PCB設計和制造之間的關(guān)聯(lián)

2020-03-23

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(xiàn)薄層互連的電子組件。板基板通常由玻璃纖維復合環(huán)氧樹(shù)脂基板或其他層壓材料制成。該電路將包含有源和無(wú)源組件。利用更先進(jìn)和更小的組件可用性，可以在小型PCB設計中容納非常大型和復雜的電路。

PCB有三種類(lèi)型。單面，雙面和多層板。單面板的組件位于基板的一側。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(kāi)。在雙面和多層PCB中，通過(guò)在適當的位置鉆孔并鍍上導電材料來(lái)互連組件

PCB的主要優(yōu)點(diǎn)

尺寸更小更薄

高度可定制的設計和應用

耐用，可靠且壽命長(cháng)

易于調試和維修

低成本

PCB設計和電路板制造中的各個(gè)步驟

步驟1：需求分析和組件選擇

PCB設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(gè)滿(mǎn)足所有要求的藍圖。

步驟2：系統內前端設計

最初使用PCB設計軟件設計PCB布局。Altium Designer，Autodesk EAGLE，KiCad EDA，OrCAD是一些用于PCB設計的商用軟件。該設計的輸出通常采用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。

步驟3：?jiǎn)?dòng)照片工具

下一步是在開(kāi)始制造電路板之前運行制造設計（DFM）檢查。這是為了避免設計上的任何差異。此后，使用激光打印機/繪圖儀制作膠片來(lái)對PCB成像。通過(guò)在每張膠片上打出精確的定位孔來(lái)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：打印內層

取下，切割，清潔和干燥基材，通常是復合環(huán)氧基材。銅被預先粘結在基板的兩側。面板的清潔度是避免短路或開(kāi)路錯誤的最重要因素。銅上涂有一層光刻膠，然后用紫外線(xiàn)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(xiàn)處理。薄膜上的深色區域不允許紫外線(xiàn)，因此薄膜深色區域下方的區域不會(huì )硬化。雖然用于銅線(xiàn)布線(xiàn)的照明區域已硬化。

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。

接下來(lái)，還去除了銅層上方的光刻膠。反過(guò)來(lái)，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。這將使內層與外層對齊。

步驟7：自動(dòng)光學(xué)檢查

層壓后，不可能找出內層的錯誤。因此，在粘合和層壓之前，對面板進(jìn)行自動(dòng)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(guò)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，然后重復蝕刻過(guò)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(guò)程的關(guān)鍵。激光定位器或XY坐標系用于獲得精度。

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(gè)面板。它粘結面板，并覆蓋鉆孔后打開(kāi)的非導電材料?；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。錫保護層覆蓋在所需的銅區域上，以提供保護，并去除其他不需要的銅。在此步驟之后建立PCB連接。

步驟12：阻焊膜應用

現在清洗電路板，并應用阻焊膜。阻焊層可保護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(guò)暴露在紫外線(xiàn)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(wú)鉛HASL或熱風(fēng)焊料整平劑。這樣做是為了能夠將組件焊接到所形成的焊盤(pán)上并保護銅。

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(guò)程，例如制造商ID，公司名稱(chēng)組件編號，調試點(diǎn)。這在維修和修理時(shí)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(kāi)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(shí)際的PCB。根據客戶(hù)設計以及原始Gerber文件日期，PCB可以按特定的尺寸和形狀切割。

沿板子的側面開(kāi)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(guān)檢查和質(zhì)量檢查。提供測試報告供客戶(hù)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?yè)p壞。