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文章來源：學習那些事

原文作者：前路漫漫

本文介紹了不同的PCB制作工藝的流程細節。

半加成法雙面 PCB 制作工藝

半加成法雙面 PCB 工藝具有很強的代表性，其他類型的 PCB 工藝可參考該工藝，并通過對部分工藝步驟和方法進行調整而得到。下面以半加成法雙面 PCB 工藝為基礎展開詳細說明。其具體制作工藝，尤其是孔金屬化環節，存在多種方法。

1.下料

將大面積的原材料切割成所需的工作尺寸。

2. 鉆通孔

通孔有兩個作用：一是作為各層之間的電氣連接通道；二是用于插裝器件（如集成電路、電子元件、電容等）的固定或定位。

目前，印制電路板通孔的加工方式包括數控機械鉆孔、機械沖孔、等離子體蝕孔、激光鉆孔、化學蝕孔等。

化學蝕孔方法相比等離子體蝕孔和激光蝕孔更經濟，能夠蝕刻出 50μm 以下的小孔。但該方法適用的材料范圍較窄，主要針對聚酰亞胺材料，常用于柔性電路板的加工。

3. 去鉆污

在 PCB 鉆孔過程中，往往會有鉆屑無法完全排出而殘留在孔內，且鉆孔時的高溫會使鉆屑與孔壁緊密黏結。板材越厚、孔徑越小，殘留的鉆屑就越多。這些鉆屑若不清除或清除不徹底，會嚴重影響化學沉銅的結合力，甚至可能導致塞孔、孔內開路等致命缺陷。

4. 孔金屬化中的孔壁導電處理

孔金屬化工藝是印制電路板制作技術中最為關鍵的工序之一。孔金屬化是指在印制板上鉆出所需的過孔后，通過化學鍍和電鍍的方法，在絕緣的孔壁上鍍上一層導電金屬，使印制板各層的印制導線通過孔壁的導電金屬實現相互連通的工藝。孔壁導電化處理主要分為化學鍍銅和直接電鍍兩類。

1）化學鍍銅

化學鍍銅的流程包含前處理與化學鍍銅兩個環節。

前處理是用活化劑對孔壁進行處理，使絕緣基材表面吸附一層活性粒子（通常為金屬鈀粒子）；隨后，銅離子在這些活性金屬鈀粒子上被還原，而還原產生的金屬銅晶核自身又會成為銅離子的催化層，使銅的還原反應能在這些新的銅晶核表面持續進行。

除了直接鍍制厚銅的情況外，通常會在化學鍍銅的基礎上進行電鍍銅，以實現層間的可靠互連和性能更優的布線。

2）直接電鍍銅的孔壁導電處理

化學鍍銅工藝仍存在一些不足：①鍍液屬于自身氧化還原系統，容易自行分解，對鍍液的管理難度較大；②鍍前處理工藝較為繁瑣；③化學沉銅的速度較慢；④化學鍍銅層的物理性能較差，可靠性不高；⑤化學沉銅過程中會釋放氫氣產生氣泡，可能導致小孔開路；⑥化學鍍銅液使用甲醛作為還原劑，對人體健康有害，還會污染環境；⑦化學鍍銅廢水中含有大量絡合劑，難以生物降解，處理難度大。因此，人們一直在努力研發替代工藝。直接電鍍的理念早在多年前就已出現，經過近幾十年的發展，已形成成熟的工藝技術，相關化學品也陸續實現商品化，在印制板行業得到了廣泛應用。

直接電鍍工藝是指通過短時間的處理，在孔壁基材表面選擇性地形成導電層，再經過常規的全板電鍍和圖形電鍍，即可實現孔金屬化的工藝。

直接電鍍技術主要涵蓋三種工藝路徑：

（1）以鈀鹽或鈀系化合物作為導電基材。其技術邏輯是，印制板非導電材質的孔壁通過吸附鈀膠體或鈀離子獲取導電能力，為后續電鍍環節提供導電基底。

（2）以導電高分子聚合物作為導電基材。其技術流程為：第一步，孔壁表面在堿性高錳酸鉀水溶液中發生化學反應，生成二氧化錳覆蓋層；第二步，在酸性環境下，吡咯單體或其系列雜環化合物在孔壁表面聚合，形成聚吡咯膜狀導電層；第三步，直接在該導電膜層上實施電鍍，完成金屬化處理。

（3）以炭黑 - 石墨粉導電膜作為導電基材。其技術思路是將超細炭黑與石墨粉通過浸涂、干燥后附著于孔壁，形成導電層用于直接電鍍，該工藝俗稱黑孔工藝。黑孔液的主要成分包括超細石墨粉與炭黑粉（粒徑 0.2~0.3μm）、去離子水及表面活性劑等，借助表面活性劑將炭黑與石墨粉均勻分散于去離子水中，經干燥后實現牢固附著。該工藝具有生產周期短、效率高、污水處理簡便等優勢。

完成上述任意一種孔壁導電處理后，即可進入全板電鍍階段。

5. 全板電鍍銅

鍍銅技術適用于全板電鍍與圖形電鍍兩大場景，其中全板電鍍銅緊隨孔壁導電處理（化學鍍銅或直接電鍍）之后進行，而圖形電鍍則在圖形轉移工序后開展選擇性電鍍。

化學鍍銅后的全板電鍍銅，其功能是保護新沉積的化學銅層，并對孔內化學銅層進行加厚處理。

鍍液各組分及功能如下：

（1）硫酸銅：充當鍍液中的主鹽，在水溶液中解離出銅離子，銅離子在陰極得電子后沉積為銅鍍層，其濃度控制在 60~100g/L。

（2）硫酸：主要作用是提升溶液導電性能，其濃度會對鍍液的分散效果及鍍層機械性能產生影響。

（3）添加劑：在 PCB 電鍍液中，添加劑的作用不可替代，能夠優化電鍍時的電流分布、提高鍍液均鍍能力，同時影響銅離子從溶液主體到反應界面的遷移及電結晶過程，進而改變板面微觀凹凸區域的電化學沉積速度。PCB 電鍍銅添加劑通常包含氯離子、加速劑、抑制劑與整平劑，其作用效果并非各成分的簡單疊加，而是存在復雜的協同作用或競爭關系。

6. 圖形轉移與線路制作

半加成法通過圖形電鍍蝕刻工藝完成圖形轉移與線路制作，具體流程為：先經光刻工藝制作電鍍窗口，電鍍銅與錫后剝離光阻層，以電鍍錫層為掩膜蝕刻非圖形區域的薄銅層，最終去除錫層露出銅線路圖形。

圖形電鍍銅的目的是增加線路及孔內銅層厚度，滿足各線路的額定載流需求，其主要步驟如下：

（1）光刻工藝：采用耐電鍍干膜或光阻材料制作電鍍窗口。

（2）圖形電鍍銅：與前述鍍銅工藝原理一致，鍍層厚度依據實際需求設定。

（3）鍍錫預浸處理：鍍錫前用稀硫酸清除銅表面的輕微氧化層，同時維持鍍錫槽的酸度穩定，減少槽內主要成分的波動。

（4）鍍錫工序：在酸性硫酸亞錫鍍液中進行，亞錫離子持續得電子還原為金屬錫，沉積于已鍍銅的板面及孔內，直至達到規定厚度。鍍液主要成分為硫酸與硫酸亞錫。

（5）退膜處理：去除光阻層，該工序以氫氧化鈉（NaOH）為主要化學藥液。

（6）蝕刻工序：腐蝕去除非線路區域的銅層，形成成品線路圖形。

（7）退錫（鉛）處理：選擇性蝕刻去除錫（鉛）層，使銅表面暴露。

7. 阻焊圖形制備

印制板表面涂覆阻焊油墨的技術始于 20 世紀 60 年代末。阻焊材料主要包括熱固化阻焊油墨、紫外光固化型阻焊劑、干膜感光型阻焊材料、液態感光型阻焊油墨等。其中熱固化阻焊劑因受 PCB 耐熱性能限制，應用范圍較窄，紫外光固化型由此應運而生。熱固化與紫外光固化型阻焊油墨均通過絲網印刷形成圖形，精度相對有限；干膜感光型阻焊材料成本較高且操作流程復雜。目前，液態感光型阻焊油墨應用最為普遍，以下工藝均圍繞此類油墨展開。

阻焊圖形制備的流程如下：

（1）表面預處理：清除板面氧化物、油脂及雜質，對表面進行清潔與粗化處理，確保板面與阻焊層形成良好結合。

（2）涂覆工藝：主要采用絲網印刷方式進行涂覆。

（3）初步烘干：促使油墨中的溶劑揮發。

（4）曝光處理：受光照區域的油墨發生交聯反應，強度提升且不溶于顯影液；雙面板可通過不同掩膜精準對位實現同步曝光。

（5）顯影操作：未受光照的樹脂部分被碳酸鈉溶液溶解并去除。

（6）后段固化：通過后烘與紫外固化處理，使油墨完全固化，形成穩定的網狀分子結構。

8. 文字印刷

目前行業內存在兩種工藝安排：部分將文字印刷置于噴錫工序之后，部分則放在噴錫之前。文字油墨按固化方式分為熱固化型與紫外固化型兩類。

9. 其他表面處理

表面處理包含多種工藝方法，其中以表面噴錫最為常見。

1）表面噴錫工藝

噴錫是電路板表面處理中應用最廣泛的涂覆形式，在線路生產中大量使用。其主要作用包括：①防止裸銅表面氧化；②維持良好的可焊性。

2）其他工藝

除噴錫外，表面處理方式還包括熱熔錫鉛、有機防焊膜、化學鍍錫、化學鍍銀、化學鍍鎳金、電鍍鎳金等。

同一 PCB 的不同區域可采用不同表面處理工藝，例如元器件焊接區采用噴錫，插頭部位的金手指采用電鍍鎳金。實際生產中，通過貼膜保護實現特定區域的選擇性處理。

減除法雙面 PCB 制作工藝

典型的減除法雙面 PCB 制作工藝與半加成法的核心差異在于：減除法通過掩膜腐蝕形成線路圖形，半加成法則依靠圖形電鍍實現；半加成法的銅腐蝕僅發生在非線路區域，且只需腐蝕較薄的銅層，因此線路精度更高。

減除法雙面 PCB 制作工藝步驟如下：

（1）基材裁切

（2）通孔鉆孔

（3）鉆污清除

（4）孔壁導電處理

（5）全板電鍍

減除法可通過較厚銅箔獲得較厚的銅貼膜層，通常也可通過全板電鍍實現導電層的加厚。

（6）圖形轉移與線路形成：

①光刻與刻蝕工藝。在潔凈的覆銅板表面，均勻涂覆感光膠或貼合光致抗蝕干膜，通過照相底版完成曝光、顯影、堅膜處理后，經蝕刻工序得到電路圖形。雙面板需在正反兩面同步操作。

②絲網印刷蝕刻工藝。絲網印刷作為一種傳統印刷技術，在 PCB 制造及組裝流程中占據重要地位。其核心原理是：網版的圖形區域網孔可滲透油墨，非圖形區域網孔封閉無法透墨。電路板加工常用的網布材質包括尼龍、聚酯或不銹鋼，網布的關鍵參數有網目數、厚度、線徑及開口尺寸等，這些參數直接影響印刷效果。PCB 工藝中，絲網印刷的油墨厚度通常為 10~30μm。受限于線徑和開孔尺寸，該工藝圖形精度較低，印制 0.1mm 以下導線時易出現鋸齒狀邊緣，質量欠佳。