pcb基础知识讲解

PCB基础知识,印制电路板的概念和功能 1、印制电路板的英文： Printed Cricuit Board 2、印制电路板的英文简写 :PCB 3、印制电路板的主要功能：支撑电路元件和 互连电路元件，即支撑和互连两大作用,印制电路板发展简史 印制电路概念于 1936 年由英国 Eisler 博士提出，且 首创了铜箔腐蚀法工艺；在二次世界大战中，美国 利用该工艺技术制造印制板用于军事电子装置中， 获得了成功，才引起电子制造商的重视； 1953 年出现了双面板，并采用电镀工艺使两面导线 互连； 1960 年出现了多层板； 1990 年出现了积层多层板； 随着整个科技水平，工业水平的提高，印制板行业 得到了 蓬勃发展。,印制电路板分类,PCB分类A. 以材质分 a. 有机材质 酚醛树脂、玻璃纤维/环氧树脂、Polyimide(聚酰亚胺)、BT/Epoxy等皆属之。 b. 无机材质 铝、Copper-invar（钢）-copper、ceramic(陶瓷)等皆属之。主要取其散热功能。,B. 以成品软硬区分 硬板 Rigid PCB 软板 Flexible PCB软硬板 Rigid-Flex PCB,C. 以结构分 a.单面板 b.双面板 c.多层板,D.依表面处理分：Hot Air Levelling 喷锡（热风整平）Gold finger board 金手指板Carbon oil board 碳油板Au plating board 镀金板Entek（防氧化）板Immersion Au board 沉金板Immersion Tin 沉锡板Immersion Silver 沉银板,印制电路板常用基材常用的 FR FR-4覆铜板包括以下几部分： A、玻璃纤维布 B、环氧树脂 C、铜箔 D、填料(应用于高性能或特殊要求板材）,PCB常用化学品（三酸二碱一铜） H2SO4-硫酸(含量98%） HNO3-硝酸（含量68%） HCL-盐酸（含量36%） NaOH-氢氧化钠（烧碱） Na2CO3-碳酸钠（纯碱） CuSO45H2O-五水硫酸铜 以上属于危化品,常用化学品纯度等级 GR级（优级纯）；适用于精密分析或科研，如AA机 标准样品，要求纯度99.8% AR级（分析纯）；普通化验分析，纯度99.7% CP级（化学纯）；一般工业/学校应用，纯度99.5% 工业级；一般工业应用。MSDS：物质安全资料表，是化学品生产商和供应商用来 阐明危险化学品的燃、爆性能，毒性和环境危 害，以及安全使用、泄漏应急救护处置、主要理 化参数、法律法规等方面信息的综合性文件,常用单位面积：1m2=10.76ft2,1ft2=144inch2长度：1inch=25.4mm,1mm，mil5.，.40uin体积：1L=1000ml=1000cm3压力：1Kg/cm2=14.2PSI重量：.,1kg=1000g=1000000mg,厚度：铜厚定义为重量为28.35g铜箔均匀平铺1ft2 面积的厚度，标准为34.3um，实际应用以35un为 准。,常用单位电流密度：ASF安培每平方英尺，ASD安培每平方分米， 1ASD=9.29ASF.电量：AH安培小时，AMIN安培分钟例：电镀铜电流密度为20ASF，CS面电镀面积1FT2，SR面电镀 面积2FT2,每飞巴夹板10pnl，电镀时间为75min,铜光剂添 加要求为100ml/500AH，则火牛CR、SR面输出电流分别是 多少?电镀此飞巴板消耗的光剂量是多少？ CR面电流：20*1*10=200A. SR面电流：20*2*10=400A.,常用单位洁净度： 洁净房洁净度要求：内层线路/外层线路/阻焊 设计为1万级，层压设计为10万级。 洁净房温湿度要求：温度222， 湿度：555%.,开料：按生产所需要的板料根据工程设计进行裁 切、磨角、刨边、烤板，加工成基板尺寸 方便后工序的生产。,开料前的基板,开料好的基板,1）开料按照生产指令,将大张敷铜板切割成适宜生产的规格尺寸；关键控制:尺寸,铜厚,板厚、经纬方向。基板经/纬向辨识：49inch为纬向，另一边尺寸（37、41、43inch）为经向，保证多层板的PP与基板的经向、纬向一致是控制涨缩、翘曲的首要条件。常见铜箔厚度：1/3OZ12um,1/2OZ17.5um,1OZ35um, 2OZ70。3OZ105um,2) 焗板 作用：消除板料内应力，防止板翘，提高板的尺寸稳定性。 关键控制：不同板材焗板参数区分，焗板时间，焗板温度、叠层厚度。,基板分类基板按TG类型分类：普通TG(140)，中TG(150), 高TG(170)。基板按材料种类分类：CEM、FR-4、无卤素等TG值定义：玻璃转化温度，可理解为材料开始软化如玻璃熔融状态下的温度点。,3) 刨边 生产板磨边应圆滑，洗板后板面无粉尘、垃圾；应无刮伤板面和残留披锋。 关键控制：刀口水平调整 ；刀具深浅调整 ；洗板传输速度。,钻孔：按工程设计要求，为PCB的层间互连、导通及 成品插件、安装，钻出符合要求的孔。,钻孔后板,1)钻孔作用：按工程设计要求，为PCB的层间互连、 导通及成品插件、安装，钻出符合要 求的孔。工作原理： A、机械钻孔：钻机由CNC电脑系统控 制机台移动，按所输入电脑的资料 制作出客户所需孔的位置。 B、激光镭射等注意事项：钻孔指示卡与钻孔文件的刀径，刀序，刀数要保持一致；,1.1关键物料： A、钻咀 定义：采用硬质合金材料制造，它是一种 钨钴类合金，以碳化钨（WC）粉 末为基体，以钴（CO）作为粘合 剂，经加压烧结而成，具有高硬 度、非常耐热，有较高的强度， 适合于高速切削，但韧性差、非 常脆。,1.2直径范围： 0.2-6.5mm 钻咀类型： 钻咀结构：,1.4钻孔耗材 B、铝片 作用：防止钻孔披锋；防止钻孔上 表面毛刺保护覆铜箔层不被 压伤，提高孔位精度；冷却 钻头，降低钻孔温度。 厚度：0.15-0.2mm C、垫板 作用：防止钻孔披锋； 防止损坏钻机台； 减少钻咀损耗。,沉铜(导电胶）/板电：利用自身催化氧化还原反应，在印制板的孔内及表面沉积上微薄的铜层，同时利用电化学原理，及时加厚孔内的铜层，保证PCB层间互连的可靠性。实现孔金属化，使双面、多层板实现层与层之间的互连。,1) 磨板 .作用： 去除孔口毛刺、清洁板面污迹及孔内的粉尘等，为后续沉铜层良好附着板面及孔内提供清洁表面。 .关键设备：前处理去毛刺机,1) 磨板 关键物料：磨刷（规格180#240#320#） 关键控制：磨痕宽度：10-20mm 水破时间：15s 超声波强度：60-80% 测试项目：磨痕检测；磨板过度（孔边 凹陷、孔边露基材）、表观 清洁平整等 。,毛刺,2) 沉銅（导电胶） 作用：在整个印制板（尤其是孔壁）上沉 积一层薄铜，使导通孔金属化（孔 内有铜可以导通），以便随后进行 孔金属化的电镀时作为导体。 关键设备：导电胶线 关键物料：导电胶线药水,外层线路(负片工艺）： 1、定义： 在处理过的铜面上贴上一层干膜，与钻孔对好位，贴上线路菲林，在紫外光的照射下，未遮光处的干膜与光产生化学反应，形成一种抗镀的掩护膜图形，显影时被保留下来，其余部分的干膜会被显影冲洗掉； 做好线路后转蚀刻工序，被干膜盖住的地方，蚀刻时线路受到保护，不会被蚀刻，未被干膜保护的地方的铜全部被蚀刻掉，因此，线路图形被显现出来。,1.1线路对位/曝光 作用：完成底片图形板面图形之转移 工作原理：菲林透光区域所对应位置干 膜经紫外光的照射后发生交 联反应；菲林挡光区域所对 应位置湿膜未经紫外光照 射、未发生产交联反应。 关键设备：线路曝光机,外层线路：,蚀刻 作用：利用蚀刻液与铜层反应，蚀去线路板上不需要的铜，得到所要求的图形线路。 关键设备：蚀刻机 关键物料：蚀刻子液,蚀检（目检/AOI） 作用： 蚀刻后的板主要检查线条 /孔内/板面/板材等品质状 况，找出缺陷点修理或报 废。 关键控制： 线宽/线距要求,孔内 有无异常, 板面有无残 铜/蚀刻不净等。,退膜作用：使抗镀膜（干膜）溶解在 碱液中，并且使之与铜层 的结合力变差并彻底的退 除干净、露出新鲜的Cu面. 关键设备：退膜机关键物料：NaOH（氢氧化钠）关键控制：退膜喷淋压力、药 水浓度,防焊：,待防焊板,防焊显影后板,防焊完成板,防焊：1、定义：阻焊膜是一种保护膜,可防止焊接时桥接,提供长时间的 绝缘环境和抗化学保护作用.形成PCB板漂亮的外衣.,1)前处理 作用：清洁、粗化板面，保证防焊与板 面的结合力。 工作原理：刷磨（常用）、喷砂、化学 关键设备：前处理机（磨板/喷砂/化 学） 关键物料：磨刷（规格：500#/500#） 火山灰（成份：二氧化硅SiO2）,防焊：,2)板面印刷 作用：在线路板通过丝网印刷的方式形 成上一层厚度均匀的防焊油墨。 工作原理：丝印(常用)、喷涂、帘涂等 关键设备：自动丝印机 关键物料：感光型防焊油墨 稀释剂（调整粘度） 丝网（规格：36T/51T） 关键控制： A、油墨厚度：B、塞孔效果,防焊：,3)预烤 作用：通过低温蒸发油墨中的溶剂，使 之在曝光时不粘底片并在显影时 能均匀溶解不曝光部分的油墨。 工作原理：加热炉低温烘烤 关键设备：遂道式烤炉 关键物料：无 关键控制： A、烤板温度/均匀性： B、烤板时间，传输速度； C、预烤前静置时间：,防焊：,4)对位/曝光 作用：完成底片板面防焊图形之转移 工作原理：菲林透光区域所对应位置油 墨经紫外光的照射后发生交 联反应；菲林挡光区域所对 应位置油墨未经紫外光照 射、未发生产交联反应。 关键设备：平行光曝光机,防焊：,3)对位/曝光 关键物料： A、重氮片（黄片）/银盐片（黑片） B、曝光灯（功率7-10KW） 关键控制： 对位精度：人工对位/PIN对位：3mil 解析度：4mil 曝光能量：9-13级（21级曝光尺方式）,防焊：,5)显影 作用：完成板面防焊图形显像 工作原理：未交联反应之防焊与显影液 进行化学反应形成钠盐而被 溶解而露出焊盘、焊垫等需 焊接、装配、测试或需保留 的区域，而已交联反应部分 则不参与反应而得以保存 关键设备：显影机 关键物料：,防焊：,6)后固化 作用：通过烘板使阻焊达到所需的硬度 和附着力。 工作原理：加热炉低温烘烤 关键设备：隧道式烤炉、立式烤炉 关键物料：无,防焊：,待印字符板,已印字符板,字符：定义：通过丝网漏印的方式,将字符油墨转移到线路板上，便于元器件 的识别/安装及提供生产周期、UL标识等信息.,1)板面印刷 作用：在板面上通过丝网印刷的方式形 成上一层厚度均匀的文字油墨。 工作原理：丝印(常用)、喷涂 关键设备：半自动丝印机 自动喷印机 关键物料：热固化型文字油墨 稀释剂（调整粘度） 丝网（规格：120T/140T） 关键控制： A、印刷解析度：0.10mm B、对位精度：0.15mm,字符：,成型/V-CUT：1、定义： 按工程资料的要求，以冲切、铣板、 V-CUT、斜边的方式，对线路板进行外形 加工。,2)固化 作用：通过烘板使字符油墨达到所需的 硬度和附着力。 工作原理：加热炉高温烘烤 关键设备：隧道式烤炉、立式烤炉 关键物料：无,字符：,1)V-cut 作用：在PCB上加工客户所需的V型坑， 便于客户安装元件后将PCB出货单 元分解成贴装后最小成品单元。 工作原理：手动/数控CNC V-cut刀切割 关键设备： A、手动V-CUT机 B、CNC V-CUT机,成型/V-CUT：,3)冲板 作用：使用模具冲切方式将PNL板上客人 要求之出货set成型出来。 工作原理：模具冲切 关键设备：冲床（机械传动式/液压传动式） 关键物料：模具 关键控制： 外形公差：精冲模具（ 0.1mm） 普通模具（ 0.15mm） 检查项目：外形公差（使用卡尺、二/三次元测量）,锣板/V-CUT：,4)锣板 作用：使用数控锣机按照工程部锣板文件将PNL板上客户要求之出货set成型出来。 工作原理：数控铣切 关键设备：数控锣机（电脑锣机） 关键物料：锣刀、销钉 关键控制： 外形公差：（ 0.1mm） （ 0.15mm） 检查项目：外形公差（使用卡尺、二/三次元测量）,锣板/V-CUT：,电性能测试（E/T）：定义： 利用电脑测试出开/短路，保证产品电气连通 性能符合用户设计和使用要求。 分为专用测试机与飞针测试两种；,表面处理 作用：提供抗氧化、可焊性良好的沉积层，为下游贴片提供良 好焊接表面。同时根据不同镀层特性提供散热、耐磨、 耐插拔、Bongding等多种功能。 PCB表面处理类型：镀镍、镀金、金+锡，沉金板(需外发） 喷锡板（铅锡/纯锡）、防氧化板、沉锡板、沉银。 PCB表面处理厚度范围：OSP膜厚0.2-0.5um,沉锡厚度 0.8-1.2um,沉银0.15-0.3um,沉镍金金厚：0.03-0.1um, 电镀镍金金厚：0.0254-0.1um,金手指金厚： 0.254um ，镍厚 2.54-5um,FQC 通过对成品的外观检验，确保产品外观质量符合客户要求。 关键控制：线路检查，阻焊油墨检查 ，字符检查，锡面、金面、焊环检查，板材检查，板面检查 ，照孔检查。,FQA对成品的外观、规格检验进行最终确认，确保产品外观及性能品质符合客户要求。检验的主要项目：A 尺寸的检查项目1.外形尺寸2.各尺寸与板边3.板厚4.孔径5.线宽6.孔环大小7.板弯翘8.各镀层厚度,FQAB 外观检查项目1.孔破2.孔塞3.露铜4.异物5.多孔/少孔6.金手指缺点7.文字缺点,FQAC 可靠性(Reli