当前位置:首页 >> 电子/电路 >>

第4讲 印制电路板制作工艺


第4讲 印制电路板制作工艺

4.1 PCB文档的打印
?

对一个PCB设计项目而言,为了保存资料、检查或者是为了

交付生产等目的,在设计完成后以及设计过程中,都经常需
要将PCB板图打印输出。
?

Protel 2004的打印功能允许各种复杂的设置。从最为实用的 角度讲,允许任选一个层单独打印,也允许将多个层作为一 组打印,如何合理地进行打印配置将是一个关键的问题。 由于PCB的板图文件基于层的设计及管理模式,在默认方式 下,Protel 2004会将当前PCB文件中所有激活的工作层(不管 你是否真的用到,也不管在编辑区显示与否)一并打印。
http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

?

?

除非该文件极其简单,比如少数单层板,否则,在绝大多数情况下,印 制导线交叉混叠不会符合设计者的打印意图,结果就可能毫无意义。 但这并不意味着把所有的层一一分开打印就是正确的做法。

?

?

一方面,各层之间存在的或多或少的关联被人为切断,不利于阅读或出
于特殊目的的使用。以一块双层板为例,如果将顶层、底层及顶层丝印 层等均作单独打印,那么,每层的对象在PCB上的位置以及不同层对象

之间的相对位置将很难搞清。
?

另一方面,一些层所包含的信息为生产加工所必须,但对于并不介入生 产过程的设计者而言,将它们单独打印出来几乎毫无意义,比如阻焊层、

助焊层、多维层及多层板的内部信号层等。

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

4.1 PCB文档的打印
4.1.1 双层板的打印 1、打开文件,在编辑区任意位置右击,系统弹出快捷菜单, 选择【PCB板层次颜色】选项,系统弹出【板层和颜色】设 置对话框,单击【选择使用的】按钮后,单击【确认】按钮

? ?

返回,将当前PCB没有使用的层给去掉,只保留当前实际使
用的板层。

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

图4.1 Routed Board 1.pcbdoc的原始板层

图4.2 打开板层设置面板

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

图4.3 板层设置对话框

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

图4.4 当前实际使用的板层

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

? ?

?

2、打印预览及配置 单击【文件】|【打印预览】命令,系统弹出打印预览窗口。 这是系统默认配置方式下的打印效果图,板层的对象交叉混 叠。 我们需要打印3份图纸,一份是顶层的布线情况,一份是底 层的布线情况,一份是顶层丝印层的元件布局情况。

?

?

分开打印,每张图纸中包含PCB的轮廓线。PCB的轮廓线没 有专门在机械层绘制及标注,禁止布线层的图形充当了所要 的轮廓线的角色。 因此,我们所要的顶层图纸实际配置为“顶层+禁止布线 层”,底层图纸实际配置为“底层+禁止布线层”,顶层丝 印层则为“顶层丝印层+禁止布线层”。
http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

图4.5 系统默认配置方式下的打印效果图

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

?
?

具体操作步骤如下:
(1) 在该预览窗口的任意位置右击,系统弹出快捷菜单,选择【配置】 选项。系统弹出【PCB打印输出属性】设置对话框。该对话框显示当前 包含一个名为Multilayer Composite Print(多层复合打印)的打印任务,其 中包含当前使用的所有板层。 (2) 将当前打印任务作为顶层。为此需要删除其中无关的3个板层,即 底层(BottomLayer)、顶层丝印层(TopOverlay)和多维层(MultiLayer)。

?

?

先删除底层,用鼠标在BottomLayer上右击,系统弹出快捷菜单,选择 【删除】选项。系统弹出确认提示框,单击Yes按钮,底层即被删除。
用同样的方法删除顶层丝印层及多维层,此时只剩下顶层(TopLayer)和 禁止布线层(KeepOutLayer)。为了打印结果能更接近于真实的PCB视图, 应将PCB的钻孔显示出来。为此选中该对话框中的【孔】复选框。至此 完成了顶层打印的配置。 此时单击【确认】按钮,可以看到顶层打印的效果。
http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

?

?

图4.6 打开PCB打印输出属性设置面板

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

图4.7 【PCB打印输出属性】对话框

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

图4.8 删除底层

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

图4.9 底层删除确认提示框

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

图4.10 顶层配置后的结果

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

图4.11 顶层打印效果

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

?

(3) 增加底层打印任务。重新打开【PCB打印输出属性】设置对话框, 在该对话框任意空白区域右击,系统弹出快捷菜单,选择【插入打印输 出】选项。

?

系统新建默认名为New PrintOut 1的打印任务,将鼠标指针移到New PrintOut 1上右击,系统弹出快捷菜单,选择【插入层】选项。系统弹出 【层属性】设置对话框,在【打印层次类型】下拉列表框中选择 BottomLayer选项。 单击【确认】按钮返回,此时底层已经被添加到当前任务中,同样的方 法,将禁止布线层添加到当前打印任务中,注意,同样选中【孔】复选 框。至此完成了底层打印的配置。
(4) 增加顶层丝印层打印任务,用同样的方法配置顶层丝印层,至此, 3个打印任务的板层配置结束。 (5) 单击【确认】按钮返回,此时在打印预览窗口中已经可以看到3个 打印任务的打印效果图,可以通过按PageUp或PageDown键进行放大或 缩小预览,。
http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

?

?

?

图4.12 插入(增加)新的打印任务

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

图4.13 插入(增加)板层

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

图4.14 选择BottomLayer选项

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

图4.15 打印任务的板层配置结果

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

图4.16 3个打印任务的预览

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

图4.17 底层打印效果图

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

图4.18 顶层丝印层打印效果图

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

? ?

?
? ?

? ?

3. 打印 打印之前需要对页面以及打印机进行设置。 (1) 页面设置 打开打印预览窗,在其中的任意地方单击鼠标右键,系统弹出快捷菜单, 选择【页面设定】选项。 系统弹出页面设置面板,其中包括纸张大小设置、打印方向设置、打印 比例模式及比例系数设置、矫正系数设置以及颜色设置等。如设置【刻 度模式】设置为Scaled Print(比例打印),【刻度】设置为1,即1∶1的 比例,【修正】设置为1,即无需矫正,【彩色组】设置为单色,A4幅 面,横向打印。页面设置结束,单击【确认】按钮返回打印预览窗口。 (2) 打印机设置 在打印预览窗口的任意处右击,系统弹出快捷菜单,选择【打印设定】 选项。 系统弹出打印机设置面板,其中包括打印机选择、打印机属性设置等, 如何设置取决于设备的配置状况及打印的意愿。值得注意的是,在【打 印范围】选择组中的【当前页】单选按钮指打印预览窗中高亮显示的任 务。单击【确认】按钮确认,返回打印预览窗口。
http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

图4.19 选择【页面设定】选项

图4.20 页面设置

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

图4.21 选择【打印设定】选项

图4.22 选择【打印设定】选项

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

? ?

(3)打印

以上两项正确设置后,即可进行
打印。在打印预览窗的任意处右 击,系统弹出快捷菜单,选择

【打印】选项。
?

系统再次弹出打印机设置面板, 单击【确认】按钮,开始打印。
图4.23 选择【打印】选项

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

4.1.2 单层板及多层板的打印
?

相对于双层板而言,单层板的打印要简单得多。在单层板比较简单、印 制导线密度较低的情况下,可以将所有的层一并打印,通常这不会造成 混乱,如果采用彩色打印方式、打印效果将更不成问题,甚至于,当选 择灰度打印时,在顶层丝印层本身较淡的情况下,将元件轮廓与印制导 线区分开来也并不困难。如果需要的话,当然还可以将底层和顶层丝印 层分别打印,与双层板打印类似,描述PCB轮廓的板层应该被配置在任 何一个打印任务中。 对于多层板,相对而言,能从PCB实物中看到的板层更有打印价值。如 果该多层PCB所有元件都集中于顶层一侧,打印任务及配置可以参照双 层板。如果PCB元件采用双面安装,应该增加一个打印任务,即将底层 丝印层打印出来。当然,也有一些双面板会采用双面安装(通常是双面贴) 的方式,处理方法与此相同。

?

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

4.2 PCB的交付
?

PCB项目设计结束后的下一步工作是交付生产厂商制造。向生产商提供 什么样的文件受多方面因素的影响,这是很实际的问题。 就生产商而言,生产设备和生产技术往往彼此不一,相差悬殊,在此粗 略地将其分成两类:一种是工艺设备比较落后的小厂,这些小厂的生产 过程大量采用手工操作方式,生产的是档次较低的产品,这类工厂更习 惯于接受客户的打印稿。通过照相制版,获取用于制作丝网的负片,进 而通过丝网印刷的方式将PCB板图印制到覆铜板上,再通过腐蚀、钻孔 等数十个工序完成PCB的生产。制版效果的好坏从根本上决定最终产品 的质量,显然,作为最原始样本的打印件,打印质量至关重要。客户提 供的打印稿,一般是4∶1的比例放大稿,即PCB的打印长、宽分别是实 际长宽的2倍,但这并不绝对,假如PCB印制导线本身较宽并且布线密度 又很低,则没有放大的必要。
http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

?

?

另一种是专业厂家,拥有先进的设备和强大的技术力量,客户只需提供 该PCB的电子文档即可,这里所说的电子文档包含两种情况:一种是设 计者本人提供的可以直接为生产所用的文档,包含Gerber(底片)和NC drill(数控钻)等文件,Protel 2004具有自动生成这些文件的功能;另一种 是将PCB文档直接交付,由制造工程师作处理,这种处理和实际生产设 备直接相关。 对于设计人员来讲,往往对生产并不熟悉,所以自行处理的生产文件很 可能并不恰当,比如Protel 2004允许设计者自由地设置各种各样的孔径, 但是用于钻孔的钻头是标准件,规格不可能是任意的。所以,对于绝大 多数设计者而言,直接交付PCB文档即可。 目前普遍采用的交付方式,往往是一个简单快捷的E-mail。通常,生产 商会首先为客户打样并等待客户的反馈信息,在客户检查及试用没有问 题后才开始批量生产。
http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

?

?

4.3 印制线路板制作工艺流程
?
? ?

一、手工制作
(一)印刷电路板基本制作方法

1、用复写纸将布线图复制到复铜板上:复制前应先用锉刀将复铜板四 周边缘锉至平直整齐,而且尺寸尽量与设计图纸尺寸相符,并将复写纸裁 成与复铜板一样的尺寸,为了防止在复制过程中产生图纸移动,故要求用 胶纸将图纸左右两端与印刷板贴紧。
2、先用钻床将元件插孔钻好—一般插孔直径为0.9-1MM左右,可采用直 径为1MM的钻头较适中,如果钻孔太大将影响焊点质量,但对于少数元件 脚较粗的插孔,例如电位器脚孔,则需用直径为1.2MM以上的钻头钻孔。

?

?

3、贴胶纸:先用刀片将封箱胶纸切成0.5-2.0MM,3-4MM多种宽度的胶纸 条后再进行贴胶,贴胶时应根据线条所通过的电流大小及线条间的间隙来 适当选择线条的宽容。
http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

?

一般只需采用2-3种宽度即可,为了保证制作工艺水平,尽可能不要采用过 宽或过窄,如需要钻孔的线条其宽度应在1.5MM以上,才不致于在钻孔时将 线条钻断,贴胶时还应注意控制各相邻线条的间隙不要太小,否则容易造 成线条间短接,贴胶时一定超过钻孔1MM左右,这样才能保证焊眯质量。 若采用电脑布图及常规制板技术,因设有焊盘,其焊盘直径分为0.05、 0.062、0.07英寸等多种尺寸供布图设计时选用,一般设计时大多数取直 径为0.062英寸(即为1.55MM)左右的焊盘;线条宽度不仅受插孔孔径的 限制,也受到线条外邻近焊盘的限制。 4、对IC的脚位的定位要准确,钻孔时不要钻偏,故一般采用钻孔后贴胶的 制板方式。 5、为了提高手工制版工艺水平,也可在插孔上设置圆形焊盘,这可采圆形 贴胶片或采用油漆先在孔位上制作圆形焊盘,待油漆干了,再进行贴线条, 也可以采用油漆画线条,一般可用鸭嘴笔作画线条工作。

?

?

?

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

? ?

(二)印刷板制作工艺流程 制板工艺程序:修整板周边尺寸--复制--钻孔定位--贴胶--腐蚀--清洗--去 胶--细砂纸擦光亮--涂松香水。 1、先将符合尺寸要求的复铜板表面用细砂纸擦光亮,再用复写纸将布线 图复制到复铜板上。

?

? ?

2、用直径1.0mm钻头钻孔、定位口,再进行贴胶(或上油漆)。
3、贴完胶后,应在板上垫放一张厚张,用手掌在上面压一压,其目的是使全 部贴胶与复铜板粘贴得更加牢靠。必要时还可用吹风筒加热,可使用权贴 胶粘度加强,由于所用的贴胶具很好的粘性,而且胶纸又薄,故采用这种贴 胶进行制板,效果较好,一般是不须再作加热处理。 4、腐蚀一般采用三氯化铁作腐蚀液,腐蚀速度与腐蚀液的浓度,温度及腐 蚀过程中采取抖动有关,为保证制板质量及提高腐蚀速度,可采用抖动和 加热的方法。 5、腐蚀完成后,应用自来水冲洗干净,并将胶纸去掉,把印刷板抹干。 6、用细砂布将印刷板复铜面擦至光亮为止,然后立即涂上松香溶液。
http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

?

? ?

?
?

二、机械制板
机械制板的工艺流程较多,根据雕刻机的选用、板的选用、制板的方式

等不多也各有不同,总体说来,印制板的制作可以概括为下列几个主要
步骤:光绘、下料及冲钻基准孔、化学镀铜、蚀刻、电气通断检验、通 孔及沉铜、覆阻焊层、铣边等。
?

在印制板制作的这些步骤中光绘是极其重要的一个环节。光绘操作中将
印制板的所有层面(如Top Layer 、Bottom Layer等)通过感光底片制 作成生产用的网版底片,每一层都有一张。由于采用了感光材料,因此 对印制板本身的布线也有相应要求,如导线之间的间距、覆铜层网格的 大小等,不能小于光绘允许的最小分辨率。有了这些底片(菲林)才可 以继续下面的各个工艺步骤。

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

?

PCB所用材料(又称基材)是由纸基(常用于单面板)或玻璃布基(常
用于双层板或多层板)预浸酚醛或环氧树脂,表层一面或两面粘上覆铜 箔再层压固化而成的。在经过电镀、网印、蚀刻一系列操作后,PCB需

要进行电气通断性能的检验。
?

怎样理解这个步骤的含义及作用呢?就像我们在布PCB图时经常提到的 网络线一样,属于同一个网络的连线必须连接在一起,而非同一个网络 的连线不能连接在一起。通过光绘过程中制作形成的一套插针模板对印 制板上铜导线的几个网络点之间进行通断检测,任意两个点间的通与断 的情况都是唯一的。 PCB只有经过电气通断性能检验,其品质性能才能得以保证,因此电气 通断性能检验这一操作步骤在PCB制作过程中起着关键作用。

?

http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

?

在通孔及沉铜操作中,前者就是将穿孔元器件管脚在印制板上所处位置 进行打孔操作,所用钻头有一系列规格,主要按直径进行划分,例如: PCB图上焊盘孔径28mil,打孔钻头就用0.7规格(即0.7mm直径);焊 盘孔径32mil,打孔钻头就用0.8规格;假如焊盘孔径30mil,打孔钻头依 然选用0.8规格(取用偏大规格)。 过孔的处理方式与打孔相同。

?

?

沉铜就是在打孔完成后对焊盘孔及过孔进行金属化的操作:打孔操作完
成后孔的内壁是裸露的,没有可焊性,在裸露的孔内壁上镀上一层金属 铜,使其与两面的焊盘连接。

?

综上所述,由于沉铜的因素,实际焊盘的孔径与设计相比可能会略微偏
小一点。
http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

?

PCB除了需要锡焊的焊盘等部分外,其余部分的表面有一层
耐波峰焊的阻焊膜。其表面阻焊膜多数为绿色,有少数采用 黄色、黑色、蓝色等。 在PCB行业常把阻焊油叫作绿油,其作用是防止波峰焊时产 生桥接现象,提高焊接质量和节约焊料等,是印制板的永久 性保护层,能起到防潮、防腐蚀、防霉和机械擦伤等作用。 从外观看,表面光滑明亮的绿色阻焊膜,为菲林对板感光热 固化绿油,不但外观比较美观,更重要的是其焊盘精确度较

?

?

高,从而提高了焊点质量的可靠性;相反网印阻焊油就比较
差。
http://www.wenyuan.com.cn/webnew/

?

印制板在加工步骤中,还需对其规格做作出相关说明,内容 包括:板材厚度、铜箔厚度、孔径大小等。 板材厚度的种类一般分为:0.5、0.8、1.0、1.2、1.5、1.6、 2.0、2.5、3.0(单位:mm),在不特殊说明的情况下,默 认值为1.6mm;铜箔厚度:18~72?m,在不特殊说明的情

?

况下,默认值为36?m;孔径大小≥0.3mm。
?

确定了上述各项指标后,就要对其进行铣边操作(外形加 工),铣边需要注意应按照印制板的哪一层进行,一般按照 机械层进行该项操作。 最后的步骤是对印制板进行一次电气通断性能的测试,合格

?

后才能出厂。
http://www.wenyuan.com.cn/webnew/


相关文章:
更多相关标签: