PCB（Printed Circuit Board，印制电路板）是电子产品的“骨骼与经络”。从双面板到多层板、从刚性到柔性、从传统减成法到先进的半加成法（mSAP/SAP），不同工艺路径直接决定了线路密度、信号完整性、可靠性与成本。本文系统剖析主流 PCB 工艺的“通用步骤 + 差异化细节”，并给出 DFM/品质管控要点，力求科学、充分论证。

一、PCB 工艺家族与适用场景概览

• 单/双面板（SMB/DM）：家电、通用控制；成本低、密度有限。

• 多层板（MLB）：4~16 层常见；消费电子/工业控制/服务器主板主力。

• HDI 板（盲埋孔）：手机、可穿戴、VR；更高布线密度与更短互连。

• 刚挠结合板（Rigid-Flex）：相机模组、医疗、航天；三维折叠、减重。

• 柔性板（FPC）：PI 覆铜+覆盖膜（Coverlay）；动态弯折应用。

• 金属基/铝基板（MCPCB）：照明、电源；大功率散热。

• mSAP/SAP（薄铜半/全加成）：亚 50 μm 线宽线距，旗舰手机/高端模块。

二、PCB“通用流程”的关键节点（自内向外）

不同板型流程基本相似，但在材料、成像、钻孔、电镀与压合策略上存在关键差异。

1. 叠层与材料选型

• 基材：FR-4（Tg 标准/高 Tg/无卤）、高速高频（Megtron/Rogers/PTFE）、PI（FPC）、铝/铜基。

• 铜厚：常见 0.5/1/2 oz；外层过厚不利微细线。

• 叠层：控制介质厚度、Dk/Df 与阻抗；铜平衡减少翘曲。

2. 内层线路制作（多层/HDI 必备）

• 内层前处理：去污/粗化。

• 干膜贴附 → LDI 曝光/显影 → 蚀刻：形成内层走线与平面铜。

• AOI 检测 → 修补：及早拦截开短路。

• 内层棕化/替代黑化（Bonding）：提升层压结合力。

3. 真空层压（压合）

• X-ray 对位、树脂流控、气泡排除；顺序压合是 HDI/刚挠/厚背板的关键。

• 目标：消除空洞与分层，确保介质厚度与对准。

4. 钻孔与去钻污（Desmear）

• 机械钻：通孔/埋孔；关注钻速、进给、退刀，减少毛刺与玻纤拉丝。

• 激光钻：微盲孔（≤100 μm），控制“口蘑”与底铜咬蚀。

• 去钻污与孔壁粗化：等离子或高锰酸钾体系，提升沉铜结合。

5. 化学沉铜 & 全板电镀

• 沉铜（Electroless Cu）：在绝缘孔壁形成导电“种子层”。

• 全板电镀：加厚孔铜与外层铜；把控孔内外电流分布，防止“狗骨头”厚度不均。

6. 外层成像与图形电镀

• 贴干膜/喷墨成像/LDI → 图电（加厚线路与焊盘铜、再电镀锡/镍锡抗蚀）。

• 外层蚀刻：碱性蚀铜为主；控制蚀刻因子与侧蚀，保证线宽公差。

7. 阻焊（Solder Mask）

• 工艺：喷涂/丝印/LDI 直接成像；

• 要点：阻焊桥宽度、BGA 掩膜开窗、绿油与 ENIG 相容性、爬锡控制。

8. 表面处理（可选其一，见对比表）

• 常见：无铅喷锡（HASL LF）、OSP、沉金（ENIG）、沉银、沉锡、ENEPIG（金手指或精密器件友好）。

• 字符印刷：可溯源与装配指引。

• CNC 成型/V-Cut/邮票孔（Stamp Hole）：兼顾强度与应力释放。

• 边框/工艺边/定位 Mark：服务于 SMT 与测试治具。

10. 电测与出货检验

• 飞针/针床测试：100% 电性开短路覆盖。

• 外观/尺寸/翘曲、XRF 厚度、微切片、离子污染（ROSE）、热冲击/剥离强度等。

三、不同工艺的“差异化细节”与控制点

1) 双面板 vs 多层板

• 双面板省去内层工序，重心在 PTH 孔铜质量与外层蚀刻。

• 多层板核心在内层 AOI → 棕化 → 层压对位；介质厚度散差直接影响阻抗。

2) HDI（盲/埋孔、顺序压合、填孔）

• 微盲孔：激光钻（50~100 μm），小盘大孔要避免；

• 顺序压合：1+N+1、2+N+2 等结构，层层对位；

• 填孔电镀/导电填充 + 盘中孔（VIP）：保证 BGA 焊盘平整；

• 堆叠 vs 交错：堆叠易形成“铜柱”应力，交错更稳但占面积；

• mSAP：以 3~5 μm 薄铜起步，侧壁粗化后选择性电镀，实现亚 30/30 μm 线距。

3) 刚挠结合与 FPC

• FPC 基材：PI 覆铜箔 + 覆盖膜（Coverlay）；避免绿油，改用覆盖膜开窗。

• 补强：FR-4/钢片/PI 补强片；控制折弯区铜厚与走线方向（垂直折弯）。

• 刚挠压合序：先做 FPC 内层 → 与刚性区预组 → 多次压合与阶梯台阶处理，防止树脂溢胶压伤挠性区。

4) 金属基/铝基板（MCPCB）

• 结构：铝基/铜基散热板 + 绝缘介质（导热系数 1~8 W/m·K）+ 铜箔。

• 痛点：钻孔毛刺与阳极层破坏、沉铜附着力、热冲击下的介质裂纹；

• 工艺：优先化学粗化与低应力电镀；切削油与清洗要严格区隔。

5) 高速/高频板

• 材料：低 Dk/Df、纤维玻璃编织与树脂系统一致性；

• 工艺：低粗糙铜箔（HVLP/ROL）、均匀介质厚度、控树脂流；

• 阻抗：公差常控 ±8% 或更严，需配合叠层仿真与样板回归。

四、常见缺陷、机理与预防

• 线路侧蚀/欠蚀：成像能量、显影时间与蚀刻浓度不匹配 → 通过 DOE 优化“三性一度”。

• 铜疤/毛刺/电镀针孔：洁净度与添加剂控制；阴阳极电流密度均衡。

• 孔铜空洞/孔壁粗糙：去钻污不足、孔内气体滞留 → 加强等离子刻蚀与整流屏蔽设计。

• 黑盘/镍层脆化（ENIG）：置换镍过度、前处理污染 → 加强活化/清洗与在线监控。

• 阻焊起泡/偏移：基材吸水、烘烤曲线/曝光能量不当 → 提前烘板与 LDI 精准对位。

• CAF（阳极导电丝）/分层：玻纤界面离子迁移 → 选低离子树脂、提升玻纤处理与边界封装。

• 翘曲与扭曲：铜平衡差、叠层不对称 → 版图铜填充与压合曲线优化。

五、DFM/工艺能力与装配友好性建议

• 最小线宽线距：常规外层 75/75 μm，HDI/mSAP 可达 30/30 μm；按厂商能力表校核。

• 孔与长宽比：机械通孔长宽比≤8~10:1 更稳；微盲孔深径比≤0.7:1 为佳。

• 阻抗控制：给出目标值、容差、参考叠层与建模边界（铜箔粗糙度/绿油厚度）。

• 阻焊桥与开窗：BGA 0.4 mm 以下建议 VIP 或埋孔，阻焊桥≥75 μm。

• 拼板与工艺边：≥5 mm 工艺边；留 3 点以上 Fiducial（大/小）。

• 铜平衡与热设计：大面积铺铜开“导流/网格”防翘曲，功率器件下打通散热孔。

• 金手指与倒角：ENIG/ENEPIG，倒角 30/45°，避免阻焊溢入接触区。

六、品质控制与过程监控（从来料到出货）

• 来料：树脂含量/流动性、玻纤样式、铜箔粗糙度与氧化控制。

• 过程 SPC：关键药水（Cu²⁺/Ni²⁺/pH/ORP）、电流密度、温度与线速闭环。

• 在线检测：内外层 AOI、X-ray 对位；图形电镀“空洞/过厚/条纹”监控。

• 理化验证：微切片（金相）、孔铜/镍金厚度 XRF、T260/T288 热应力、剥离强度、SIR/离子迁移。

• 出货保障：100% 开短路电测 + 关键尺寸抽检 + 客户特殊规范（UL、IPC-6012/600、RoHS/REACH、无卤、UL94 V-0）。

七、环保与合规

• 无铅化/低银化：优先 HASL LF/ENIG/OSP；锡须风险需在材料与工艺上联合抑制。

• 化学品与废液：络合铜回收、酸碱中和、AOI/显影水循环与 COD 控制。

• 合规标准：IPC-A-600/6012、J-STD-003（可焊性）、IEC/UL 安规等。

八、趋势观察

• 更细线：mSAP/SAP 下沉到中端；喷墨阻焊/图形直写成熟。

• 更高频高速：超低 Dk/Df 与 HVLP 铜箔普及，镀层/绿油对 SI/PI 的影响更受重视。

• 更绿色：减少镍钴添加剂、推进低温回流与可回收基材。

• 更智能：CAM 自动化拼版、在线光谱/XRF 全检、数字孪生做过程优化。

结语

不同 PCB 制作工艺的本质差异，集中体现在材料体系、成像方式、孔/镀/蚀与压合策略上。把握通用流程，针对板型抓关键控制点，辅以 DFM 与 SPC 的闭环，才能在密度—性能—可靠性—成本之间拿到最优解。