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0.2mm～5.0mm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(0.2mm～5.0mm)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1.2mm～2.5mm。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0.25mm～1mm。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100MHz，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30MHz～100MHz的设备，可选用环氧玻璃布层压板。工作在100MHz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1.5mm，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3.29五、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1∶1，2∶1，4∶1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