PCB材料的制造是一个融合材料科学、精密机械与化学工艺的复杂过程，核心围绕覆铜板（CCL）的制备展开——覆铜板作为PCB的基础“骨架”，其制造质量直接决定了PCB的电气、机械及热性能。在此基础上，结合后续的线路成型、层压、钻孔、表面处理等工艺，最终形成可承载电子元件的功能性PCB。
本文将按“覆铜板制造→PCB核心加工工艺→特殊材料工艺差异”的逻辑，详细拆解全流程。
一、PCB核心基材：覆铜板（CCL）的制造工艺
覆铜板由增强材料（如玻璃布）、树脂基体（如环氧树脂）、导电层（如铜箔）三部分复合而成，是PCB最关键的基础材料。其制造流程可分为“树脂胶液制备→增强材料浸胶→半固化片（Prepreg）成型→覆铜与热压固化”四大核心环节。
第一步：树脂胶液的配制——决定基材的性能基底
树脂胶液是覆铜板的“粘结与功能核心”，其配方直接影响覆铜板的介电常数（Dk）、介电损耗（Df）、耐热性（Tg）、阻燃性等关键指标。不同应用场景（如高频通信、汽车电子）的覆铜板，需针对性调整胶液配方。
工艺细节：
原料准备：按配方称取树脂（如环氧树脂、聚酰亚胺、PTFE）、固化剂（如双氰胺、咪唑类）、填料（如二氧化硅、氧化铝，用于降低热膨胀系数、提高导热性）、阻燃剂（如无卤磷系、溴系，满足UL94阻燃标准）、溶剂（如丙酮、二甲苯，调节胶液粘度）等原料。
例：高频覆铜板（用于5G基站）需用低Dk/Df的PTFE树脂，搭配空心玻璃微珠填料进一步降低介电常数；阻燃覆铜板（如FR-4）需添加溴化环氧树脂或无卤磷系阻燃剂。
混合分散：将树脂与溶剂加入反应釜，在50-80℃下搅拌溶解；逐步加入固化剂、填料、阻燃剂等，通过高速剪切机（转速1000-3000r/min）或球磨机分散，确保填料均匀分布（避免局部性能不均），同时控制胶液粘度在1000-5000cP（适配后续浸胶工艺）。
过滤与脱泡：用100-200目滤网过滤胶液，去除杂质和未分散的颗粒；通过真空脱泡机（真空度≤-0.095MPa）去除胶液中的气泡，防止后续成型时出现针孔、分层缺陷。
第二步：增强材料浸胶（上胶）——实现树脂与增强体的结合
增强材料（如玻璃布、纸基、无纺布）的作用是赋予覆铜板机械强度，防止其变形或断裂。浸胶工艺的核心是让增强材料均匀吸附树脂胶液，形成“树脂——增强体”复合结构。
工艺细节：
增强材料预处理：
——玻璃布：需经过“脱浆→烘干”处理——原玻璃布表面的纺织浆料（如淀粉）会影响树脂附着力，通过高温（200-300℃）灼烧或碱洗脱浆，再在120-150℃下烘干除水（水分会导致后续固化时产生气泡）。
——纸基：多用于低成本覆铜板（如FR-1），需经浸渍树脂预处理，提高与胶液的兼容性。
浸胶过程：将预处理后的增强材料通过浸胶机的导辊，匀速（1-3m/min）浸入树脂胶液中，确保胶液充分渗透纤维间隙；随后通过挤胶辊控制胶液附着量（通常为增强材料重量的50%-80%）。
初步烘干（预固化）：浸胶后的增强材料进入烘干炉，在80-120℃下烘干5-15分钟，去除溶剂并使树脂发生部分交联反应，形成**半固化片（Prepreg）** ——此时树脂处于“B阶段”（不粘手、有一定柔韧性，可长期储存），便于后续层压操作。
第三步：层压与覆铜——形成覆铜板成品
层压是将半固化片与铜箔按设计层数叠加，通过高温高压使半固化片完全固化（树脂进入“C阶段”，形成刚性结构），同时实现铜箔与基材的紧密结合。根据铜箔附着方式，可分为“覆铜箔层压”和“后镀铜”两种工艺，前者是主流。
工艺细节：
叠层配置：根据覆铜板厚度要求，将若干张半固化片堆叠（如1.6mm厚FR-4需4-6张半固化片），上下表面覆盖铜箔（通常为电解铜箔或压延铜箔，厚度12-70μm）；为防止粘连，最外层放置离型纸和钢板。
热压固化：将叠层好的坯料放入层压机，按预设曲线控制温度和压力：
升温阶段：从室温升至120-150℃（树脂熔融流动，填充间隙），压力逐步升至10-20kg/cm²；
固化阶段：升温至170-190℃，保温1-2小时，树脂完全交联固化；
降温阶段：自然降温至80℃以下，卸压取出。
关键控制点：升温速率（≤5℃/min，避免内应力过大导致翘曲）、压力均匀性（防止层间气泡）。
后处理：
裁边：切除覆铜板边缘的毛边和不规则部分；
表面处理：用细砂纸轻微打磨铜箔表面，去除氧化层，提高后续线路制作时的油墨附着力；
性能检测：测试介电常数、耐热性（Tg）、剥离强度（铜箔与基材的结合力，要求≥1.5N/mm）等指标。
图片由豆包AI生成。
二、PCB成品制造：从覆铜板到功能性电路板的加工工艺
覆铜板仅为“原材料”，需经过线路设计→制版→图形转移→蚀刻→钻孔→层压→表面处理等一系列精密加工，才能成为可安装电子元件的PCB。
前期准备：线路设计与制版
线路设计：用CAD软件（如Altium Designer）设计PCB线路图，确定线路走向、孔径、焊盘位置等，输出Gerber文件（PCB制造的标准数据格式）。
光绘制版：将Gerber文件导入光绘机，通过激光在感光干膜或菲林上绘制线路图形，制作出“线路掩膜版”（用于后续图形转移）。
核心工序一：图形转移与蚀刻——形成导电线路
图形转移是将掩膜版上的线路图形复制到覆铜板的铜箔上，蚀刻则去除未被保护的铜箔，留下所需线路。
工艺细节：
覆铜板预处理：用脱脂剂去除铜箔表面的油污，用微蚀液（如过硫酸铵溶液）轻微腐蚀铜箔表面（形成粗糙面，增强感光膜附着力），最后水洗烘干。
涂覆感光膜：将液态感光树脂（或干膜）均匀涂覆在覆铜板表面，通过紫外线预固化（干膜需通过热压贴合，温度100-120℃，压力0.3-0.5kg/cm²）。
曝光：将掩膜版与覆铜板对齐，用紫外线（波长365nm）照射感光膜——被光照区域的感光膜发生交联反应（固化），未光照区域保持可溶状态。
显影：用显影液（如碳酸钠溶液，浓度1-2%）冲洗覆铜板，去除未固化的感光膜，露出需要蚀刻的铜箔区域。
蚀刻：将覆铜板浸入蚀刻液（如氯化铁、酸性氯化铜溶液），未被感光膜保护的铜箔被腐蚀去除，留下固化感光膜覆盖的导电线路。
关键参数：蚀刻温度（40-50℃）、蚀刻速度（1-2m/min），需避免蚀刻过度导致线路变细或蚀刻不足残留铜渣。
脱膜：用脱膜液（如氢氧化钠溶液）去除线路表面的固化感光膜，露出干净的铜线路。
核心工序二：钻孔——实现层间电气连接
多层PCB需通过钻孔打通不同层的线路，形成“过孔”（Via），实现层间电气连接。钻孔精度直接影响PCB的可靠性（如过孔错位可能导致短路）。
工艺细节：
定位：通过X光定位系统（针对多层板）或机械定位销，确定钻孔位置（误差≤0.02mm）。
钻孔：使用高速钻床（转速30000-100000r/min），搭配硬质合金钻头（直径0.1-6mm）钻孔；为防止钻孔时铜箔毛刺，覆铜板上下需垫上铝箔或酚醛板。
去毛刺与清洁：用刷板机去除孔口的铜毛刺，再用超声波清洗机（清洗剂为中性洗涤剂）去除孔内的钻屑和油污。
孔金属化：钻孔后的孔壁为绝缘基材，需通过化学镀铜实现孔壁导电：
沉铜前处理：用碱性蚀刻液微蚀孔壁，去除氧化层；
活化：浸入钯盐溶液（如氯化钯），在孔壁形成催化中心；
化学镀铜：在孔壁沉积一层薄铜（厚度0.5-1μm），使孔壁导电；
电解镀铜：进一步增厚孔壁铜层（厚度5-20μm），提高导电性和可靠性。
核心工序三：层压（多层PCB专用）——实现多层结构集成
多层PCB（如4层、6层板）需通过多次层压，将内层线路板与半固化片、外层铜箔复合为一体。
工艺细节：
内层板制作：先按单层PCB工艺制作内层线路板，完成蚀刻和黑化处理（内层铜箔表面生成氧化层，增强与半固化片的结合力）。
叠层：按设计顺序，将内层板、半固化片、外层铜箔依次堆叠，插入定位销确保对齐。
层压固化：同覆铜板层压工艺，通过高温高压使半固化片固化，将各层紧密结合为一体。
核心工序四：表面处理——提高可焊性与耐腐蚀性
铜线路暴露在空气中易氧化，导致焊接不良，因此需进行表面处理，常见工艺包括以下几种：
热风整平（HASL）：覆铜板浸锡铅合金（或无铅锡合金），热风吹平表面，形成均匀镀层。
化学镍金（ENIG：化学镀镍后再镀金，镍层打底防扩散，金层提高可焊性。
沉银（Immersion Silver）： 铜与银离子置换反应，形成银镀层。
OSP（有机保焊膜）：铜表面形成有机薄膜，隔绝空气防氧化。
终检与成型——确保PCB质量合格
电气测试：用飞针测试机或针床测试机，检测线路的导通性、绝缘性（防止短路、断路）。
外观检测：通过AOI（自动光学检测）系统或人工检查，识别线路缺陷（如缺口、毛刺）、表面处理不良等问题。
成型：用数控冲床或激光切割机，将PCB按设计尺寸裁剪成单块成品（如手机主板的异形轮廓）。
阻焊与丝印：在PCB表面涂覆阻焊油墨（绿色为主，绝缘且防焊锡桥接），再丝印字符（如元件标号、型号），便于后续元件焊接和维护。
图片由豆包AI生成。
三、特殊PCB材料的制造工艺差异
不同类型的PCB材料（如柔性PCB、陶瓷基PCB），其制造工艺与传统刚性FR-4存在显著差异，核心体现在基材选择和关键工序上。
柔性PCB（FPC）制造工艺特点
FPC以聚酰亚胺（PI）薄膜为基材，核心特点是“柔性”，工艺差异主要在基材处理和层压环节：
基材预处理：PI薄膜表面光滑，需通过等离子处理或化学蚀刻（如氢氧化钠溶液）增加粗糙度，提高与铜箔的结合力。
覆铜方式：多采用“压延铜箔”（延展性好，适合弯折），通过热压贴合（温度200-250℃，压力5-10kg/cm²）或化学镀铜实现覆铜。
层压与覆盖膜：FPC的绝缘层常用“覆盖膜”（PI薄膜+胶层），通过热压贴合在线路表面，替代传统阻焊油墨，确保柔性和耐弯折性。
后处理：需进行弯折测试（如180°反复弯折10000次以上），验证机械可靠性。
陶瓷基PCB制造工艺特点
陶瓷基PCB（如氧化铝、氮化铝）以陶瓷为基材，主打高耐热、高导热，工艺核心是“陶瓷与金属的结合”，主流工艺有两种：
厚膜工艺：在陶瓷基材表面印刷金属浆料（如银浆、铜浆），经800-1000℃烧结，形成导电线路。优势是成本低，适合简单线路；劣势是线路精度低（线宽≥50μm）。
DBC（直接覆铜）工艺：将铜箔与陶瓷基材在高温（1065-1083℃）下直接键合——陶瓷表面氧化形成氧化层，与铜箔反应生成金属间化合物，实现紧密结合。优势是导热性好（氮化铝DBC导热系数≥180W/m·K）、线路精度高；劣势是成本高，适合高端场景（如LED芯片、航空航天）。
金属基PCB（如铝基、铜基）制造工艺特点
金属基PCB以金属板（铝、铜）为基材，核心是“散热”，工艺差异在绝缘层制备和覆铜：
绝缘层制备：在金属基板表面涂覆绝缘胶（如环氧树脂+陶瓷填料），厚度50-200μm，经150-180℃固化，形成绝缘层（击穿电压≥2kV）。
覆铜：将铜箔与绝缘层热压贴合（温度160-180℃，压力3-5kg/cm²），确保结合力（剥离强度≥1.0N/mm）。
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四、PCB制造工艺的发展趋势
随着电子设备向“高频化、小型化、高功率化”发展，PCB制造工艺呈现三大趋势：
高频化工艺升级：针对5G、毫米波通信，开发PTFE、液晶聚合物（LCP）等低Dk/Df材料的制造工艺，优化层压压力和温度控制，减少信号损耗。
高密度化工艺突破：推广“任意层互联”（Any Layer HDI）、“微型过孔”（孔径≤0.1mm）、“埋盲孔”等工艺，实现更高的线路密度（线宽/线距≤20/20μm）。
绿色环保工艺普及：淘汰含铅、含溴的阻燃剂和镀层，推广无卤材料、OSP表面处理、水性油墨等环保工艺，符合RoHS、REACH等国际标准。
五、总结
PCB材料的制造工艺是一个“从微观配方到宏观成型”的系统工程：覆铜板的制备决定了基础性能，后续的图形转移、钻孔、层压等工艺决定了功能实现，而特殊材料的工艺差异则适配了不同场景的个性化需求。随着5G、AI、新能源等技术的推动，PCB制造工艺正朝着“更高精度、更优性能、更环保”的方向持续迭代，成为电子产业升级的关键支撑。
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