单元名称 |
模块名称 |
工艺内容 |
简介 |
前言 |
印制电路板简称印制板或PCB,电子产品由各种各样的电子元器件组成。而这些元器件的载体和相互连接所依靠的是印制电路板。印制板是由印制电路与基板构成的,常用的基板为覆铜箔层压板,简称覆铜板,印制板的种类,根据不同面数量的不同,印制板可分为单面板、双面板、多层板,按照元器件组装技术来分,有通孔插装电路板、表面组装电路板,按照基板材料来分,有刚性印制板和挠性印制板等。 |
单面印制板 |
早期电子产品大多使用单面印制板,单面印制板是基版上只有一面具有导电图形的印制板,版上用来完成元器件电气连接的线路称为导线,用来固定元器件的圆形、矩形或其他几何形状的导电图形,称为焊盘,导电图形上覆盖着一层绿色薄膜叫做阻焊层,起到阻止焊锡与导电图形接触的作用,使焊点美观整齐,焊盘通常涂敷了一层助焊剂,起到保护焊盘不被氧化和容易焊接的作用。 |
双面印制板 |
双面印制板是指两面都有导电图形的印制板,为了实现版两面的电气连接,先在版两面的焊盘位置上钻孔,在孔壁上,再用化学方法镀上金属铜等。在双面板上,元器件与信号线大多集中在一面,与元件面上,元器件的引脚焊接及电源走线大多在另一面及焊接面上,实现这种走线分工的双面板的布线密度,要比单面板高出了许多,这种将元器件通过金属化孔穿插到焊接面的装配技术,称为通孔插装技术,又称THT技术。 |
多层印制板 |
多层印制板在每层印制板做好的基础上,加上绝缘垫层,加压成一个整体,不同层间的导线通过金属化孔实现复杂的电气连接,完成更加强大的电气功能。多层板除了线路密集,可使整机体积更小,重量更轻外,还通常有两层分别作为电源层与地层,有利于减小信号干扰,同时散热也好,可提高整机的可靠性,当然,多层板的制造工艺复杂,成本也比单、双面版高出很多。 |
SMT印制板 |
表面组装印制板,表面组装技术又称SMT,其工艺特点可以通过与传统的通孔插装技术及THT的比较来体现。SMT即表面组装技术,是指把片状结构的元器件贴装在印制板的表面上。在SMT电路板上,焊点与元器件同处版的一面,无需再通过通孔在进入另一面固定,因此,在SMT印制电路板上,通孔只用来连接电路板两面的导线,孔的数量也要少的多,孔的直径也很小,这样就能使电路板的装配密度极大提高,SMT与THT的区别体现在组建形态、焊接、和组装工艺方法等各方面,其焊接技术采用再流焊技术。 |
挠性印制板 |
在需要与运动部件相连接的地方,例如,针式打印机的打印头与主板间的电气连接,可以采用挠性印制板,挠性印制电路板可以弯曲、扭转,甚至可以折叠,具有轻、薄、短、小、结构灵活的特点。 |
制作工艺 |
设计 |
在印制板的生产过程中,首先需要一套符合质量要求的1:1底片。使用印制板设计软件,从事印制电路的设计,目前最常用的电子设计软件为Protel99se、Altium Designer,而对于高端设计产品,常常使用Cadence、Mentor、Allegro等,这是设计单位在使用PCB设计软件,设计印制板,可同时产生印制板制作过程中所需的各种图纸,例如,原界面,焊接面,助焊层、阻焊层、印字图、钻孔图、装配图等等,特别方便。 |
裁板 |
根据产品的大小下料,及按照设计的尺寸使用裁板机裁剪不同版,对于尺寸较小的印制板,为便于生产,也可将几块印制板,整齐排布在一张不同板上去制作,然后,再裁剪开。 |
钻孔 |
印制板的孔金属化后,可实现层与层间电路的电气连接,对THT插装技术,孔的本身也起着固定插件的作用,电子CAD生成的钻孔数据输入电脑,数控钻床在程序的控制下,自动移动钻头,找准位置钻孔,通常可以同时钻透几块不同板,大大提高了生产精度和劳动效率。各种孔的不同板,要磨板,去除因钻孔生成的毛刺。 |
孔金属化 |
金属化孔是指顶层与底层之间的孔壁上,用化学反应,将一层薄铜渡在孔的内壁上,厚度约5微米,使得印制电路板的顶层与底层相互连接。在实际生产中,钻孔后的覆铜板,要经过去油、粗化、浸清洗液、孔壁活化,化学沉铜以及电镀沉铜等一系列工艺过程才能完成。 |
清洗检查 |
金属化铜是印制板生产重要工序,一旦发生质量问题,将影响电气联通,所以经过化学镀铜的覆铜板,再进入下一道工序前,要清洗、检查。 |
图形转移 |
图形转移是指把底片上的电路图形转印到覆铜板上的过程,其方法有光化学法、丝网落印等,光化学法,精度高,是将经过表面清洗处理过的覆铜板,涂敷一层厚度均匀的感光胶膜,然后烘干。将底片精确定位在底图感光胶的覆铜板上、曝光、显影、没有被感光的胶膜,在温水中溶解、脱落,而留下的印制图形,再被固膜、风化。 |
镀铜 |
通过金属化孔工艺生成的金属孔壁很薄,需要通过一定的化学反应,使沉铜达到约20微米的厚度,从而在孔壁及版面上沉积一层化学铜,达到所预期的导电性能与机械强度。 |
蚀刻 |
化学时刻是利用化学的方法,腐蚀掉版上不需要的铜箔,留下电路图形,常用的蚀刻液有酸性氯化铜、碱性氯化铜、过氧化氢、硫酸等。作为传统蚀刻液的三氯化铁,再生难、污染严重,已被淘汰,只适用于实验室少量加工。 |
清洗 |
经过化学蚀刻的印制板,残留许多化学溶液,需要经过清洗、干燥,以便进入到下一工序。 |
阻焊剂 |
阻焊剂是一种耐高温的绝缘涂料,上阻焊剂的作用是限定焊接区域,防止焊接造成短路,以及防止受潮对版面铜箔的侵蚀。 |
助焊剂 |
为提高印制电路的性能,便于自动化焊接,可以在导电图形上涂敷一层金属,其作用是保护铜箔,增加可焊性,和抗腐蚀、抗氧化。 |
丝印 |
为便于安装与维修方便,元器件最好用字符标记出来,这同样可以通过丝网印刷技术来实现,通常在元件面丝印有白色或黄色的字符,便于电路与元器件的标识。 |
修边 |
最后一道生产工序是修边,去掉毛刺,通过铣床将外形成型,在经过高压清洗,送到电针测试,最后,将经过检验合格的电路板包装好。 |
生产过程 |
印制板上生产过程 |
以一个双面印制板的生产为例,首先,设计人员根据电路原理图与版面尺寸的要求,使用计算机辅助设计软件,进行元器件布局,设置布线规则,自动布线产生所需的电子文件,交给光绘机制版,产生各种短印底片。生产车间将不同版下料,根据成品板的大小,裁剪成便于加工的尺寸,然后交数控钻床钻孔,钻好孔的不同板,经模板处理后,送去化学沉铜,生成金属化孔,并通过电镀铜工艺使孔壁电镀层加厚,金属化孔后的不同板,经检查处理后上层感光胶,烘干后将底片放在不同版上曝光,显影,蚀刻,清洗,留下导电图形,经检查,再经过丝印涂敷防止焊接的阻焊剂,以及丝网漏印字符,再喷涂一层助焊剂、铅锡合金。最后由铣床洗出印制板的外形,经过高压清洗,变真测试,成品检验、包装。 |