PCB入門之制作流程
PCB的制造過程由玻璃環(huán)氧樹脂(Glass Epoxy)或類似材質(zhì)制成的「基板」開始。
影像(成形/導(dǎo)線制作)
制作的第一步是建立出零件間聯(lián)機的布線。我們采用負片轉(zhuǎn)印(Subtractive
transfer)方式將工作底片表現(xiàn)在金屬導(dǎo)體上。這項技巧是將整個表面鋪上一層薄薄的銅箔,并且把多余的部份給消除。追加式轉(zhuǎn)?。ˋdditive
Pattern transfer)是另一種比較少人使用的方式,這是只在需要的地方敷上銅線的方法,不過我們在這里就不多談了。
如果制作的是雙面板,那么PCB的基板兩面都會鋪上銅箔,如果制作的是多層板,接下來的步驟則會將這些板子黏在一起。
接下來的流程圖,介紹了導(dǎo)線如何焊在基板上。
影像(成形/導(dǎo)線制作)
正光阻劑(positive
photoresist)是由感光劑制成的,它在照明下會溶解(負光阻劑則是如果沒有經(jīng)過照明就會分解)。有很多方式可以處理銅表面的光阻劑,不過最普遍的方式,是將它加熱,并在含有光阻劑的表面上滾動(稱作干膜光阻劑)。它也可以用液態(tài)的方式噴在上頭,不過干膜式提供比較高的分辨率,也可以制作出比較細的導(dǎo)線。
遮光罩只是一個制造中PCB層的模板。在PCB板上的光阻劑經(jīng)過UV光曝光之前,覆蓋在上面的遮光罩可以防止部份區(qū)域的光阻劑不被曝光(假設(shè)用的是正光阻劑)。這些被光阻劑蓋住的地方,將會變成布線。
在光阻劑顯影之后,要蝕刻的其它的裸銅部份。蝕刻過程可以將板子浸到蝕刻溶劑中,或是將溶劑噴在板子上。一般用作蝕刻溶劑的有,氯化鐵(Ferric
Chloride),堿性氨(Alkaline Ammonia),硫酸加過氧化氫(Sulfuric Acid + Hydrogen
Peroxide),和氯化銅(Cupric Chloride)等。蝕刻結(jié)束后將剩下的光阻劑去除掉。這稱作脫膜(Stripping)程序。
您可以由下面的圖片看出銅線是如何布線的。
這項步驟可以同時作兩面的布線。
鉆孔與電鍍
如果制作的是多層PCB板,并且里頭包含埋孔或是盲孔的話,每一層板子在黏合前必須要先鉆孔與電鍍。如果不經(jīng)過這個步驟,那么就沒辦法互相連接了。
在根據(jù)鉆孔需求由機器設(shè)備鉆孔之后,孔璧里頭必須經(jīng)過電鍍(鍍通孔技術(shù),Plated-Through-Hole
technology,PTH)。在孔璧內(nèi)部作金屬處理后,可以讓內(nèi)部的各層線路能夠彼此連接。在開始電鍍之前,必須先清掉孔內(nèi)的雜物。這是因為樹脂環(huán)氧物在加熱后會產(chǎn)生一些化學變化,而它會覆蓋住內(nèi)部PCB層,所以要先清掉。清除與電鍍動作都會在化學制程中完成。
多層PCB壓合
各單片層必須要壓合才能制造出多層板。壓合動作包括在各層間加入絕緣層,以及將彼此黏牢等。如果有透過好幾層的導(dǎo)孔,那么每層都必須要重復(fù)處理。多層板的外側(cè)兩面上的布線,則通常在多層板壓合后才處理。
處理阻焊層、網(wǎng)版印刷面和金手指部份電鍍
接下來將阻焊漆覆蓋在最外層的布線上,這樣一來布線就不會接觸到電鍍部份外了。網(wǎng)版印刷面則印在其上,以標示各零件的位置,它不能夠覆蓋在任何布線或是金手指上,不然可能會減低可焊性或是電流連接的穩(wěn)定性。金手指部份通常會鍍上金,這樣在插入擴充槽時,才能確保高品質(zhì)的電流連接。
測試
測試PCB是否有短路或是斷路的狀況,可以使用光學或電子方式測試。光學方式采用掃描以找出各層的缺陷,電子測試則通常用飛針探測儀(Flying-Probe)來檢查所有連接。電子測試在尋找短路或斷路比較準確,不過光學測試可以更容易偵測到導(dǎo)體間不正確空隙的問題。
零件安裝與焊接
最后一項步驟就是安裝與焊接各零件了。無論是THT與SMT零件都利用機器設(shè)備來安裝放置在PCB上。
THT零件通常都用叫做波峰焊接(Wave
Soldering)的方式來焊接。這可以讓所有零件一次焊接上PCB。首先將接腳切割到靠近板子,并且稍微彎曲以讓零件能夠固定。接著將PCB移到助溶劑的水波上,讓底部接觸到助溶劑,這樣可以將底部金屬上的氧化物給除去。在加熱PCB后,這次則移到融化的焊料上,在和底部接觸后焊接就完成了。
自動焊接SMT零件的方式則稱為再流回焊接(Over Reflow
Soldering)。里頭含有助溶劑與焊料的糊狀焊接物,在零件安裝在PCB上后先處理一次,經(jīng)過PCB加熱后再處理一次。待PCB冷卻之后焊接就完成了,接下來就是準備進行PCB的最終測試了
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