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基础知识:PCBå°åˆ·çº¿è·¯æ¿å…¥é—¨çŸ¥è¯†ç®€è¦ä»‹ç»
2005-07-11 09:58  ???:3791

  PCB是英文(Printed Circuie Board)å°åˆ¶çº¿è·¯æ¿çš„简称。通常把在ç»ç¼˜æ上,按预定设计,制æˆå°åˆ¶çº¿è·¯ã€å°åˆ¶å…ƒä»¶æˆ–两者组åˆè€Œæˆçš„导电图形称为å°åˆ¶ç”µè·¯ã€‚而在ç»ç¼˜åŸºæ上æ供元器件之间电气连接的导电图形,称为å°åˆ¶çº¿è·¯ã€‚这样就把å°åˆ¶ç”µè·¯æˆ–å°åˆ¶çº¿è·¯çš„æˆå“æ¿ç§°ä¸ºå°åˆ¶çº¿è·¯æ¿ï¼Œäº¦ç§°ä¸ºå°åˆ¶æ¿æˆ–å°åˆ¶ç”µè·¯æ¿ã€‚
 
  PCB几乎我们能è§åˆ°çš„电å­è®¾å¤‡éƒ½ç¦»ä¸å¼€å®ƒï¼Œå°åˆ°ç”µå­æ‰‹è¡¨ã€è®¡ç®—器ã€é€šç”¨ç”µè„‘,大到计算机ã€é€šè¿…电å­è®¾å¤‡ã€å†›ç”¨æ­¦å™¨ç³»ç»Ÿï¼Œåªè¦æœ‰é›†æˆç”µè·¯ç­‰ç”µå­æ— å™¨ä»¶ï¼Œå®ƒä»¬ä¹‹é—´ç”µæ°”互连都è¦ç”¨åˆ°PCB。它æ供集æˆç”µè·¯ç­‰å„ç§ç”µå­å…ƒå™¨ä»¶å›ºå®šè£…é…的机械支撑ã€å®žçŽ°é›†æˆç”µè·¯ç­‰å„ç§ç”µå­å…ƒå™¨ä»¶ä¹‹é—´çš„布线和电气连接或电ç»ç¼˜ã€æ供所è¦æ±‚的电气特性,如特性阻抗等。åŒæ—¶ä¸ºè‡ªåŠ¨é”¡ç„Šæ供阻焊图形;为元器件æ’装ã€æ£€æŸ¥ã€ç»´ä¿®æ供识别字符和图形。

  PCB是如何制造出æ¥çš„呢?我们打开通用电脑的å¥ç›˜å°±èƒ½çœ‹åˆ°ä¸€å¼ è½¯æ€§è–„膜(挠性的ç»ç¼˜åŸºæ),å°ä¸Šæœ‰é“¶ç™½è‰²ï¼ˆé“¶æµ†ï¼‰çš„导电图形与å¥ä½å›¾å½¢ã€‚因为通用ä¸ç½‘æ¼å°æ–¹æ³•å¾—到这ç§å›¾å½¢ï¼Œæ‰€ä»¥æˆ‘们称这ç§å°åˆ¶çº¿è·¯æ¿ä¸ºæŒ æ€§é“¶æµ†å°åˆ¶çº¿è·¯æ¿ã€‚而我们去电脑城看到的å„ç§ç”µè„‘主机æ¿ã€æ˜¾å¡ã€ç½‘å¡ã€è°ƒåˆ¶è§£è°ƒå™¨ã€å£°å¡åŠå®¶ç”¨ç”µå™¨ä¸Šçš„å°åˆ¶ç”µè·¯æ¿å°±ä¸åŒäº†ã€‚它所用的基æ是由纸基(常用于å•é¢ï¼‰æˆ–玻璃布基(常用于åŒé¢åŠå¤šå±‚),预浸酚醛或环氧树脂,表层一é¢æˆ–两é¢ç²˜ä¸Šè¦†é“œç°¿å†å±‚压固化而æˆã€‚è¿™ç§çº¿è·¯æ¿è¦†é“œç°¿æ¿æ,我们就称它为刚性æ¿ã€‚å†åˆ¶æˆå°åˆ¶çº¿è·¯æ¿ï¼Œæˆ‘们就称它为刚性å°åˆ¶çº¿è·¯æ¿ã€‚å•é¢æœ‰å°åˆ¶çº¿è·¯å›¾å½¢æˆ‘们称å•é¢å°åˆ¶çº¿è·¯æ¿ï¼ŒåŒé¢æœ‰å°åˆ¶çº¿è·¯å›¾å½¢ï¼Œå†é€šè¿‡å­”的金属化进行åŒé¢äº’è¿žå½¢æˆçš„å°åˆ¶çº¿è·¯æ¿ï¼Œæˆ‘们就称其为åŒé¢æ¿ã€‚如果用一å—åŒé¢ä½œå†…层ã€äºŒå—å•é¢ä½œå¤–层或二å—åŒé¢ä½œå†…层ã€äºŒå—å•é¢ä½œå¤–层的å°åˆ¶çº¿è·¯æ¿ï¼Œé€šè¿‡å®šä½ç³»ç»ŸåŠç»ç¼˜ç²˜ç»“æ料交替在一起且导电图形按设计è¦æ±‚进行互连的å°åˆ¶çº¿è·¯æ¿å°±æˆä¸ºå››å±‚ã€å…­å±‚å°åˆ¶ç”µè·¯æ¿äº†ï¼Œä¹Ÿç§°ä¸ºå¤šå±‚å°åˆ¶çº¿è·¯æ¿ã€‚现在已有超过100层的实用å°åˆ¶çº¿è·¯æ¿äº†ã€‚

  PCB的生产过程较为å¤æ‚,它涉åŠçš„工艺范围较广,从简å•çš„机械加工到å¤æ‚的机械加工,有普通的化学å应还有光化学电化学热化学等工艺,计算机辅助设计CAM等多方é¢çš„知识。而且在生产过程中工艺问题很多而且会时时é‡è§æ–°çš„问题而部分问题在没有查清原因问题就消失了,由于其生产过程是一ç§éžè¿žç»­çš„æµæ°´çº¿å½¢å¼ï¼Œä»»ä½•ä¸€ä¸ªçŽ¯èŠ‚出问题都会造æˆå…¨çº¿åœäº§æˆ–大é‡æŠ¥åºŸçš„åŽæžœï¼Œå°åˆ·çº¿è·¯æ¿å¦‚果报废是无法回收å†åˆ©ç”¨çš„,工艺工程师的工作压力较大,所以许多工程师离开了这个行业转到å°åˆ·çº¿è·¯æ¿è®¾å¤‡æˆ–æ料商åšé”€å”®å’ŒæŠ€æœ¯æœåŠ¡æ–¹é¢çš„工作。
 
  为进一认识PCB我们有必è¦äº†è§£ä¸€ä¸‹é€šå¸¸å•é¢ã€åŒé¢å°åˆ¶çº¿è·¯æ¿åŠæ™®é€šå¤šå±‚æ¿çš„制作工艺,于加深对它的了解。

  å•é¢åˆšæ€§å°åˆ¶æ¿ï¼šâ†’å•é¢è¦†é“œæ¿â†’下料→(刷洗ã€å¹²ç‡¥ï¼‰â†’钻孔或冲孔→网å°çº¿è·¯æŠ—蚀刻图形或使用干膜→固化检查修æ¿â†’蚀刻铜→去抗蚀å°æ–™ã€å¹²ç‡¥â†’刷洗ã€å¹²ç‡¥â†’网å°é˜»ç„Šå›¾å½¢ï¼ˆå¸¸ç”¨ç»¿æ²¹ï¼‰ã€UV固化→网å°å­—符标记图形ã€UV固化→预热ã€å†²å­”åŠå¤–形→电气开ã€çŸ­è·¯æµ‹è¯•â†’刷洗ã€å¹²ç‡¥â†’预涂助焊防氧化剂(干燥)或喷锡热风整平→检验包装→æˆå“出厂。

  åŒé¢åˆšæ€§å°åˆ¶æ¿ï¼šâ†’åŒé¢è¦†é“œæ¿â†’下料→å æ¿â†’数控钻导通孔→检验ã€åŽ»æ¯›åˆºåˆ·æ´—→化学镀(导通孔金属化)→(全æ¿ç”µé•€è–„铜)→检验刷洗→网å°è´Ÿæ€§ç”µè·¯å›¾å½¢ã€å›ºåŒ–(干膜或湿膜ã€æ›å…‰ã€æ˜¾å½±ï¼‰â†’检验ã€ä¿®æ¿â†’线路图形电镀→电镀锡(抗蚀é•/金)→去å°æ–™ï¼ˆæ„Ÿå…‰è†œï¼‰â†’蚀刻铜→(退锡)→清æ´åˆ·æ´—→网å°é˜»ç„Šå›¾å½¢å¸¸ç”¨çƒ­å›ºåŒ–绿油(贴感光干膜或湿膜ã€æ›å…‰ã€æ˜¾å½±ã€çƒ­å›ºåŒ–,常用感光热固化绿油)→清洗ã€å¹²ç‡¥â†’网å°æ ‡è®°å­—符图形ã€å›ºåŒ–→(喷锡或有机ä¿ç„Šè†œï¼‰â†’外形加工→清洗ã€å¹²ç‡¥â†’电气通断检测→检验包装→æˆå“出厂。

  贯通孔金属化法制造多层æ¿å·¥è‰ºæµç¨‹â†’内层覆铜æ¿åŒé¢å¼€æ–™â†’刷洗→钻定ä½å­”→贴光致抗蚀干膜或涂覆光致抗蚀剂→æ›å…‰â†’显影→蚀刻与去膜→内层粗化ã€åŽ»æ°§åŒ–→内层检查→(外层å•é¢è¦†é“œæ¿çº¿è·¯åˆ¶ä½œã€B―阶粘结片ã€æ¿æ粘结片检查ã€é’»å®šä½å­”)→层压→数控制钻孔→孔检查→孔å‰å¤„ç†ä¸ŽåŒ–学镀铜→全æ¿é•€è–„铜→镀层检查→贴光致è€ç”µé•€å¹²è†œæˆ–涂覆光致è€ç”µé•€å‰‚→é¢å±‚底æ¿æ›å…‰â†’显影ã€ä¿®æ¿â†’线路图形电镀→电镀锡铅åˆé‡‘或é•/金镀→去膜与蚀刻→检查→网å°é˜»ç„Šå›¾å½¢æˆ–光致阻焊图形→å°åˆ¶å­—符图形→(热风整平或有机ä¿ç„Šè†œï¼‰â†’数控洗外形→清洗ã€å¹²ç‡¥â†’电气通断检测→æˆå“检查→包装出厂。

  从工艺æµç¨‹å›¾å¯ä»¥çœ‹å‡ºå¤šå±‚æ¿å·¥è‰ºæ˜¯ä»ŽåŒé¢å­”金属化工艺基础上å‘展起æ¥çš„。它除了继了åŒé¢å·¥è‰ºå¤–,还有几个独特内容:金属化孔内层互连ã€é’»å­”与去环氧钻污ã€å®šä½ç³»ç»Ÿã€å±‚压ã€ä¸“用æ料。

  我们常è§çš„电脑æ¿å¡åŸºæœ¬ä¸Šæ˜¯çŽ¯æ°§æ ‘脂玻璃布基åŒé¢å°åˆ¶çº¿è·¯æ¿ï¼Œå…¶ä¸­æœ‰ä¸€é¢æ˜¯æ’装元件å¦ä¸€é¢ä¸ºå…ƒä»¶è„šç„ŠæŽ¥é¢ï¼Œèƒ½çœ‹å‡ºç„Šç‚¹å¾ˆæœ‰è§„则,这些焊点的元件脚分立焊接é¢æˆ‘们就å«å®ƒä¸ºç„Šç›˜ã€‚为什么其它铜导线图形ä¸ä¸Šé”¡å‘¢ã€‚因为除了需è¦é”¡ç„Šçš„焊盘等部分外,其余部分的表é¢æœ‰ä¸€å±‚è€æ³¢å³°ç„Šçš„阻焊膜。其表é¢é˜»ç„Šè†œå¤šæ•°ä¸ºç»¿è‰²ï¼Œæœ‰å°‘数采用黄色ã€é»‘色ã€è“色等,所以在PCB行业常把阻焊油å«æˆç»¿æ²¹ã€‚其作用是,防止波焊时产生桥接现象,æ高焊接质é‡å’ŒèŠ‚约焊料等作用。它也是å°åˆ¶æ¿çš„永久性ä¿æŠ¤å±‚,能起到防潮ã€é˜²è…蚀ã€é˜²éœ‰å’Œæœºæ¢°æ“¦ä¼¤ç­‰ä½œç”¨ã€‚从外观看,表é¢å…‰æ»‘明亮的绿色阻焊膜,为è²æž—对æ¿æ„Ÿå…‰çƒ­å›ºåŒ–绿油。ä¸ä½†å¤–观比较好看,便é‡è¦çš„是其焊盘精确度较高,从而æ高了焊点的å¯é æ€§ã€‚

  我们从电脑æ¿å¡å¯ä»¥çœ‹å‡ºï¼Œå…ƒä»¶çš„安装有三ç§æ–¹å¼ã€‚一ç§ä¸ºä¼ åŠ¨çš„æ’å…¥å¼å®‰è£…工艺,将电å­å…ƒä»¶æ’å…¥å°åˆ¶çº¿è·¯æ¿çš„导通孔里。这样就容易看出åŒé¢å°åˆ¶çº¿è·¯æ¿çš„导通孔有如下几ç§ï¼šä¸€æ˜¯å•çº¯çš„元件æ’装孔;二是元件æ’装与åŒé¢äº’连导通孔;三是å•çº¯çš„åŒé¢å¯¼é€šå­”;四是基æ¿å®‰è£…与定ä½å­”。å¦äºŒç§å®‰è£…æ–¹å¼å°±æ˜¯è¡¨é¢å®‰è£…与芯片直接安装。其实芯片直接安装技术å¯ä»¥è®¤ä¸ºæ˜¯è¡¨é¢å®‰è£…技术的分支,它是将芯片直接粘在å°åˆ¶æ¿ä¸Šï¼Œå†ç”¨çº¿ç„Šæ³•æˆ–载带法ã€å€’装法ã€æ¢å¼å¼•çº¿æ³•ç­‰å°è£…技术互è”到å°åˆ¶æ¿ä¸Šã€‚其焊接é¢å°±åœ¨å…ƒä»¶é¢ä¸Šã€‚

  表é¢å®‰è£…技术有如下优点:

  1)由于å°åˆ¶æ¿å¤§é‡æ¶ˆé™¤äº†å¤§å¯¼é€šå­”或埋孔互è”技术,æ高了å°åˆ¶æ¿ä¸Šçš„布线密度,å‡å°‘了å°åˆ¶æ¿é¢ç§¯ï¼ˆä¸€èˆ¬ä¸ºæ’å…¥å¼å®‰è£…的三分阶之一),åŒæ—¶è¿˜å¯é™ä½Žå°åˆ¶æ¿çš„设计层数与æˆæœ¬ã€‚

  2)å‡è½»äº†é‡é‡ï¼Œæ高了抗震性能,采用了胶状焊料åŠæ–°çš„焊接技术,æ高了产å“è´¨é‡å’Œå¯é æ€§ã€‚

  3)由于布线密度æ高和引线长度缩短,å‡å°‘了寄生电容和寄生电感,更有利于æ高å°åˆ¶æ¿çš„电å‚数。

  4)比æ’装å¼å®‰è£…更容易实现自动化,æ高安装速度与劳动生产率,相应é™ä½Žäº†ç»„装æˆæœ¬ã€‚

  从以上的表é¢å®‰æŠ€æœ¯å°±å¯ä»¥çœ‹å‡ºï¼Œçº¿è·¯æ¿æŠ€æœ¯çš„æ高是éšèŠ¯ç‰‡çš„å°è£…技术与表é¢å®‰è£…技术的æ高而æ高。现在我们看的电脑æ¿å¡å…¶è¡¨é¢ç²˜è£…率都ä¸æ–­åœ°åœ¨ä¸Šå‡ã€‚实际上这ç§çš„线路æ¿å†ç”¨ä¼ åŠ¨çš„网å°çº¿è·¯å›¾å½¢æ˜¯æ— æ³•æ»¡è¶³æŠ€æœ¯è¦æ±‚的了。所以普通高精确度线路æ¿ï¼Œå…¶çº¿è·¯å›¾å½¢åŠé˜»ç„Šå›¾å½¢åŸºæœ¬ä¸Šé‡‡ç”¨æ„Ÿå…‰çº¿è·¯ä¸Žæ„Ÿå…‰ç»¿æ²¹åˆ¶ä½œå·¥è‰ºã€‚

  éšç€çº¿è·¯æ¿é«˜å¯†åº¦çš„å‘展趋势,线路æ¿çš„生产è¦æ±‚越æ¥è¶Šé«˜ï¼Œè¶Šæ¥è¶Šå¤šçš„新技术应用于线路æ¿çš„生产,如激光技术,感光树脂等等。以上仅仅是一些表é¢çš„肤浅的介ç»ï¼Œçº¿è·¯æ¿ç”Ÿäº§ä¸­è¿˜æœ‰è®¸å¤šä¸œè¥¿å› ç¯‡å¹…é™åˆ¶æ²¡æœ‰è¯´æ˜Žï¼Œå¦‚盲埋孔ã€ç»•æ€§æ¿ã€ç‰¹æ°Ÿç‘æ¿ï¼Œå…‰åˆ»æŠ€æœ¯ç­‰ç­‰ã€‚如è¦æ·±å…¥çš„研究还需自己努力。