PCB 制作.docx
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PCB 制作.docx
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PCB制作
一
PCB(印刷电路板)的原料是什么呢?
"玻璃纤维",这种材料在日常生活中出处可见,比如防火布、防火毡的核心就是玻璃纤维,玻璃纤维很容易和树脂相结合,把结构紧密、强度高的玻纤布浸入树脂中,硬化就得到了隔热绝缘、不易弯曲的PCB基板了--如果把PCB板折断,边缘是发白分层,足以证明材质为树脂玻纤。
光是绝缘板不能传递电信号,于是需要在表面覆铜。
在深圳宏力捷PCB工厂里,常见覆铜基板的代号是FR-4,这个在各家板卡厂商里面一般没有区别,当然,如果是高频板卡,最好用成本较高的覆铜箔聚四氟乙烯玻璃布层压板。
覆铜工艺很简单,一般可以用压延与电解的办法制造,所谓压延就是将高纯度(>99.98%)的铜用碾压法贴在PCB基板上--因为环氧树脂与铜箔有极好的粘合性,铜箔的附着强度和工作温度较高,可以在260℃的熔锡中浸焊而无起泡。
这个过程颇像擀饺子皮,不过饺子皮可是很薄很薄的喔,最薄可以小于1mil(工业单位:
密耳,即千分之一英寸,相当于0.0254mm)!
通常厂里对铜箔的厚度有很严格的要求,一般在0.3mil和3mil之间,有专用的铜箔厚度测试仪检验其品质。
像古老的收音机和业余爱好者用的PCB上覆铜特别厚,比起电脑板卡工厂里品质差了很远。
为什么要让铜箔这么薄呢?
主要是基于两个理由:
一个是均匀的铜箔可以有非常均匀的电阻温度系数,介电常数低,这样能让信号传输损失更小,这和电容要求不同,电容要求介电常数高,这样才能在有限体积下容纳更高的容量,电容为什么比铝电容个头要小,归根结底是介电常数高。
其次,薄铜箔通过大电流情况下温升较小,这对于散热和元件寿命都是有很大好处的,数字集成电路中铜线宽度最好小于0.3cm也是这个道理。
制作精良的PCB成品板非常均匀,光泽柔和(因为表面刷上阻焊剂),这个用肉眼能看出来。
二
接下来我们再使用蚀铜液(腐蚀铜的化学药品)对基板进行蚀刻,没有干膜保护的铜全军覆没,硬化干膜下的线路图就这么在基板上呈现出来。
这整个过程有个叫法叫"影像转移",它在PCB制造过程中占非常重要的地位。
接下来自然是制作多层PCB板啦!
按照上述步骤制作只是单面板,即使两面加工也是双面板而已,但是我们常常可以发现自己手中的板卡是四层PCB板或者六层PCB板(甚至有8层PCB板),这究竟是怎么制造出来的呢?
有了上面的基础,其实明白不难,做两块双面板然后"粘"起来就行!
比如我们做一块典型的四层PCB板(按照顺序分1~4层,其中1/4是外层,信号层,2/3是内层,接地和电源层),先呢分别做好1/2和3/4(同一块基板),然后把两块基板粘一块。
不过这个粘结剂可不是普通的胶水,而是软化状态下的树脂材料,它首先是绝缘的,其次很薄,与基板粘合性良好。
我们称之为PP材料,它的规格是厚度与含胶(树脂)量。
当然,一般四层PCB板和六层PCB板我们是看不出来的,因为六层PCB板的基板厚度比较薄,即使要用两层PP三块双面基板,也未见得比一层PP两块双面基板的四层PCB板能增加多少厚度--板卡的厚度都有一定规范,否则就插不进各种卡槽中了。
说到这里,读者又会产生疑问,那个多层PCB板之间信号不是要导通吗?
现在PP是绝缘材料,如何实现层与层之间的互联?
别急,我们在粘结多层PCB板之前还需要钻孔!
钻了孔可以将电路板上下位置相应铜线对起来,然后让孔壁带铜,那么不是相当于导线将电路串联起来了吗?
这种孔我们称之为导通孔。
这些孔需要钻孔机钻出来,现代钻孔机能钻出很小很小的孔和很浅的孔,一块主板上有成百上千个大小迥异深浅不一的孔,我们用高速钻孔机起码要钻一个多小时才能钻完。
钻完孔后,我们再进行孔电镀(该技术称之为镀通孔技术,Plated-Through-Holetechnology,PTH),让孔导通。
三
主板生产需要大量进行焊接,如果直接焊接,会产生两个严重后果:
一、板卡表面铜线氧化,焊不上;二、搭焊现象严重--因为线与线之间的间距实在太小了。
所以我们必须在整个PCB基板外面再包上一层装甲--这就是防焊漆,也就是俗称阻焊剂的的东东,它对液态的焊锡不具有亲和力,并且在特定光谱的光照射下会发生变化而硬化,这个特性和干膜类似,我们看到的板卡颜色,其实就是防焊漆的颜色,如果防焊漆是绿色,那么板卡就是绿色,相应五颜六色怎么来的大家都清楚了吧?
最后大家不要忘了网印、金手指镀金(对于显卡或者PCI等插卡来说)和质检,测试PCB是否有短路或是断路的状况,可以使用光学或电子方式测试。
光学方式采用扫描以找出各层的缺陷,电子测试则通常用飞针探测仪(Flying-Probe)来检查所有连接。
电子测试在寻找短路或断路比较准确,不过光学测试可以更容易侦测到导体间不正确空隙的问题。
总结一下,一家典型的PCB工厂其生产流程如下所示:
下料→内层制作→压合→钻孔→镀铜→外层制作→防焊漆印刷→文字印刷→表面处理→外形加工。
至此,整个PCB制造流程已经全面介绍完毕。
完整看PCB加工过程
发布时间:
2015-08-31|来源:
百能网|浏览次数:
526
大多数工程师把PCB文件,或者gerber文件发给厂家之后,就可以等着回板了。
但是往往硬件研发岗位工作很多年都没有机会去PCB生产厂去看看整个生产的过程。
今天带你走一遭。
看一看完整的过程。
第一步,开料
PCB板厂的原材料一般都是1020mm×1020mm和1020mm×1220mm规格的多,如果单板或拼板的尺寸不合适,PCB生产过程中,就会产生很多的原料废边,PCB板厂会把之些废边的价格都加到你的板子上,这样你的PCB板单位价格就贵一些;如果板子大小设计得好,单板或拼板的尺寸是原材料的n等分,那么原材料的利用率就最高,PCB板厂也好开料,以一样的原材料尺寸,做出最多的板子,单板价格也就是最便宜的了。
我们把买来的覆铜板,切割成我们需要的大小,叫做开料。
开料设备:
(把大板子切成小板子)
最早的覆铜板是,是一个介质层,两面覆上铜。
上图为覆铜板的剖面图。
第二步:
排版
第三步:
菲林
把客户提供的图形文件通过软件进行导入和修改,并最终把图形输出在菲林上。
就是把你给厂家的gerber文件变成胶片。
菲林就是胶片就是银盐感光胶片,也叫菲林。
由PC/PP/PET/PVC料制作而成。
现在一般是指胶卷,也可以指印刷制版中的底片。
菲林都是黑色的。
第四步、曝光
在覆铜板表面会涂一层感光液体,经过80度的温试烤干,再用菲林贴在PCB板上,再经过紫外线曝光机曝光,撕下菲林。
下图为曝光机:
第五步、蚀刻
单独一个蚀刻过程可以拆解为下面几步
PCB的蚀刻机
板子在滚轮下方流动
为什么PCB内外层蚀刻方法不一样
内层:
显影→蚀刻→剥离
外层:
显影→二铜镀锡→剥离→蚀刻→剥锡
为什么这么做?
外层这样蚀刻不是工序更多吗?
内层一般线宽线距较大,故Ring环是够的;外层一般线路较密,空间不够,所以这个时候就需要想办法在不够的空间内达到做出线路的目的。
堿蚀的能力可以达到1~2mil的ring即可,但是酸蚀则需要5mil左右,所以就必须使用锡将需要的线路先保护起来。
在能不做堿蚀的地方尽量不做,因为堿蚀成本高於酸蚀。
蚀刻因子是一个工厂的制成能力,是无法通过工序来提高的。
酸堿蚀的蚀刻能力不一样而已。
第六步、钻孔
机器按照文件中过孔的尺寸和坐标,在PCB上面钻孔。
如过做成非金属孔,线路板厂必须用干膜或者做二钻或者塞胶粒,无论怎么做都会增加板厂成本。
所以如果你不要求的话,板厂一般都会做金属化孔给你。
第七步、沉铜
沉铜是在本来不导电的基材(孔壁)以及铜面上沉上一层化学薄铜
第八步绿油、字符
PCB低温UV机,用途:
紫外线(UV)披覆涂层固化
刷字符:
字符网版
最后一步、综检
样品加工的时候,工厂一般不做夹具进行测试,手工测试;如果小批量的时候,工厂需要制作测试夹具,测试所有走线的阻抗,连通性。
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