(電子產(chǎn)品案例實(shí)踐)第6章印刷電路板制作

第6章印刷電路板制作6.1輸出文件6.2制作印刷電路板的工藝流程6.3手工制作小音箱單面電路板小結(jié)6.1輸出文件

1.輸出元件清單

翻開完整的原理圖文件Sheet1.Sch，有兩種方法輸出元件清單。

1)通過Edit|ExporttoSpread菜單生成元件清單

在原理圖編輯器中，選擇菜單Edit|ExporttoSpread，彈出原理圖輸出向?qū)Т翱?，如圖6.1所示。圖6.1原理圖輸出向?qū)Т翱邳c(diǎn)擊Next按鈕，選擇需要輸出的內(nèi)容。由于需要輸出元件的屬性，因此在復(fù)選框中選中Part。窗口中共顯示有31個(gè)元件，如圖6.2所示。圖6.2選擇需要輸出的內(nèi)容再次點(diǎn)擊Next按鈕，進(jìn)入需要輸出元件屬性的選擇窗口。由于我們要顯示元件的根本屬性，因此選擇輸出元件的Description、Designator、FootPrint和PartType屬性，如圖6.3所示。

如果需要輸出元件的其他屬性，可以點(diǎn)擊復(fù)選框增加輸出屬性。屬性選擇完畢后，點(diǎn)擊Next按鈕，彈出結(jié)束框提示輸出設(shè)置完畢，此時(shí)點(diǎn)擊Finish按鈕，就自動(dòng)生成Sheet1.xls電子表單，如圖6.4所示。圖6.3選擇需要輸出元件的屬性圖6.4輸出的電子表單Sheet1.xls圖6.5解除電子表單文件的保護(hù)2)通過Reports|BillofMaterial菜單輸出元件列表

如圖6.6所示，對于層次原理圖我們可以選擇Project輸出元件清單。但對于小音箱電路來說，僅有Sheet1.Sch原理圖文件，因此選擇Sheet選項(xiàng)輸出原理圖中的元件清單即可，點(diǎn)擊Next按鈕進(jìn)入清單項(xiàng)選擇項(xiàng)窗口，如圖6.7所示。圖6.6通過菜單Reports輸出元件列表圖6.7元件清單項(xiàng)選擇項(xiàng)窗口圖6.8元件清單欄目名稱設(shè)置窗口圖6.9輸出的電子表單

2.輸出電路板文件

當(dāng)進(jìn)入PCB制板廠進(jìn)行電路板加工時(shí)，一般不會(huì)提交整個(gè)ddb設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫，通常只要輸出需要制板的PCB文件即可。點(diǎn)擊主菜單欄中的箭頭標(biāo)簽，如圖6.10所示。圖6.10主菜單欄的箭頭標(biāo)簽圖6.11Preferences設(shè)置窗口圖6.12自動(dòng)保存設(shè)置窗口6.2制作印刷電路板的工藝流程

1.剛性印刷板的基板

工業(yè)制作印刷電路板分剛性印刷板、撓性印刷板和剛性撓性相結(jié)合的印刷板，以下介紹的都是剛性印刷板電路的制作。印刷線路板使用的主要原材料有三種，分別是銅箔、基材和樹脂；輔助材料包括保護(hù)性涂覆層、組裝印刷電路時(shí)使用的焊料、打印標(biāo)志用的油墨或油漆等。2.剛性印刷板制作工藝

剛性印刷板的根本制作工藝可以分為減成法、加成法和半加成法三大類型。圖6.13采用減成法形成導(dǎo)體圖形的工藝流程圖圖6.14采用加成法形成導(dǎo)體圖形的工藝流程圖圖6.15采用半加成法形成導(dǎo)體圖形的工藝流程圖3.單面剛性印刷板

圖6.16是單面剛性印刷電路板的結(jié)構(gòu)和照片。因?yàn)閱蚊鎰傂杂∷鍍H在絕緣基板的一側(cè)外表上形成導(dǎo)電圖形，所以只需腐蝕單面覆銅板就可以制成單面印刷板，經(jīng)過焊接電子元件后就構(gòu)成單面印刷電路了。圖6.16單面剛性印刷電路板的結(jié)構(gòu)和照片圖6.17單面剛性印刷板的制作工藝過程示意圖

4.雙面剛性印刷板

雙面剛性印刷電路板，又稱雙層剛性印刷電路板，簡稱雙面板。圖6.18所示是雙面板的結(jié)構(gòu)和照片。它是通過腐蝕雙面覆銅板在絕緣基板的上下兩面形成導(dǎo)體圖形的印刷電路板，因而允許制作導(dǎo)體圖形交錯(cuò)的電路，組裝密度也明顯高于單面板。圖6.18雙面板的結(jié)構(gòu)和照片圖6.19雙面板的制作工藝示意圖5.各工序制作工藝

1)預(yù)處理

預(yù)處理就是通過機(jī)械研磨和化學(xué)清洗的方法處理雙面板的銅箔外表。機(jī)械研磨可除掉銅箔外表的凹凸、大的劃痕和污垢等幾何缺陷，化學(xué)清洗主要用于去掉氧化膜、油污和指痕等化學(xué)污染物。2)鉆孔

數(shù)控鉆床完成鉆孔工序。這里的鉆孔是指鉆焊盤的孔，鉆孔的位置、精度與孔的直徑、鉆頭直徑、鉆頭轉(zhuǎn)速、鉆進(jìn)速度、鉆頭更換有關(guān)，而且與周圍的最近焊盤的距離、尺寸有關(guān)。一般數(shù)控鉆孔的控制數(shù)據(jù)由計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAD中的計(jì)算機(jī)輔助制造加工(CAM)系統(tǒng)提供。3)鍍銅

要實(shí)現(xiàn)印刷電路板不同電氣層之間的電氣連接，常見的方法是將焊盤孔內(nèi)的內(nèi)壁鍍銅。首先進(jìn)行孔內(nèi)壁的清潔處理，然后實(shí)施孔內(nèi)化學(xué)鍍銅，最后實(shí)現(xiàn)孔內(nèi)電鍍鍍銅。

處理孔內(nèi)壁的樹脂殘?jiān)脑硪话闶?，首先?jīng)過高壓水流清洗和超聲波清洗等物理清洗，然后再進(jìn)行化學(xué)清洗。4)形成導(dǎo)電圖形

首先要在銅箔外表形成光致抗蝕層，光致抗蝕材料的作用是經(jīng)過曝光和顯影后，將需要制作導(dǎo)體圖形局部的銅箔外表保護(hù)起來，也就是說，將該局部的光致抗蝕材料保存下來；而將需要腐蝕掉的銅箔外表的光致抗蝕材料除去，以便通過后續(xù)工序的腐蝕，形成需要的導(dǎo)體圖形。5)阻焊保護(hù)層

在將印刷電路板組裝成印刷電路的過程中，為了防止焊料在焊接時(shí)無規(guī)那么地流動(dòng)，以及維持導(dǎo)體圖形之間的絕緣特性，并保護(hù)非焊接部位的導(dǎo)體以及作為球柵陣列封裝中模塊的襯料，都需要在印刷電路板外層導(dǎo)體圖形局部的外表覆蓋上保護(hù)用的樹脂層，這種樹脂層被稱為阻焊保護(hù)層。6)絲網(wǎng)印刷

利用絲網(wǎng)印刷板上圖文局部網(wǎng)孔透油墨，非圖文局部網(wǎng)孔不透墨的根本原理進(jìn)行絲網(wǎng)印刷。印刷時(shí)在絲網(wǎng)印刷板一端上倒入油墨，用刮印刮板在絲網(wǎng)印刷板上的油墨部位施加一定壓力，同時(shí)朝絲網(wǎng)印刷板另一端移動(dòng)。油墨在移動(dòng)中被刮板從圖文局部的網(wǎng)孔中擠壓到承印物上，刮板刮過整個(gè)板面后抬起，同時(shí)絲網(wǎng)印刷板也抬起，至此為一個(gè)印刷行程。

絲網(wǎng)印刷在印刷電路板制作中的應(yīng)用主要有以下三個(gè)方面：PCB外表阻焊層的印刷：PCB圖形轉(zhuǎn)移過程和抗蝕抗電鍍層的印刷；PCB外表標(biāo)記符號(hào)的印刷。7)外形加工工藝

為了適應(yīng)部件結(jié)構(gòu)或者整機(jī)總裝結(jié)構(gòu)的需要，印刷電路板最后還應(yīng)當(dāng)進(jìn)行最后的機(jī)械加工。圖6.20繪出了幾種常見的印刷電路板外形加工形狀，它們包括V形槽、口形槽、楔形端面、定位孔和裝配螺絲孔等。外形加工完成后，印刷電路板加工就完成了。經(jīng)過電路板檢查工序并合格后，就可以送去進(jìn)行組裝。圖6.20常見的印刷電路板外形加工形狀6.印刷電路板的成品檢查

1)電導(dǎo)通檢查與電性能檢查

提供電連接功能是對印刷電路板的根本要求，因此對其導(dǎo)體圖形的導(dǎo)通性能以及絕緣性能、阻抗特性、耐電壓特性、高頻特性、交調(diào)失真特性、電磁屏蔽特性等應(yīng)當(dāng)全部檢查。檢查過程可以是自動(dòng)的，也可以是手工的。圖6.21印刷電路板的檢測方式2)外觀檢查、尺寸檢查和機(jī)械檢查

印刷電路板外觀檢查中一些常見的缺陷如圖6.22所示。圖6.22印刷電路板外觀檢查中一些常見的缺陷6.3手工制作小音箱單面電路板

1.打印電路板文件

1)生成打印預(yù)覽文件

翻開PCB2.PCB文件，點(diǎn)擊主工具欄中的打印小圖標(biāo)，或者選擇File|Print/Preview…菜單，生成PreviewPCB2.PPC打印預(yù)覽文件，如圖6.23所示。圖6.23生成打印預(yù)覽文件2)設(shè)置打印機(jī)屬性

在BrowsePCBPrint欄下，鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊第一行的打印機(jī)名稱，選擇彈出菜單中的Properties菜單項(xiàng)選擇項(xiàng)，出現(xiàn)PCBPrintOptions(PCB打印機(jī)屬性設(shè)置窗口)，如圖6.24所示。圖6.24打印機(jī)屬性設(shè)置窗口3)設(shè)置打印PCB格式

在BrowsePCBPrint欄下，鼠標(biāo)右鍵點(diǎn)擊第二行“MultilayerCompositePrint〞，選擇彈出菜單中的Properties菜單項(xiàng)選擇項(xiàng)，出現(xiàn)PrintoutProperties(打印輸出屬性設(shè)置窗口)，如圖6.25所示。圖6.25打印輸出屬性設(shè)置窗口圖6.26打印完畢的PCB4)打印

因?yàn)槲覀冇酶泄獍逯谱餍∫粝潆娐?，所以一定要用透明的紙打印PCB。最好是選擇透明的菲林并用激光打印機(jī)來打印，這樣打印出來的效果非常好，完全滿足一般的電路板制作要求。打印在透明菲林上的PCB結(jié)果如圖6.27所示。圖6.27打印在透明菲林上的PCB結(jié)果

2.曝光

沒使用過的感光板銅皮面會(huì)有一層白色不透明的保護(hù)膜。用刀子將曝光板裁成所需要的大小，并把毛邊刮掉，再將保護(hù)膜撕掉。去掉保護(hù)膜的感光板銅皮面被一層綠色的化學(xué)物質(zhì)所覆蓋，這層綠色的東西就是感光膜，如圖6.28所示。圖6.28感光板及保護(hù)膜圖6.29感光板放置圖6.30曝光機(jī)曝光3.顯像

曝光的下一步是顯像，顯像需要用顯像液。電路板曝光后要盡快進(jìn)行顯像工作，因此最好在電路板曝光的同時(shí)配制顯像液。

我們用到的顯像劑是粉末狀的，在一個(gè)塑料盆中首先參加顯像劑，然后按1∶20的比例加水搖勻，使顯影劑充分溶解在水中配制成顯影液，如圖6.31所示。特別要注意不能用金屬材料的盆，不要用純潔水，用一般自來水配制顯影液即可。圖6.31將顯像劑倒入盆中，加水搖動(dòng)使顯像劑充分溶解圖6.32線路漸漸顯露

4.蝕刻電路板

將三氯化鐵放入塑料盆中，按250g三氯化鐵配1500～2000cc水的比例進(jìn)行調(diào)配，如圖6.33所示。用熱水可加快蝕刻速度，節(jié)約時(shí)間。圖6.33調(diào)配三氯化鐵圖6.34蝕刻的過程中要不停地晃動(dòng)盆子圖6.35蝕刻好的電路板5.鉆孔

用小電鉆對零件孔或需要鉆孔的地方進(jìn)行鉆孔，如圖6.36所示，鉆孔后的電路板就可以進(jìn)行零件裝配焊接了。感光板可以直接焊接，綠色的感光膜不必去除，如需去除可用酒精或天那水等進(jìn)行擦洗。

至此，全部的工作均已完成，一塊漂亮的電路板就呈現(xiàn)在眼前了，如圖6.37所示。用感光板制作電路板比較簡單實(shí)用，而且做出來的板比較美觀，精度高。缺乏之處是本錢略高，感光板不易買到等，但這不失為一種手工制作電路板的好方法。圖6.36鉆孔圖6.37電路板的正面

6.檢查電路板

小音箱單面板制作完成以后，為了保證正確的電氣連接，我們需要經(jīng)過最后一步的電路板檢查工序。如6.2節(jié)中所說，電路板檢查包括外觀、尺寸和電氣的檢查。小結(jié)

1.讀者在學(xué)習(xí)6.2節(jié)制作印刷電路板工藝流程的內(nèi)容時(shí)，建議與5.1節(jié)的印刷電路板的層概念結(jié)合起來學(xué)習(xí)，這兩節(jié)內(nèi)容是相對應(yīng)的。例如：基材就是MechanicalLayers(機(jī)械層)；正面和反面的銅電氣線就是TopLayer(頂層信號(hào)層)和BottomLayer(底層信號(hào)層)；然后在需要焊接的銅上涂PasteMask(助焊層)；在所有不要焊接的地方涂SolderMask(阻焊層)