搜索
电磁兼容论文电子与信息工程学院班级：电气11姓名：葉晓龍学号：1234567890PCB板制作流程设计摘要:电子设备要求高性能化、高速化和轻薄短小化，而作为多学科行业，PCB是高端电子设备最关键技术。PCB产品中无论刚性、挠性、刚-挠结合多层板，以及用于IC封装基板的模组基板，为高端电子设备做出巨大贡献。PCB制造行业作为电子信息行业的上游行业，近两年受消费类电子尤其是手机、PC等的拉动，国际和国内的PCB行业都进入了景气上升阶段，未来随着3G手机的应用和数字电视销量的迅猛增长，PCB行业的景气度将进一步高涨。关键词：电子部件;PCB；PCB成型PCB的发展史、发展前景和PCB的设计印制电路板的发明者是奥地利人保罗·爱斯勒，他于1936年在一个收音机装置内采用了印刷电路板。自20世纪50年代中期起，印刷电路版技术才开始被广泛采用。电子基础产品是电子信息产品产业链中十分重要的一环，也是关系到我国电子强国战略目标能否实现的重要领域之一，对国民经济的发展和国家安全具有十分重要的战略意义。全面的分析我国PCB产业所面临的市场趋势和技术发展趋势,认真地总结经验教训,找准行业发展的重点,对在今后一段时间内加速发展我国PCB产业是十分重要的.印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局、内部电子组件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。PCB的分类1以材质分(1)有机材质酚醛树脂玻璃纤维/环氧树脂等皆属之(2)无机材质铝CopperInver-copperceramic等皆属之2以成品软硬区分(1)硬板RigidPCB(2)软板FlexiblePCB(3)软硬板Rigid-FlexPCB3以结构分(1)单面板在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。称这种PCB叫作单面板。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕独自的路径），所以只有早期的电路才使用这类的板子。(2)双面板这种电路板的两面都有布线。不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线可以互相交错，它更适合用在比单面板更复杂的电路上。(3)多层板为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后黏牢（压合）。板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。大部分的主机板都是4到8层的结构，不过技术上可以做到近100层的PCB板。大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板，不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替，超多层板已经渐渐不被使用了。PCB的作用和扮演的角色PCB几乎会出现在每一种电子设备当中。它是所有电子设备的载体，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间电气互连，都要使用印制板。在较大型的电子产品研制过程中，最基本的成功因素是该产品的印制板的设计、文件编制的制造。PCB的功能为提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子电路零件接合的基地，以组成一个具特定功能的模块或成品。所以PCB在整个电子产品中，扮演了整合连结总其成所有功能的角色，也因此时常电子产品功能故障时，最先被质疑往往就是PCB.PCB具有的功能：供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑。实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气接或电绝缘。提供所要求的电气特性，如特性阻抗等。为自动锡焊提供阻焊图形，为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形。PCB从单面发展到双面、多层和挠性，并仍保持各自的发展趋势。由于不断地向高精度、高密度和高可靠性方向发展，不断缩小体积，减轻成本，提高性能，使得PCB在未来电子设备的发展过程中，仍然保持强大的生命力。PCB流程制作一、PCB制作的准备1基板PCB基板概念：PCB板的原始物料是覆铜基板，简称基板。基板是两面有铜的树脂板。对板材的要求：一是耐燃性，二是Tg点，三是介电常数。电路板必须耐燃，在一定温度下不能燃烧，只能软化。这时的温度点就叫做玻璃态转化温度(Tg点)，这个值关系到PCB板的尺寸安定性。在高阶应用中，客户有时会对板材的Tg点进行规定。介电常数是一个描述物质电特性的量，在高频线路中，信号的介质损失(PL)与基板材料有关，具体而言与介质的介电常数的平方根成正比。介质损失大，则吸收高频信号、转变为热的作用就越大，导致不能有效地传送信号。PCB基板组成:基板由基材和铜箔组成，FR-4基材是树脂加玻纤布，玻纤布就是玻璃纤维的织物，将玻纤布在液态的树脂中浸沾，再压合硬化得到基材。PCB基板材质的选择(1)镀金板镀金板制程成本是所有板材中最高的，但是目前现有的所有板材中最稳定，也最适合使用于无铅制程的板材，尤其在一些高单价或者需要高可靠度的电子产品都建议使用此板材作为基材。(2)OSP板OSP制程成本最低，操作简便，但此制程因须装配厂修改设备及制程条件且重工性较差因此普及度仍不佳，使用此一类板材，在经过高温的加热之后，预覆于PAD上的保护膜势必受到破坏，而导致焊锡性降低，尤其当基板经过二次回焊后的情况更加严重，因此若制程上还需要再经过一次DIP制程，此时DIP端将会面临焊接上的挑战。(3)化银板现今的“浸镀银”并非以往单纯的金属银，而是跟有机物共镀的”有机银”因此已经能够符合未来无铅制程上的需求，其可焊性的的寿命也比OSP板更久。(4)化金板此类基板最大的问题点便是”黑垫”的问题，因此在无铅制程上有许多的大厂是不同意使用的，但国内厂商大多使用此制程。(5)化锡板此类基板易污染、刮伤，加上制程会氧化变色情况发生，国内厂商大多都不使用此制程，成本相对较高。(6)喷锡板因为成本低，焊锡性好，可靠度佳，兼容性最强，但这种焊接特性良好的喷锡板因含有铅，所以无铅制程不能使用。2铜箔铜箔是在基板上形成导线的导体，铜箔的制造过程有两种方法：压延与电解。压延就是将高纯度铜材像擀饺子皮那样压制成厚度仅为1密耳(相当于0.0254mm)的铜箔。电解铜箔的制作方法是利用电解原理，使用一个巨大的滚动金属轮作为阴极，CuSo4作为电解液，使纯铜在滚动的金属轮上不断析出，形成铜箔。铜箔的规格是厚度，PCB厂常用的铜箔厚度在0.3～3.0密耳之间。3PPPP是多层板制作中不可缺少的原料，它的作用就是层间的粘接剂。简单地说，处于b-stage的基材薄片就叫做PP。PP的规格是厚度与含胶(树脂)量。4干膜感光干膜简称干膜，主要成分是一种对特定光谱敏感而发生光化学反应的树脂类物质。实用的干膜有三层，感光层被夹在上下两层起保护作用的塑料薄膜中。按感光物质的化学特性分类，干膜有两种，光聚合型与光分解型。光聚合型干膜在特定光谱的光照射下会硬化，从水溶性物质变成水不溶性，而光分解性恰好相反。5防焊漆防焊漆实际上是一种阻焊剂，是对液态的焊锡不具有亲和力的一种液态感光材料，它和感光干膜一样，在特定光谱的光照射下会发生变化而硬化。使用时，防焊漆中还要和硬化剂搅拌在一起使用。防焊漆也叫油墨。我们通常见到的PCB板的颜色实际上就是防焊漆的颜色。6底片这里涉及到的底片类似于摄影的底片，都是利用感光材料记录图像的材料。客户将设计好的线路图传到PCB工厂，由CAM中心的工作站将线路图输出，但不是通过常见的打印机，而是光绘机，它的输出介质就是底片也叫菲林(film)。胶片曝光的地方呈黑色不透光，反之是透明的。底片在PCB工厂中的作用是举足轻重的，所有利用影像转移原理，要做到基板上的东西，都要先变成底片。二、PCB流程制作1、PCB的层别PCB板是分层的，夹在内部的是内层，露在外面可以焊接各种配件的叫做外层。无论内层外层都是由导线、孔和PAD组成。导线就是起导通作用的铜线；孔分为导通孔与不导通孔，分别简称为PT和NP。PAD是对PT孔周围的铜环和IC引脚在板面上的焊垫的统称。2、内层板步骤由于内层被“夹”在板子中间，所以多层板必须先做内层线路。底片上的线路变成电路板铜的过程，是通过影像转移即利用感光材料来把图形从一种介质转移到另一种介质上。总的结果就是，CAM工作站中的线路图经Plotter输出转移到底片上，再经过上述过程转移到基板上。影像转移的方法在PCB厂中应用广泛，不仅在制作线路时，而且在制作防焊、网版等需要精确控制图形的场合都有其用武之地。（1）下料（裁板）下料就是针对某个料号的板子为其准备生产资料。包括裁板、裁PP、铜箔木垫板等物料。裁板就是将大张的标准规格基板裁切成料号制作资料中制定的wpnl尺寸。裁板使用裁板机裁板目的:依制前设计所规划要求,将基板材料裁切成工作所需尺寸主要原物料:基板;锯片基板由铜皮和绝缘层压合而成,依要求有不同板厚规格,依铜厚可分为H/H;1oz/1oz;2oz/2oz或混合H/1„等种类（2）前处理线这是以后各个站别都要经过的处理步骤，总体来讲其作用是清洁板子表面，避免因为手指油脂或灰尘给以后的压膜带来不良影响。内层前处理线有一个重要的作用就是将原本相对光滑的铜面微蚀成相对粗糙以利于与干膜的结合。前处理使用的清洁液与微蚀液是硫酸加双氧水(H2SO4＋H2O2)(3)无尘室（包括压膜、曝光）a压膜干膜是三层结构，压膜机压膜时会自动将与板面结合的一侧mylay(就是塑料薄膜)膜撕下来。经过前处理的wpnl一块块由传送带进入无尘室进行压膜、曝光。先介绍一下无尘室，在电路图形转移过程中，对工作室的洁净程度要求非常高，至少要在万级无尘室中进行压膜曝光工作。为确保图形转移的高质量，还要保证室内工作条件，控制室内温度在21±1℃、相对湿度55%～60%，这是为了保证板子和底片的尺寸稳定。因为板子和底片的组成材料都是有机高分子材料，对温湿度十分敏感。只有整个生产过程中都在相同的温湿度下，才能保证板子和底片不会发生涨缩现象，所以现在的PCB工厂中生产区都装有中央空调控制温湿度。要生产的基板上必须贴上一层干膜，这由压膜机完成。b曝光压膜后的wpnl应尽快曝光，因为感光干膜有一定保质期。曝光使用曝光机，曝光机内部会发射高强度UV光(紫外光)，照射覆盖着底片与干膜的基板，通过影像转移，曝光后底片上的影像就会反转转移到干膜上。曝光机曝光前要抽真空，这是为了避免气泡引起折射。同时灰尘颗粒也会引起折射，折射的光就是偏离了直线传播的光，这必然会导致转移到干膜上的线路图失真。更为严重的是灰尘颗粒会粘在板面上阻挡光照造成杂质断路或短路。万级无尘室是标准配置，如果生产高精密度的电路板，更高级别的无尘室也是必须的，虽然造价高昂(例如IC工厂的无尘室)。因为感光干膜对黄光不敏感，不会曝光(4)蚀刻线曝光完成后的板子经过静置，就进入蚀刻线。蚀刻线分为三个部分：显影段、蚀刻段和剥膜段。长长的生产线有数十个槽体。槽内有上下两排管道喷头给从传送带上经过的wpnl“冲淋浴”。在各个槽内的“淋浴液”不同，分别完成各自的任务。(5)AOI检验(自动光学检测)目的：通过光学反射原理将图像回馈至设备处理，与设定的逻辑判断原则或资料图形相比较，找出缺点位置多层板成型段一、内层线路板压合压合是将单张的内层基板以PP作中介再加上铜箔结合成多层板。这套工作由压合机完成的。压合机是一个密闭的金属桶，里面有由下而上由多个托盘组成的夹层，板子就放在这些夹层里。这些托盘都是热板，里面装着滚烫的油，油温受计算机控制。最下方的托盘下有一个液压机械臂向上举重似的给上面的所有板子以压力，压力的大小也是可控的。现代的压合机内部会被抽成真空，以防止熔融的PP中出现气泡而影响层间结合力，同时有助于熔融树脂的均匀分布。具体生产流程：棕化→铆合→迭板→压合→后处理1、棕化（黑化）目的：(1)粗化铜面,增加与树脂接触表面积(2)增加铜面对流动树脂之湿润性(3)使铜面钝化,避免发生不良反应主要原物料：棕化药液将基板与PP紧密结合在一起，与内层前处理相同，我们有必要将两者的表面刷磨粗糙一点以增加接触面积，而PP为树脂，化学性质稳定，我们只有打内层基板的主意。使用与内层前处理