手把手教你如何选择PCB生产工艺参数

作者:硬姐发布时间:2025-04-11

PCB打样是指项目在批量生产前的试产验证,由硬件工程师将电路板设计图输出为Gerber文件,再发给PCB板厂,板厂根据Gerber制版文件和制版生产工艺要求,生产成最终的PCB样板,以此来验证电路设计的正确性、可行性和可靠性,PCB打样更为重要的是明确制作板材类型、数量、尺寸等基本参数,明确阻焊颜色、表面处理方式等常规工艺参数。

在打样过程中经常会面临需要确认参数的问题,而且要确认的参数非常多。尺寸、数量、板材、厚度、阻焊颜色、丝印颜色等等,这些其实都是最基本的,还有稍微复杂点的参数比如内外铜厚、最小线宽/线距、最小孔径、过孔开窗、过孔盖油、喷锡、沉金等工艺就需要来回和研发人员一一确认了......

本篇文章我们逐一解析下这些参数,以后下单PCB在选择参数的时候就会轻松很多了。

PCB制作常见参数

板材类型

PCB板材的选择是影响PCB质量好坏的重要因素之一。常用的是FR-4(环氧树脂-玻璃纤维板)材料,集高强度、抗热/抗火(不会燃烧)、抗化(不易腐蚀、不易长霉菌)、防潮、 热性(膨胀系数低、热传导系数高)、电性(不导电,绝缘)等优点于一体,在业内得到了广泛采用。国内常见板材品牌商主要有建滔、生益、金安国纪、南亚、罗杰斯等。

板子层数

板子层数需要在PCB设计时就确定好,然后按照设计需求完成相应层数生产。因此一般根据设计要求直接选相应的层数即可。PCB按照层数可分为单面板、双面层和多层板。一般而言,层数越高,工艺制程难度越大,成本也更高。

  • 单面板最基础也最简单,适合简单的电路。

  • 双面板应用广泛,顶层和底层都敷有铜,中间为一层绝缘层,两面电路通过导孔通连接,适用于一般复杂的电路。

  • 多层板增加了内部电源层和接地层,布线主要基于顶层和底层,由中间布线层补充。4/6层板较为常用,多层板层数一般都是偶数(偶数层比奇数层更有优势),有时候会加入空层来控制板厚。多层板的布线空间更大,电路设计合理的情况下,EMC(电磁抗干扰)能力更强。

    板子数量/尺寸

    板子数量即需要生产板子的数量,而板子尺寸就是板子的长宽比例大小,PCB板一般设计尺寸不会很大,往往分成几块制造后再进行拼接组合。也不会设计得很小,太小不利于板子的生产、检测和使用,还是拉高生产成本。中规中矩大小合适即可业内常说的PCS则是板子的数量单位,拼版的以SET为单位。

阻焊/丝印颜色

阻焊颜色中,绿、黑、蓝、红、黄等颜色比较常用,绿油用的最多,对颜色没什么特殊要求的一般选择绿色因为正常情况下绿油的性能最好。

丝印颜色也称字符颜色,白色最为常见,阻焊如果是绿油、黑油的话,一般选白字,主要是和阻焊形成强烈对比能够看得清楚,当然丝印也可以用其他颜色,但是建议选择和阻焊颜色对比度高的颜色。比如白色阻焊的话,就要选黑色丝印了。

板子厚度

PCB板子厚度没有特别要求的情况下,一般选择最常用的1.6mm,也可以选择其他常用厚度如0.8mm,1.0mm,1.2mm,1.6mm,2.0mm......

铜箔厚度

铜箔的常用规格也不少0.5oz,1.0oz,2.0 oz......,一般根据功率来选择铜箔厚度,功率不高可以选0.5oz,如果功率在100W左右,可以用1.0oz,业内暂时没有统一的具体标准,比较常用的是1.0oz。

最小线宽线距

正常情况下,线宽线距越小生产难度越高。目前,国内大厂的制程能力上限以3/3mil为主,个别比较突出的在2/2mil左右。具体大家按照需求来选择国内厂商可供的制程能力即可。

最小孔径

业内一般认为最小孔径为0.1mm(约4mil),这个由钻机、钻咀和板材共同决定的;如果是盲孔,目前最先进的激光钻机可生产最小孔径为25μm(约1mil)。一般情况下,孔越小越贵。通孔建议使用10/18mil、12/20mil的孔,电源孔可以用16/24mil的。

阻焊覆盖

阻焊覆盖,即绿油覆盖,是指电路板上要上绿油的部分,主要用于绝缘。阻焊覆盖主要有过孔开窗、过孔盖油、过孔塞孔、过孔塞树脂。前三种是最常用的。

  • 过孔开窗:指印刷阻焊层时,凡过孔(VIA)的地方都开窗,把过孔两端的铜箔(焊盘)暴露出来;
  • 过孔盖油:指阻焊印刷版不开窗,用绿油覆盖过孔两端的铜箔(焊盘)而不可焊;
  • 过孔塞孔:指塞住过孔,一般用绿油塞,树脂或金属塞的。

阻焊覆盖对孔径没有要求,不管选用哪一种类型,过孔都不能太大,一般塞孔的过孔最大0.5mm,孔大了会影响线宽,还会占用较大的设计空间。

焊盘喷镀

焊盘喷镀也称为表面处理,电路板上的铜焊点在空气中容易被氧化,造成吃锡不良或者接触不良,从而降低电路板的导电性,因此表面处理非常重要,需要对铜焊点进行表面处理。PCB制造常见的表面处理工艺有喷锡、沉金、电镀金和osp,客户依据需要选择合理工艺即可。

  • 喷锡(热风焊锡整平),PCB打样早期常见的加工方法。分为有铅喷锡和无铅喷锡。PCB完成后,铜面完全润湿(焊锡前锡完全覆盖),适合无铅焊接,技术成熟,成本低,适合目测和电气测试。无铅喷锡属于环保类工艺,不含有害物质"铅",熔点在218度左右;锡炉温度需控制在280-300度;过波峰焊温度需控制在260度左右;过回流焊温度在260-270度左右。有铅喷锡不属于环保类工艺,含有害物质"铅",熔点183度左右;锡炉温度需控制在245-260度;过波峰焊温度需控制在250度左右;过回流焊温度在245-255度左右。从锡的表面看,有铅锡比较亮,无铅锡比较暗淡;无铅板的浸润性要比有铅板的差一点。无铅锡的铅含量不超过0.5 ,有铅锡的铅含量达到37。铅会提高锡线在焊接过程中的活性,有铅锡线相对比无铅锡线好用;不过铅有毒,长期使用对人体不好。无铅锡比有铅锡熔点高,接点会牢固很多。在pcb板表面处理中,通常做无铅喷锡和有铅喷锡的价格是一样的,没有区别。

    优点:可以获得较佳的Wetting效果,因为镀层本身就是锡,价钱也较低,焊接性能佳。缺点:不适合用来焊接细间隙脚以及过小的零件,因为喷锡板的表面平整度较差。在PCB制程中容易产生锡珠(solder bead),对细间脚(fine pitch)零件较易造成短路。使用于双面SMT制程时,因为第二面已经过了第一次高温回流焊,极容易发生喷锡重新熔融而产生锡珠或类似水珠受重力影响成滴落的球状锡点,造成表面更不平整进而影响焊锡问题。

  • 沉金(无电镀镍浸金),即在PCB上镀金,金可以有效地阻隔铜金属和空气产生氧化,整个镀金过程会产生化学反应,因此也称化金。沉金表面非常光滑,颜色很稳定,抗环境侵蚀能力强,一般金的厚度为1-3Uinch,适用于SMT、电气测试、开关触点设计、铝线键合、厚板。

    优点:不易氧化,可长时间储放,表面平整,适合用于焊接细间隙脚以及焊点较小的零件。有按键线路电路板的首选(如手机板)。可以重复多次回流焊也不太会降低其焊锡性。可以用来作为COB(Chip On Board)打线的基材。

    缺点:成本较高,焊接强度较差,因为使用无电镀镍制程,容易有黑垫/黑铅的问题产生。镍层会随着时间氧化,长期的信赖度是个问题。

  • 电镀,即在PCB上通电镀金,与沉金类似,但比沉金成本更高,主要特点为耐磨,因此需要插拔的位置通常会选择电镀金。

  • osp,即有机可焊性保护膜,是在洁净的裸铜表面上,以化学的方法长出一层有机皮膜。这层膜具有防氧化,耐热冲击,耐湿性。它表面平整、工艺简单、便于操作与维护、污染少、成本低,osp是PCB表面处理工艺中成本最低的。但缺点也很明显,一是保护膜极薄,容易划伤;二是保护膜经过多次高温焊接会发生变色或裂缝,影响可焊性和可靠性;三是不耐酸,高湿环境会影响其可焊性。

    优点:具有裸铜板焊接的所有优点,过期(三个月)的板子也可以重新做表面处理,但通常以一次为限。

    缺点:容易受到酸及湿度影响。使用于二次回流焊时,需在一定时间内完成,通常第二次回流焊的效果会比较差。存放时间如果超过三个月就必须重新表面处理。打开包装后需在24小时内用完。OSP为绝缘层,所以测试点必须加印锡膏以去除原来的OSP层才能接触针点作电性测试。

除以上常规参数,PCB生产制造还会涉及到其他一些特殊工艺,虽然用得少,但是市场有需求,所以归为特殊工艺,部分特殊工艺甚至不太好理解,包括金手指,阻抗,盲埋孔、多层特殊叠层结构、厚铜板、异形孔、控深槽、化镍钯金等,大家可根据产品需求作相应的设计。