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在pcb出现之前,电路是由点对点布线组成的。这种方法的可靠性很低,因为随着电路的老化,线路的断裂会导致线路节点的开路或短路。绕组技术是电路技术的一大进步。这种方法通过在连接点的柱周围缠绕小直径线来提高线路的耐用性和可替换性。
当电子行业从真空管、继电器发展到硅半导体、集成电路,电子元器件的尺寸和价格也在下降。电子产品越来越频繁地出现在消费领域,促使制造商寻找更小、更具性价比的解决方案。于是,pcb诞生了。
pcb制造流程
pcb的生产非常复杂。以一个四层印制板为例,制作过程主要包括pcb布局、芯板制作、内层pcb布局转移、芯板打孔检查、层压、钻孔、孔壁铜化学沉淀、外层pcb布局转移、外层pcb蚀刻等步骤。
1.pcb布局
pcb制造的第一步是安排和检查pcb布局。pcb工厂从pcb设计公司接收cad文件。由于每个cad软件都有自己独特的文件格式,pcb工厂会将其转换为统一的格式——扩展的嘉宝rs274x或嘉宝x2。然后工厂工程师会检查pcb布局是否符合制造工艺,是否有缺陷。
2.芯板制造
清洁覆铜板时,如果有灰尘,可能会导致最终电路短路或开路。
下图是一个8层pcb的图例,实际上是由3块覆铜板(芯板)和2块铜膜,再用预浸料粘合而成。制造顺序从中间芯板(4层和5层线)开始,不断叠加在一起,然后固定。四层pcb的制作类似,只是只使用了一个melanie板和两个铜膜。
3.要转移内层pcb的布局,首先要做中间核的两层电路。覆铜板清洗干净后,会覆盖一层感光膜。这种薄膜遇光会固化,在覆铜板的铜箔上形成一层保护膜。
插入两层pcb布局膜和双层覆铜板,最后插入上层pcb布局膜,保证上下两层pcb布局膜堆叠位置准确。
感光器用紫外灯照射铜箔上的感光膜。感光膜在透明膜下固化,但不透明膜下仍然没有固化的感光膜。固化后的感光膜下覆盖的铜箔就是所需的pcb布局电路,相当于激光打印机墨水对手工pcb的作用。
然后用碱液洗掉未固化的感光膜,所需的铜箔电路就会被固化的感光膜覆盖。
然后,用强碱(如naoh)蚀刻掉不需要的铜箔。
撕下固化后的感光膜,露出所需的pcb布。本地电路用铜箔。
4、芯板钻孔和检验
核心板已经制作成功。然后在芯板上打对准孔,方便后续与其他原材料对准。核心板一旦和pcb其他层压在一起就无法修改,所以检查很重要。机器会自动将其与pcb布局图进行比较,以检查错误。
5.薄板
需要一种叫做预浸料的新原料,它是芯板与芯板(pcb第4层)之间、芯板与外层铜箔之间的粘合剂,同时也起绝缘作用。
预先将下铜箔和两层预浸料通过定位孔和下铁板固定到位,然后将制作好的芯板放入定位孔中,最后将两层预浸料、一层铜箔和一层承压铝板依次覆盖在芯板上。
被铁板夹住的pcb板放在支架上,然后送入真空热压机进行层压。真空热压机中的高温可以熔化预浸料中的环氧树脂,并在压力下将芯板和铜箔固定在一起。
层压后,移除压住pcb的上铁板。然后将受压的铝板拿走,铝板还起到隔离不同pcb板,保证pcb板外层铜箔平整的作用。此时,pcb的两面将覆盖一层光滑的铜箔。
6、钻孔
要将pcb中的四层铜箔无接触的连接起来,首先要钻一个通孔打通pcb,然后将孔壁金属化导电。
用x射线钻孔机定位内芯板,机器会自动找到并定位芯板上的孔,然后在pcb板上打出定位孔,保证下一次钻孔会穿过孔的中心。
在冲压机上放一层铝板,然后把pcb放上去。为了提高效率,根据pcb层数,将1~3块相同的pcb板叠在一起打孔。最后,用铝板覆盖顶部pcb。上下铝板的设计是为了防止钻头钻入钻出时pcb上的铜箔撕裂。
在之前的层压过程中,熔化的环氧树脂被挤出pcb,因此需要将其移除。仿形铣床根据正确的xy坐标切割pcb的外围。
7.孔壁上的铜化学沉淀
因为几乎所有的pcb设计都是通过孔连接不同层的导线,所以良好的连接需要孔壁上有一层25微米的铜膜。这个厚度的铜膜需要电镀,但是孔壁是由不导电的环氧树脂和玻璃纤维板组成的。
所以第一步是在孔壁上堆积一层导电物质,通过化学沉积在包括孔壁在内的整个pcb表面形成一层1微米的铜膜。化学处理和清洗等整个过程都是由机器控制的。
固定pcb
清洁pcb
运输pcb
8、外层pcb布局转移
接下来将外层的pcb布局转移到铜箔上。工艺类似于之前的内芯板pcb版图转移原理,利用影印胶片和感光胶片转移pcb版图。移至铜箔,唯一不同的是,正片将作为董事会。
内层pcb的布局转移采用还原法,以负片为板。pcb被固化的感光膜覆盖,未固化的感光膜被洗掉。在暴露的铜箔被蚀刻后,pcb布局线被固化的光敏膜保护。
外层pcb的布局转移采用常规方法,使用正片作为板。pcb被固化的感光膜覆盖作为非电路区域。清洗未固化的感光膜并电镀。哪里有电影,哪里就有电影。;不电镀,但是在没有薄膜的地方,应该先镀铜,然后镀锡。脱膜后,进行碱性蚀刻,最后脱锡。布线图留在板上,因为有锡保护。
夹紧pcb并电镀铜。如前所述,为了保证孔具有足够好的导电性,孔壁上电镀的铜膜厚度必须达到25微米,因此整个系统将由计算机自动控制,以保证其准确性。
9、外层pcb蚀刻
接下来,蚀刻过程由一条完整的自动生产线完成。首先,清洗pcb上固化的感光膜。然后用强碱清洗掉被它覆盖的不必要的铜箔。然后用退锡液去除pcb版图铜箔上的锡涂层。清洗后,4层pcb的布局就完成了。
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