电子设备设计与工艺课件

湖南工业职业技术学院电气工程系,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,电子产品设计与制作实训,教案,电工电子实训教研室,1,湖南工业职业技术学院电气工程系,情境,3,印刷电路板的制作,教学目的与要求,1.,知道双面雕刻机的使用,会用雕刻机制作,PCB;,2.,知道热转印机的使用；,3.,知道,“,腐蚀法,”,制作电路板的工艺流程；,4.,知道常用印刷电路板制作设备的使用；,5.,了解,Create-DCD3000,、,CAM350,的功能及使用。,2,湖南工业职业技术学院电气工程系,一、任务描述,本任务是在完成印刷电路板后，按照印刷电路板的制作工艺要求，用雕刻机或化学蚀刻的方法，自己制作出合格的印刷电路板，从而了解,PCB,的制作工艺和掌握制作过程。,情境,3,印刷电路板的制作,3,湖南工业职业技术学院电气工程系,二、任务讲解（边讲边做，学生观看）,1,印刷电路板的雕刻法制作,雕刻发的主要设备是一台电路板雕刻机，再配一台个人电脑联机便可以制作,PCB,。,情境,3,印刷电路板的制作,4,湖南工业职业技术学院电气工程系,（,1,）前期准备,在电脑上设计出,PCB,图，并生成雕刻需要的相关文档。,在电脑上安装,PCAM,软件。使用,RS232,线将雕刻机与电脑连接起来。,情境,3,印刷电路板的制作,5,湖南工业职业技术学院电气工程系,建立新数据,设定成形外框,路径计算,路径检查,开始加工,设定加工参数选择,雕刻下刀深度,钻孔下刀深度,成型下刀深,排版、移动,排版：将电路板数据进行自动复制。,移动：移动欲加工的电路板到你想放置的地方。,加工区域检查,设定定位孔,定位孔钻孔,（,2,）雕刻参数设置及调试,情境,3,印刷电路板的制作,6,湖南工业职业技术学院电气工程系,（,3,）电路板钻孔,按下电路板钻孔键，按照换刀提示更换钻头逐批钻孔。若孔径大于,1.5mm,欲使用刀具仿真功能请把换刀提示画面的,刀具模拟,打勾，再接着按照提示操作。,（,4,）贯孔电镀,该步骤只有制作双面板时才有，如果是制作的单面板则可跳过此步骤。,（,5,）平面检测,完成电镀贯孔后，将电路板放回雕刻机上。使用,综合加工机,手动,定位孔寻找,功能。,情境,3,印刷电路板的制作,7,湖南工业职业技术学院电气工程系,（,6,）修改平面检测数据,PCAM4.0,版后的平面侦测值除了保留之前的平面分布曲线外，还可看到侦测区域内电路板表面高低分布的灰阶图形，正常的灰阶图上较亮的地方表示该区域较高，暗的地方表示较低。,在完成平面检测后将光标在灰阶图上移动，可以在屏幕下方看见各区的高度值及各点间的高度差值，按下“,Shift,鼠标左键”，则,PCAM,将自动为您进行平面侦测数据修改。,（,7,）线路雕刻,按下线路雕刻按钮，并依提示分别换刀即可。若选择全部雕刻的话，雕刻换刀顺序为,T1 0.2mm,（,90,度雕刻刀）或,0.15mm,（,60,度雕刻刀）、,T3,（,1.5mm,挖空刀）、,T2(0.5mm,挖空刀,),。,情境,3,印刷电路板的制作,8,湖南工业职业技术学院电气工程系,（,8,）雕刻区域数据,该功能是针对局部区域需再次雕刻时使用。选择,规划,排版设定,鼠标右键,选择加工数据,使用本功能。,（,9,）电路板翻面雕刻,完成雕刻后若要雕刻另一面，先按下翻面键，接着在机器台面上找出之前所钻的定位孔；在定位孔内插上定位插销，然后将电路板左右翻面，并将电路板上的定位孔，对准台面上的定位孔将电路板放回原来位置；然后同样的进行平面检测及线路雕刻。,（,10,）板框成形,雕刻完成后按下板框成形按钮，并按照提示更换成形刀，在完成切割后就可以把您制作的电路板取下来了。,情境,3,印刷电路板的制作,9,湖南工业职业技术学院电气工程系,（,11,）后续工序处理,在雕刻完成的电路板上还可以进行涂阻焊层、印丝印等工序处理。,为了更快速的制作出所需的电路板，在进行,PCB,设计和制作时要注意下述几点。,线宽和线距尽量设在,12mil,以上。,铺铜会增加路径计算时间，如果需要铺铜，铺铜的线宽请尽量放大。,电路板上的孔径请尽量维持一致，在钻孔时才不需经常换钻头。,电路板的外形可以直接画在线路层上，方便外形偏移计算处理。,建议在,Lay out,时在电路板的外围放置四个参考焊点，以利下层铜箔对齐。,在输出,Gerber,档案时，必须以英制,mil,为单位。,PCAM,程序内的底片文件及钻孔文档格式需调整成与你的,Lay out,软件相同。,情境,3,印刷电路板的制作,10,湖南工业职业技术学院电气工程系,2,印刷电路板的热转印法制作,热转印法先把激光打印出的,PCB,设计图用热转印机转移到覆铜板上，然后用蚀刻的方法将没有被碳粉覆盖的铜膜去掉，从而保留了碳粉下面的印制导线。,DM2100B,型热转移快速制版系统由一台快速微电脑数控热转移式制版机（简称热转印机）和一台快速腐蚀机（腐蚀箱）及具有耐高温不粘连特性的热转印纸组成。,热转印机 腐蚀箱,情境,3,印刷电路板的制作,11,湖南工业职业技术学院电气工程系,（,1,）配腐蚀液,按,3,：,5,的比例混合好三氯化铁溶液（大约,3,4,升），倒入腐蚀箱中，备用。溶液最好过虑，操作时要戴好乳胶手套，防止三氯化铁溶液溅射到皮肤及衣物上。,（,2,）剪板,从单面覆铜板上按需要的大小和形状裁剪出一块小板，去掉毛刺，为了便于印制板顺利通过热转印机的胶棍和保护胶棍，要用砂纸或砂轮将边缘打磨光滑。,情境,3,印刷电路板的制作,12,湖南工业职业技术学院电气工程系,（,3,）去污,用天那水或其它去污剂清洗印制板，去掉覆铜面的油污、氧化层。干净的覆铜面才能保证图形转移时碳粉在覆铜上的附着力。,（,4,）打印,PCB,设计图,用激光打印机按,1,：,1,的比例打印出印制板图。注意要打印镜像图，要用专用热转印纸或类似替代纸，图形打在光滑面，打印出的图形应该深黑、清晰。,（,5,）图形转移,就是将纸上的图形转移到覆铜板上，这是制作过程关键的一步。,步骤：设定热转印机温度和速度贴图纸在覆铜板 图形转移,情境,3,印刷电路板的制作,13,湖南工业职业技术学院电气工程系,（,6,）检差修补,对转印的电路板认真检查，如果有较大缺陷，将转印纸按原位置贴好，送入转印机再转印一次，如果缺陷较小，用油性记号笔进行修补。,（,7,）蚀刻（腐蚀）,将腐蚀箱的橡胶吸盘吸在工作台上，再将线路板卡在橡胶吸盘上，使线路板与工作台成一夹角。扣上观察窗，接通腐蚀箱电源，观察水流是否覆盖整个电路板。如果没有，在切断电源后调整橡胶吸盘在工作台上的位置，使整个电路板被水流覆盖。,（,8,）检查清洗,腐蚀完毕后，切断电源打开观察窗，拿出线路板仔细观察，确认腐蚀成功后，用清水反复清洗后擦干。清洗完成后，碳粉仍留在印制导线上。,情境,3,印刷电路板的制作,14,湖南工业职业技术学院电气工程系,（,9,）钻元件孔,使用高速电钻在电路板上对准焊盘中心钻孔。,（,10,）研磨焊盘,选择合适的焊盘专用铣刀卡在电钻上，轻轻磨削焊盘，露出铜皮即止。专用钻头是一个带有定位锥的圆柱体，它可以磨掉钻孔附近的墨粉，形成一个非常干净的焊盘，而覆盖在铜箔上的其它墨粉形成良好的阻焊层。,（,11,）涂助焊剂,将配制好的酒精松香水，覆盖整个电路板。,情境,3,印刷电路板的制作,15,湖南工业职业技术学院电气工程系,3,印制电路板的丝印法制作,丝印法是用丝网漏印达到图形转移来制作印制板的方法。,（,1,）剪板,应根据设计好的,PCB,图的大小来确定所需,PCB,板基的尺寸规格。,数控钻工作状态图,情境,3,印刷电路板的制作,16,湖南工业职业技术学院电气工程系,（,2,）数控钻孔,钻孔流程：放置覆铜板手动定置原点软件微调软件定置原点软件定置终点调节钻头高度按序选择孔径规格分批钻孔。,（,3,）刷光（抛光）,用刷光机对,PCB,基板表面进行抛光处理，清除板基表面的污垢及孔内的粉屑，为后序的化学沉铜工艺作准备。,情境,3,印刷电路板的制作,17,湖南工业职业技术学院电气工程系,（,4,）化学沉铜,化学沉铜广泛应用于有通孔的双面或多面印制线路板的生产加工中，目的在于在非导电基材上沉积一层铜，继而通过后续的电镀方法加厚使之达到设计的特定厚度。,化学沉铜的工艺流程为：碱性除油二或三级逆流漂洗粗化（微蚀）二级逆流漂洗预浸活化二级逆流漂洗加速二级逆流漂洗沉铜二级逆流漂洗浸酸。,情境,3,印刷电路板的制作,18,湖南工业职业技术学院电气工程系,（,5,）图形转移,菲林制作,丝网漏印工艺制作双面板共需要,5,张菲林：顶层线路图、底层线路图、顶层阻焊图、底层阻焊图、丝印图。这里要用到,CAM,软件。,丝网制作,丝网的主要作用是利用丝网图形将油墨漏印在板基材料上形成所需图形。,制作过程：配置感光胶丝网的清洗与晾干丝网感光胶印刷带感光胶的丝网晾干丝网曝光及显影,情境,3,印刷电路板的制作,19,湖南工业职业技术学院电气工程系,丝网印刷,丝网印刷是在电路板的两面分别用丝网进行抗电镀油墨印刷、热固化阻焊油墨印刷、热固化文字油墨印刷，本步骤只完成抗电镀油墨印刷。抗电镀油墨的主要作用是在双面线路板制作过程中，用抗电镀油墨在覆铜板上来形成负性线路图形，用于镀锡并形成锡保护下的真正所需电路图形；热固化阻焊油墨（常用绿油,),硬化后具有优良的绝缘性，耐热性及耐化性，起阻焊作用；热固化文字油墨适用于电路板作标记油墨（丝印层）。,情境,3,印刷电路板的制作,20,湖南工业职业技术学院电气工程系,固化,丝网印刷到印制板上的油墨都需要通过一定温度与时间来固化。,化学镀锡,利用电解的方法使金属或合金沉积在工件表面，以形成均匀、致密、结合力良好的金属层的过程叫电镀，本步骤是在覆铜板上没有热固化阻焊油墨的地方镀上锡。,情境,3,印刷电路板的制作,21,湖南工业职业技术学院电气工程系,（,6,）线路板显影,线路板显影即是抗电镀油墨的清洗，在覆铜板完成镀锡后，接下来就需要油墨的去除，电镀 油墨的清洗有,2,种办法，一种是用慢干水或中干水浸在毛巾上，然后搽洗油墨；另一种方法就是用,NaOH,晶体兑水配成,5%,的碱性溶液，将镀锡板浸泡其中,2,分钟后，用软刷子或毛巾搽洗即可去除。,（,7,）碱性腐蚀,显影完以后，需要进行腐蚀，腐蚀的主要作用是将线路以外的非线路部分铜箔去掉，留下的是覆锡保护的电子线路图形。腐蚀溶液采用的碱性溶液（主要成份为氯化氨），因为锡不能溶于碱性氯化氨溶液，而铜很容易溶被该溶液溶解。,（,8,）印阻焊层和丝印层,用丝网漏印方法印制热固化阻焊油墨和热固化文字油墨。,情境,3,印刷电路板的制作,22,湖南工业职业技术学院电气工程系,三、任务实施,1.,资讯、计划，确定完成任务方案,2,利用雕刻机制作,PCB,（,1,）连接好雕刻机和电脑，保持通讯畅通；,（,2,）剪板与处理：剪裁一块比实际尺寸稍大的线路板，并做去毛刺和去污处理；,（,3,）雕刻线路：线路板定位固定好，选好钻头（铣刀）、确定好钻头与线路板间距离，启动雕刻命令开始自动雕刻线路，雕刻过程应随时查看，直到完成；,（,4,）钻孔：根据不同的孔径大小，选择和更换合适的钻头，开始自动钻孔后，同样要随时监视钻孔过程，以便及时处理发生的情况，直到钻孔完成；,（,5,）切边：线路板切去多余部分后就成了成品线路板。,如果做的是双面板，则线路板两面需要分别雕刻，并且通孔要进行金属化孔处理。做出的线路板要仔细检查，铜膜走线、钻孔、焊盘等应符合要求。,情境,3,印刷电路板的制作,23,湖南工业职业技术学院电气工程系,3,印刷电路板的热转印法制作,（,1,）配腐蚀液：按,3,：,5,的比例混合好三氯化铁溶液备用。,（,2,）剪板：按需要裁剪出一块小板，去掉毛刺，将边缘打磨光滑。,（,3,）去污：用天那水或其它去污剂清洗印制板。,（,4,）打印,PCB,设计图：按,1,：,1,的比例打印出印制板图。,（,5,）图形转移：将纸上的图形转移到覆铜板上。,（,6,）检差修补：对转印的电路板用油性记号