▷什么是PCB或印刷电路板? 使用,如何制作
目录:
- 什么是PCB
- PCB内部是什么?
- PCB创建过程
- 使用软件进行PCB设计
- 丝印和摄影版面
- 内层印刷
- 检验和验证(AOI)
- 防锈膜和覆膜
- 钻孔
- 金属孔
- 户外履带膜和电镀
- 条刻蚀条
- 阻焊膜和图例
- 零件焊接和最终测试
- 结论和总结
您是否听说过PCB或集成电路板一词? 如果您不知道它是什么,我们将在本文中向您解释。 阅读本文时,您被PCB包围; 您的PC,显示器,鼠标和手机上都有多个。 每个电子元件都使用PCB或至少其“内部器官” 构建 。
内容索引
PCB的使用是电子设备发展的重要一步,因为它提供了一种无需使用电缆即可连接元件的创新方法。 没有PCB的发明,今天的世界将不一样,所以让我们看看它们是什么以及如何制造
什么是PCB
PCB是印刷电路板 ( Printed Circuit Board )的首字母缩写,但是我们使用英文缩写( Printed Circuit Board ),以免与PC的PCI插槽等混淆。
嗯,PCB基本上是一种物理支持,其中安装了电子和电气组件并在它们之间互连。 这些组件可以是芯片,电容器,二极管,电阻器,连接器等。 如果看一下计算机内部,您会发现有很多平板,上面粘着很多组件,它是主板 , 由PCB和我们提到的组件组成
为了连接PCB上的每个元件, 我们使用了一系列极细的铜导电线 ,它们会产生导轨,导体,就好像它是电缆一样。 在最简单的电路中,我们在PCB的一侧或两侧仅具有导电迹线,而在更完整的电路中,我们具有电气迹线,甚至组件都堆叠在它们的多层中。
这些轨道和组件的主要支撑是玻璃纤维结合陶瓷材料,树脂,塑料和其他非导电元素的增强。 尽管赛璐ul和导电漆轨等组件目前正用于制造柔性PCB 。
第一个集成电路板由工程师Paul Eisler 于1936年手工制造,供收音机使用。 从那里开始,首先使用无线电,然后使用各种组件将过程自动化以进行大规模制造。
PCB内部是什么?
印刷电路由至少最复杂的一系列导电层组成 。 这些导电层中的每一个被称为衬底的绝缘材料隔开。 称为通孔的孔用于连接多层走线,这些走线可以完全穿过PCB或仅到达一定深度。
基板可以具有不同的成分 ,但是总是由非导电材料 组成 ,因此每个电轨都承载自己的信号和电压。 当前使用最广泛的被称为Pértinax,基本上是一种用树脂覆盖的纸,非常易于操作和加工。 但是在高性能设备中,使用了一种名为FR-4的化合物,它是一种耐火的树脂涂层玻璃纤维材料。
就电子部件而言,它们几乎总是会进入PCB的外部区域并安装在两侧 ,以便充分利用它们的扩展性。 在创建电迹线之前,PCB的不同层仅由基板和一些非常薄的铜或其他导电材料片形成,并且将通过类似于打印机的机器并通过合理的过程来形成这些层。漫长而复杂。
PCB创建过程
我们已经知道集成电路是由什么制成的,但是知道它们是如何制成的将是非常有趣的。 而且,我们可以通过购买其中一块板子来自己创建基本的集成电路,但是当然,该过程将与实际使用的电路完全不同。
使用软件进行PCB设计
一切都从设计PCB开始,追踪连接组件所必需的电气走线 ,并列出要生成组件所需的所有连接所需的层数 。
此过程是使用 CAM计算机软件(例如 TinyCAD或DesignSpark PCB )执行的,该软件广泛用于工程行业。 不仅设计了电气轨道,还创建了各种标签来列出已安装的组件并标识每个连接器。
开发过程中所有必要的步骤都将被记录在案,以便制造商确切地知道将项目交付给您时的操作。
丝印和摄影版面
设计完成后,我们现在将项目直接传递给制造商,这将是PCB物理创建的起点 。 以下过程称为照相跟踪 ,其中类似打印机的机器( 照相绘图仪)激光通过电子元件的连接掩模跟踪图形。
为此,使用大约七千分之一英寸的导电金属薄片。 这些掩膜稍后将用来确定在何处粘贴电子组件 。 在更高级的过程中,此过程直接在PCB上用打印机进行印刷,该打印机用这种金属雕刻出连接掩模。
内层印刷
接下来要做的是使用特殊化合物在不同内部电气线路的PCB上进行印刷 。 这涉及在片材上“涂漆”底片上的电迹线 ,以使用感光或干膜材料创建导电图案。 好了,已经产生的该膜被暴露在激光或紫外光下以去除多余的材料,从而产生最终电路的负片 。
如果PCB的内部层带有导电迹线,则执行此过程。 此外, 然后将根据PCB设计在PCB的外层重复此过程,以创建最终的铜走线。
检验和验证(AOI)
一旦制成了不同的导电轨线层,机器就会检查它们是否正确并且工作良好 。 通过将原始设计与实际印刷品进行比较,以搜索短裤或断线,可以自动完成此操作。
防锈膜和覆膜
印刷有导电迹线的每张纸都经过氧化处理,以提高每层铜迹线的性能和耐用性。
由于该过程,将避免不同的导电层和走线在特别敏感的PCB上或具有大量组件(如计算机组件) 的分层 。
接下来要做的是构建最终的PCB ,为此, 每个电路层将通过玻璃纤维板与环氧树脂,Pértinax或其他任何使用的方法连接在一起 。 所有这些都将通过液压机完美粘合,这就是我们获得集成电路板的方式。
钻孔
在任何情况下,我们都需要通过钻孔在PCB上打出一系列孔 , 以便能够连接不同的铜层和走线 。 我们还将需要完整的穿孔,以便能够容纳电子元件或不同的连接器或扩展槽。
钻孔过程必须非常精确 ,以保持PCB的完整性,因此碳化钨头用于存在的最坚硬的材料。
金属孔
为了使这些孔与不同的内部走线建立连通,必须使用薄铜膜进行电镀工艺以提供必要的导电性。 这些贴面的宽度将在40到60百万分之一英寸之间。
现在,PCB即可跟踪其外表面上的铜走线 。
户外履带膜和电镀
现在,我们将创建外部导电线 ,为此,我们将按照与创建内部导电线相同的步骤进行操作。 首先,我们将干膜作为最终电路的底片 。 然后,使用激光在要沉积铜的空间中创建导电轨迹。
然后,PCB将经历电镀过程,该过程包括将铜胶粘在没有干箔的区域中,从而形成PCB的电气走线 。 将PCB放在铜浴中,然后将其电解键合到导电图案上,以形成小至0.001英寸的轨迹。
然后,当我们进行SES工艺或“ 剥离-蚀刻-剥离 ”工艺时,将在铜的顶部添加另一层锡 ,以保护这种化学腐蚀。
条刻蚀条
这是倒数第二个步骤, 多余的铜将从 PCB中去除 , 多余的铜将是 我们尚未浸入锡中的 铜 。 这样,仅保留了锡保护的铜。
随后, 我们还必须通过化学处理除去锡 ,最后仅留下铜迹线 , 这些铜迹线最终将成为连接组件和传输电力的铜迹线 。
现在,另一个AOI流程将验证一切正确,以最终记录蒙版和图例。
阻焊膜和图例
最后,将阻焊层应用于电子电路板上,以便以后可以将组件正确地焊接到走线以及应该走到的位置。
然后还打印复合图例,设计人员希望在PCB上提供的信息,例如连接器的名称,元件代码等。 此外,PCB的最终设计也将使用制造商想要给它的颜色进行制作,如我们在游戏主板等中所看到的。
零件焊接和最终测试
PCB已准备就绪,并且将通过高精度机械手和相应的插槽仅添加组件 。 这样就可以对电路板进行电气测试,并检查其是否正常工作。
我们还将添加连接面罩以正确焊接这些元素。
结论和总结
嗯,这就是关于什么是PCB及其制造方式的全部内容。 如您所见,该过程非常复杂,需要很多步骤,我们必须记住,精度必须达到最大,以便以后按预期工作。
PCB变得越来越复杂,具有更细,更密集的走线,从而能够在很小的空间内容纳大量的组件 。
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