孔壁和原有銅線路），而蝕刻后裸露的絕緣基材表面因無催化活性，不會覆蓋銅層。這一過程精準保障了線路的絕緣性和層間連接的可靠性，是多層板制造的核心技術之一。

二、PCB制作完整過程總結

PCB（印刷電路板）的制作流程復雜且精密，需經過多道工序確保線路的準確性、導電性和可靠性。根據板子的層數（單面板、雙面板、多層板），流程會略有差異，以下以多層板為例，詳細介紹完整制作流程：

一、前期準備：設計與資料處理

1. 電路設計與PCB Layout
   工程師通過EDA軟件（如Altium Designer、Cadence）完成電路原理圖設計，再轉化為PCB Layout（布局布線），確定線路走向、焊盤位置、孔位等，并生成Gerber文件（PCB制造的標準數據格式）和鉆孔文件。

2. CAM工程處理
   廠家接收Gerber文件后，通過CAM軟件（計算機輔助制造）檢查設計合理性（如線寬、間距、孔大小是否符合工藝要求），并生成生產用的工具數據（如曝光底片、鉆孔程序）。

二、基材準備：覆銅板裁剪

• 選用覆銅板（絕緣基材如FR-4樹脂+玻璃纖維，兩面或多層覆蓋銅箔），根據PCB尺寸裁剪成合適大小的基板，去除邊緣毛刺。

三、內層制作（多層板特有）

多層板由內層芯板和外層銅箔通過半固化片壓合而成，內層芯板需先單獨制作線路：

1. 內層圖形轉移

   • 涂覆光刻膠：內層基板表面均勻涂覆感光性光刻膠（干膜或濕膜），通過烘箱固化。
   • 曝光：將內層線路的底片與基板對齊，紫外線照射使光刻膠曝光（曝光區域固化，未曝光區域可被顯影液溶解）。
   • 顯影：用顯影液沖洗基板，去除未曝光的光刻膠，露出需要蝕刻的銅箔區域。

2. 內層蝕刻
   用酸性蝕刻液（如氯化鐵、氯化銅）腐蝕裸露的銅箔，保留被光刻膠覆蓋的銅線路，形成內層電路。蝕刻后去除殘留光刻膠（脫膜）。

3. 內層AOI檢測
   通過自動光學檢測（AOI）檢查內層線路是否有短路、斷路、線寬異常等缺陷，確保合格后進入下工序。

四、層壓：多層板壓合

1. 疊層準備
   將內層芯板、半固化片（由樹脂和玻璃纖維組成，加熱后固化粘合）、外層銅箔按設計順序疊放（如內層1→半固化片→內層2→…→外層銅箔），確保對齊。

2. 壓合
   疊好的基板放入熱壓機，在高溫（約170℃）、高壓（約20-40kg/cm2）下，半固化片融化并粘合各層，冷卻后形成整體多層基板，外層表面為完整銅箔。

五、外層制作：鉆孔與金屬化

1. 鉆孔
   根據鉆孔文件，用數控鉆機在基板上鉆出通孔（連接各層線路）、盲孔（連接外層與某一內層）或埋孔（連接內層之間）。鉆孔后需去除孔內毛刺和樹脂碎屑（去毛刺、孔內清洗）。

2. 孔金屬化（沉銅與電鍍）

   • 沉銅：通過化學鍍銅（沉銅）在絕緣孔壁表面沉積一層薄銅（約0.5-1μm），使孔壁導電，實現層間線路連接（原理見前文，僅孔壁和原有銅面沉積銅）。
   • 全板電鍍：沉銅后進行電解鍍銅，加厚孔壁和外層銅箔的銅層（厚度約5-10μm），增強導電性和可靠性。

六、外層線路制作

流程與內層圖形轉移類似，但針對外層銅箔：

1. 外層圖形轉移
   外層基板涂覆光刻膠→曝光（按外層線路底片）→顯影，露出需要蝕刻的銅箔區域（保留線路和焊盤）。

2. 外層蝕刻
   用蝕刻液去除裸露的銅箔，保留被光刻膠覆蓋的外層線路和焊盤，脫膜后露出完整外層電路。

3. 外層AOI檢測
   檢查外層線路缺陷，確保與設計一致。

七、后續處理：保護與標識

1. 阻焊層涂覆（綠油）
   在基板表面涂覆阻焊油墨（通常為綠色，也有黑、白、藍等），通過曝光顯影，僅露出焊盤和插件孔，保護線路免受氧化、腐蝕，防止短路。

2. 字符印刷
   用絲印或噴墨方式在阻焊層表面印刷字符（如元件型號、極性標識），便于后續焊接和維護。

3. 表面處理
   對焊盤進行表面處理，防止氧化并增強可焊性，常見方式：

   • HASL（熱風整平）：焊盤涂覆鉛錫合金，熱風去除多余錫，形成平整焊面（成本低，逐步被無鉛替代）。
   • 沉金：焊盤沉積一層薄金（底層為鎳），抗氧化性強，適合精密焊接（如BGA）。
   • OSP（有機保焊膜）：在銅面形成有機薄膜，焊接時受熱分解，露出新鮮銅面（環保、成本低）。

八、成型與終檢

1. 外形加工
   通過數控銑或沖壓機將基板切割成設計的PCB外形（如矩形、異形），去除邊緣廢料。

2. 電氣測試（Flying Probe）
   用飛針測試機檢測PCB的導通性（短路、斷路），確保所有線路連接正確。

3. 最終檢驗
   人工或自動化設備檢查外觀（如阻焊層氣泡、字符清晰度）、尺寸精度等，合格后包裝出廠。

總結

PCB制作是“設計→圖形轉移→蝕刻→層壓→金屬化→保護→成型”的全流程，核心是通過光刻、蝕刻等工藝精準控制銅線路的分布，通過沉銅和層壓實現多層連接，最終形成兼具導電和絕緣功能的電路載體。不同類型的PCB（如柔性板、高頻板）會在材料和工藝上略有調整，但核心邏輯一致。