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PCB設(shè)計和制造之間的關(guān)聯(lián)
印刷電路板(PCB)是高度可靠和耐用的物理電路,已成為任何電子設(shè)備的重要組成部分。印刷電路板由一塊非常薄的基板制成,基板上嵌入了使用銅互連跡線薄層互連的電子組件。板基板通常由玻璃纖維復(fù)合環(huán)氧樹脂基板或其他層壓材料制成。該電路將包含有源和無源組件。利用更先進(jìn)和更小的組件可用性,可以在小型PCB設(shè)計中容納非常大型和復(fù)雜的電路。
PCB有三種類型。單面,雙面和多層板。單面板的組件位于基板的一側(cè)。雙面兩面都有組件。在多層板上,多層印刷電路被絕緣層隔開。在雙面和多層PCB中,通過在適當(dāng)?shù)奈恢勉@孔并鍍上導(dǎo)電材料來互連組件
PCB的主要優(yōu)點
尺寸更小更薄
高度可定制的設(shè)計和應(yīng)用
耐用,可靠且壽命長
易于調(diào)試和維修
低成本
PCB設(shè)計和電路板制造中的各個步驟
步驟1:需求分析和組件選擇
PCB設(shè)計的第一步是分析需求并選擇合適的組件,例如處理器,電源。創(chuàng)建一個滿足所有要求的藍(lán)圖。
步驟2:系統(tǒng)內(nèi)前端設(shè)計
最初使用PCB設(shè)計軟件設(shè)計PCB布局。Altium Designer,Autodesk EAGLE,KiCad EDA,OrCAD是一些用于PCB設(shè)計的商用軟件。該設(shè)計的輸出通常采用PCB原理圖Gerber文件的形式。Gerber文件對信息進(jìn)行編碼,包括銅跟蹤層,鉆孔圖,組件符號和其他參數(shù)。
步驟3:啟動照片工具
下一步是在開始制造電路板之前運行制造設(shè)計(DFM)檢查。這是為了避免設(shè)計上的任何差異。此后,使用激光打印機/繪圖儀制作膠片來對PCB成像。通過在每張膠片上打出精確的定位孔來對齊PCB照相膠片的不同層。制作該膠片是為了幫助創(chuàng)建銅質(zhì)圖形。
步驟4:打印內(nèi)層
取下,切割,清潔和干燥基材,通常是復(fù)合環(huán)氧基材。銅被預(yù)先粘結(jié)在基板的兩側(cè)。面板的清潔度是避免短路或開路錯誤的最重要因素。銅上涂有一層光刻膠,然后用紫外線對其進(jìn)行硬化。將上一步中形成的膜放置在銅層上,并使用引腳位置對齊。
之后,將面板再次進(jìn)行紫外線處理。薄膜上的深色區(qū)域不允許紫外線,因此薄膜深色區(qū)域下方的區(qū)域不會硬化。雖然用于銅線布線的照明區(qū)域已硬化。
步驟5:蝕刻出不需要的銅
然后用堿性溶液洗滌面板以洗去未硬化的銅材料。所需的銅層在光致抗蝕劑的硬化層下方得到充分保護(hù)。
接下來,還去除了銅層上方的光刻膠。反過來,這僅使所需的銅層完整。
步驟6:注冊打孔以進(jìn)行層對齊
將不同的層對齊并光學(xué)打孔以創(chuàng)建定位孔。這將使內(nèi)層與外層對齊。
步驟7:自動光學(xué)檢查
層壓后,不可能找出內(nèi)層的錯誤。因此,在粘合和層壓之前,對面板進(jìn)行自動光學(xué)檢查。機器使用激光傳感器掃描圖層,并將其與原始Gerber文件進(jìn)行比較以列出差異(如果有)。
步驟8:分層并綁定
PCB板的各層通過鋁壓板粘合在一起。對于雙層和多層印刷電路板,將另外的銅箔壓在原始層上,并在其間放置絕緣層,然后重復(fù)蝕刻過程。最后,將所有層層壓在一起以為PCB面板提供最終形狀。
步驟9:鉆孔
然后在PCB板上鉆出孔。這些孔是放置和互連PCB的電子元件(包括通孔)的地方。鉆孔的直徑約為100至150微米。精度是鉆孔過程的關(guān)鍵。激光定位器或XY坐標(biāo)系用于獲得精度。
步驟10:銅沉積和鍍覆
此步驟是在鉆孔后用一塊新鮮的銅覆蓋整個面板。它粘結(jié)面板,并覆蓋鉆孔后打開的非導(dǎo)電材料?;瘜W(xué)電解裝置用于電鍍。鉆孔覆蓋約25微米的銅,以確保正確連接。
步驟11:外層成像和銅蝕刻
與步驟3相似,將光致抗蝕劑材料施加到外部銅層上,然后對其進(jìn)行成像。錫保護(hù)層覆蓋在所需的銅區(qū)域上,以提供保護(hù),并去除其他不需要的銅。在此步驟之后建立PCB連接。
步驟12:阻焊膜應(yīng)用
現(xiàn)在清洗電路板,并應(yīng)用阻焊膜。阻焊層可保護(hù)電路板免受銅的氧化,損壞和腐蝕。將Expoxy與阻焊劑一起使用,可使電路板具有通常的綠色。不需要的阻焊層可通過暴露在紫外線下去除。然后將板烤箱烘烤。
步驟13:金或銀表面處理
然后在PCB上鍍金,銀或無鉛HASL或熱風(fēng)焊料整平劑。這樣做是為了能夠?qū)⒔M件焊接到所形成的焊盤上并保護(hù)銅。
Step14:絲印
絲網(wǎng)印刷或輪廓分析是在PCB上打印所有關(guān)鍵信息的過程,例如制造商ID,公司名稱組件編號,調(diào)試點。這在維修和修理時很有用。
步驟15:電氣測試
電氣測試使用探針測試儀進(jìn)行。進(jìn)行開路和短路測試。電氣測試可確保功能可靠性。在功能測試之后也進(jìn)行耐久性測試。
步驟16:V評分
從制造的面板上切出實際的PCB。根據(jù)客戶設(shè)計以及原始Gerber文件日期,PCB可以按特定的尺寸和形狀切割。
沿板子的側(cè)面開有V形切口,使板子可以輕松地從面板上彈出。
步驟17:最終檢查和包裝
對PCB進(jìn)行最終的外觀檢查和質(zhì)量檢查。提供測試報告供客戶驗證。進(jìn)行真空密封或安全氣囊/氣袋包裝,以防止對板子造成任何物理損壞。