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1、PCB是如何製造出來的?(一)文/圖mentalman作者將以一名PCB從業(yè)者兼電腦愛好者的身份,帶您進入PCB的生産王國,來一次實地探訪。我們將以PCB的製造流程爲(wèi)順序,向你揭開PCB的奧秘。印刷電路板(PrintedCircuitBoard,PCB)幾乎會出現(xiàn)在每一種電子設(shè)備當(dāng)中。它是所有電子設(shè)備的載體,電腦內(nèi)部到處都有PCB的身影,從主板、顯卡、音效卡到記憶體載板、CPU載板再到硬碟控制電路板、光碟機控制電路板等。小到日常生活中的家用電器、手機、PDA、數(shù)碼相機,大到車載電子設(shè)備,飛機上使用的航空電子産品、衛(wèi)星火箭上高可靠性電子設(shè)備。生活在資訊時代的我們天天都在和PCB打交道,身爲(wèi)電腦愛
2、好者的我們又時刻談?wù)撝鳳CB。但是PCB的是如何製造出來的呢?製造它們的設(shè)備是什麼樣子?尤爲(wèi)重要的是,從哪些方面來評價一塊板卡的做工好壞?現(xiàn)在,讓我們帶著這三個問題,開始我們的PCB之旅。PCB的實際製造過程是在PCB工廠裏完成的,工廠是不管設(shè)計的,設(shè)計工作由專門的公司進行,它們的設(shè)計結(jié)果叫做原理圖,原理圖再由專業(yè)的佈線公司進行線路圖的設(shè)計,得到的線路圖就被交到PCB工廠製作。工廠的任務(wù)就是將工作站中的線路圖變成現(xiàn)實中的實物板?! 膱D紙到實物板的過程有哪些呢? 總體來說有三個過程:第一,生産工具(Tooling)的準(zhǔn)備;第二,具體生産過程;第三,品質(zhì)檢驗(VI、電測)。但無論是生産加工,還
3、是品質(zhì)控制都是圍繞生産過程進行的。所以我們重點介紹PCB板的生産過程?! ∫?、生産過程中要涉及到的基本概念 1.重要的原始物料 ●基板 PCB板的原始物料是覆銅基板,簡稱基板?;迨莾擅嬗秀~的樹脂板?,F(xiàn)在最常用的板材代號是FR-4。FR-4主要用於電腦、通訊設(shè)備等檔次的電子産品。對板材的要求:一是耐燃性,二是Tg點,三是介電常數(shù)。電路板必須耐燃,在一定溫度下不能燃燒,只能軟化。這時的溫度點就叫做玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度(Tg點),這個值關(guān)係到PCB板的尺寸安定性。在高階應(yīng)用中,客戶有時會對板材的Tg點進行規(guī)定。介電常數(shù)是一個描述物質(zhì)電特性的量,在高頻線路中,信號的介質(zhì)損失(PL)與基板材料有關(guān),
4、具體而言與介質(zhì)的介電常數(shù)的平方根成正比。介質(zhì)損失大,則吸收高頻信號、轉(zhuǎn)變爲(wèi)熱的作用就越大,導(dǎo)致不能有效地傳送信號?!〕鼺R-4樹脂基板外,在諸如電視、收音機等較爲(wèi)簡單的應(yīng)用中酚醛紙質(zhì)基板用得也很多。 我們來看看基板的構(gòu)成?;逵苫暮豌~箔組成,F(xiàn)R-4基材是樹脂加玻纖布,玻纖布就是玻璃纖維的織物,將玻纖布在液態(tài)的樹脂中浸沾,再壓合硬化得到基材。在高分子化學(xué)中,將樹脂的狀態(tài)分爲(wèi)a-stage、b-stage、c-stage三種狀態(tài),處於a-stage的樹脂分子間沒有緊密的化學(xué)鍵,呈流動態(tài);b-stage時分子與分子之間化學(xué)鍵不多,在高溫高壓下還會軟化,進而變成c-stage;c-stage是樹
5、脂化學(xué)結(jié)構(gòu)最爲(wèi)穩(wěn)定的狀態(tài),呈固態(tài),分子間的化學(xué)鍵增多,物理化學(xué)性質(zhì)就非常穩(wěn)定。我們使用的電路板基材就是由處於b-stage的樹脂構(gòu)成。而基板是將處於b-stage的基材與銅箔熱壓在一起。這時的樹脂就處於穩(wěn)定的c-stage了。 ●銅箔 銅箔是在基板上形成導(dǎo)線的導(dǎo)體,銅箔的製造過程有兩種方法:壓延與電解。壓延就是將高純度銅材像搟餃子皮那樣壓制成厚度僅爲(wèi)1密耳(相當(dāng)於0.0254mm)的銅箔。電解銅箔的製作方法是利用電解原理,使用一個巨大的滾動金屬輪作爲(wèi)陰極,CuSo4作爲(wèi)電解液,使純銅在滾動的金屬輪上不斷析出,形成銅箔。銅箔的規(guī)格是厚度,PCB廠常用的銅箔厚度在0.3~3.0密耳之間?! ?/p>
6、 ●PP PP是多層板製作中不可缺少的原料,它的作用就是層間的粘接劑。簡單地說,處於b-stage的基材薄片就叫做PP。PP的規(guī)格是厚度與含膠(樹脂)量?! 駧帜ぁ 「泄鈳帜ず喎Q幹膜,主要成分是一種對特定光譜敏感而發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)的樹脂類物質(zhì)。實用的幹膜有三層,感光層被夾在上下兩層起保護作用的塑膠薄膜中。按感光物質(zhì)的化學(xué)特性分類,幹膜有兩種,光聚合型與光分解型。光聚合型幹膜在特定光譜的光照射下會硬化,從水溶性物質(zhì)變成水不溶性,而光分解性恰好相反?! 穹篮钙帷 》篮钙釋嶋H上是一種阻焊劑,是對液態(tài)的焊錫不具有親和力的一種液態(tài)感光材料,它和感光幹膜一樣,在特定光譜的光照射下會發(fā)生變化而硬化。使用
7、時,防焊漆中還要和硬化劑攪拌在一起使用。防焊漆也叫油墨。我們通常見到的PCB板的顔色實際上就是防焊漆的顔色?! 竦灼覀冎v的底片類似於攝影的底片,都是利用感光材料記錄圖像的材料??蛻魧⒃O(shè)計好的線路圖傳到PCB工廠,由CAM中心的工作站將線路圖輸出,但不是通過常見的印表機,而是光繪機(Plotter,圖1),它的輸出介質(zhì)就是底片也叫菲林(film)。膠片曝光的地方呈黑色不透光,反之是透明的。底片