嘉立创电路板制作过程全流程详解(一)：MI、钻孔

不懂生产的工程师，不是一名优秀的研发工程师...

作为一名PCB设计工程师，只有了解了PCB的生产过程，才能设计出一款好的PCB。那么，怎么就算一款好的PCB呢...

一款优秀的PCB，至少可以优化生产链上的三个关键环节，它们分别是...

1、不让PCB工厂的机器和员工犯难；

2、不让PCBA加工厂的机器和员工犯难；

3、不让本厂的测试工程师犯难。

为了达到这个目的，下面我们来一起学习一下PCB的整个加工过程...

文中涉及到的图片，来自 嘉立创江苏涟水生产基地实拍！

由于整个生产过程特别复杂，如果在一篇文章中讲完所有工序，估计大家要看好几个小时，所以...

我会分多篇文章来给大家介绍，顺序会按照嘉立创小助手中的生产进度进行。这篇文章，我们先了解一下第1、2道工序：MI和钻孔。

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。

开料

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。

图1

图1中的铜箔板的尺寸为49*82英寸。嘉立创采购的铜箔板，一般有两种尺寸，除了上图所示的49*82英寸，还有另外一种，是这个铜箔板的一半大小，即49*41英寸。

还记得我们在PCB下单的时候，有一个PCB厚度的选项吧？同理，铜箔板原材料，也是有各种厚度之分的，比如0.3mm、0.4mm、0.5mm...一直到2.0mm。

一般比较薄的会采购49*41英寸大小的，比较厚的会采购49*82英寸大小的。这个也不难理解，薄的铜箔板，越大的话，就会越容易弯曲变形，所以薄的就采购小一点的。

为了保证品质，嘉立创目前只从南亚和建滔这两家企业采购铜箔板。

这么大的一张铜箔板，想要对它进行加工处理，我想每一道工序都需要超级大的巨无霸机器才行吧。不过，还有另外一种办法，就是把它裁剪成几个小块。事实上，超级大的机器市场上也买不到，再有，为了适应自动化生产的要求，电路板的大小需要适应每一道工序中每一条生产线上的机器。

嘉立创结合自身工厂生产条件以及多年的生产经验，一般会把49*82英寸的铜箔板裁剪成6小块或者8小块，一般会把49*41英寸的铜箔板裁剪成4小块或者6小块。裁剪后的小板，尺寸分别是690*620mm、620*520mm、620*347mm三种。裁剪后的小板，就会正式的进入生产线上进行加工了。

刚才我们谈到的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。

嘉立创的开料机如图2所示，这是一条全自动的开料生产线。

图2

我们以49*82英寸的铜箔板被切割成690*620mm的过程来介绍一下开料的整个过程。在图2中履带的右边，大家可以看到一叠待切割的铜箔板。在履带的上边，大家可以看到一张铜箔板正要放到履带上。取板的工具是吸盘，因为铜箔板表面是光滑的。

在履带行进的过程中，会进行横竖两次切割。第一次切割，会把大的铜箔板平均切成3段，如图3所示，已经经过了一次切割，铜箔板已经被分成了3段，它还在线上继续行走。图3中的第一张板，已经走到了第二道切割机的下面，它会被一分为二。经过了第二次切割，一张大板就变成六张小板了。

图3

切割后的铜箔板，在铜箔板的边缘，是有毛刺的，可能会在后续的生产过程中，对生产人员和机器造成伤害，所以需要打磨一下。

开料线上，已经安装了自动打磨边缘的装置，如图4所示，我们可以看到一张铜箔板正在被机器自动旋转90度，旋转完成后，使用U形刀具打磨边缘。在接下来的行进过程中，一共需要3次旋转，最后，铜箔板的四周就都打磨完成了。

图4

打磨完成以后，会自动把铜箔板摞成整齐的一叠，如图5所示。

图5

刚才提到了，我们需要把大板裁剪成690*620mm、620*520mm、620*347mm这3种尺寸的小铜箔板，那到底需要哪种尺寸呢？这个其实是MI文件中的工艺表决定的。

负责开料的小伙伴，会先把工艺表打印出来，看着工艺表上的参数进行开料。如图6所示，是一个双层板的工艺表，在表格中，我们找到“工艺流程”序号1，对应的名称是“开料”，它的右边显示了板材类型要求是FR-4，板材厚度要求是1.5mm，开料尺寸要求是690*620mm。

图6

在这张表格中，大家找到“客编”，一共有两栏。为了保护大家隐私，我已经把这里的客编加了马赛克处理。这里的客编，就是大家在嘉立创系统中的客户编号，客编也会出现在自己做好的电路板上。

从客编这里可以看出，在这个690*620mm的铜箔板上，将会制作出8名客户的电路板。

这张表格，会跟随电路板一直走到发货环节，每一道工序，都要按照表中的要求来制作。

打销钉

开料完成后，就可以开始钻孔了吗？NO！在对它进行钻孔之前，还需要进行“打销钉”的步骤。

现在我们可以试想一下，我们把这么薄的一张铜箔板放到钻孔机台面上，给它打孔。当钻头穿过了铜箔，是不是就碰到钻孔机的台面了，这势必会造成钻孔机台面千疮百孔吧。那如果垫起来镂空怎么样？也不行，因为铜箔板太薄了，会产生弯曲。所以...

我们需要给铜箔板底下垫一层比较厚的纸板，这个纸板长什么样？大家在嘉立创做过钢网的话就应该见过，在你收到钢网快递的时候，钢网会被两层东西保护着，那两层东西就是纸板。在接下来的图片中也会看到纸板 。

为了提高生产效率，嘉立创会把几张铜箔板叠加在一起生产，具体是几张叠加在一起，需要看铜箔板的厚度，比如，1.5mm后的铜箔板，会把3张叠加在一起，最底下，再加一张刚才提到的纸板，把它们摞在一起。

在钻孔生产的时候，如果不把叠加在一起的3张铜箔板固定好，可能会产生移位、错位的问题，造成生产出来的电路板不能正常使用。为了解决这个问题，所以才会有刚才提到的“打销钉”的步骤。说到这里，大家也就明白打销钉的作用了。

如图7所示，嘉立创的一位小伙伴正在使用销钉机给铜箔板和纸板打销钉。

图7

如图8所示，是已经打好销钉的铜箔板和纸板。

图8

再给大家看一下细节，如图9所示。这个销钉，除了用来固定铜箔板不让它跑偏以外，还有一个作用，就是用来把铜箔板固定到钻孔机的台面上。

图9

钻孔

到这里，已经给大家介绍了“开料”和“打销钉”两个环节，接下来，就正式的进入“钻孔”环节了。

如图10所示，是嘉立创使用的大量钻孔机，注意，“大量”是一个品牌。

图10

如图11所示，是嘉立创使用的维嘉钻孔机。

图11

从图11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。

钻孔机开始运行之前，需要把打好销钉的铜箔板和纸板固定在台面上，其中，纸板是在最下面。放好之后，还会在最上面放一层铝片。铝片的作用有两个，一个是起到缓冲钻头的作用，让铜箔板的孔更加的平整，另外一个是起到散热的作用，让钻头不至于过热。

前面提到过，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。

图12

这些钻刀的孔径，有0.2mm、0.25mm、0.3mm...，大家可以注意到，钻刀的孔径是以0.05mm的间隔递增的。每一个硬件工程师的设计习惯都不一样，每一种产品的设计需求也不一样，这就造成了一张铜箔板上，需要有多种不同孔径的钻刀参与。

每一个钻刀，在钻了若干个孔以后，就需要重新打磨维护了，否则精度就会差。具体钻多少次就需要维护，不同孔径的钻刀，次数不一样。孔径越大的刀，打孔的次数越少。例如，0.3mm的钻刀，给双面板打3000个孔就需要打磨维护；3mm的钻刀，给双面板打800个孔就需要打磨维护了。

在摆放钻刀的旁边，有一个镭射检测器，大家可以在图12中看到它。在机器取上某个钻刀后，会自动在这里检测刀具是否符合要求，确定没有问题，就会开始给电路板钻孔了。把本张板子上的所有这个孔径的孔钻好，就会更换下一个钻刀了。嘉立创有一个专门的车间负责钻头的打磨维护。

钻孔全部完成之后，机器自动上报给服务器，表示钻孔工序完成，此时，我们如果在嘉立创下单助手中查看自己的电路板生产进度，就会看到“钻孔”后面已打对勾。

完成了钻孔这道工序，板子就会送往下一道工序：沉铜！