在当今电子行业中,印制电路板几乎无处不在,小到电子手表、计算器、通用电脑,大到计算机、通讯电子设备、航空、航天、**武器系统,只要有集成电路等电子元器件,它们之间的电气互联都离不开印制电路板。同样,在我们公司的大部分产品上也都用到了印制电路板,它不仅提供了集成电路等各种电子元器件固定装配的机械支撑、实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘,提供所要求的电气特性,如特性阻抗等,同时也为自动锡焊提供阻焊图形,为元器件插装、粘装、检查、维修等提供识别字符和标记图形。
印制电路板又称PCB(英文Printed Circuit Board的简称)。通常把在绝缘材料上,按预定设计制成印制线路、印制元件或两者组合而成的导电图形称为印制电路;而在绝缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形,称为印制线路;把印制电路或印制线路的成品板称为印制线路板,也称印制板。
印制板通常可以分为单面板、双面板和多层板,其中又以双面板(两层板)的使用*为广泛,因此这里就以双面板为例进行印制板工艺流程的说明。总体说来,印制板的制作可以概括为下列几个主要步骤:光绘、下料及冲钻基准孔、化学镀铜、蚀刻、电气通断检验、通孔及沉铜、覆阻焊层、铣边等。具体流程如图1所示:
图1 双层PCB制作工艺流程
从上图中可以看出,在印制板制作的这些步骤中光绘是极其重要的一个环节。光绘操作中将印制板的所有层面(如Top Layer 、Bottom Layer等)通过感光底片制作成生产用的网版底片,每一层都有一张。由于采用了感光材料,因此对印制板本身的布线也有相应要求,如导线之间的间距、覆铜层网格的大小等,不能小于光绘允许的*小分辨率。有了这些底片(菲林)才可以继续下面的各个工艺步骤。
PCB所用材料(又称基材)是由纸基(常用于单面板)或玻璃布基(常用于双层板或多层板)预浸酚醛或环氧树脂,表层一面或两面粘上覆铜箔再层压固化而成的。在经过电镀、网印、蚀刻一系列操作后,PCB需要进行电气通断性能的检验。怎样理解这个步骤的含义及作用呢?就像我们在布PCB图时经常提到的网络线一样,属于同一个网络的连线必须连接在一起,而非同一个网络的连线不能连接在一起。通过光绘过程中制作形成的一套插针模板对印制板上铜导线的几个网络点之间进行通断检测,任意两个点间的通与断的情况都是**的。PCB只有经过电气通断性能检验,其品质性能才能得以保证,因此电气通断性能检验这一操作步骤在PCB制作过程中起着关键作用。
在通孔及沉铜操作中,前者就是将穿孔元器件管脚在印制板上所处位置进行打孔操作,所用钻头有一系列规格,主要按直径进行划分,例如:PCB图上焊盘孔径28mil,打孔钻头就用0.7规格(即0.7mm直径);焊盘孔径32mil,打孔钻头就用0.8规格;假如焊盘孔径30mil,打孔钻头依然选用0.8规格(取用偏大规格)。过孔的处理方式与打孔相同。沉铜就是在打孔完成后对焊盘孔及过孔进行金属化的操作:打孔操作完成后孔的内壁是裸露的,没有可焊性,在裸露的孔内壁上镀上一层金属铜,使其与两面的焊盘连接。综上所述,由于沉铜的因素,实际焊盘的孔径与设计相比可能会略微偏小一点。
PCB除了需要锡焊的焊盘等部分外,其余部分的表面有一层耐波峰焊的阻焊膜。其表面阻焊膜多数为绿色,有少数采用黄色、黑色、蓝色等。在PCB行业常把阻焊油叫作绿油,其作用是防止波峰焊时产生桥接现象,提高焊接质量和节约焊料等,是印制板的长久性保护层,能起到防潮、防腐蚀、防霉和机械擦伤等作用。从外观看,表面光滑明亮的绿色阻焊膜,为菲林对板感光热固化绿油,不但外观比较美观,更重要的是其焊盘**度较高,从而提高了焊点质量的可靠性;相反网印阻焊油就比较差。
印制板在加工步骤中,还需对其规格做作出相关说明,内容包括:板材厚度、铜箔厚度、孔径大小等。板材厚度的种类一般分为:0.5、0.8、1.0、1.2、1.5、1.6、2.0、2.5、3.0(单位:mm),在不特殊说明的情况下,默认值为1.6mm;铜箔厚度:18~72µm,在不特殊说明的情况下,默认值为36µm;孔径大小≥0.3mm。确定了上述各项指标后,就要对其进行铣边操作(外形加工),铣边需要注意应按照印制板的哪一层进行,一般按照机械层进行该项操作。
*后的步骤是对印制板进行一次电气通断性能的测试,合格后才能出厂。
综上所述,我们可以了解到如今高新技术的PCB已经不是我们以前观念中的传统印制电路板,传统网印线路图形技术已不能满足现代高集成度的要求,因此现在的PCB可以称为光刻线路板。