【JLC专栏】嘉立创电路板制作过程全流程详解
第1道工序：MI
MI的全称是Manufacturing Instruction，百度翻译为“制造说明书”。
我们把PCB文件或者Gerber文件下单给嘉立创以后，嘉立创的MI人员会针对我们的PCB文件出一个制造说明书，以供后续工艺使用。不过...
这份MI文件，并不是针对我们一个客户的一张电路板做的，而是把多个客户的不同PCB文件拼成一个稍微大一点的电路板以后，针对这张大的电路板，统一做的MI文件...
具体这个大的电路板是多大的尺寸，我们稍后会在第2道工序“钻孔”工艺里面介绍。
在之后的所有工艺环节，都是按照这里制作好的MI文件进行生产的，可见，MI文件是非常重要的。MI文件，由嘉立创深圳总部的工程部来制作完成。
第2道工序：钻孔
钻孔这道工序，是电路板正式开始生产的首道工序。钻孔的目的，是把电路板上需要开孔的地方全部开孔，包括电气孔、机械孔、过孔。（不规则的机械槽孔不是在这个工序里面开，它是在第11道工序“锣边”完成）
钻孔的详细生产步骤，按照顺序分为： 开料、 销钉、 钻孔，接下来我们一一介绍。
还没有开始生产之前，电路板的原材料如图1所示，我们一般把它叫做铜箔板。
把大的铜箔板裁剪成小铜箔板的过程，工厂称为：开料。看到这里，你就知道工厂常说的开料是什么意思了。
如图，是嘉立创使用的钻孔机：
从图中我们看到，在钻孔机的电脑显示器下方，有一张纸，这张纸就是我们刚才提到的工艺表。在工艺表上，有一个生产编号，大家可以去前面提到的工艺表中查看一下，把这个生产编号输入到钻孔机电脑中，就会调出对应的MI文件中的钻孔参数文件，有了这个钻孔参数文件，钻孔机就知道在铜箔板上的哪些位置钻孔了。
钻孔这道工序，会把电路板上所有需要开孔的地方钻孔。在我们设计的电路板上，会有很多直径不同的孔，所以，钻孔机上，也会准备很多种不同孔径的钻刀。如图12所示，是正在工作的钻孔机，我们可以在工作台的前面看到很多的钻刀整齐的摆放在那里。
第3道工序：沉铜
经过了上一道工序：钻孔，现在就已经得到了满身都是孔的板子，不过，这些孔是不导电的，因为孔壁上没有铜。接下来的要走的这道工序，叫做沉铜。
沉铜的主要目的，就是让板子上的孔壁上沉积一层薄薄的导电胶，为后续“图电”工艺中的电铜电锡做准备，让其导电。所以...
沉铜生产线，也叫做“导电胶线”。
板子进入导电胶线，首先会经过一个磨板机，如图3-4所示。经过钻孔后的铜箔板，板子上的孔周围难免会出现许多毛刺，磨板机的作用就是把板子表面打磨平整。
磨板完成后，剩下的环节，就都是化学反应了。这些环节，主要包括微蚀、整孔、氧化、聚合、干板等，其中，还会夹杂多次水洗。
微蚀的目的是清洁板面氧化层，去除油污，同时表面形成一定的粗糙度，加大板面的结合力。
整孔的目的是清洁孔壁，浸润孔壁及改善电性。
氧化，整孔后用氧化剂与孔壁玻璃纤维树脂反应生成化学层。
聚合的目的是使孔壁上生成聚合膜，这样就有了导电性。
干板，先用吸水海棉吸取板面的水份，然后再用热风吹干板上的水份。
经过沉铜以后的铜箔板，外观上来看，和钻孔后的样子差不多，只是孔里面多了导电层。
沉铜完成后，直接经过生产线送入下一道工序：线路。
第4道工序：线路
线路工序主要包括三个环节，按照顺序依次为：压膜、曝光、显影。线路这道工序完成以后，铜箔板上会显示出清晰的线路。
压膜
我们在以前可能听过PCB生产工艺分为干膜和湿膜两种。这里说的干膜和湿膜，指的就是压膜这个环节。
干膜工艺和湿膜工艺相比，稳定性更高、品质更好，嘉立创采用的就是干膜工艺。
压膜，就是在铜箔板的两个面各贴一张蓝色的感光膜。
沉铜后的铜箔板，从生产线上直接被送到了线路房，然后在线路房的生产线上，完成压膜，整个压膜过程时间也不长，只需要1分钟左右即可完成。
压膜后的铜箔板，如图4-1所示。我们可以明显的看到在铜箔板上铺了一层膜，由于线路房中的灯光是黄色的，所以看起来膜是偏黄色的。
感光膜作用是在铜箔板上完成线路的印制，它只在铜箔板上保留一段时间，在后续的“图电”步骤完成后，铜箔板上的膜就消失了，它的使命就完成了。
曝光
嘉立创目前有两种机器用于曝光：一种是需要菲林对位的自动曝光机，另一种是LDI全自动曝光机。
经过曝光后，干膜上就有清晰的线路了，如图4-6所示。
显影
曝光其实就是为显影做准备。显影设备中的显影液会把没有曝光过的部分去掉，也就是说，它会把有线路的地方去掉，露出黄铜。显影完成以后的电路板，如图4-7所示。
到这里，“线路”工序就完成了，下一道工序是：图电！
第5道工序：图电
图电的全称是图形电镀，图电工序总体分为以下几个环节：电铜、电锡、退膜、蚀刻、退锡。这些环节，全部都是通过化学反应实现。
电铜、电锡
“线路”完成以后的电路板，首先会送到图形电镀生产线，完成电铜和电锡。
我们知道，线路完成以后，板子上有线路的地方已经漏出了铜，没有线路的地方还有干膜。电铜完成以后，会把漏出的铜再上一层铜，使铜加厚一点。也就是有线路的地方会再加一层铜，包括过孔和电气孔。被干膜挡住的地方，则不会上铜。
电锡以后，有线路的地方，会再上一层锡，这里的锡，并不是我们最终拿到手电路板上的锡，这里的锡，是一种液态锡，它的作用是在下一个环节“退膜”的时候保护线路，它将会在图电工序的最后一个环节消失，完成它的使命。
退膜、蚀刻、退锡
完成电镀铜锡后，板子会送到全自动退膜、蚀刻、退锡生产线，生产线全貌如图5-2所示。图中，可以看到一张电路板正在进入生产线，它所经历的第一个环节就是退膜。退膜液只对曝光过的干膜起反应，经过两次退膜水洗，退膜就彻底完成了。
如图5-3所示，这是已经完成退膜的电路板，我们已经明显的看到了它的干膜已经不见了，露出了铜，这些铜，都不是我们需要的，我们需要的铜，此时正在锡的下面。接下来板子进入蚀刻环节，目的就是把裸露的铜全部腐蚀掉。
蚀刻环节，会使用一种药水，这种药水只对铜起反应，对锡没有反应，所以，经过蚀刻以后，刚才去掉干膜后露出的铜，就被腐蚀掉了。现在电路板上就只剩下真正需要的线路部分了。如图5-4所示，线路部分依然保持白色，说明锡没有和蚀刻药水发生反应，刚才的裸露铜部分，现在已经露出了基材。
路板继续随着滑轮往下走，进入“退锡”环节。退锡环节使用的药水，会和锡发生反应，把锡去掉，露出铜。
电路板继续随着滚轮滑动，进入AOI设备，如图5-6所示，四个高清摄像头对电路板进行扫描拍照，为后续AOI检测做准备。
第6道工序：AOI
AOI的英文全称为Automated Optical Inspection，中文翻译过来就是自动光学检测。如图6-1所示，嘉立创的工作人员正在对刚刚完成图电的电路板做AOI光学检测。
AOI检测的原理是这样的：把待检测的电路板放到AOI仪器检测面板上，AOI仪器开始自动扫描电路板，并与MI文件中的相应文件进行对比，一旦有区别，就会停下来，把图像放大显示到显示器上。
工作人员通过肉眼确认是否是缺陷，如果不是缺陷，继续往下观察下一处。如果是缺陷的话，看看是否能够补救，能补救的话就补救一下，不能补救的，就是生产缺陷了，然后标记一下出错地方。
AOI检测，只是针对电路板的外观进行检测，可以很好的检测出来开路、短路、断路的地方。不过，过孔是否全部导通，这里就无法检测了，过孔检测需要在后面的第10道工序“飞针测试”或者“复合模具测试”中完成。
第7道工序：阻焊
经过了前面几道工序，电路板已经成了一个半成品了。接下来的的这道工序，叫做：阻焊！
如图7-1所示，是嘉立创的一条阻焊印刷线。我们可以在图的左边看到正在等待进行阻焊的电路板，电路板的线路部分，现在全部都是裸露的铜。
这些裸露的铜，很容易和空气中的氧气发生氧化，发生氧化后影响电路板的性能，甚至缩短电路板的使用寿命，所以需要我们接下来的这道工序：阻焊。
阻焊的目的，就是给电路板表面涂一层油，保护铜。最常见的是绿油，此外，还有蓝、黑、白、红、黄、紫等颜色。目前，嘉立创针对不同颜色的阻焊工艺，全部免费。
阻焊的过程，特别类似前面已经经历过的“线路”。线路工序，分为压膜、曝光和显影3个环节。这里的“阻焊”工序，分为印阻焊油、曝光和显影3个环节。
印阻焊油
经过了一道绿油印刷，电路板的一面就铺了一层绿色。电路板继续往前滑动，进入翻板机，把电路板翻转，然后进入下一个网板下面，再涂一层绿油。这样，电路板的两面，就都有了绿油。然后，电路板会进入多道已经设定好温度的高温烘烤设备，经过一定的时间，绿油就贴合在电路板上了。
曝光
刚才，我们把电路板的正反两面整张都涂了绿油，在不需要绿油覆盖的地方，也有了绿油，比如焊盘等需要开窗的地方。为了去除这些地方的阻焊油，就需要经过曝光和显影。
曝光需要用到阻焊菲林，在菲林上，需要开窗的地方是黑色的，其它地方是透明的。经过曝光以后，透明的地方就进行了充分的曝光，黑色的地方没有被曝光，就是需要开窗的地方，没有被曝光。
显影
显影的过程，也是一个化学反应的过程，显影液只对未曝光的地方起反应，所以，需要开窗的地方，就裸露出了焊盘。如图7-4所示，是经过了显影后的电路板，我们可以看到它的焊盘部分已经裸露，而且是铜色的。
第8道工序：字符
字符工序，就是要完成电路板设计时丝印层上的内容，即把那些元器件编号、元器件外形等内容打印到电路板上，一般使用白色。对于白色的电路板，一般使用黑色。
如图8-2所示，丝印机正在给一张电路板刷白油。这里也有一张网板，我们看到它是白色的，说明它在刷白油。这张网板，和“阻焊”工序时的网板原材料是一样的，它们的区别是，阻焊用的网板，是“全通”的，会给整张电路板刷上绿油，而字符这里的网板，只有在需要印刷字符的地方，才是“通”的。
第9道工序：喷锡或沉金（表面处理）
字符工序完成后，就该喷锡或沉金了。这道工序，在专业人士那里也叫做“表面处理”。
我们在嘉立创下单PCB的时候，会在焊盘喷镀那一栏选择“喷锡”还是“沉金”。喷锡后的焊盘，被上了一层锡，是银色的；沉金后的焊盘，被镀了一层金，是金色的。
如图9-1所示，左边是沉金的焊盘，右边是喷锡后的焊盘。
不管是喷锡还是沉金，主要目的有两个，第一个是防止铜在空气中被氧化，第二个是让元器件更加容易焊接到电路板上。
如图9-3所示，就是电路板进入的前处理部分。前处理包括微蚀、磨板、清水洗、镀松香等。
其中，微蚀的目的是清除电路板表面的污垢。微蚀完以后是清水洗，会把微蚀工序的药水洗干净。然后是磨板（一般的工厂在喷锡线这里是没有磨板的），这里用到磨砂带是1000目的，属于非常细的磨砂，用来给电路板进行轻磨，不会损伤电路板表面，会把电路板表面的一些粘连物去掉。磨板之后又是一个水洗，然后再有一个烘干带，烘干以后，会浸入松香里面，也是我们说的助焊剂里面。
（这里插播一个小知识点，刚才提到的磨砂带1000目，这里的“目”，指的是1平方英寸面积里面筛网的孔数，目数越大，磨料就越细，800目以上就属于非常细的磨砂了。）
处理完成后，就可以进行喷锡处理了，喷锡，也叫做“热风整平".
电路板进入锡炉停留几秒钟后出来，锡炉的温度在230~250摄氏度之间。电路板出来以后，会伴随着一股强劲的风，我们把这股风叫做风刀，风刀主要用来在焊锡没有凝固之前吹平液态的焊锡。喷锡完了之后，我们就看到原来是黄色的铜焊盘，现在已经变成了银色的锡焊盘。不过，还没有完，还需要进行后处理。
后处理主要是热水洗、磨板、冷板、干板等处理。喷锡完之后的电路板，是从200多度的锡炉里面出来的，电路板本身的温度还是很高的。它首先会行走在一个气浮床上，气浮床就是一个正常的流水线，从底下一直吹气，电路板半浮在了空中，就好像人拿了一个刚出炉的烤红薯一样，会对着它吹气用来降温，这里的气浮床就起到一个冷却的作用。经过了气浮床后，会进行一次热水洗，为什么是热水洗？因为这时候的电路板温度还没有完全降下来，如果用冷水洗的话，板子就可能会发生变形、表面起水雾等现象。热水洗之后，再经过磨板，把表面的一些锡渣等杂质处理掉。再到清水洗，烘干，出板，后处理就完成了。
处理完成之后，电路板的表面就非常的干净了，如图9-6所示，是经过喷锡工艺之后的电路板。
第10道工序-测试
我们在第6道工序的时候，对板子进行了AOI光学检测，主要是从外观上，针对开路、短路、断路等情况对电路板的表面进行了检测，无法知道过孔的问题，比如孔内是否有铜、铜的质量如何、是否可以正常导通。接下来的这一道工序，就是用来解决这个问题。
我们会介绍两种测试方法：飞针测试和复合模具测试。
飞针测试
针对样板，嘉立创的AOI和飞针都是免费全测。AOI+飞针测试，基本上可以从根本上解决线路品质不良的问题。
我们自己测试PCB线路的时候，会把万用表打到通断档，然后使用红黑表笔放到线路的两端，听声音检测电路板上的某条线是否导通。飞针测试，原理和这个类似，只不过，它不是通过听声音来判断，而是通过检测电容值来判断。在开始测试前，工作人员先把电路板固定到机器上，然后导入电路板的网络文件，机器电脑会计算好每个网络的电容标准值，当测试开始以后，如果容差超过了一定范围，就认为不合格。
测试线路电容值，比起测试线路通断，更容易发现线路的品质问题，比如，一条原本是3mm宽的线，如果在某道工序中被腐蚀成了1mm宽，线路依然导通，但是很明显，已经出现了品质问题，可能导致电路板根本无法使用。
探针的移动速度非常快，它会逐点移动来完成测试，不过，毕竟板子上这么多个点，这么条线。从嘉立创的以往数据来看，测试一张板的时间从20分钟到3个小时都有。
复合模具测试
刚才我们了解到，飞针测试完成一张电路板，需要的时间并不短。为了很好的解决时间的问题，复合模具测试，就诞生了。总的来说，复合模具测试，几秒钟，就可以测试一张电路板。
复合模具测试虽然快，但是需要制作一个复合模具，复合模具是由一层一层的板子组成的，包括插针、打线、排线等。制作模具需要一定的成本，还有时间，所以，复合模具测试，更适合大批量的电路板测试，如果是样板，还是飞针测试比较适合。
在复合模具中，会有很多的探针，一次性压到电路板上，完成测试，很明显，它比飞针测试中的4个探针逐点移动要快很多。
第11道工序：锣边、V-CUT
在前面的所有工序中，我们的电路板，始终是以大板的形式存在，这一道工序，就该把大板分成小板了，每一个小板，就是每一个客户设计的电路板，最终会把这些小板对应的发给不同的客户。
如图11-1所示，是嘉立创的铣板车间一角，图中的机器是锣边机。
锣边，就是按照客户的PCB外形设计，把电路板从大板上切割出来。如果板子上有异形槽或者8字孔等特殊的槽，就先给电路板进行锣内槽的工序，然后进行锣边。锣内槽结束之后，或者如果没有特殊的槽，就会直接进入锣边环节。如图11-3所示，锣边机正在进行锣边。
我们可以在图中看到，电路板上的上面，加了一层纸板，用来保护电路板。锣边机的顺序为先竖后横，先把大板中需要竖向切割的地方全部完成，然后再进行横向切割。
切割完成后的电路板如图11-4所示。我们可以看到，在电路板上，有很多的碎屑。
切割完成后，就可以开始分拣了，在分拣的过程中，需要观察哪些板子需要V-CUT。V-CUT，我们一般也叫做V割。拼板后的电路板，就需要V割。V割和锣边的区别就是，锣边会直接把两张电路板分开，而V割后的电路板，两张电路板之间没有被完全割开，还留有一部分，只需要稍微用力，就可以掰开。
刚才我们看到，切割后的板子上面是有很多的碎末，所以，嘉立创还有一道洗板的工序。如图11-6所示，是嘉立创的洗板线最开始的取板机。
电路板进入生产线后，经过酸洗、超声波洗、压力洗、清水洗、烘干等环节后，洗板就完成了。洗好的板子会被送到QC部门。
第12道工序：QC
QC，即质量检测。在这个环节，主要通过人工进行检测，主要检测板子外观和板子数量是否达标。板子外观方面，主要看是否有明显的缺陷，比如划伤、字符模糊等，还需要检测需要V割的板子是否有V割过。
经过上一个工序锣边、V割、洗板后的电路板，送来QC部门之后，会先经过一个“锣边点数”的环节，这个环节，主要就是得到一张上面提到的标签。
我们知道，在电路板上的某个地方，会有我们的客户编号，这个是嘉立创的工程人员在制作MI文件的时候，给我们添加到电路板上的。负责锣边点数的工作人员拿到电路板后，找到客户编号，输入到ERP系统中，就可以打印出标签。
打印出条码以后，会粘贴到对应的电路板筐外面，交给检测人员。在打印出条码后，我们就可以在嘉立创小助手中看到我们的电路板进度到了QC环节。
QC完成之后，就该打包发货了。
发货之前，先进行包装。
拿到QC传送过来的电路板，首先会打印一个装箱条码。在装箱条码上，会有一些重要的信息，有些客户在嘉立创下单的时候，选择了一些个性化的参数，比如，包装要求是选择了嘉立创标识盒子还是空白无字盒子。打印出条码以后，在嘉立创下单助手进度跟踪里面就可以看到我们的电路板已经进入发货环节。
嘉立创一般采用的是真空包装，如图13-1所示，是嘉立创的真空包装机器，已经摆放整齐的电路板正在等待着包装，在每一叠电路板旁边，已经放了一小袋干燥剂。
果客户的板子数量比较多，会分成几叠，在每一叠上面贴上对应的标签，标签上有电路板的批次、每包数量、一共数量等信息。真空包装完毕，就该装箱了。
如图13-2所示，是刚刚经过真空包装后，嘉立创的小伙伴正在装箱，这个是一个小批量的单，在装箱之前，在箱子的四个角，已经放置了泡沫固脚，防止电路板在运输过程中或者搬运过程中的磕磕碰碰。
