PCB制版工藝流程

1、PCB 制版工藝流程經(jīng)過(guò)在學(xué)校的學(xué)習(xí)和在一個(gè)電子公司的考察，對(duì) PCB 制版又有 了一個(gè)新的認(rèn)識(shí)，至此就寫(xiě)了 PCB 制版工藝流程！作為優(yōu)秀的電子工程師不但要求在原理設(shè)計(jì)要完美， 在電路板設(shè) 計(jì)時(shí)也要求完美。 原理上再完美，在設(shè)計(jì)上有缺陷， 一樣是前功盡棄， 更嚴(yán)重的是電路根本不能工作，還有可能燒壞電路板。在設(shè)計(jì)中，我 總結(jié)了一下 PCB 的一些細(xì)節(jié)和需要注意的地方，希望大家參考。原 理圖設(shè)計(jì)是前期準(zhǔn)備工作，經(jīng)常見(jiàn)到初學(xué)者為了省事直接就去畫(huà)PC E板了，這樣將得不償失，對(duì)簡(jiǎn)單的板子，如果熟練流程，不妨可以 跳過(guò)。但是對(duì)于初學(xué)者一定要按流程來(lái)， 這樣一方面可以養(yǎng)成良好的 習(xí)慣，另一方面對(duì)復(fù)雜的電

2、路也只有這樣才能避免出錯(cuò)。 在畫(huà)原理 圖時(shí)，層次設(shè)計(jì)時(shí)要注意各個(gè)文件最后要連接為一個(gè)整體， 這同樣對(duì) 以后的工作有重要意義。 由于，軟件的差別有些軟件會(huì)出現(xiàn)看似相連 實(shí)際未連（電氣性能上）的情況。如果不用相關(guān)檢測(cè)工具檢測(cè)，萬(wàn)一 出了問(wèn)題， 等板子做好了才發(fā)現(xiàn)就晚了。 因此一再?gòu)?qiáng)調(diào)按順序來(lái)做的 重要性，希望引起大家的注意。 PCB 的設(shè)計(jì)流程主要分為網(wǎng)表輸入、 布局、布線、檢查、復(fù)查、輸出六個(gè)步驟。一、網(wǎng)表輸入網(wǎng)表輸入有兩種方法，一種是使用 powerlogic 的 ole powerpcb conn ection功能，選擇send netlist,應(yīng)用ole功能，可以隨時(shí)保持原理 圖和 pcb

3、 圖的一致，盡量減少出錯(cuò)的可能。另一種方法是直接在 powerpcb 中裝載網(wǎng)表，選擇 file->import ，將原理圖生成的網(wǎng)表輸入 進(jìn)來(lái)。有時(shí)候會(huì)因?yàn)檎`操作或疏忽造成所畫(huà)的板子的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系與原理 圖不同，這時(shí)檢察核對(duì)是很有必要的。 所以畫(huà)完以后切不可急于交給 制版廠家，應(yīng)該先做核對(duì)，后再進(jìn)行后續(xù)工作。二、布局如果在原理圖設(shè)計(jì)階段就已經(jīng)把 pcb 的設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置好的話，就 不用再進(jìn)行設(shè)置這些規(guī)則了， 因?yàn)檩斎刖W(wǎng)表時(shí)， 設(shè)計(jì)規(guī)則已隨網(wǎng)表輸 入進(jìn) powerpcb 了。如果修改了設(shè)計(jì)規(guī)則，必須同步原理圖，保證原 理圖和 pcb 的一致。除了設(shè)計(jì)規(guī)則和層定義外， 還有一些規(guī)則需要設(shè) 置，p

4、cb設(shè)計(jì)規(guī)則、層定義、過(guò)孔設(shè)置、cam輸出設(shè)置已經(jīng)作成缺省 啟動(dòng)文件，名稱(chēng)為default.stp,網(wǎng)表輸入進(jìn)來(lái)以后，按照設(shè)計(jì)的實(shí)際 情況，把電源網(wǎng)絡(luò)和地分配給電源層和地層，并設(shè)置其它高級(jí)規(guī)則。 在所有的規(guī)則都設(shè)置好以后，在 powerlogic 中，使用 ole powerpcb conn ection的rules from pcb功能，更新原理圖中的規(guī)則設(shè)置， 保證原 理圖和pcb圖的規(guī)則一致。網(wǎng)表輸入以后，所有的元器件都會(huì)放在工 作區(qū)的零點(diǎn)，重疊在一起， 下一步的工作就是把這些元器件分開(kāi)，按 照一些規(guī)則擺放整齊，即元器件布局。 powerpcb 提供了兩種方法， 手工布局和自動(dòng)布局。手工

5、布局應(yīng)應(yīng)注意： （1）先放置與結(jié)構(gòu)有關(guān)的 固定位置的元器件，如電源插座、指示燈、開(kāi)關(guān)、連接件之類(lèi)，這些器件放置好后用軟件的LOCK功能將其鎖定， 使之以后不會(huì)被誤移 動(dòng)。再放置線路上的特殊元件和大的元器件，如發(fā)熱元件、變壓器、 IC 等，最后放置小器件。 （2）元件布局還要特別注意散熱問(wèn)題。對(duì) 于大功率電路， 應(yīng)該將那些發(fā)熱元件如功率管、 變壓器等盡量靠邊分 散布局放置，便于熱量散發(fā)，不要集中在一個(gè)地方，也不要高電容太 近以免使電解液過(guò)早老化。 盡可能縮短高頻元器件之間的連線設(shè)法減 少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾易受干擾的元器件不能相互 挨得太近輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。（3）重量超過(guò)15

6、g的元器件 應(yīng)當(dāng)用支架加以固定然后焊接那些又大又重發(fā)熱量多的元器件不宜 裝在印制板上而應(yīng)裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上且應(yīng)考慮散熱問(wèn)題熱敏元 件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。（ 4）對(duì)于電位器可調(diào)電感線圈可變電容器微動(dòng)開(kāi) 關(guān)等可調(diào)元件的布局應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求， 若是機(jī)內(nèi)調(diào)節(jié)應(yīng)放在印 制板上方便于調(diào)節(jié)的地方， 若是機(jī)外調(diào)節(jié)其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)箱 面板上的位置相適應(yīng)。三、布線布線是很重要的一環(huán)， 總結(jié)下認(rèn)為應(yīng)該注意：（ 1）兩面板布線時(shí)， 兩面的導(dǎo)線宜相互垂直、斜交、或彎曲走線，避免相互平行，以減小 寄生耦合；作為電路的輸人及輸出用的印制導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平 行，以免發(fā)生回授，在這些導(dǎo)線之間最好加接地線。（ 2）走線

7、拐角盡可能大于9 0度，杜絕9 0度以下的拐角，也盡量少用9 0度拐角， 盡量走在焊接面，特別是通孔工藝的PCB盡量少用過(guò)孔、 跳線。（3） 器件和走線不能太靠邊放， 一般的單面板多為紙質(zhì)板， 受力后容易斷 裂，如果在邊緣連線或放元器件就會(huì)受到影響（ 4）電源線設(shè)計(jì)根據(jù) 印制線路板電流的大小盡量加粗電源線寬度， 減少環(huán)路電阻， 尤其要 注意使電源線地線中的供電方向與數(shù)據(jù)信號(hào)的傳遞方向相反， 即從末 級(jí)向前級(jí)推進(jìn)的供電方式，這樣有助于增強(qiáng)抗噪聲能力。 （5）對(duì)模擬 電路來(lái)說(shuō)處理地的問(wèn)題是很重要的，地上產(chǎn)生的噪聲往往不便預(yù)料， 可是一旦產(chǎn)生將會(huì)帶來(lái)極大的麻煩，應(yīng)該未雨綢緞。對(duì)于功放電路， 極微小的

8、地噪聲都會(huì)因?yàn)楹蠹?jí)的放大對(duì)音質(zhì)產(chǎn)生明顯的影響； 在高精 度A/D轉(zhuǎn)換電路中，如果地線上有高頻分量存在將會(huì)產(chǎn)生一定的溫 漂，影響放大器的工作。這時(shí)可以在板子的4角加退藕電容，一腳和 板子上的地連，一腳連到安裝孔上去（通過(guò)螺釘和機(jī)殼連） ，這樣可 將此分量慮去，放大器及AD也就穩(wěn)定了。 （ 6）對(duì)一些重要信號(hào)，如 INTELHUB架構(gòu)中的HUELink, 共13根，頻率可達(dá) 2 3 3 MHZ，要求必須嚴(yán)格等長(zhǎng)，以消除時(shí)滯造成的隱患，這時(shí)， 蛇形走線是唯一的解決辦法。 （7）完成布線后,要做的就是對(duì)文字、 個(gè)別元件、走線做些調(diào)整以及敷銅（這項(xiàng)工作不宜太早,否則會(huì)影響 速度,又給布線帶來(lái)麻煩） ,同

9、樣是為了便于進(jìn)行生產(chǎn)、調(diào)試、維修。四、檢查檢查的項(xiàng)目有間距（clearanc®、連接性（connectivity）、高速規(guī) 則（high speed和電源層（plane）,這些項(xiàng)目可以選擇tools->verify design進(jìn)行。如果設(shè)置了高速規(guī)則，必須檢查，否則可以跳過(guò)這一項(xiàng)。檢查出錯(cuò)誤，必須修改布局和布線。 On-line 選卡：主要用于繪制 PCB 圖過(guò)程中隨時(shí)進(jìn)行規(guī)則檢查。另外設(shè)置完成后，單擊 RunDRC 按鈕， 即生成設(shè)計(jì)規(guī)則檢查報(bào)告。注意：有些錯(cuò)誤可以忽略，例如有些接插 件的 outline 的一部分放在了板框外，檢查間距時(shí)會(huì)出錯(cuò)；另外每次 修改過(guò)走線和過(guò)孔之

10、后，都要重新覆銅一次。五、復(fù)查復(fù)查根據(jù)“ pcb 檢查表”，內(nèi)容包括設(shè)計(jì)規(guī)則，層定義、線寬、 間距、焊盤(pán)、過(guò)孔設(shè)置；還要重點(diǎn)復(fù)查器件布局的合理性，電源、地 線網(wǎng)絡(luò)的走線， 高速時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的走線與屏蔽， 去耦電容的擺放和連接 等。復(fù)查不合格，設(shè)計(jì)者要修改布局和布線，合格之后，復(fù)查者和設(shè) 計(jì)者分別簽字。六、設(shè)計(jì)輸出pcb設(shè)計(jì)輸出注意事項(xiàng)：需要輸出的層有布線層電源層、絲印層、 阻焊層，所有光繪文件輸出以后，打開(kāi)并打印。此外，在 PCB 文件 中加漢字的方法有很多種，我比較喜歡的方法還是下面將要介紹的：A.前提條件：您的PC中應(yīng)安裝有Protel99軟件并能正常運(yùn)行.B.步驟：將windows目錄中的c

11、lient99.rcs英文菜單文件copy到另一目錄下保 存起來(lái); 解包后將其中的 client99.rcs 復(fù)制到 windows 目錄下 ;再將其 他文件復(fù)制到 Design Explorer 99 目錄中；重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)后運(yùn)行 Protel99即會(huì)出現(xiàn)中文菜單，在放置漢字菜單中可實(shí)現(xiàn)加漢字功能。綜上所述這些只是前期的軟件制作過(guò)程，接下來(lái)才是實(shí)物制作！制造流程PCB的制造過(guò)程由玻璃環(huán)氧樹(shù)脂(Glass Epoxy )或 類(lèi)似材質(zhì)制成的基板開(kāi)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(jī)的布線.我我們采用負(fù)片轉(zhuǎn)印(Subtractive transfer )方式將工作底片表現(xiàn)在金

12、屬導(dǎo)體上.這項(xiàng)技巧是將整個(gè)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)印(Additive 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(guò)我我們?cè)谶@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(huì)鋪上銅箔.如果制作 的是多層板.接下來(lái)的步驟則會(huì)將這些板子黏在一起.影像(成形/ 導(dǎo)線制作).續(xù)正光阻劑(positive photoresist )是由感光劑制成 的.它在照明下會(huì)溶解(負(fù)光阻劑則是如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)照明就會(huì)分解).有很多方式可以處理銅表面的光阻劑.不過(guò)最普遍的方式是將它加熱.并在含有光阻劑的表面上滾動(dòng)(稱(chēng)作干膜

13、光阻劑).它也可以用液 態(tài)的方式噴在上頭.不過(guò)干膜式提供比較高的分辨率也可以制作出 比較細(xì)的導(dǎo)線.遮光罩只是一個(gè)制造中 PCB層的模板.在PCB板上 的光阻劑經(jīng)過(guò)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(huì)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(guò)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(guò)氧化氫(Sulfuric Acid + HydrogenPeroxide ).和氯化銅(Cu

14、pric Chloride ) 等.蝕刻結(jié)束后將剩下的 光阻劑去除掉.這稱(chēng)作脫膜(Stripping )程序.這項(xiàng)步驟可以同時(shí)作 兩面的布線鉆孔與電鍍?nèi)绻谱鞯氖嵌鄬?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(guò)這個(gè)步驟.那么就沒(méi)辦法互相連接 了.在根據(jù)鉆孔需求由機(jī)器設(shè) 備鉆孔之后.孔璧里頭必須經(jīng)過(guò)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(kāi)始電鍍之前.必須先清掉孔內(nèi)的雜物.這是因?yàn)闃?shù)脂環(huán)氧物在加熱后會(huì)產(chǎn)生一些化學(xué)變化 而它它會(huì)覆蓋住內(nèi)部 P

15、CB層.所以要先清掉.清除與電鍍動(dòng)作都會(huì)在 化學(xué)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(dòng)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(guò)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(lái)將阻焊漆覆蓋在最外層的布線上.這樣一來(lái)布線就不會(huì)接觸到電鍍部份外了.網(wǎng)版印刷面則印在其上.以標(biāo)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(huì)減 低可焊性或是電流連接的穩(wěn)定性.金手指部份通常會(huì)鍍上金.這樣在 插入擴(kuò)充槽時(shí).才能確保高品質(zhì)的電流連接.測(cè)試測(cè)試PCB是否有短

16、 路或是斷路的狀況.可以使用光學(xué)或電子方式測(cè)試.光學(xué)方式采用掃 描以找出各層的缺陷.電子測(cè)試則通常用飛針探測(cè)儀(Flying-Probe ) 來(lái)檢查所有連接.電子測(cè)試在尋找短路或斷路比較準(zhǔn)確.不過(guò)光學(xué)測(cè) 試可以更容易偵測(cè)到導(dǎo)體間不正確空隙的問(wèn)題 . 零件安裝與焊接最 后一項(xiàng)步驟就是安裝與焊接各零件了 .無(wú)論是 THT 與 SMT 零件都利 用機(jī)器設(shè)備來(lái)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(lái)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