PCB板,即印刷电路板,是现代电子设备不可或缺的部件之一。它是一个塑料或玻璃纤维板,上面覆盖有导电轨迹和连接点,用于连接和支持电子元件。本文将从PCB板的定义、制作流程、工艺流程、注意事项和应用领域,以及未来趋势等方面,全面介绍PCB板制作的过程和知识。
什么是PCB板制作?
A. PCB板的定义
PCB板是一种印刷电路板,由导电材料和绝缘材料组成,具有导电、绝缘、支持和连接元器件等功能。PCB板可以是单面的,也可以是双面的、多层的,同时可以根据需要制作出不同形状和尺寸的PCB板。
B. PCB板的种类
根据PCB板的应用领域和制作工艺,PCB板可以分为以下几类:
刚性PCB板(PCB硬板):适用于大多数应用场景,具有较高的机械强度和稳定性。
柔性PCB板(PCB软板,柔性线路板,FPC):适用于需要弯曲或者折叠的场景,可以根据需要制作出不同形状和尺寸的PCB板。
刚柔性PCB板(软硬结合板):结合了刚性和柔性PCB板的优点,适用于复杂的应用场景。
C. 制作PCB板的原材料
PCB板的制作原材料包括导电材料、绝缘材料、印刷油墨等。导电材料通常是铜,而绝缘材料通常是玻璃纤维、环氧树脂等。
PCB板制作流程
PCB制板流程大致可以分为以下十六步,每一道工序都需要进行多种工艺加工制作,需要注意的是,不同结构的板子其工艺流程也不一样,以下流程为多层PCB(多层线路板,PCB多层板)的完整制作工艺流程。
1、图形设计
图形设计是PCB板制作的第一步。它包括以下几个步骤:
· 根据电路原理图设计出PCB板的布局和线路。在这个过程中,需要考虑到元器件的位置和布局,以及线路的连接方式。
· 将电路原理图转换为PCB布局图。在这个过程中,需要使用电路设计软件,例如Altium Designer、Eagle等。
· 在PCB布局图中添加必要的机械和工艺特征。例如,为了方便PCB板的固定和安装,需要在PCB布局图中添加螺钉孔和接线端子。
· 在PCB布局图中添加必要的电源和信号层。这些层可以用于提高PCB板的性能和稳定性。
2、电路板绘制
在完成图形设计后,需要将图形转换为PCB板上的线路。这个步骤通常使用CAM软件完成,例如Pulsonix、Camtastic等。以下是电路板绘制的详细流程:
1. 将PCB布局图导入CAM软件。在这个过程中,需要将PCB布局图转换为可以被CAM软件读取的格式,例如Gerber文件格式。
2. 在CAM软件中生成PCB板的绘图文件。这个文件包括PCB板上的线路、焊盘和机械特征等。
3. 在CAM软件中生成钻孔文件。这个文件包括PCB板上的孔洞和内部连接。
4. 生成PCB板的掩膜。掩膜可以用于保护PCB板上的元器件和线路,同时也可以用于PCB板的焊接。
3、内层;主要是为了制作PCB电路板的内层线路;制作流程为:
3.1,裁板:将PCB基板裁剪成生产尺寸;
3.2,前处理:清洁PCB基板表面,去除表面污染物
3.3,压膜:将干膜贴在PCB基板表层,为后续的图像转移做准备;
3.4,曝光:使用曝光设备利用紫外光对覆膜基板进行曝光,从而将基板的图像转移至干膜上;
3.5,DE:将进行曝光以后的基板经过显影、蚀刻、去膜,进而完成内层板的制作
4、内检
主要是为了检测及维修板子线路;
4.1,AOI:AOI光学扫描,可以将PCB板的图像与已经录入好的良品板的数据做对比,以便发现板子图像上面的缺口、凹陷等不良现象;
4.2,VRS:经过AOI检测出的不良图像资料传至VRS,由相关人员进行检修。
4.3,补线:将金线焊在缺口或凹陷上,以防止电性不良;
5、压合
顾名思义是将多个内层板压合成一张板子;
5.1,棕化:棕化可以增加板子和树脂之间的附着力,以及增加铜面的润湿性;
5.2,铆合:,将PP裁成小张及正常尺寸使内层板与对应的PP牟合
5.3,叠合压合、打靶、锣边、磨边;
6、 钻孔
按照客户要求利用钻孔机将板子钻出直径不同,大小不一的孔洞,使板子之间通孔以便后续加工插件,也可以帮助板子散热;
7、一次铜
为外层板已经钻好的孔镀铜,使板子各层线路导通;
7.1,去毛刺线:去除板子孔边的毛刺,防止出现镀铜不良;
7.2,除胶线:去除孔里面的胶渣;以便在微蚀时增加附着力;
7.3,一铜(pth):孔内镀铜使板子各层线路导通,同时增加铜厚;
8、外层
外层同第一步内层流程大致相同,其目的是为了方便后续工艺做出线路;
8.1,前处理:通过酸洗、磨刷及烘干清洁板子表面以增加干膜附着力;
8.2,压膜:将干膜贴在PCB基板表层,为后续的图像转移做准备;
8.3,曝光:进行UV光照射,使板子上的干膜形成聚合和未聚合的状态;
8.4,显影:将在曝光过程中没有聚合的干膜溶解,留下间距;
9、二次铜与蚀刻
二次镀铜,进行蚀刻;
9.1,二铜:电镀图形,为孔内没有覆盖干膜的地方渡上化学铜;同时进一步增加导电性能和铜厚,然后经过镀锡以保护蚀刻时线路、孔洞的完整性;
9.2,SES:通过去膜、蚀刻、剥锡等工艺处理将外层干膜(湿膜)附着区的底铜蚀刻,外层线路至此制作完成;
10、阻焊
可以保护板子,防止出现氧化等现象;
10.1,前处理:进行酸洗、超声波水洗等工艺清除板子氧化物,增加铜面的粗糙度;
10.2,印刷:将PCB板子不需要焊接的地方覆盖阻焊油墨,起到保护、绝缘的作用;
10.3,预烘烤:烘干阻焊油墨内的溶剂,同时使油墨硬化以便曝光;
10.4,曝光:通过UV光照射固化阻焊油墨,通过光敏聚合作用形成高分子聚合物;
10.5,显影:去除未聚合油墨内的碳酸钠溶液;
10.6,后烘烤:使油墨完全硬化;
11、文字
印刷文字;
11.1,酸洗:清洁板子表面,去除表面氧化以加强印刷油墨的附着力;
11.2,文字:印刷文字,方便进行后续焊接工艺;
12、表面处理OSP:将裸铜板待焊接的一面经涂布处理,形成一层有机皮膜,以防止生锈氧化;
13、成型:锣出客户所需要的板子外型,方便客户进行SMT贴片与组装;
14、飞针测试:测试板子电路,避免短路板子流出;
15、FQC:最终检测,完成所有工序后进行抽样全检;
16、包装、出库:将做好的PCB板子真空包装,进行打包发货,完成交付。
PCB板贴片
如果涉及到PCB板贴片的话,还会涉及到如下步骤:
1. 在完成PCB板制作后,需要将元器件安装到PCB板上。这个步骤通常需要使用焊接工具,例如烙铁、热风枪等。以下是元器件安装的详细流程:
2. 准备元器件。在这个过程中,需要将元器件进行分类、编号和清洗。
3. 将元器件安装到PCB板上。在这个过程中,需要根据PCB板上的布局图和元器件清单,将元器件安装到正确的位置上,并使用焊接工具将它们固定在PCB板上。
4. 进行焊接。在这个过程中,需要使用烙铁或热风枪将元器件和焊盘进行焊接,以确保它们的连接稳定可靠。
PCB板制作的注意事项
在进行PCB板制作时,需要注意以下事项,以确保PCB板的质量和性能:
1. PCB板的设计应符合工程要求。在进行PCB板设计时,需要根据工程要求进行设计,包括线路布局、元器件布局、线路宽度、焊盘大小等。
2. 选择合适的材料和工艺。在进行PCB板制作时,需要选择合适的材料和工艺,包括板材、铜箔厚度、蚀刻剂、电镀液等。
3. 注意PCB板的尺寸和形状。在进行PCB板制作时,需要注意PCB板的尺寸和形状,以便于后续的加工和安装。
4. 注意PCB板的质量控制。在进行PCB板制作时,需要进行严格的质量控制,包括材料检测、工艺控制、加工质量检测等。
5. 注意元器件的焊接和安装。在进行元器件的焊接和安装时,需要注意焊接的温度、时间和焊接方式,以确保元器件的连接稳定可靠。
结语
PCB板制作是电子产品制作中非常重要的环节之一,它直接影响到电子产品的质量和性能。在进行PCB板制作时,需要注意每个步骤,严格按照流程进行操作,并进行严格的质量控制,以确保PCB板的质量和性能符合要求。