pcb板的製造工藝

時間 2021-10-14 23:40:41

1樓:

摘自pcb資訊網路中心

protel中有關pcb工藝的條目簡介

不少初學者感到protel軟體本身簡單易學,容易上手,但較難理解的反倒是軟體以外的一些概念和術語。為推廣這一強有力的eda工具,國內出版了該軟體的使用手冊等等,但遺憾的是,這些讀物往往都是針對軟體使用方法本身而編寫的,對讀者頗感困惑的pcb 工藝中有關概念鮮有解釋。筆者擬就軟體涉及到的與pcb工藝的條目。

擷摘若干,略加解釋,以便人們更好地理解和使用這一軟體。要想設計出合乎要求的印板圖,必須先了解現代印刷

電路板的一般工藝流程,否則將是閉門造車。

一般而言,印板有單面、雙面和多層板之分。單面印板的工藝過程較簡單,通常是下

料——絲網漏印——腐蝕——去除印料——孔加工——印標記——塗助焊劑——成品。多

層印板的工藝較為複雜,即:內層材料處理——定位孔加工——表面清潔處理——制內層

走線及圖形——腐蝕——層壓前處理——外內層材料層壓——孔加工——孔金屬化——制

外層圖形——鍍耐腐蝕可焊金屬——去除感光膠——腐蝕——插頭鍍金——外形加工——

熱熔——塗焊劑——成品。雙面板的工藝複雜情況介於二者之間,此處不贅述。

1、「層(layer) 」的概念

與字處理或其它許多軟體中為實現圖、文、色彩等的巢狀與合成而引入的「層」的概念

有所同,rotel的「層」不是虛擬的,而是印刷板材料本身實實在在的各銅箔層。現今,由

於電子線路的元件密集安裝。防干擾和佈線等特殊要求,一些較新的電子產品中所用的印

刷板不僅有上下兩面供走線,在板的中間還設有能被特殊加工的夾層銅箔,例如,現在的

計算機主機板所用的印板材料多在4層以上。這些層因加工相對較難而大多用於設定走線較為

簡單的電源佈線層(如軟體中的ground dever和power dever),並常用大面積填充的辦法

來佈線(如軟體中的externai p1a11e和fill)。上下位置的表面層與中間各層需要連通的

地方用軟體中提到的所謂「過孔(via)」來溝通。有了以上解釋,就不難理解「多層焊

盤」和「佈線層設定」的有關概念了。舉個簡單的例子,不少人佈線完成,到列印出來時

方才發現很多連線的終端都沒有焊盤,其實這是自己新增器件庫時忽略了「層」的概念,

沒把自己繪製封裝的焊盤特性定義為」多層(mulii一layer)的緣故。要提醒的是,一旦選

定了所用印板的層數,務必關閉那些未被使用的層,免得惹事生非走彎路。

2、過孔(via)

為連通各層之間的線路,在各層需要連通的導線的文匯處鑽上一個公共孔,這就是過

孔。工藝上在過孔的孔壁圓柱面上用化學沉積的方法鍍上一層金屬,用以連通中間各層需

要連通的銅箔,而過孔的上下兩面做成普通的焊盤形狀,可直接與上下兩面的線路相通,

也可不連。一般而言,設計線路時對過孔的處理有以下原則:(1)儘量少用過孔,一旦選

用了過孔,務必處理好它與周邊各實體的間隙,特別是容易被忽視的中間各層與過孔不相

連的線與過孔的間隙,如果是自動佈線,可在「過孔數量最小化」( via minimiz8tion)

子選單裡選擇「on」項來自動解決。(2)需要的載流量越大,所需的過孔尺寸越大,如電

源層和地層與其它層聯接所用的過孔就要大一些。

3、絲印層(overlay)

為方便電路的安裝和維修等,在印刷板的上下兩表面印刷上所需要的標誌圖案和文字

代號等,例如元件標號和標稱值、元件外廓形狀和廠家標誌、生產日期等等。不少初學者

設計絲印層的有關內容時,只注意文字元號放置得整齊美觀,忽略了實際製出的pcb效果。

他們設計的印板上,字元不是被元件擋住就是侵入了助焊區域被抹賒,還有的把元件標號

打在相鄰元件上,如此種種的設計都將會給裝配和維修帶來很大不便。正確的絲印層字元

佈置原則是:」不出歧義,見縫插針,美觀大方」。

4、smd的特殊性

protel封裝庫內有大量smd封裝,即表面焊裝器件。這類器件除體積小巧之外的最大特

點是單面分佈元引腳孔。因此,選用這類器件要定義好器件所在面,以免「丟失引腳

(missing plns)」。另外,這類元件的有關文字標註只能隨元件所在面放置。

5、網格狀填充區(external plane )和填充區(fill)

正如兩者的名字那樣,網路狀填充區是把大面積的銅箔處理成網狀的,填充區僅是完

整保留銅箔。初學者設計過程中在計算機上往往看不到二者的區別,實質上,只要你把圖

面放大後就一目瞭然了。正是由於平常不容易看出二者的區別,所以使用時更不注意對二

者的區分,要強調的是,前者在電路特性上有較強的抑制高頻干擾的作用,適用於需做大

面積填充的地方,特別是把某些區域當做遮蔽區、分割區或大電流的電源線時尤為合適。

後者多用於一般的線端部或轉折區等需要小面積填充的地方。

6、焊盤( pad)

焊盤是pcb設計中最常接觸也是最重要的概念,但初學者卻容易忽視它的選擇和修正,

在設計中千篇一律地使用圓形焊盤。選擇元件的焊盤型別要綜合考慮該元件的形狀、大

小、佈置形式、振動和受熱情況、受力方向等因素。protel在封裝庫中給出了一系列不同

大小和形狀的焊盤,如圓、方、八角、圓方和定位用焊盤等,但有時這還不夠用,需要自

己編輯。例如,對發熱且受力較大、電流較大的焊盤,可自行設計成「淚滴狀」,在大家

熟悉的彩電pcb的行輸出變壓器引腳焊盤的設計中,不少廠家正是採用的這種形式。一般而

言,自行編輯焊盤時除了以上所講的以外,還要考慮以下原則:

(1)形狀上長短不一致時要考慮連線寬度與焊盤特定邊長的大小差異不能過大;

(2)需要在元件引角之間走線時選用長短不對稱的焊盤往往事半功倍;

(3)各元件焊盤孔的大小要按元件引腳粗細分別編輯確定,原則是孔的尺寸比引腳直

徑大0.2- 0.4毫米。

7、各類膜(mask) 這些膜不僅是pcb製作工藝過程中必不可少的,而且更是元件焊裝的

必要條件。按「膜」所處的位置及其作用,「膜」可分為元件面(或焊接面)助焊膜

(top or bottom 和元件面(或焊接面)阻焊膜(top or bottompaste mask)兩類。顧名

思義,助焊膜是塗於焊盤上,提高可焊效能的一層膜,也就是在綠色板子上比焊盤略大的

各淺色圓斑。阻焊膜的情況正好相反,為了使製成的板子適應波峰焊等焊接形式,要求板

子上非焊盤處的銅箔不能粘錫,因此在焊盤以外的各部位都要塗覆一層塗料,用於阻止這

些部位上錫。可見,這兩種膜是一種互補關係。由此討論,就不難確定選單中類似

「solder mask en1argement」等專案的設定了。

8、飛線,飛線有兩重含義:

(1)自動佈線時供觀察用的類似橡皮筋的網路連線,在通過網路表調入元件並做了初

步佈局後,用「show 命令就可以看到該佈局下的網路連線的交叉狀況,不斷調整元件的位

置使這種交叉最少,以獲得最大的自動佈線的布通率。這一步很重要,可以說是磨刀不誤

砍柴功,多花些時間,值!另外,自動佈線結束,還有哪些網路尚未布通,也可通過該功

能來查詢。找出未布通網路之後,可用手工補償,實在補償不了就要用到「飛線」的第二

層含義,就是在將來的印板上用導線連通這些網路。要交待的是,如果該電路板是大批量

自動線生產,可將這種飛線視為0歐阻值、具有統一焊盤間距的電阻元件來進行設計.

pcb業餘製作基本方法和工藝流程

印刷電路板基本製作方法

1.用複寫紙將佈線圖複製到復銅牆鐵壁板上:複製前應先用銼刀將復銅板四周邊緣銼至平直整齊,而且尺寸儘量與設計圖紙尺寸相符,並將複寫紙裁成與復銅板一樣的尺寸,為了防止在複製過程中產生圖紙移動,故要求用膠紙將圖紙左右兩端與印刷板貼緊。

2.先用鑽床將元件插孔鑽好—一般插孔直徑為0.9-1mm左右,可採用直徑為1mm的鑽頭較適中,如果鑽孔太大將影響焊點質量,但對於少數元件腳較粗的插孔,例如電位器腳孔,則需用直徑為1.

2mm以上的鑽頭鑽孔。

3.貼膠紙:先用刀片將封箱膠紙切成0.

5-2.0mm,3-4mm多種寬度的膠紙條後再進行貼膠,貼膠時應根據線條所通過的電流大小及線條間的間隙來適當選擇線條的寬容。一般只需採用2-3種寬度即可,為了保證製作工藝水平,儘可能不要採用過寬或過窄,如需要鑽孔的線條其寬度應在1.

5mm以上,才不致於在鑽孔時將線條鑽斷,貼膠時還應注意控制各相鄰線條的間隙不要太小,否則容易造成線條間短接,貼膠時一定超過鑽孔1mm左右,這樣才能保證焊眯質量。

若採用電腦布圖及常規制板技術,因設有焊盤,其焊盤直徑分為0.05、0.062、0.

07英寸等多種尺寸供布圖設計時選用,一般設計時大多數取直徑為0.062英寸(即為1.55mm)左右的焊盤;線條寬度不僅受插孔孔徑的限制,也受到線條外鄰近焊盤的限制。

4.對ic的腳位的定位要準確,鑽孔時不要鑽偏,故一般採用鑽孔後貼膠的制板方式。

5.為了提高手工製版工藝水平,也可在插孔上設定圓形焊盤,這可採圓形貼膠片或採用油漆先在孔位上製作圓形焊盤,待油漆幹了,再進行貼線條,也可以採用油漆畫線條,一般可用鴨嘴筆作畫線條工作。

二、印刷板製作工藝流程

制板工藝程式:修整板周邊尺寸--複製--鑽孔定位--貼膠--腐蝕--清洗--去膠--細砂紙擦光亮--塗松香水。

1.先將符合尺寸要求的復銅板表面用細砂紙擦光亮,再用複寫紙將佈線圖複製到復銅板上。

2.用直徑1.0mm鑽頭鑽孔、定位口,再進行貼膠(或上油漆)。

3.貼完膠後,應在板上墊放一張厚張,用手掌在上面壓一壓,其目的是使全部貼膠與復銅板貼上得更加牢靠。必要時還可用吹風筒加熱,可使用權貼膠粘度加強,由於所用的貼膠具很好的粘性,而且膠紙又薄,故採用這種貼膠進行制板,效果較好,一般是不須再作加熱處理。

4.腐蝕一般採用三氯化鐵作腐蝕液,腐蝕速度與腐蝕液的濃度,溫度及腐蝕過程中採取抖動有關,為保證制板質量及提高腐蝕速度,可採用抖動和加熱的方法。

5.腐蝕完成後,應用自來水沖洗乾淨,並將膠紙去掉,把印刷板抹乾。

6.用細砂布將印刷板復銅面擦至光亮為止,然後立即塗上松香溶液。(塗松香水時應將印刷電路板傾斜放軒再塗以松香水,以免松香水經鑽孔流至背面)。

附註:(1)松香水的作用是防氧化,助焊及增加焊點的光亮度等;松香溶液是用松香粉末與酒精或天尋水按一定比例配製面成,其濃度應適中,以用感有一定粘性即可。

(2)三氯化鐵溶液對人體**不會有不良影響,但三氯化若搞到衣服上或地面上,尋是難以洗掉的,所以使用時一定要特別小心。

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