電路板的制作工藝

電路板的制作工藝

——電路板生產(chǎn)線組成和崗位操作

第一頁，共三十八頁。目錄一、印制板草圖設(shè)計二、印制電路板的類型和特點三、印制電路板板材四、印制板對外連接方式的選擇五、印制板制造的基本工序六、印制電路板的簡易制作過程七、印制電路板的制造工藝八、PCB設(shè)計抗干擾問題

第二頁，共三十八頁。一、印制板草圖設(shè)計（一）草圖的具體繪制步驟

1、按設(shè)計尺寸取方格紙或坐標(biāo)紙。2、畫出板面輪廓尺寸，留出板面各工藝孔空間，而且還留出圖紙技術(shù)要求說明空間。3、用鉛筆畫出元器件外形輪廓，小型元件可不畫輪廓，但要做到心中有數(shù)。4、標(biāo)出焊盤位置，勾勒印制導(dǎo)線。5、復(fù)核無誤后，擦掉外形輪廓，用繪圖筆重描焊點和印制導(dǎo)線。6、標(biāo)明焊盤尺寸、線寬，注明印制板技術(shù)要求。設(shè)計草圖繪制過程圖3第三頁，共三十八頁。（二）雙面板草圖的設(shè)計與繪制雙面板圖的繪制與單面板圖差異不大，繪制時一定要標(biāo)注清楚元器件面，以便印制圖形符號及產(chǎn)品標(biāo)記。導(dǎo)線焊盤分布在正反兩面。在繪制時應(yīng)注意以下幾點。1.元器件布在一面，主要印制導(dǎo)線布在另一面，兩面印制導(dǎo)線盡量避免平行布設(shè)，力求相互垂直，以減少干擾。2.兩面印制導(dǎo)線最好分布在兩面，如在一面繪制，則用雙色區(qū)別，并注明對應(yīng)層的顏色。4第四頁，共三十八頁。3.兩面焊盤嚴(yán)格對應(yīng)，可通過針扎孔來將一面焊盤中心引到另一面。4.在繪制元件面導(dǎo)線時，注意避讓元件外殼、屏蔽罩等。4第五頁，共三十八頁。二、印制電路板的類型和特點

（一）印制電路板類型1.單面印制電路板2.雙面印制電路板3.多層印制電路板4.軟印制板軟印制板5.平面印制電路板4第六頁，共三十八頁。（二）印制電路板特點1.單面印制板特點在厚度為0.2mm～5.0mm的絕緣基板上一面覆有銅箔，另一面沒有覆銅，通過印制和腐蝕的方法，在銅箔上形成印制電路，無覆銅一面放置元器件，因其只能在單面布線，所以設(shè)計難度較雙面印制電路板和多層印制電路板的設(shè)計難度大。它適用于一般要求的電子設(shè)備，如收音機、電視機等。4第七頁，共三十八頁。2.雙面印制電路板的特點在絕緣基板(0.2mm～5.0mm)的兩面均覆有銅箔，可在兩面制成印制電路，它兩面都可以布線，需要用金屬化孔連通。它適用于一般要求的電子設(shè)備，如電子計算機、電子儀器、儀表等。由于雙面印制電路的布線密度較高，所以能減小設(shè)備的體積。

5第八頁，共三十八頁。3.多層印制電路板的特點在絕緣基板上制成三層以上印制電路的印制板稱為多層印制電路板。它是由幾層較薄的單面板或雙層面板粘合而成，其厚度一般為1.2mm～2.5mm。目前應(yīng)用較多的多層印制電路板為4～6層板。為了把夾在絕緣基板中間的電路引出，多層印制板上安裝元件的孔需要金屬化，即在小孔內(nèi)表面涂敷金屬層，使之與夾在絕緣基板中間的印制電路接通。5第九頁，共三十八頁。它的特點是；(1)與集成電路塊配合使用，可以減小產(chǎn)品的體積與重量；(2)可以增設(shè)屏蔽層，以提高電路的電氣性能；(3)電路連線方便，布線密度高，提高了板面的利用率。5第十頁，共三十八頁。4.撓性印制板的特點基材是軟的層狀塑料或其他質(zhì)軟膜性材料，如聚脂或聚亞胺的絕緣材料，其厚度為0.25mm～1mm。此類印制板除了質(zhì)量輕、體積小、可靠性高以外，最突出的特點是具有撓性，能折疊、彎曲、卷繞。它也有單層、雙層及多層之分，被廣泛用于計算機、筆記本電腦、照相機、攝像機、通信、儀表等電子設(shè)備上。5第十一頁，共三十八頁。5.平面印制電路板的特點印制電路板的印制導(dǎo)線嵌入絕緣基板，與基板表面平齊。一般情況下在印制導(dǎo)線上都電鍍一層耐磨金屬層，通常用于轉(zhuǎn)換開關(guān)、電子計算機的鍵盤等。5第十二頁，共三十八頁。三、印制電路板板材

（一）覆銅箔板的構(gòu)成

印制板是在覆銅箔板上腐蝕制作出來的。覆銅箔板就是把一定厚度的銅箔通過粘接劑經(jīng)過熱壓，貼附在一定厚度的絕緣基板上。基板不同，厚度不同，粘接劑不同，生產(chǎn)出的覆銅箔板性能不同。覆銅箔板的基板是由高分子合成樹脂和增強材料的絕緣層壓板。合成樹脂的種類較多，常用的有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯等。這些樹脂材料的性能，決定了基板的物理性質(zhì)、介電損耗、表面電阻率等。增強材料一般有紙質(zhì)和布質(zhì)兩種，它決定了基板的機械性能，如浸焊性、抗彎強度等。5第十三頁，共三十八頁。銅箔是覆銅板的關(guān)鍵材料，必須有較高的導(dǎo)電率和良好的可焊性。銅箔質(zhì)量直接影響到銅板的質(zhì)量，要求銅箔不得有劃痕、沙眼和皺折。其銅純度不低于99.8%，厚度均勻誤差不大于±5。銅箔厚度選用標(biāo)準(zhǔn)系列為18、25、35、50、70、105。目前較普遍采用的是35和50厚的銅箔。

5第十四頁，共三十八頁。（二）常用覆銅箔板的種類

1.酚醛紙質(zhì)層壓板(又稱紙銅箔板)

它是由紙浸以酚醛樹脂，在一面或兩面敷以電解銅箔，經(jīng)熱壓而成。這種板的缺點是機械強度低、易吸水及耐高溫較差，但價格便宜。一般用于低頻和一般民用產(chǎn)品中，如收音機等。酚醛紙質(zhì)層壓板6第十五頁，共三十八頁。2.環(huán)氧玻璃布層壓板它是以環(huán)氧樹脂浸漬無堿玻璃絲布為材料，經(jīng)熱壓制成板并在其單面或雙面敷上銅箔做成的。這種板工作頻率可達(dá)100MHz，耐熱性、耐濕性、耐藥性、機械強度都比較好。常用的有兩種，一種是胺類作固化劑，環(huán)氧樹脂浸漬，板質(zhì)透明度較好，機械加工性能、耐浸焊性都比較好。另一種是用環(huán)氧酚醛樹脂浸漬，拉彎強度和工作頻率較高。環(huán)氧玻璃布層壓板6第十六頁，共三十八頁。2.根據(jù)產(chǎn)品的工作環(huán)境要求選用在特種環(huán)境條件下工作的電子產(chǎn)品，如高溫、高濕、高寒條件下的產(chǎn)品，整機要求防潮處理等，這類產(chǎn)品的印制板就要選用環(huán)氧玻璃布層壓板，或更高擋次的板材，如宇航、遙控遙測、艦用設(shè)備、武器設(shè)備等。3.根據(jù)產(chǎn)品的工作頻率選用電子線路的工作頻率不同，印制板的介質(zhì)損耗也不同。工作在30MHz～100MHz的設(shè)備，可選用環(huán)氧玻璃布層壓板。工作在100MHz以上的電路，各種電氣性能要求相對較高，可選用聚四氟乙烯銅箔板。6第十七頁，共三十八頁。4.根據(jù)整機給定的結(jié)構(gòu)尺寸選用

如印制板尺寸較大，有大體積的電解電容、較重的變壓器、高壓包等器件裝入，板材要選用厚一些的，以加強機械強度，以免翹曲。如果電路板是立式插入，且尺寸不大，又無太重的器件，板子可選薄些。如印制板對外通過插座連接時，必須注意插座槽的間隙一般為1.5mm，若板材過厚則插不進(jìn)去，過薄則容易造成接觸不良。

6第十八頁，共三十八頁。5.根據(jù)性能價格比選用設(shè)計擋次較高產(chǎn)品的印制板時，一般對覆銅板的價格考慮較少，或可不予考慮。因為產(chǎn)品的技術(shù)指標(biāo)要求很高，產(chǎn)品價格十分昂貴，經(jīng)濟(jì)效益是不言而喻的。對一般民用產(chǎn)品在設(shè)計時，在確保產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡量采用價格較低的材料。如袖珍收音機的線路板尺寸小，整機工作環(huán)境好，市場價格低廉，選用酚醛紙質(zhì)板就可以了，沒有必要選用環(huán)氧玻璃布層壓板一類的板材。

7第十九頁，共三十八頁。四、印制板對外連接方式的選擇（一）導(dǎo)線連接采用導(dǎo)線焊接方式應(yīng)該注意如下幾點。1.線路板的對外焊點盡可能引到整板的邊緣，并按照統(tǒng)一尺寸排列，以利于焊接與維修。2.為提高導(dǎo)線連接的機械強度，避免因?qū)Ь€受到拉扯將焊盤或印制線條拽掉，應(yīng)該在印制板上焊點的附近鉆孔，讓導(dǎo)線從線路板的焊接面穿過通孔，在從元件面插入焊盤孔進(jìn)行焊接。3.

將導(dǎo)線排列或捆扎整齊，通過線卡或其他緊固件將線與板固定，避免導(dǎo)線因移動而折斷。圖3.1焊接式對外引線

圖3.2線路板對外引線焊接方式

7第二十頁，共三十八頁。2插接件連接

在比較復(fù)雜的電子儀器設(shè)備中，為了安裝調(diào)試方便，經(jīng)常采用接插件連接方式。當(dāng)整機發(fā)生故障時，維修人員不必檢查到元器件級(即檢查導(dǎo)致故障的原因，追根溯源直至具體的元器件。這項工作需要一定的檢驗并花費相當(dāng)多的時間)，只要判斷是哪一塊板不正常即可立即對其進(jìn)行更換，以便在最短的時間內(nèi)排除故障，縮短停機時間，這對于提高設(shè)備的利用率十分有效。典型的有印制板插座和常用插接件，有很多種插接件可以用于印制電路板的對外連接。

8第二十一頁，共三十八頁。插針式接插件、帶狀電纜接插件已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，如圖3.2所示。這種連接方式的優(yōu)點是可保證批量產(chǎn)品的質(zhì)量，調(diào)試、維修方便。缺點是因為接觸點多，所以可靠性比較差。圖3.29第二十二頁，共三十八頁。五、印制板制造的基本工序1.底圖的繪制與校驗（1）尺寸準(zhǔn)確，比例在1∶1，2∶1，4∶1中選用。（2）焊盤、線條、插頭、元器件安裝尺寸，安排合理，符合標(biāo)準(zhǔn)。（3）版面清潔，焊盤、導(dǎo)線應(yīng)光滑，不應(yīng)有毛刺，符合絕緣性能及安全標(biāo)準(zhǔn)。

2照相制板

照相制板就是用照相機從底圖上攝取生產(chǎn)使用的掩膜板。通常經(jīng)過軟片剪裁→曝光→顯影→定影→水洗→干燥→修版，即可做成。9第二十三頁，共三十八頁。3.圖形轉(zhuǎn)移圖形轉(zhuǎn)移就是把相片上的印制電路圖形轉(zhuǎn)移到覆銅板上，從而在銅箔表面形成耐酸性的保護(hù)層。具體有如下幾種方法。（1）

絲網(wǎng)漏印法（2）直接感光法（3）光敏干膜法4.腐蝕腐蝕也稱蝕刻是制造印制電路板的必不可少的重要工藝步驟。它利用化學(xué)方法去除板上不需要的銅箔，留下焊盤、印制導(dǎo)線及符號等。常用的蝕刻溶液有三氯化鐵、酸性氯化銅、堿性氯化銅、硫酸―過氧化氫等。10第二十四頁，共三十八頁。5.金屬化孔孔金屬化過程中需經(jīng)過的環(huán)節(jié)有鉆孔、孔壁處理、化學(xué)沉銅和電渡銅加厚。6.金屬涂敷為提高印制電路的導(dǎo)電性、可焊性、耐磨性、裝飾性，延長印制板的使用壽命，提高電氣可靠性，可在印制板的銅箔上涂敷一層金屬。金屬鍍層的材料可分為：金、銀、錫、鉛錫合金等。目前大部分采用浸錫和鍍鉛錫合金的方法來改善可焊性，它具有可焊性好、抗腐蝕能力強，長時間放置不變色等優(yōu)點。7.涂助焊劑與阻焊劑印制板經(jīng)表面金屬涂敷后，根據(jù)不同的需要可進(jìn)行助焊和阻焊處理。

10第二十五頁，共三十八頁。六、印制電路板的簡易制作過程（一）電路板的制作過程。1.選取板材。根據(jù)電路的電氣功能和使用的環(huán)境條件選取合適的印制板材質(zhì)。2.下料。按實際設(shè)計尺寸剪裁覆銅板，并用平板銼刀或砂布將四周打磨平整、光滑，去除毛刺。3.清潔板面。將準(zhǔn)備加工的覆銅板的銅箔面先用水磨砂紙打磨幾下，然后加水用布將板面擦亮，最后用干布擦干凈。4.圖形轉(zhuǎn)移(拓圖)。用印制板轉(zhuǎn)印機或復(fù)寫紙將已設(shè)計好的印制板圖形轉(zhuǎn)印10第二十六頁，共三十八頁。5.貼圖。用帶有單面膠的廣告紙或透明膠帶覆蓋住銅箔面，用刻刀去除拓圖后留在銅箔面的圖形以外的廣告紙或透明膠帶，注意留下導(dǎo)線的寬度和焊盤的大小。6.腐蝕。將前面處理好的電路板放入盛有腐蝕液的容器中，并來回晃動。為了加快腐蝕速度可提高腐蝕液的濃度并加溫，但溫度不應(yīng)超過50℃，否則會破壞覆蓋膜使7.其脫落。待板面上沒用的銅箔全部腐蝕掉后，立即將電路板從腐蝕液中取出。清水沖洗。8.除去保護(hù)層。11第二十七頁，共三十八頁。9.修板。將腐蝕好的電路板再一次與原圖對照，用刻刀修整導(dǎo)電條的邊緣和焊盤，使導(dǎo)電條邊緣平滑無毛刺，焊點圓潤。10.鉆孔。按圖紙所標(biāo)元器件引線位置鉆孔，孔必須鉆正?？滓欢ㄒ@在焊盤的中心且垂直板面。鉆孔時，一定要使鉆出的孔光潔、無毛刺。11.涂助焊劑。將鉆好孔的電路板放入5%～10%稀硫酸溶液中浸泡3～5分鐘，進(jìn)行表面處理。取出后用清水沖洗，然后將銅箔表面擦至光潔明亮為止。最后將電路板烘烤至燙手時即可噴涂或刷涂助焊劑。待焊劑干燥后，就可得到所需要的電路板。涂助焊劑的目的是：容易焊接，保證導(dǎo)電性能，保護(hù)銅箔，防止產(chǎn)生銅銹。

11第二十八頁，共三十八頁。七、印制電路板的制造工藝（一）單面印制板的快速制作工藝流程1.下料：按照實際設(shè)計尺寸用裁板機裁剪覆銅板，去除四周毛刺。2.打?。簩⒃O(shè)計好的印制電路板布線圖通過激光打印機打印到熱轉(zhuǎn)印紙上。該步驟有兩點需要注意：a、布線圖應(yīng)該鏡像打??；b、布線圖必須打印在熱轉(zhuǎn)印紙的光面；11第二十九頁，共三十八頁。3.轉(zhuǎn)?。簩⒉襟E2的熱轉(zhuǎn)印紙轉(zhuǎn)印到覆銅板上。該步的作用是將熱轉(zhuǎn)印紙上的圖形轉(zhuǎn)移到覆銅板上。操作方法如下：將打印好的熱轉(zhuǎn)印紙覆蓋在覆銅板上，送入熱轉(zhuǎn)印機來回壓幾次，使熔化的墨粉完全吸附在覆銅板上。待覆銅板冷卻后，揭去熱轉(zhuǎn)印紙；4.修版：檢查步驟3的覆銅板熱轉(zhuǎn)印效果，是否存在斷線或沙眼，若是，用油性筆進(jìn)行描修。若無，則跳過此步，進(jìn)入步驟5；5.蝕刻：蝕刻液一般使用三氯化鐵水溶液（或雙氧水+鹽酸+水，比例為2：1：2），濃度在28%~42%之間，將描修好的印制電路板完全浸沒到溶液中，蝕刻印制圖形；12第三十頁，共三十八頁。6.水洗：把蝕刻后的印制板立即放在流水中清洗3分鐘，清洗板上殘留的溶液；7.鉆孔：對印制板上的焊盤孔、安裝孔、定位孔進(jìn)行機械加工，采用高速精密臺鉆打孔。鉆孔時注意鉆床轉(zhuǎn)速應(yīng)取高速，進(jìn)刀不宜過快，以免將銅箔擠出毛刺；8.涂助焊劑：先用碎布沾去污粉后反復(fù)在板面上擦拭，去掉銅箔氧化膜，露出銅的光亮本色。沖洗晾干后，應(yīng)立即涂助焊劑（可用已配好的松香酒精溶液）。助焊劑有以下兩點作用：a、保護(hù)焊盤不氧化；b、助焊。12第三十一頁，共三十八頁。（二）PCB生產(chǎn)線的基本構(gòu)架以及設(shè)備

PCB表面貼裝系統(tǒng)主要由焊膏印刷機、粘接劑(亦稱焊膠)點膠機、貼片機、再流焊爐、波峰焊爐等機器設(shè)備組成。這些機器設(shè)備，形成了組裝PCB板的主要能力。12第三十二頁，共三十八頁。八、PCB設(shè)計抗干擾問題對于所設(shè)計的電子設(shè)備能有效地工作，要求電子設(shè)備既能抑制各種外來的干擾，使電子設(shè)備在特定的電磁環(huán)境中能夠正常工作，同時又能減少電子設(shè)備本身對其它電子設(shè)備的電磁干擾在電子設(shè)備中，接地是控制干擾的重要方法。在設(shè)計印制電路板時，為了提高電路的抗干擾能力，增強系統(tǒng)的可靠性，往往需要將電源和接地線加寬。如果地線采用很細(xì)的導(dǎo)線，接地電位隨電流的變化，使抗噪性能降低。因此加粗接地線，在模擬電路和模/數(shù)混合