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第4讲 印制电路板制作工艺

PCB项目设计结束后的下一步工作是交付生产厂商制造。向生产商提供 什么样的文件受多方面因素的影响,这是很实际的问题。
就生产商而言,生产设备和生产技术往往彼此不一,相差悬殊,在此粗 略地将其分成两类:一种是工艺设备比较落后的小厂,这些小厂的生产 过程大量采用手工操作方式,生产的是档次较低的产品,这类工厂更习 惯于接受客户的打印稿。通过照相制版,获取用于制作丝网的负片,进 而通过丝网印刷的方式将PCB板图印制到覆铜板上,再通过腐蚀、钻孔 等数十个工序完成PCB的生产。制版效果的好坏从根本上决定最终产品 的质量,显然,作为最原始样本的打印件,打印质量至关重要。客户提 供的打印稿,一般是4∶1的比例放大稿,即PCB的打印长、宽分别是实 际长宽的2倍,但这并不绝对,假如PCB印制导线本身较宽并且布线密度 又很低,则没有放大的必要。
对于多层板,相对而言,能从PCB实物中看到的板层更有打印价值。如 果该多层PCB所有元件都集中于顶层一侧,打印任务及配置可以参照双 层板。如果PCB元件采用双面安装,应该增加一个打印任务,即将底层 丝印层打印出来。当然,也有一些双面板会采用双面安装(通常是双面贴) 的方式,处理方法与此相同。
4.2 PCB的交付
但这并不意味着把所有的层一一分开打印就是正确的做法。 一方面,各层之间存在的或多或少的关联被人为切断,不利于阅读或出
于特殊目的的使用。以一块双层板为例,如果将顶层、底层及顶层丝印 层等均作单独打印,那么,每层的对象在PCB上的位置以及不同层对象 之间的相对位置将很难搞清。
另一方面,一些层所包含的信息为生产加工所必须,但对于并不介入生 产过程的设计者而言,将它们单独打印出来几乎毫无意义,比如阻焊层、 助焊层、多维层及多层板的内部信号层等。
第4讲 印制电路板制作工艺
4.1 PCB文档的打印
对一个PCB设计项目而言,为了保存资料、检查或者是为了 交付生产等目的,在设计完成后以及设计过程中,都经常需 要将PCB板图打印输出。
Protel 2004的打印功能允许各种复杂的设置。从最为实用的 角度讲,允许任选一个层单独打印,也允许将多个层作为一 组打印,如何合理地进行打印配置将是一个关键的问题。
4、对IC的脚位的定位要准确,钻孔时不要钻偏,故一般采用钻孔后贴胶的 制板方式。
5、为了提高手工制版工艺水平,也可在插孔上设置圆形焊盘,这可采圆形 贴胶片或采用油漆先在孔位上制作圆形焊盘,待油漆干了,再进行贴线条, 也可以采用油漆画线条,一般可用鸭嘴笔作画线条工作。
(二)印刷板制作工艺流程
制板工艺程序:修整板周边尺寸--复制--钻孔定位--贴胶--腐蚀--清洗--去 胶--细砂纸擦光亮--涂松香水。
用同样的方法删除顶层丝印层及多维层,此时只剩下顶层(TopLayer)和 禁止布线层(KeepOutLayer)。为了打印结果能更接近于真实的PCB视图, 应将PCB的钻孔显示出来。为此选中该对话框中的【孔】复选框。至此 完成了顶层打印的配置。
此时单击【确认】按钮,可以看到顶层打印的效果。
图4.6 打开PCB打印输出属性设置面板
因此,我们所要的顶层图纸实际配置为“顶层+禁止布线 层”,底层图纸实际配置为“底层+禁止布线层”,顶层丝 印层则为“顶层丝印层+禁止布线层”。
图4.5 系统默认配置方式下的打印效果图
具体操作步骤如下:
(1) 在该预览窗口的任意位置右击,系统弹出快捷菜单,选择【配置】 选项。系统弹出【PCB打印输出属性】设置对话框。该对话框显示当前 包含一个名为Multilayer Composite Print(多层复合打印)的打印任务,其 中包含当前使用的所有板层。
图4.7 【PCB打印输出属性】对话框
图4.8 删除底层
图4.9 底层删除确认提示框
图4.10 顶层配置后的结果
图4.11 顶层打印效果
(3) 增加底层打印任务。重新打开【PCB打印输出属性】设置对话框, 在该对话框任意空白区域右击,系统弹出快捷菜单,选择【插入打印输 出】选项。
系统新建默认名为New PrintOut 1的打印任务,将鼠标指针移到New PrintOut 1上右击,系统弹出快捷菜单,选择【插入层】选项。系统弹出 【层属性】设置对话框,在【打印层次类型】下拉列表框中选择 BottomLayer选项。
图4.19 选择【页面设定】选项
图4.20 页面设置
图4.21 选择【打印设定】选项
图4.22 选择【打印设定】选项
(3)打印 以上两项正确设置后,即可进行
打印。在打印预览窗的任意处右 击,系统弹出快捷菜单,选择 【打印】选项。
系统再次弹出打印机设置面板, 单击【确认】按钮,开始打印。
图4.23 选择【打印】选项
4.3 印制线路板制作工艺流程
一、手工制作
(一)印刷电路板基本制作方法 1、用复写纸将布线图复制到复铜板上:复制前应先用锉刀将复铜板四
周边缘锉至平直整齐,而且尺寸尽量与设计图纸尺寸相符,并将复写纸裁 成与复铜板一样的尺寸,为了防止在复制过程中产生图纸移动,故要求用 胶纸将图纸左右两端与印刷板贴紧。 2、先用钻床将元件插孔钻好—一般插孔直径为0.9-1MM左右,可采用直 径为1MM的钻头较适中,如果钻孔太大将影响焊点质量,但对于少数元件 脚较粗的插孔,例如电位器脚孔,则需用直径为1.2MM以上的钻头钻孔。 3、贴胶纸:先用刀片将封箱胶纸切成0.5-2.0MM,3-4MM多种宽度的胶纸 条后再进行贴胶,贴胶时应根据线条所通过的电流大小及线条间的间隙来 适当选择线条的宽容。
打开打印预览窗,在其中的任意地方单击鼠标右键,系统弹出快捷菜单, 选择【页面设定】选项。
系统弹出页面设置面板,其中包括纸张大小设置、打印方向设置、打印 比例模式及比例系数设置、矫正系数设置以及颜色设置等。如设置【刻 度模式】设置为Scaled Print(比例打印),【刻度】设置为1,即1∶1的比 例,【修正】设置为1,即无需矫正,【彩色组】设置为单色,A4幅面, 横向打印。页面设置结束,单击【确认】按钮返回打印预览窗口。 (2) 打印机设置
(2) 将当前打印任务作为顶层。为此需要删除其中无关的3个板层,即 底层(BottomLayer)、顶层丝印层(TopOverlay)和多维层(MultiLayer)。
先删除底层,用鼠标在BottomLayer上右击,系统弹出快捷菜单,选择 【删除】选项。系统弹出确认提示框,单击Yes按钮,底层即被删除。
4.1 PCB文档的打印
4.1.1 双层板的打印 1、打开文件,在编辑区任意位置右击,系统弹出快捷菜单,
选择【PCB板层次颜色】选项,系统弹出【板层和颜色】设 置对话框,单击【选择使用的】按钮后,单击【确认】按钮 返回,将当前PCB没有使用的层给去掉,只保留当前实际使 用的板层。
图4.1 Routed Board 1.pcbdoc的原始板层 图4.2 打开板层设置面板
4.1.2 单层板及多层板的打印
相对于双层板而言,单层板的打印要简单得多。在单层板比较简单、印 制导线密度较低的情况下,可以将所有的层一并打印,通常这不会造成 混乱,如果采用彩色打印方式、打印效果将更不成问题,甚至于,当选 择灰度打印时,在顶层丝印层本身较淡的情况下,将元件轮廓与印制导 线区分开来也并不困难。如果需要的话,当然还可以将底层和顶层丝印 层分别打印,与双层板打印类似,描述PCB轮廓的板层应该被配置在任 何一个打印任务中。
由于PCB的板图文件基于层的设计及管理模式,在默认方式 下,Protel 2004会将当前PCB文件中所有激活的工作层(不管 你是否真的用到,也不管在编辑区显示与否)一并打印。
除非该文件极其简单,比如少数单层板,否则,在绝大多数情况下,印 制导线交叉混叠不会符合设计者的打印意图,结果就可能毫无意义。
图4.12 插入(增加)新的打印任务
图4.13 插入(增加)板层
图4.14 选择BottomLayer选项
图4.15 打印任务的板层配置结果
图4.16 3个打印任务的预览
图4.17 底层打印效果图
图4.18 顶层丝印层打印效果图
3. 打印
打印之前需要对页面以及打印机进行设置。
(1) 页面设置
对于设计人员来讲,往往对生产并不熟悉,所以自行处理的生产文件很 可能并不恰当,比如Protel 2004允许设计者自由地设置各种各样的孔径, 但是用于钻孔的钻头是标准件,规格不可能是任意的。所以,对于绝大 多数设计者而言,直接交付PCB文档即可。
目前普遍采用的交付方式,往往是一个简单快捷的E-mail。通常,生产 商会首先为客户打样并等待客户的反馈信息,在客户检查及试用没有问 题后才开始批量生产。
在打印预览窗口的任意处右击,系统弹出快捷菜单,选择【打印设定】 选项。
系统弹出打印机设置面板,其中包括打印机选择、打印机属性设置等, 如何设置取决于设备的配置状况及打印的意愿。值得注意的是,在【打 印范围】选择组中的【当前页】单选按钮指打印预览窗中高亮显示的任 务。单击【确认】按钮确认,返回打印预览窗口。
图4.3 板层设置对话框
图4.4 当前实际使用的板层
2、打印预览及配置
单击【文件】|【打印预览】命令,系统弹出打印预览窗口。 这是系统默认配置方式下的打印效果图,板层的对象交叉混 叠。
我们需要打印3份图纸,一份是顶层的布线情况,一份是底 层的布线情况,一份是顶层丝印层的元件布局情况。
分开打印,每张图纸中包含PCB的轮廓线。PCB的轮廓线没 有专门在机械层绘制及标注,禁止布线层的图形充当了所要 的轮廓线的角色。
5、腐蚀完成后,应用自来水冲洗干净,并将胶纸去掉,把印刷板抹干。 6、用细砂布将印刷板复铜面擦至光亮为止,然后立即涂上松香溶液。
二、机械制板
机械制板的工艺流程较多,根据雕刻机的选用、板的选用、制板的方式 等不多也各有不同,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。
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