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PCB板选型

高工
2013-06-04 22:26:13     打赏

1、基本结构和原理

     在电子装配中 印刷电路板(Printed Circuit Boards)是个关键零件 它搭载其它的电子零件并连通电路 以提供一个安稳的电路工作环境 如以其上电路配置的情形可概分为三类:
* 单面板 将提供零件连接的金属线路布置于绝缘的基板材料上 该基板同时也是安装零件的支撑载具  
* 双面板 当单面的电路不足以提供电子零件连接需求时 便可将电路布置于基板的两面 并在板上布建通孔电路以连通板面两侧电路 
* 多层板 在较复杂的应用需求时 电路可以被布置成多层的结构并压合在一起 并在层间布建通孔电路连通各层电路
2、主要加工流程

2.1. 内层线路
     铜箔基板先裁切成适合加工生产的尺寸大小。基板压膜前通常需先用刷磨、微蚀等方法将板面铜箔做适当的粗化处理,再以适当的温度及压力将干膜光阻密合贴附其上。将贴好干膜光阻的基板送入紫外线曝光机中曝光,光阻在底片透光区域受紫外线照射后会产生聚合反应(该区域的干膜在稍后的显影、蚀铜步骤中将被保留下来当作蚀刻阻剂)而将底片上的线路影像移转到板面干膜光阻上。撕去膜面上的保护胶膜后先以碳酸钠水溶液将膜面上未受光照的区域显影去除,再用盐酸及双氧水混合溶液将裸露出来的铜箔腐蚀去除,形成线路。最后再以氢氧化钠水溶液将功成身退的干膜光阻洗除。对于六层(含)以上的内层线路板以自动定位冲孔机冲出层间线路对位的铆合基准孔。
2.2. 压合
      完成后的内层线路板须以玻璃纤维树脂胶片与外层线路铜箔黏合。在压合前,内层板需先经黑(氧)化处理,使铜面钝化增加绝缘性,并使内层线路的铜面粗化以便能和胶片产生良好的黏合性能。叠合时先将六层线路﹝含﹞以上的内层线路板用铆钉机成对的铆合,再用盛盘将其整齐叠放于镜面钢板之间,送入真空压合机中以适当之温度及压力使胶片硬化黏合。压合后的电路板以X光自动定位钻靶机钻出靶孔做为内外层线路对位的基准孔,并将板边做适当的细裁切割,以方便后续加工。
2.3. 钻孔
     将电路板以CNC钻孔机钻出层间电路的导通孔道及焊接零件的固定孔。钻孔时用插梢透过先前钻出的靶孔将电路板固定于钻孔机床台上,同时加上平整的下垫板(酚醛树酯板或木浆板)与上盖板(铝板)以减少钻孔毛头的发生。
2.4. 镀通孔一次铜
      在层间导通孔道成型后需于其上布建金属铜层,以完成层间电路的导通。先以重度刷磨及高压冲洗的方式清理孔上的毛头及孔中的粉屑,再以高锰酸钾溶液去除孔壁铜面上的胶渣。在清理干净的孔壁上浸泡附着上锡钯胶质层,再将其还原成金属钯。将电路板浸于化学铜溶液中,借着钯金属的催化作用将溶液中的铜离子还原沉积附着于孔壁上,形成通孔电路。再以硫酸铜浴电镀的方式将导通孔内的铜层加厚到足够抵抗后续加工及使用环境冲击的厚度。
2.5. 外层线路二次铜
     在线路影像转移的制作上如同内层线路,但在线路蚀刻上则分成正片与负片两种生产方式。负片的生产方式如同内层线路制作,在显影后直接蚀铜、去膜即算完成。正片的生产方式则是在显影后再加镀二次铜与锡铅(该区域的锡铅在稍后的蚀铜步骤中将被保留下来当作蚀刻阻剂),去膜后以碱性的氨水、氯化铜混合溶液将裸露出来的铜箔腐蚀去除形成线路。最后再以锡铅剥除液将功成身退的锡铅层剥除(在早期曾有保留锡铅层,经重镕后用来包覆线路当作保护层的做法,现多不用)。
2.6. 防焊绿漆
      外层线路完成后需再披覆绝缘的树酯层来保护线路避免氧化及焊接短路。涂装前通常需先用刷磨、微蚀等方法将线路板铜面做适当的粗化清洁处理。而后以网版印刷、帘涂、静电喷涂等方式将液态感光绿漆涂覆于板面上,再预烘干燥(干膜感光绿漆则是以真空压膜机将其压合披覆于板面上)。待其冷却后送入紫外线曝光机中曝光,绿漆在底片透光区域受紫外线照射后会产生聚合反应(该区域的绿漆在稍后的显影步骤中将被保留下来),以碳酸钠水溶液将涂膜上未受光照的区域显影去除。最后再加以高温烘烤使绿漆中的树酯完全硬化。
      较早期的绿漆是用网版印刷后直接热烘(或紫外线照射)让漆膜硬化的方式生产。但因其在印刷及硬化的过程中常会造成绿漆渗透到线路终端接点的铜面上而产生零件焊接及使用上的困扰,现在除了线路简单粗犷的电路板使用外,多改用感光绿漆进行生产。
2.7. 文字印刷
     将客户所需的文字、商标或零件标号以网版印刷的方式印在板面上,再用热烘(或紫外线照射)的方式让文字漆墨硬化。
2.8. 接点加工
      防焊绿漆覆盖了大部份的线路铜面,仅露出供零件焊接、电性测试及电路板插接用的终端接点。该端点需另加适当保护层,以避免在长期使用中连通阳极(+)的端点产生氧化物,影响电路稳定性及造成安全顾虑。
镀金:在电路板的插接端点上(俗称金手指)镀上一层高硬度耐磨损的镍层及高化学钝性的金层来保护端点及提供良好接通性能;
喷锡:在电路板的焊接端点上以热风整平的方式覆盖上一层锡铅合金层,来保护电路板端点及提供良好的焊接性能;
预焊:在电路板的焊接端点上以浸染的方式覆盖上一层抗氧化预焊皮膜,在焊接前暂时保护焊接端点及提供较平整的焊接面,使有良好的焊接性能;
碳墨:在电路板的接触端点上以网版印刷的方式印上一层碳墨。以保护端点及提供良好的接通性能。
2.9. 成型切割
      将电路板以CNC成型机(或模具冲床)切割成客户需求的外型尺寸,切割时用插梢透过先前钻出的定位孔将电路板固定于床台(或模具)上成型。切割后金手指部位再进行磨斜角加工以方便电路板插接使用对于多联片成型的电路板多需加开X形折断线,以方便客户于插件后分割拆解。最后再将电路板上的粉屑及表面的离子污染物洗净。
2.10. 终检包装
     在包装前对电路板进行最后的电性导通、阻抗测试及焊锡性、热冲击耐受性试验。并以适度的烘烤消除电路板在制程中所吸附的湿气及积存的热应力,最后再用真空袋封装出货。

3.主要参数及其特点

3.1 基材材质
◆印刷电路板主要采用 环氧玻璃布层压板FR-4 。
◆环氧玻璃布层压板FR-4介绍:
 FR-4是一种耐燃材料等级的代号,所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态必须能够自行熄灭的一种材料规格,它不是一种材料名称,而是一种材料等级,因此目前一般电路板所用的FR-4等级材料就有非常多的种类,但是多数都是以所谓的四功能(Tera-Function)的环氧树脂加上填充剂(Filler)以及玻璃纤维所做出的复合材料。
根据使用的用途不同,行业一般称为:FR-4 Epoxy Glass Cloth,绝缘板,环氧板,环氧树脂板,溴化环氧树脂板,FR-4,玻璃纤维板,玻纤板,FR-4补强板,FPC补强板,柔性线路板补强板,FR-4环氧树脂板,阻燃绝缘板,FR-4积层板,环氧板,FR-4光板,FR-4玻纤板,环氧玻璃布板,环氧玻璃布层压板,线路板钻孔垫板。
FR4环氧玻璃布层压板表面颜色有:黄色FR-4,白色FR-4,黑色FR-4,篮色FR-4等.  FR-4是PCB 基板的耐火等级的一种,是耐高温特性的级别描述 。
◆FR-4基板主要技术特点及应用:电绝缘性能稳定,平整度好,表面光滑,无凹坑,厚度公差标准,适合应用于高性能电子绝缘要求的产品,
◆板料按增强材料不同,主要分类为以下四种:   
1)FR-4:玻璃布基板   
2)FR-1、FR-2等:纸基板   
3)CEM系列:复合基板   
4)特殊材料基板(陶瓷、金属基等)FR-4由专用电子布浸以环氧酚醛树脂等材料经高温高压热压而成的板状层压制品。   
◆各类基材应用及特点如下表:

3.2 表面处理
表面处理工艺即在电路板开窗部分的焊盘、接点等进行特殊处理方法,以保证其符合加工工艺或产品性能的要求。目前我公司印刷电路板主要处理工艺有无铅喷锡、电镀、化学沉金等方式。
3.3 阻焊油墨
按工艺加工特点分为:紫外光(UV)固化型阻焊剂、热固化型阻焊剂、液态感光型阻焊剂、干膜型阻焊剂。不包括可剥阻焊剂(油墨)。
阻焊剂分为下列三个等级,以供不同使用要求或仪器设备选用。
1 l级:高可靠性产品
该级印制板上的阻焊剂有优良的性能和长寿命,其检验和验收水平较高,其标准具有强制性,适用于连续工作、不允许停机的机器和设备。
 2级:一般工业用品
该级印制板上的阻焊剂有较好的性能和较长的寿命,允许有些表面缺陷,不允许停机不是关键性要求。适用于一般工业用仪器和设备,如计算机、通信机、高级商用和工业用机器及一般军事设备等产品。
 3级:消费类产品
该级印制板上的阻焊剂的表面缺陷并不重要,但对整个电路的功能性有要求,这些板子成本低,在其加工图形上可作有限的检验和测试,适用于电视机、文娱活动用电子设备、玩具及非关键性工业控制设备或其它消费品等。
3.4 丝印油墨
丝印主要用于标识器件位置、编号等信息,常规选用白色不导电Epoxy Ink。
3.5 外形处理
印刷电路板外形加工方式通常有三种加工方式:模冲、锣板、V割。
模冲特点:成本低廉、加工速度快、成型尺寸精度好,但加工后板边会有毛刺、板材厚度超过1.6mm;
锣板特点:成型边光滑,无毛刺,外观质量好;
V割:主要应用于拼版间的分板工艺。
3.6 阻燃等级
阻燃等级一般要求符合94-V0。







关键词: 电路板     选型     线路    

工程师
2013-06-05 09:19:32     打赏
2楼
介绍的挺详细,应该好好看看,对制版流程有个了解

工程师
2013-06-14 17:12:16     打赏
3楼
基本概念知道了

高工
2013-06-17 20:53:52     打赏
4楼
多多指教!

高工
2013-06-17 21:29:22     打赏
5楼
说实话,文章比较专业,看了半天,没有看出我们平时一般用什么板型材。

助工
2013-06-20 16:29:12     打赏
6楼

好好学习!


专家
2013-07-03 14:48:10     打赏
7楼
可以再补充些吗?如FR-1等

高工
2013-07-04 00:03:00     打赏
8楼
平时一般选FR-4

高工
2013-07-04 00:03:50     打赏
9楼
欢迎补充,很多东西我也不能了解到这么全面

高工
2013-07-04 07:08:52     打赏
10楼
原来这样,谢谢

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