01 线路板简介 挠性印制电路板
挠性印制电路板(FlexPrintCircuit,简称“FPC”),是使用挠性的基材制作的单层、双层或多层线路的印制电路板。它具有轻、薄、短、小、高密度、高稳定性、结构灵活的特点,除可静态弯曲外,还能作动态弯曲、卷曲和折叠等。
刚性印制电路板
刚性印制电路板(PrintedCircuieBoard,简称“PCB”),是由不易变形的刚性基板材料制成的印制电路板,在使用时处于平展状态。它具有强度高不易翘曲,贴片元件安装牢固等优点。
软硬结合板
软硬结合板(RigidFlex),是由刚挠和挠性基板有选择的层压在一起组成,结构紧密,以金属化孔形成电气连接的特殊挠性印制电路板。它具有高密度、细线、小孔径、体积小、重量轻、可靠性高的特点,在震动、冲击、潮湿环境下其性能仍很稳定。可柔曲,立体安装,有效利用安装空间,被广泛应用于手机、数码相机、数字摄像机等便携式数码产品中。刚-柔结合板会更多地用于减少封装的领域,尤其是消费领域。
02 线路板材料介绍
导电介质:铜(CU)
﹣铜箔:压延铜(RA)、电解铜(ED)、高延展性电解铜(HTE)
﹣厚度:1/4OZ、1/3OZ、1/2OZ、1OZ、2OZ,此为较常见的厚度
﹣OZ(盎司):铜箔厚度单位;1OZ = 1.4 mil
绝缘层
聚酰亚胺(Polyimide)、聚脂(Polyester)、聚乙稀萘(PEN)
﹣较常用的为聚酰亚胺(简称“PI”)
﹣PI厚度:1/2mil、1mil、2mil,此为较常见的厚度
﹣1 mil = 0.0254mm = 25.4um = 1/1000 inch
接着剂(Adhesive)
环氧树脂系、压克力系
﹣较为常用的是环氧树脂系,厚度跟据不同生产厂家的不同而不定
覆铜板(Cucladlaminates,简称“CCL”)
﹣单面覆铜板:3LCCL(有胶)、2LCCL(无胶)
﹣双面覆铜板:3LCCL(有胶)、2LCCL(无胶)
覆盖膜(Coverlay ,简称“CVL”)
由绝缘层和接着剂构成,覆盖于导线上,起到保护和绝缘的作用。具体的叠层结构如下。
导电银箔:电磁波防护膜
﹣类型:SF-PC6000(黑色,16um)
﹣优越性:超薄、滑动性能与挠曲性能佳、适应高温回流焊、良好的尺寸稳定性。
常用的为SF-PC6000,叠层结构如下:
03 Rigid-Flex叠构展示
04 线路板制作流程
开料:裁剪 Cutting/Shearing
机械钻孔CNCDrilling
镀通孔PlatingThroughHole
DES制程
(1)贴膜(贴干膜)
(2)曝光
作业环境:黄光
作业目的:通过UV光照射和菲挡,菲林透明的地方和干膜发生光学聚合反应,菲林是棕色的地方,UV光无法穿透,菲林不能和其对应的干膜发生光学聚合反应。
(3)显影
作业溶液:Na2CO3(K2CO3)弱碱性溶液
作业目的:用弱碱性溶液作用,将未发生聚合反应之干膜部分清洗掉。
(4)蚀刻
作业溶液:酸氧水:HCl+H2O2
作业目的:利用药液将显影后露出的铜蚀刻掉,形成图形转移。
(5)剥膜
作业溶液:NaOH强碱性溶液
AOI
主要设备:AOI、VRS系统
已形成线路的铜箔要经过AOI系统扫描检测线路缺失。标准线路图像信息以数据形 式存储于AOI主机中,通过CCD光学取像头将铜箔上线路信息扫描进入主机与存储之标准数据比较,有异常时异常点位置会被编号记录传输到VRS主机上.。VRS上会对铜箔进行300倍放大,依照事先记录的缺点位置依次显示,通过操作人员判断其是否为真缺点,对于真缺点会在缺点位置用水性笔作记号。以方便后续作业人员对缺点分类统计以及修补。
作业人员利用150倍放大镜判断缺点类型,分类统计形成品质报告,并反馈到前制程以方便改善措施之及时执行。由于单面板缺点较少,成本较低,难于使用AOI判读,所以使用人工肉眼直接检查。
假贴
保护膜作用:
1)绝缘、抗焊锡作用;
2)保护线路;
3)增加软板的可挠性等作用。
热压合
作业条件:高温高压
表面处理
热压完后,需对铜箔裸露的位置进行表面处理。
丝印
主要设备:网印机,烤箱,UV干燥机.网版制版设备通过网印原理将油墨转到产品上.主要印刷产品批号,生产周期,文字,黑色遮蔽,简单线路等内容.通过定位PIN将产品与网版定位,通过刮刀压力将油墨挤压到产品上。
网版为文字和图案部分部分开通,无文字或图案部分被感光乳剂封死油墨无法漏下。印刷完毕后,进入烤箱烘干,文字或图案印刷层就紧密结合在产品表面。一些特殊产品要求有部分特殊线路,如单面板上增加少许线路实现双面板功能,或是双面板增加一层遮蔽层都必须通过印刷实现。如油墨为UV干燥型油墨,则必须使用UV干燥机干燥.常见问题:漏印、污染、缺口、突起、脱落等。
测试(O/S检测)
测试治具+测试软件对线路板进行功能全检
冲制
相应的外形膜具:刀膜、激光切割、蚀刻膜、简易钢模、钢模
加工组合
加工组合即根据客户要求组装配料,如要求供应商组合的有:
A.不锈钢补强
B.铍铜片/磷铜片/镀镍钢片补强
C.FR4补强
D.PI补强
检验
检验项目:外观、尺寸、可靠性
检测工具:二次元、千分尺、卡尺、放大镜﹑锡炉﹑拉力
包装
作业方式:
1.塑胶袋+纸板
2.低粘着包材
3.制式真空盒
4.专用真空盒(抗静电等级)
双面PCB板制作流程图
软硬结合板制作流程图
PCB专业术语
PCB的诞生
在PCB出现之前,电路是通过点到点的接线组成的,这种方法的可靠性很低,因为随着电路的老化,线路的破裂会导致线路节点的断路或者短路。
绕线技术是电路技术的一个重大进步,这种方法通过将小口径线材绕在连接点的柱子上,提升了线路的耐久性以及可更换性。
当电子行业从真空管、继电器发展到硅半导体以及集成电路的时候,电子元器件的尺寸和价格也在下降。电子产品越来越频繁的出现在了消费领域,促使厂商去寻找更小以及性价比更高的方案,于是,PCB诞生了。
PCB的组成
PCB的基材一般都是玻璃纤维,大多数情况下,PCB的玻璃纤维基材一般就指FR4这种材料,FR4这种固体材料给予了PCB硬度和厚度。除了FR4这种基材外,还有柔性高温塑料(聚酰亚胺或类似)上生产的柔性电路板等等。
PCB看上去像多层蛋糕或者千层面--制作中将不同的材料的层,通过热量和粘合剂压制到一起。
PCB的基材
PCB的基材一般都是玻璃纤维,大多数情况下,PCB的玻璃纤维基材一般就指FR4这种材料,FR4这种固体材料给予了PCB硬度和厚度。除了FR4这种基材外,还有柔性高温塑料(聚酰亚胺或类似)上生产的柔性电路板等等。
廉价的PCB和洞洞板(见上图)是由环氧树脂或酚这样的材料制成,缺乏 FR4那种耐用性,但是却便宜很多,当在这种板子上焊接东西时,将会闻到很大的异味。
这种类型的基材,常常被用在很低端的消费品里面,酚类物质具有较低的热分解温度,焊接时间过长会导致其分解碳化,并且散发出难闻的味道。
铜箔
接下来介绍是很薄的铜箔层,生产中通过热量以及黏合剂将其压制到基材上面,在双面板上,铜箔会压制到基材的正反两面。在一些低成本的场合,可能只会在基材的一面压制铜箔,当我们提及到”双面板“或者”两层板“的时候,指的是我们的千层面上有两层铜箔。当然,不同的PCB设计中,铜箔层的数量可能是1层这么少,或者比16层还多。
铜层的厚度种类比较多,而且是用重量做单位的,一般采用铜均匀的覆盖一平方英尺的重量(盎司oz)来表示。大部分PCB的铜厚是1oz,但是有一些大功率的PCB可能会用到2oz或者3oz的铜厚,将盎司(oz)每平方英尺换算一下,大概是 35um或者1.4mil的铜厚。
阻焊
在铜层上面的是阻焊层,这一层让PCB看起来是绿色的或者是SparkFun的红色。阻焊层覆盖住铜层上面的走线,防止PCB上的走线和其他的金属、焊锡或者其它的导电物体接触导致短路。
阻焊层的存在,使大家可以在正确的地方进行焊接 ,并且防止了焊锡搭桥。
如上图所示,我们可以看到阻焊覆盖了PCB的大部分,包括走线,但是露出了银色的孔环以及SMD焊盘以方便焊接,一般来说,阻焊都是绿色的,但几乎所有的颜色可以用来做阻焊。
丝印
在阻焊层上面,是白色的丝印层,在PCB的丝印层上印有字母、数字以及符号,这样可以方便组装以及指导大家更好地理解板卡的设计。我们经常会用丝印层的符号标示某些管脚或者LED的功能等,丝印层是最最常见的颜色是白色,同样,丝印层几乎可以做成任何颜色。黑色,灰色,红色甚至是黄色的丝印层并不少见,然而,很少见到单个板卡上有多种丝印层颜色。
术语
现在你知道了PCB的结构组成,下面我们来看一下PCB相关的术语吧。
孔环:PCB上的金属化孔上的铜环。
DRC:设计规则检查,一个检查设计是否包含错误的程序,比如走线短路,走线太细,或者钻孔太小。
钻孔命中:用来表示,设计中要求的钻孔位置和实际的钻孔位置的偏差,钝钻头导致的不正确的钻孔中心是PCB制造里的普遍问题。
如上图所示,就是不是太准确的drill hit示意图。
金手指:在板卡边上裸露的金属焊盘,一般用做连接两个电路板,比如计算机的扩展模块的边缘、内存条以及老的游戏卡。
邮票孔:除了V-Cut外,另一种可选择的分板设计方法,用一些连续的孔形成一个薄弱的连接点,就可以容易将板卡从拼版上分割出来。
焊盘:在PCB表面裸露的一部分金属,用来焊接器件。
拼板:一个由很多可分割的小电路板组成的大电路板,自动化的电路板生产设备在生产小板卡的时候经常会出问题,将几个小板卡组合到一起,可以加快生产速度。
钢网:一个薄金属模板也可以是塑料,在组装的时候,将其放在PCB上让焊锡透过某些特定部位。
Pick-and-place:将元器件放到线路板上的机器或者流程。
平面:线路板上一段连续的铜皮,一般是由边界来定义而不是路径,也称作覆铜。
金属化过孔:PCB上的一个孔,包含孔环以及电镀的孔壁,金属化过孔可能是一个插件的连接点,信号的换层处,或者是一个安装孔。
FABFM PCB上的一个插件电阻,电阻的两个腿已经穿过了PCB的过孔,电镀的孔壁可以使PCB正反两面的走线连接到一起。
Pogo pin:指的是一个弹簧支撑的临时接触点,一般用作测试或烧录程序。
回流焊:将焊锡融化,使焊盘(SMD)和器件管脚连接到一起。
开槽:指的是PCB上,任何不是圆形的洞,开槽可以电镀也可以不电镀,由于开槽需要额外的切割时间,有时会增加板卡的成本。
注意: 由于开槽的刀具是圆形的,开槽的边缘不能完全做成直角。
锡膏层:在往PCB上放置元器件之前,会通过钢网在表贴器件的焊盘上形成的一定厚度的锡膏层。在回流焊过程中,锡膏融化,在焊盘和器件管脚间建立可靠的电气和机械连接。
在放置元器件之前,PCB上短暂的锡膏层,记得去了解一下钢网的定义。
焊锡炉:焊接插件的炉子,一般里面有少量的熔融的焊锡,板卡在上面迅速的通过,就可以将暴露的管脚上锡焊接好。
阻焊:为了防止短路、腐蚀以及其它问题,铜上面会覆盖一层保护膜。
连锡:器件上的两个相连的管脚,被一小滴焊锡错误的连接到了一起。
表面贴装:一种组装的方法,器件只需要简单的放在板卡上,不需要将器件管脚穿过板卡上的过孔。
热焊盘:指的是连接焊盘到平面间的一段短走线,如果焊盘没有做恰当的散热设计,焊接时很难将焊盘加热到足够的焊接温度,不恰当的散热焊盘设计,会感觉焊盘比较黏,并且回流焊的时间相对比较长。
在左边,焊盘通过两个短走线(热焊盘)连接到地平面,在右边,过孔直接连接到地平面,没有采用热焊盘。
走线:在电路板上,一般连续的铜的路径。
一段连接复位点和板卡上其它地方的细走线,一个相对粗一点的走线连接了5V电源点。
V-score:将板卡进行一条不完全的切割,可以将板卡通过这条直线折断。
过孔:在板卡上的一个洞,一般用来将信号从一层切换到另外一层。塞孔指的是在过孔上覆盖阻焊,以防被焊接,连接器或者器件管脚过孔,因为需要焊接,一般不会进行塞孔。
同一个PCB上塞孔的正反两面,这个过孔将正面的信号,通过在板卡上的钻孔,传输到了背面。
波峰焊:一个焊接插件器件的方法,将板卡匀速的通过一个产生稳定波峰的熔融焊锡炉,焊锡的波峰会将器件管脚和暴露的焊盘焊接到一起。
编辑:黄飞
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