电路板的制作工艺

, , , , , ,*,电路板的制作工艺,电路板生产线组成和岗位操作,目录,一、印制板草图设计,二、印制电路板的类型和特点,三、印制电路板板材,四、印制板对外连接方式的选择,五、印制板制造的基本工序,六、印制电路板的简易制作过程,七、印制电路板的制造工艺,八、,PCB,设计抗干扰问题,一、印制板草图设计,（一）草图的具体绘制步骤,1,、按设计尺寸取方格纸或坐标纸。,2,、画出板面轮廓尺寸，留出板面各工艺孔空间，而且还留出图纸技术要求说明空间。,3,、用铅笔画出元器件外形轮廓，小型元件可不画轮廓，但要做到心中有数。,4,、标出焊盘位置，勾勒印制导线。,5,、复核无误后，擦掉外形轮廓，用绘图笔重描焊点和印制导线。,6,、标明焊盘尺寸、线宽，注明印制板技术要求。,设计草图绘制过程图,3,（,二） 双面板草图的设计与绘制,双面板图的绘制与单面板图差异不大，绘制时一定要标注清楚元器件面，以便印制图形符号及产品标记。导线焊盘分布在正反两面。在绘制时应注意以下几点。,1.,元器件布在一面，主要印制导线布在另一面，两面印制导线尽量避免平行布设，力求相互垂直，以减少干扰。,2 .,两面印制导线最好分布在两面，如在一面绘制，则用双色区别，并注明对应层的颜色,。,4,3.,两面焊盘严格对应，可通过针扎孔来将一面焊盘中心引到另一面。,4 .,在绘制元件面导线时，注意避让元件外壳、屏蔽罩等。,4,二、印制电路板的类型和特点,（一）印制电路板类型,1 .,单面印制电路板,2 .,双面印制电路板,3 .,多层印制电路板,4 .,软印制板软印制板,5 .,平面印制电路板,4,（二）印制电路板特点,1.,单面印制板特点,在厚度为,0.2 mm,5.0 mm,的绝缘基板上一面覆有铜箔，另一面没有覆铜，通过印制和腐蚀的方法，在铜箔上形成印制电路，无覆铜一面放置元器件，因其只能在单面布线，所以设计难度较双面印制电路板和多层印制电路板的设计难度大。它适用于一般要求的电子设备，如收音机、电视机等。,4,2.,双面印制电路板的特点,在绝缘基板,(0.2 mm,5.0 mm),的两面均覆有铜箔，可在两面制成印制电路，它两面都可以布线，需要用金属化孔连通。它适用于一般要求的电子设备，如电子计算机、电子仪器、仪表等。由于双面印制电路的布线密度较高，所以能减小设备的体积。,5,3.,多层印制电路板的特点,在绝缘基板上制成三层以上印制电路的印制板称为多层印制电路板。它是由几层较薄的单面板或双层面板粘合而成，其厚度一般为,1.2 mm,2.5 mm,。目前应用较多的多层印制电路板为,4,6,层板。为了把夹在绝缘基板中间的电路引出，多层印制板上安装元件的孔需要金属化，即在小孔内表面涂敷金属层，使之与夹在绝缘基板中间的印制电路接通。,5,它的特点是；,(1),与集成电路块配合使用，可以减小产品的体积与重量；,(2),可以增设屏蔽层，以提高电路的电气性能；,(3),电路连线方便，布线密度高，提高了板面的利用率。,5,4.,挠性印制板的特点,基材是软的层状塑料或其他质软膜性材料，如聚脂或聚亚胺的绝缘材料，其厚度为,0.25 mm,1 mm,。此类印制板除了质量轻、体积小、可靠性高以外，最突出的特点是具有挠性，能折叠、弯曲、卷绕。它也有单层、双层及多层之分，被广泛用于计算机、笔记本电脑、照相机、摄像机、通信、仪表等电子设备上。,5,5.,平面印制电路板的特点,印制电路板的印制导线嵌入绝缘基板，与基板表面平齐。一般情况下在印制导线上都电镀一层耐磨金属层，通常用于转换开关、电子计算机的键盘等。,5,三、印制电路板板材,（一）覆铜箔板的构成,印制板是在覆铜箔板上腐蚀制作出来的。覆铜箔板就是把一定厚度的铜箔通过粘接剂经过热压，贴附在一定厚度的绝缘基板上。基板不同，厚度不同，粘接剂不同，生产出的覆铜箔板性能不同。覆铜箔板的基板是由高分子合成树脂和增强材料的绝缘层压板。合成树脂的种类较多，常用的有酚醛树脂、环氧树脂、聚四氟乙烯等。这些树脂材料的性能，决定了基板的物理性质、介电损耗、表面电阻率等。增强材料一般有纸质和布质两种，它决定了基板的机械性能，如浸焊性、抗弯强度等。,5,铜箔是覆铜板的关键材料，必须有较高的导电率和良好的可焊性。铜箔质量直接影响到铜板的质量，要求铜箔不得有划痕、沙眼和皱折。其铜纯度不低于,99.8%,，厚度均匀误差不大于,5,。铜箔厚度选用标准系列为,18,、,25,、,35,、,50,、,70,、,105,。目前较普遍采用的是,35,和,50,厚的铜箔。,5,（二）常用覆铜箔板的种类,1 .,酚醛纸质层压板,(,又称纸铜箔板,),它是由纸浸以酚醛树脂，在一面或两面敷以电解铜箔，经热压而成。这种板的缺点是机械强度低、易吸水及耐高温较差，但价格便宜。一般用于低频和一般民用产品中，如收音机等。,酚醛纸质层压板,6,2.,环氧玻璃布层压板,它是以环氧树脂浸渍无碱玻璃丝布为材料，经热压制成板并在其单面或双面敷上铜箔做成的。这种板工作频率可达,100 MHz,，耐热性、耐湿性、耐药性、机械强度都比较好。常用的有两种，一种是胺类作固化剂，环氧树脂浸渍，板质透明度较好，机械加工性能、耐浸焊性都比较好。另一种是用环氧酚醛树脂浸渍，拉弯强度和工作频率较高。,环氧玻璃布层压板,6,2 .,根据产品的工作环境要求选用,在特种环境条件下工作的电子产品，如高温、高湿、高寒条件下的产品，整机要求防潮处理等，这类产品的印制板就要选用环氧玻璃布层压板，或更高挡次的板材，如宇航、遥控遥测、舰用设备、武器设备等。,3 .,根据产品的工作频率选用,电子线路的工作频率不同，印制板的介质损耗也不同。工作在,30 MHz,100 MHz,的设备，可选用环氧玻璃布层压板。工作在,100 MHz,以上的电路，各种电气性能要求相对较高，可选用聚四氟乙烯铜箔板。,6,4.,根据整机给定的结构尺寸选用,如印制板尺寸较大，有大体积的电解电容、较重的变压器、高压包等器件装入，板材要选用厚一些的，以加强机械强度，以免翘曲。如果电路板是立式插入，且尺寸不大，又无太重的器件，板子可选薄些。如印制板对外通过插座连接时，必须注意插座槽的间隙一般为,1.5 mm,，若板材过厚则插不进去，过薄则容易造成接触不良。,6,5 .,根据性能价格比选用,设计挡次较高产品的印制板时，一般对覆铜板的价格考虑较少，或可不予考虑。因为产品的技术指标要求很高，产品价格十分昂贵，经济效益是不言而喻的。对一般民用产品在设计时，在确保产品质量的前提下，尽量采用价格较低的材料。如袖珍收音机的线路板尺寸小，整机工作环境好，市场价格低廉，选用酚醛纸质板就可以了，没有必要选用环氧玻璃布层压板一类的板材。,7,四、印制板对外连接方式的选择,（一）导线连接,采用导线焊接方式应该注意如下几点。,1.,线路板的对外焊点尽可能引到整板的边缘，并按照统一尺寸排列，以利于焊接与维修。,2.,为提高导线连接的机械强度，避免因导线受到拉扯将焊盘或印制线条拽掉，应该在印制板上焊点的附近钻孔，让导线从线路板的焊接面穿过通孔，在从元件面插入焊盘孔进行焊接。,3.,将导线排列或捆扎整齐，通过线卡或其他紧固件将线与板固定，避免导线因移动而折断。,图,3.1,焊接式对外引线,图,3.2,线路板对外引线焊接方式,7,2,插接件连接,在比较复杂的电子仪器设备中，为了安装调试方便，经常采用接插件连接方式。当整机发生故障时，维修人员不必检查到元器件级,(,即检查导致故障的原因，追根溯源直至具体的元器件。这项工作需要一定的检验并花费相当多的时间,),，只要判断是哪一块板不正常即可立即对其进行更换，以便在最短的时间内排除故障，缩短停机时间，这对于提高设备的利用率十分有效。,典型的有印制板插座和常用插接件，有很多种插接件可以用于印制电路板的对外连接。,8,插针式接插件、带状电缆接插件已经得到广泛应用，如图,3.2,所示。这种连接方式的优点是可保证批量产品的质量，调试、维修方便。缺点是因为接触点多，所以可靠性比较差。,图,3.2,9,五、印制板制造的基本工序,1.,底图的绘制与校验,（,1,）尺寸准确，比例在,11,，,21,，,41,中选用。,（,2,） 焊盘、线条、插头、元器件安装尺寸，安排合理，符合标准。,（,3,）版面清洁，焊盘、导线应光滑，不应有毛刺，符合绝缘性能及安全标准。,2,照相制板,照相制板就是用照相机从底图上摄取生产使用的掩膜板。,通常经过软片剪裁曝光显影定影水洗干燥修版，即可做成。,9,3 .,图形转移,图形转移就是把相片上的印制电路图形转移到覆铜板上，从而在铜箔表面形成耐酸性的保护层。具体有如下几种方法。,（,1,）,丝网漏印法,（,2,）直接感光法,（,3,）光敏干膜法,4 .,腐蚀,腐蚀也称蚀刻是制造印制电路板的必不可少的重要工艺步骤。它利用化学方法去除板上不需要的铜箔，留下焊盘、印制导线及符号等。常用的蚀刻溶液有三氯化铁、酸性氯化铜、碱性氯化铜、硫酸,过氧化氢等。,10,5.,金属化孔,孔金属化过程中需经过的环节有钻孔、孔壁处理、化学沉铜和电渡铜加厚。,6.,金属涂敷,为提高印制电路的导电性、可焊性、耐磨性、装饰性，延长印制板的使用寿命，提高电气可靠性，可在印制板的铜箔上涂敷一层金属。金属镀层的材料可分为：金、银、锡、铅锡合金等。目前大部分采用浸锡和镀铅锡合金的方法来改善可焊性，它具有可焊性好、抗腐蚀能力强，长时间放置不变色等优点。,7 .,涂助焊剂与阻焊剂,印制板经表面金属涂敷后，根据不同的需要可进行助焊和阻焊处理。,10,六、印制电路板的简易制作过程,（一）电路板的制作过程。,1.,选取板材。根据电路的电气功能和使用的环境条件选取合适的印制板材质。,2.,下料。按实际设计尺寸剪裁覆铜板，并用平板锉刀或砂布将四周打磨平整、光滑，去除毛刺。,3.,清洁板面。将准备加工的覆铜板的铜箔面先用水磨砂纸打磨几下，然后加水用布将板面擦亮，最后用干布擦干净。,4.,图形转移,(,拓图,),。用印制板转印机或复写纸将已设计好的印制板图形转印,10,5.,贴图。用带有单面胶的广告纸或透明胶带覆盖住铜箔面，用刻刀去除拓图后留在铜箔面的图形以外的广告纸或透明胶带，注意留下导线的宽度和焊盘的大小。,6.,腐蚀。将前面处理好的电路板放入盛有腐蚀液的容器中，并来回晃动。为了加快腐蚀速度可提高腐蚀液的浓度并加温，但温度不应超过,50,，否则会破坏覆盖膜使,7.,其脱落。待板面上没用的铜箔全部腐蚀掉后，立即将电路板从腐蚀液中取出。,清水冲洗。,8.,除去保护层,。,11,9.,修板。将腐蚀好的电路板再一次与原图对照，用刻刀修整导电条的边缘和焊盘，使导电条边缘平滑无毛刺，焊点圆润。,10.,钻孔。按图纸所标元器件引线位置钻孔，孔必须钻正。孔一定要钻在焊盘的中心且垂直板面。钻孔时，一定要使钻出的孔光洁、无毛刺。,11.,涂助焊剂。将钻好孔的电路板放入,5%,10%,稀硫酸溶液中浸泡,3,5,分钟，进行表面处理。取出后用清水冲洗，然后将铜箔表面擦至光洁明亮为止。最后将电路板烘烤至烫手时即可喷涂或刷涂助焊剂。待焊剂干燥后，就可得到所需要的电路板。涂助焊剂的目的是：容易焊接，保证导电性能，保护铜箔，防止产生铜锈。,11,七、印制电路板的制造工艺,（一）单面印制板的快速制作工艺流程,1.,下料：按照实际设计尺寸用裁板机裁剪覆铜板，去除四周毛刺。,2.,打印：将设计好的印制电路板布线图通过激光打印机打印到热转印纸上。该步骤有两点需要注意：,a,、布线图应该镜像打印；,b,、布线图必须打印在热转印纸的光面；,11,3.,转印：将步骤,2,的热转印纸转印到覆铜板上。该步的作用是将热转印纸上的图形转移到覆铜板上。操作方法如下：将打印好的热转印纸覆盖在覆铜板上，送入热转印机来回压几次，使熔化的墨粉完全吸附在覆铜板上。待覆铜板冷却后，揭去热转印纸；,4.,修版：检查步骤,3,的覆铜板热转印效果，是否存在断线或沙眼，若是，用油性笔进行描修。若无，则跳过此步，进入步骤,5,；,5.,蚀刻：蚀刻液一般使用三氯化铁水溶液（或双氧水,+,盐酸,+,水，比例为,2,：,1,：,2,），浓度在,28%42%,之间，将描修好的印制电路板完全浸没到溶液中，蚀刻印制图形；,12,6.,水洗：把蚀刻后的印制板立即放在流水中清洗,3,分钟，清洗板上残留的溶液；,7.,钻孔：对印制板上的焊盘孔、安装孔、定位孔进行机械加工，采用高速精密台钻打孔。钻孔时注意钻床转速应取高速，进刀不宜过快，以免将铜箔挤出毛刺；,8.,涂助焊剂：先用碎布沾去污粉后反复在板面上擦拭，去掉铜箔氧化膜，露出铜的光亮本色。冲洗晾干后，应立即涂助焊剂（可用已配好的松香酒精溶液）。助焊剂有以下两点作用：,a,、保护焊盘不氧化；,b,、助焊。,12,（二）,PCB,生产线的基本构架以及设备,PCB,表面贴装系统主要由焊膏印刷机、粘接剂,(,亦称焊胶,),点胶机、贴片机、再流焊炉、波峰焊炉等机器设备组成。这些机器设备，形成了组装,PCB,板的主,要能力。,12,八、,PCB,设计抗干扰问题,对于所设计的电子设备能有效地工作，要求电子设备既能抑制各种外来的干扰，使电子设备在特定的电磁环境中能够正常工作，同时又能减少电子设备本身对其它电子设备的电磁干扰在电子设备中，接地是控制干扰的重要方法。,在设计印制电路板时，为了提高电路的抗干扰能力，增强系统的可靠性，往往需要将电源和接地线加宽。如果地线采用很细的导线，接地电位随电流的变化，使抗噪性能降低。因此加粗接地线，在模拟电路和模,/,数混合电路中尤为重要。,13,同时也要选择合适的接地电路，单点接地和多点接地；将接地线构成闭环路，这样也可以提高抗噪声能力。若能将接地和屏蔽正确结合起来使用，可解决大部分干扰问题,13,结论,近些年来,电子产品已经遍布军事装备、计算机、通信设备、移动存储设备、移动通讯设备等相关领域,并在体积、集成度、功能等方面要求越来越高,消费类电子以每年数代的发展速度更新,作为电子产品的重要组成部分印制电路板也在不断地完善、更新。因此，,PCB,在整体布局、抗干扰能力、工艺上和制造性上的要求越来越高；在设计印制电路板的时候，应注意采用正确的方法。,13,Thank you,答辩开始,