首先,生產乙個硬體產品,需要以下幾個步驟。
1.根據產品所需要的硬體功能,對硬體功能進行模組或者晶元的選型,確定原理圖。接著就是使用電路圖軟體,比如protel或者pads等軟體,按照原理圖來畫pcb板子。最終生成geber檔案輸出到pcb板廠家。
2.pcb廠商根據圖紙生產pcb。
3.電路板焊接廠商根據bom,通過smt或者外掛程式加工將電子元器件焊接到pcb,例如ic,電阻,電容,晶振,變壓器等電子元器件,經過回流焊爐高溫加熱,就內會形成元器件與pcb板之間的機械連線,從而形成pcba。
4.最終將pcb組裝進設計好的產品外殼中,貼上貼膜,乙個電子裝置就算製作完成了。
這篇博文就先深入第二步,pcb廠商生產pcb的工業流程,來領略一下製造業的工藝。
將玻纖布浸入到樹脂中,硬化就可獲得隔熱絕緣,不易彎曲的pcb基板,然後使用壓延與電解的方法在其表面覆銅,就可以獲得fr-4(覆銅基板)。因為均勻的銅箔可以有非常均勻的電阻溫度溫度係數,介電常數低,這樣讓訊號傳輸損失更小。其次,薄銅通過大電流時溫公升較小,這對於散熱和元件壽命都有很大的好處。
畫布準備好了,我們需要把線路「轉印」到fr-4上。將板卡的線路設計用光刻機印成膠片。然後把一種主要成分對特定光譜敏感而產生化學反應的感光乾膜覆蓋在基板上,乾膜分為兩種,光聚合型和光分解型。光聚合型乾膜在特定光譜的光照下會硬化,從水溶性物質變成水不溶性,而光分解型正好相反。
這裡我們將乾膜覆蓋在在fr-4上,上面再覆蓋一層線路膠片讓其**。光線透過膠片照射到感光乾膜上,凡是膠片上透光的地方乾膜經過照射開始硬化,僅僅包裹住基板表面的銅箔,就像把線路圖印在基板上一樣,接下來我們用碳酸鈉溶液洗去未硬化的乾膜,讓不需要乾膜保護的銅箔漏出來,這道工序稱之為脫膜。接下來我們再使用蝕銅液(腐蝕銅的化學品)對基板進行蝕刻,沒有乾膜的銅被腐蝕掉後,硬化乾膜下的線路圖就這麼在基板呈現出來。這整個過程有個叫法叫「影像轉移」。
內層板做完了之後需要檢驗,可以進行目檢或者aoi檢驗。為了提高結合力,可能做黑化、棕化處理。
按照上面的步驟只是製作最多正反雙面板,要想製作常見的四層板(由上到下1~4層,1和4層是外層,走訊號線。2層和3層是內層,接地和電源層)。將兩塊內層蝕刻好的pcb板壓合,借助pp片的粘合性把各層線路粘結成乙個整體。對於設計人員來說,層壓首先需要考慮的是對稱性。因為板子在層壓的過程中會受到壓力和溫度的影響,在層壓完成後板子內還有應力存在。因此如果層壓的板子兩面不均勻,那兩面的應力就不一樣,造成板子向一面彎曲,大大影響pcb效能。
另外,就算在同一平面,如果布銅分布不均勻時,會造成各點的樹脂流動速度不一樣,這樣布銅少的地方厚度就會稍薄一些,而布銅多的地方厚度就會稍厚一些。
為了避免這些問題,在設計時對布銅的均勻性、疊層的對稱性、盲埋孔的設計布置等等各方面的因素都必須進行詳細的考慮。
多層之間的訊號導通首先需要對板子進行鑽孔,如果需要導通訊號則需要在對孔進行金屬化的處理,使孔壁能帶銅,這種孔我們稱之為導通孔(plating hole,簡稱pt孔)。
孔做完了之後會對整個外層(1,4層和孔)進行板麵電鍍,來提高厚度。
然後製作外層乾膜,對乾膜進行**顯影之後,抗鍍乾膜的線路部分將分解,留下了不需要覆銅的部分被抗鍍乾膜覆蓋,然後進行圖形電鍍,對線路部分進行鍍銅,然後鍍錫。最後進行外層蝕刻,將抗鍍電模在鹼性溶液中去除以裸露需要蝕刻掉的銅面。然後蝕刻形成規定影象的外層導體。最後退錫,使導體圖形稱為裸銅層。
pcb板子需要大量進行焊接,如果直接焊接,會出現兩個嚴重後果:一、板卡表面銅絲氧化,焊不上。二、搭焊現象嚴重,因為線與線之間的間距實在是太小了。所以我們要進行阻焊操作,在除焊點的地方噴上防焊漆,它對液態的焊錫不具有親和力,並且在特定光譜的照射下會發生變化而硬化,我們平時看到的板卡顏色,其實就是防焊漆的顏色。
在印製的插頭上,必須電鍍金層,使印製插頭接觸電阻小,耐磨性好。
焊盤需要進行表面處理,讓其表面上覆蓋可焊接的保護層。處理的方式有熱風整平,將印製板浸入到熔融的焊料中,再通過熱風將焊盤表面及金屬化孔內多餘焊料吹掉,從而得到平滑,均勻,光亮的焊料層。還有化學鎳金,有機塗覆層以及浸銀等方式。
後邊進行標記文字印刷,在印製板表面採用網印法印刷元器件的符號,標識,極性等字元。以便於元器件的插裝和維修。
最後進行外形加工和清洗,進行電測試和最終檢驗,然後按照客戶的要求包裝發貨。
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