在當今科技領(lǐng)域的發(fā)展中,PCB電路板的制作是不可或缺的一環(huán)。PCB電路板廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中,如手機、電腦、汽車等。本文將介紹PCB電路制作的基本流程,幫助讀者更好地了解和掌握這一重要的技術(shù)。
PCB電路制作的第一步是設(shè)計電路原理圖。在這一階段,設(shè)計師將根據(jù)電子設(shè)備的功能和需求,利用EDA軟件(如Altium Designer、CADENCE等)繪制電路的原理圖。原理圖包含了電路中各個元件的連接關(guān)系、電路的工作原理以及信號的流動路徑。
在完成電路原理圖設(shè)計后,接下來需要進行電路仿真以驗證電路的可行性和性能。通過仿真軟件(如PSpice、SIMULINK等),可以模擬電路在不同工作條件下的工作情況,并分析電路中可能存在的問題和改進空間。
PCB布局設(shè)計是PCB電路制作中的重要環(huán)節(jié)。在布局設(shè)計中,設(shè)計師需要根據(jù)電路原理圖,將電子元件在PCB板上進行排布,確定其位置和連接方式。合理的布局設(shè)計可以確保電路的穩(wěn)定性、可靠性和抗干擾能力。
布局設(shè)計完成后,接下來需要進行導線的布線。布線過程中,需要考慮電流傳輸、信號干擾以及電路的功耗等因素。通過導線的合理布線,可以減小電路中的串擾和電磁干擾,提高電路的性能和穩(wěn)定性。
當電路的布局和布線完成后,就需要進行PCB板的制板工藝。首先,將電路設(shè)計導入PCB制板軟件(如Altium Designer、PADS等),生成相應(yīng)的制板文件;然后,將制板文件輸入到PCB制板機進行制板。制板過程中,需要注意控制制板參數(shù),如線寬、線距、孔徑等,以確保PCB板的質(zhì)量。
完成PCB板的制板后,接下來需要進行元件的貼裝。貼裝是將電子元器件焊接到PCB板上的過程。貼裝過程可以通過手工焊接或自動貼裝設(shè)備完成。在貼裝過程中,需要根據(jù)元件的類型和要求,選擇合適的焊接方式和工藝。
完成元件貼裝后,需要對PCB板進行測試。測試過程中,通常包括功能測試、電性能測試、可靠性測試等。通過測試可以驗證PCB電路板的工作性能和質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)并修復可能存在的問題。
在通過測試后,如果PCB板沒有問題,就可以進行PCB板的組裝。組裝過程包括將PCB板和其他必要的組件(如外殼、接口等)進行組合和安裝。組裝完成后,整個電子設(shè)備逐漸呈現(xiàn)出完整的形態(tài)。
在完成PCB板的組裝后,還需要進行最終測試和調(diào)試。最終測試是對整個電子設(shè)備進行功能、性能和可靠性的全面測試。通過測試和調(diào)試,可以確保整個電子設(shè)備的質(zhì)量和性能達到設(shè)計要求。
PCB電路制作流程包括設(shè)計電路原理圖、進行電路仿真、PCB布局設(shè)計、進行導線布線、完成PCB制板、進行元件貼裝、進行PCB板的測試、進行PCB板的組裝以及最終測試和調(diào)試。每個步驟都很關(guān)鍵,需要設(shè)計師嚴謹細致地操作。只有通過專業(yè)的制作流程,才能制造出高質(zhì)量的PCB電路板,為各種電子設(shè)備的正常運行提供可靠的支持。
PCB單面板制作流程如下:烤板(預漲縮)——開料——前處理——貼干膜——曝光——顯影——蝕刻——脫膜——外觀檢(AOI)——前處理——阻焊油墨印刷——預烘烤——曝光——顯影——后烘烤——字符印刷——烘烤——表面處理(噴錫、化金、鍍金、OSP,根據(jù)客戶需求選其一)——外觀檢查——外形切割——外觀檢查——包裝——出貨因為是單面板,所以不存在鉆孔流程雙面板在開料后多了個鉆孔環(huán)節(jié)。
打印電路板:
將繪制好的電路板用轉(zhuǎn)印紙打印出來,注意滑的一面面向自己,一般打印兩張電路板,即一張紙上打印兩張電路板。在其中選擇打印效果最好的制作線路板。
裁剪覆銅板
用感光板制作電路板全程圖解 。覆銅板,也就是兩面都覆有銅膜的線路板,將覆銅板裁成電路板的大小,不要過大,以節(jié)約材料。
預處理覆銅板:
用細砂紙把覆銅板表面的氧化層打磨掉,以保證在轉(zhuǎn)印電路板時,熱轉(zhuǎn)印紙上的碳粉能牢固的印在覆銅板上,打磨好的標準是板面光亮,沒有明顯污漬。
轉(zhuǎn)印電路板:
將打印好的電路板裁剪成合適大小,把印有電路板的一面貼在覆銅板上,對齊好后把覆銅板放入熱轉(zhuǎn)印機,放入時一定要保證轉(zhuǎn)印紙沒有錯位。一般來說經(jīng)過2-3次轉(zhuǎn)印,電路板就能很牢固的轉(zhuǎn)印在覆銅板上。熱轉(zhuǎn)印機事先就已經(jīng)預熱,溫度設(shè)定在160-200攝氏度,由于溫度很高,操作時注意安全!
腐蝕線路板,回流焊機:
先檢查一下電路板是否轉(zhuǎn)印完整,若有少數(shù)沒有轉(zhuǎn)印好的地方可以用黑色油性筆修補。然后就可以腐蝕了,等線路板上暴露的銅膜完全被腐蝕掉時,將線路板從腐蝕液中取出清洗干凈,這樣一塊線路板就腐蝕好了。腐蝕液的成分為濃鹽酸、濃雙氧水、水,比例為1:2:3,在配制腐蝕液時,先放水,再加濃鹽酸、濃雙氧水,若操作時濃鹽酸、濃雙氧水或腐蝕液不小心濺到皮膚或衣物上要及時用清水清洗,由于要使用強腐蝕性溶液,操作時一定注意安全!
線路板鉆孔:
線路板上是要插入電子元件的,所以就要對線路板鉆孔了。依據(jù)電子元件管腳的粗細選擇不同的鉆針,在使用鉆機鉆孔時,線路板一定要按穩(wěn),鉆機速度不能開的過慢,請仔細看操作人員操作。
線路板預處理:
鉆孔完后,用細砂紙把覆在線路板上的墨粉打磨掉,用清水把線路板清洗干凈。水干后,用松香水涂在有線路的一面,為加快松香凝固,我們用熱風機加熱線路板,只需2-3分鐘松香就能凝固。
焊接電子元件:
焊接完板上的電子元件,通電。
pcb分為HDI和FPC,HDI是硬質(zhì)電路板有多層最高有幾十層,而FPC為柔性電路板,現(xiàn)在主要用于機器人、數(shù)碼相機、手機等,比如蘋果的手機每個按鍵下都是FPC;一般FPC最多有4層(如果層數(shù)過多會影響其性能)對于工藝來說FPC的工藝要求較高,一般來說FPC的工藝流程是:裁切、NC,曝光,顯影,CVL、鍍化金,印刷,電測,沖型等流程
電路板的工作原理是:基板絕緣材料和導電銅箔表面層分離,使得當前沿預先設(shè)計好的線等各種組件的流來完成表演,放大,衰減,調(diào)制、解調(diào)、編碼功能。在PCB的基礎(chǔ)上,零件在一邊,電線則集中在另一邊。因為導體只出現(xiàn)在一邊,所以PCB被稱為單板。多層板、多層電線之間必須有適當?shù)碾娐愤B接,電路之間的橋稱為導孔(通孔),在兩層之間。電路板設(shè)計的過程可以分為以下四個步驟:
(1)電路原理圖設(shè)計—電路原理圖設(shè)計主要是用DXP Protel原理圖編輯器繪制原理圖。
(2)生成的Web表單-Web報告是在每個報告中顯示電路原理和組件之間的鏈接,它是通過網(wǎng)絡(luò)的電路原理圖連接電路原理圖設(shè)計和電路板設(shè)計的橋梁和鏈接。報表可以快速找到組件之間的連接,從而為PCB設(shè)計的后面提供方便。
(3)印刷電路板設(shè)計,印刷電路板設(shè)計通常稱為PCB設(shè)計,它是將電路原理圖轉(zhuǎn)換成最終形式,這部分設(shè)計是電路原理圖設(shè)計有很大難度,我們可以Protel DXP強大的設(shè)計功能可以在此部分設(shè)計中完成。
(4)生成印刷電路板表。印刷電路板設(shè)計完成后,需要生成各種報告,例如生成引腳聲明,電路板信息報告,網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)報告,最后打印出印刷電路板。
1、開料(CUT)
把最開始的覆銅板切割成板子。
2、鉆孔
根據(jù)材料,在板料上相應(yīng)的位置鉆出孔徑。
3、沉銅
利用化學方法在絕緣孔壁上沉積上一層薄銅。
4、圖形轉(zhuǎn)移
讓生產(chǎn)菲林上的圖像轉(zhuǎn)移到板上。
5、圖形電鍍
讓孔和線路銅層加鍍到一定的厚度(20-25um),最后達到最終PCB板成品銅厚的要求。
6、退膜
用NaOH溶液讓去抗電鍍覆蓋膜層的非線路銅層露出來。
7、蝕刻
用化學反應(yīng)法把非線路部位的銅層腐蝕去。
8、綠油
把綠油菲林的圖形轉(zhuǎn)移到板上,能夠保護線路和阻止焊接零件時線路上錫。
9、絲印字符
把需要的文字和信息印在板上。
10、表面處理
因為裸銅長期暴露空氣中的話容易受潮氧化,所以要進行表面處理,一般常見的表面處理有噴錫、沉金、OSP、沉錫、沉銀,鎳鈀金,電硬金、電金手指等。
11、成型
讓PCB以CNC成型機切割成所需的外形尺寸。
12、測試
檢查模擬板狀態(tài),看看是不是有短路等缺陷。
13、終檢
對板的外觀、尺寸、孔徑、板厚、標記等進行檢查。
pcb生產(chǎn)工藝流程包括:開料,把原始的覆銅板切割成能在生產(chǎn)線上制作的板子;內(nèi)層干膜,將內(nèi)層線路圖形轉(zhuǎn)移到PCB板上;棕化,使內(nèi)層銅面形成微觀的粗糙和有機金屬層;層壓,借助于pp片的粘合性把各層線路粘結(jié)成整體的過程。
1、開料(CUT)
開料是把原始的覆銅板切割成能在生產(chǎn)線上制作的板子的過程
首先我們來了解幾個概念:(1)UNIT:UNIT是指PCB設(shè)計工程師設(shè)計的單元圖形。
(2)SET:SET是指工程師為了提高生產(chǎn)效率、方便生產(chǎn)等原因,將多個UNIT拼在一起成為的一個整體的圖形。也就是我們常說的拼板,它包括單元圖形、工藝邊等等。(3)PANEL:PANEL是指PCB廠家生產(chǎn)時,為了提高效率、方便生產(chǎn)等原因,將多個SET拼在一起并加上工具板邊,組成的一塊板子。
2、內(nèi)層干膜(INNER DRY FILM)
內(nèi)層干膜是將內(nèi)層線路圖形轉(zhuǎn)移到PCB板上的過程。
在PCB制作中我們會提到圖形轉(zhuǎn)移這個概念,因為導電圖形的制作是PCB制作的根本。所以圖形轉(zhuǎn)移過程對PCB制作來說,有非常重要的意義。
內(nèi)層干膜包括內(nèi)層貼膜、曝光顯影、內(nèi)層蝕刻等多道工序。內(nèi)層貼膜就是在銅板表面貼上一層特殊的感光膜,就是我們所說的干膜。這種膜遇光會固化,在板子上形成一道保護膜。曝光顯影是將貼好膜的板進行曝光,透光的部分被固化,沒透光的部分還是干膜。然后經(jīng)過顯影,褪掉沒固化的干膜,將貼有固化保護膜的板進行蝕刻。再經(jīng)過退膜處理,這時內(nèi)層的線路圖形就被轉(zhuǎn)移到板子上了。其整個工藝流程如下圖。
對于設(shè)計人員來說,我們最主要考慮的是布線的最小線寬、間距的控制及布線的均勻性。因為間距過小會造成夾膜,膜無法褪盡造成短路。線寬太小,膜的附著力不足,造成線路開路。所以電路設(shè)計時的安全間距(包括線與線、線與焊盤、焊盤與焊盤、線與銅面等),都必須考慮生產(chǎn)時的安全間距。
(1)前處理:磨板磨板的主要作用:基本前處理主要是解決表面清潔度和表面粗糙度的問題。去除氧化,增加銅面粗糙度,便于菲林附著在銅面上。
(2)貼膜將經(jīng)過處理的基板通過熱壓或涂覆的方式貼上干膜或濕膜 ,便于后續(xù)曝光生產(chǎn)。
(3)曝光將底片與壓好干膜的基板對位,在曝光機上利用紫外光的照射,將底片圖形轉(zhuǎn)移到感光干膜上。
(4)顯影利用顯影液(碳酸鈉)的弱堿性將未經(jīng)曝光的干膜/濕膜溶解沖洗掉,已曝光的部分保留。
(5)蝕刻未經(jīng)曝光的干膜/濕膜被顯影液去除后會露出銅面,用酸性氯化銅將這部分露出的銅面溶解腐蝕掉,得到所需的線路。
(6)退膜將保護銅面的已曝光的干膜用氫氧化鈉溶液剝掉,露出線路圖形。
3、棕化
目的:是使內(nèi)層銅面形成微觀的粗糙和有機金屬層,增強層間的粘接力。
流程原理:通過化學處理產(chǎn)生一種均勻,有良好粘合特性的有機金屬層結(jié)構(gòu),使內(nèi)層粘合前銅層表面受控粗化,用于增強內(nèi)層銅層與半固化片之間壓板后粘合強度。
4、層壓
層壓是借助于pp片的粘合性把各層線路粘結(jié)成整體的過程。這種粘結(jié)是通過界面上大分子之間的相互擴散,滲透,進而產(chǎn)生相互交織而實現(xiàn),將離散的多層板與pp片一起壓制成所需要的層數(shù)和厚度的多層板。實際操作時將銅箔,粘結(jié)片(半固化片),內(nèi)層板,不銹鋼,隔離板,牛皮紙,外層鋼板等材料按工藝要求疊合。
對于設(shè)計人員來說,層壓首先需要考慮的是對稱性。因為板子在層壓的過程中會受到壓力和溫度的影響,在層壓完成后板子內(nèi)還有應(yīng)力存在。因此如果層壓的板子兩面不均勻,那兩面的應(yīng)力就不一樣,造成板子向一面彎曲,大大影響PCB性能。
另外,就算在同一平面,如果布銅分布不均勻時,會造成各點的樹脂流動速度不一樣,這樣布銅少的地方厚度就會稍薄一些,而布銅多的地方厚度就會稍厚一些。
為了避免這些問題,在設(shè)計時對布銅的均勻性、疊層的對稱性、盲埋孔的設(shè)計布置等等各方面的因素都必須進行詳細的考慮。
5、鉆孔
使線路板層間產(chǎn)生通孔,達到連通層間的目的。
傳說中的鉆刀
6、沉銅板鍍
(1)、沉銅
也叫化學銅,鉆孔后的PCB板在沉銅缸內(nèi)發(fā)生氧化還原反應(yīng),形成銅層從而對孔進行孔金屬化,使原來絕緣的基材表面沉積上銅,達到層間電性相通。
(2)、板鍍使剛沉銅出來的PCB板進行板面、孔內(nèi)銅加厚到5-8um,防止在圖形電鍍前孔內(nèi)薄銅被氧化、微蝕掉而漏基材。
7、外層干膜
和內(nèi)層干膜的流程一樣。
8、外層圖形電鍍 、SES
將孔和線路銅層加鍍到一定的厚度(20-25um),以滿足最終PCB板成品銅厚的要求。并將板面沒有用的銅蝕刻掉,露出有用的線路圖形。
9、阻焊
阻焊,也叫防焊、綠油,是印制板制作中最為關(guān)鍵的工序之一,主要是通過絲網(wǎng)印刷或涂覆阻焊油墨,在板面涂上一層阻焊,通過曝光顯影,露出要焊接的盤與孔,其它地方蓋上阻焊層,防止焊接時短路
10、絲印字符
將所需的文字,商標或零件符號,以網(wǎng)板印刷的方式印在板面上,再以紫外線照射的方式曝光在板面上。
11、表面處理
裸銅本身的可焊性能很好,但長期暴露在空氣中容易受潮氧化,傾向于以氧化物的形式存在,不大可能長期保持為原銅,因此需要對銅面進行表面處理。表面處理最基本的目的是保證良好的可焊性或電性能。
常見的表面處理:噴錫、沉金、OSP、沉錫、沉銀,鎳鈀金,電硬金、電金手指等。
12、成型
將PCB以CNC成型機切割成所需的外形尺寸。
13、電測
模擬板的狀態(tài),通電進行電性能檢查,是否有開、短路。
14、終檢、抽測、包裝
對板的外觀、尺寸、孔徑、板厚、標記等檢查,滿足客戶要求。將合格品包裝成捆,易于存儲,運送。
目前常見的PCB板有通孔板和HDI,通孔板一般經(jīng)過一次壓合,且不走鐳射,流程相對簡單,但是多層板層間對準度較難控制,一般流程為:裁板-內(nèi)層-壓合-鉆孔-電鍍-外層-防焊-加工-成型-電測-目檢-包裝;HDI需經(jīng)過多次壓合而成,需經(jīng)過鐳射, 流程較復雜,漲縮和盲孔對準度較難控制,以8層板為例一般流程為:裁板-鉆孔-棕化-鐳射-電鍍-外層-壓合-黑化-鐳射-鉆孔-電鍍-外層-壓合-黑化-鐳射-電鍍-外層-壓合-黑化-鐳射-鉆孔-電鍍-外層-防焊-加工-成型-電測-目檢-包裝。這些流程都是大致流程,每個流程又有很多細部流程,這里不相信介紹,有喜歡PCB生產(chǎn)的小伙伴可以互相關(guān)注,共同學習。
1、打印電路板。將繪制好的電路板用轉(zhuǎn)印紙打印出來,注意滑的一面面向自己,一般打印兩張電路板,即一張紙上打印兩張電路板。在其中選擇打印效果最好的制作線路板。
2、裁剪覆銅板,用感光板制作電路板全程圖解 。覆銅板,也就是兩面都覆有銅膜的線路板,將覆銅板裁成電路板的大小,不要過大,以節(jié)約材料。
3、預處理覆銅板。用細砂紙把覆銅板表面的氧化層打磨掉,以保證在轉(zhuǎn)印電路板時,熱轉(zhuǎn)印紙上的碳粉能牢固的印在覆銅板上,打磨好的標準是板面光亮,沒有明顯污漬。
4、轉(zhuǎn)印電路板。將打印好的電路板裁剪成合適大小,把印有電路板的一面貼在覆銅板上,對齊好后把覆銅板放入熱轉(zhuǎn)印機,放入時一定要保證轉(zhuǎn)印紙沒有錯位。一般來說經(jīng)過2-3次轉(zhuǎn)印,電路板就能很牢固的轉(zhuǎn)印在覆銅板上。熱轉(zhuǎn)印機事先就已經(jīng)預熱,溫度設(shè)定在160-200攝氏度,由于溫度很高,操作時注意安全!
5、腐蝕線路板,回流焊機。先檢查一下電路板是否轉(zhuǎn)印完整,若有少數(shù)沒有轉(zhuǎn)印好的地方可以用黑色油性筆修補。然后就可以腐蝕了,等線路板上暴露的銅膜完全被腐蝕掉時,將線路板從腐蝕液中取出清洗干凈,這樣一塊線路板就腐蝕好了。腐蝕液的成分為濃鹽酸、濃雙氧水、水,比例為1:2:3,在配制腐蝕液時,先放水,再加濃鹽酸、濃雙氧水,若操作時濃鹽酸、濃雙氧水或腐蝕液不小心濺到皮膚或衣物上要及時用清水清洗,由于要使用強腐蝕性溶液,操作時一定注意安全!
6、線路板鉆孔。線路板上是要插入電子元件的,所以就要對線路板鉆孔了。依據(jù)電子元件管腳的粗細選擇不同的鉆針,在使用鉆機鉆孔時,線路板一定要按穩(wěn),鉆機速度不能開的過慢,請仔細看操作人員操作。
7、線路板預處理。鉆孔完后,用細砂紙把覆在線路板上的墨粉打磨掉,用清水把線路板清洗干凈。水干后,用松香水涂在有線路的一面,為加快松香凝固,我們用熱風機加熱線路板,只需2-3分鐘松香就能凝固。
8、焊接電子元件。焊接完板上的電子元件,通電。
磨板(或噴砂)--印刷(或者靜電噴涂)---預烤--對位--曝光--顯影--檢驗--后烤 如要再詳細的私聊
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