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1、第10章 PCB板制作工艺第第1010章章 PCBPCB板制作工艺板制作工艺10.1 PCB制板检查制板检查（1）检查PCB布局正确、合理;（2）根据实际元件为各原理图元件输入合适的引脚封装;（3）根据电器外壳尺寸或设计要求规划电路板的形状和尺寸;（4）根据PCB电路板元件密度高低和布线复杂程度确定电路板的种类;（5）测量电路中有定位要求元件的定位尺寸，如电位器、各种插孔距离电路板边框的距离，安装孔的尺寸和定位等。10.2 PCB制板预处理制板预处理1、首先制定若干标准：（1）PCB外形及开槽等采用Mechanical1(机械1层)（2）PCB尺寸标注为Mechanical2(机械2层)或者设
2、为Mechanical4(机械4层)（3）PCB碳膜层为Mechanical3(机械3层)，特别说明在PCB的拼板文件Mechanical1外必须增加对该层的描述，描述内容为CARBONLAYER并且文字与碳膜在同一层。2.在生成GERBER文件之前，需要对原始的PCB文件作预处理，下面说明几个常见的预处理：（1）增加PCB工艺边。（2）增加邮票孔。（3）增加机插孔。（4）增加贴片用的定位孔，这个定位孔正常也可以单板PCB文件中添加。（5）增加钻孔描述：首先在DRILLDRAWNING（钻孔描述层）增加一个字符串，设定TEXT内容为.LEGEND，该字符串放置在PCB图的机械层外边合适的位置，
3、当生成GERBER文件时该处将会标识出钻孔孔径的大小数量等信息，这些信息不能在机械1层内。（6）增加尺寸标注：尺寸标注要求放置在Mechanical2(机械2层)，尺寸标注主要用于进厂检验使用。（7）设定原点：点击Edit-Origin-Set一般原点设置外形的左下角。10.2.1 Gerber文件生成文件生成1、新建GERBER文件，在PCB设计环境中选择File-FabricationOutputs-GerberFiles，如图所示。2、General设置，正常我们的精度要求不是很高，所以正常设置如图所示。3、Layers设置，选择你所需要的Layers，如图所示。4、钻孔文件，主要提示钻
4、孔描述的方案及字符高度，可选图像符号/字符/孔径尺寸三种，推荐选择图像符号或者字符，钻孔描述的字符高度可设置为1.5，以便打印后检验。5、Apertures和Advanced都采用默认方式即可。6、点击OK，即生成CAM文件。7、点击File-Export-Gerber，弹出下图。8、图10-6中Format设置为RS-274-X。其它可以采用默认，点击OK，把Gerber文件保存到指定的目录。10.2.2 钻孔文件生成钻孔文件生成1、输出钻孔数据文本回到拼板的PCB文件，点击File-FabricationOutputs-NCDrillFiles，如图中Units与Format与上文Gerb
5、er文件设置相同。其它按默认设置，不变。完成设置后同样导出保存。2、生成钻孔数据打开Create-DCM双面电路板雕刻软件，如图，打开刚导出的钻孔数据，默认为底层钻孔。检查线路层、焊盘、孔径无误后，选择钻孔选项，如上图所示，执行以下操作。（1）设置为底面加工；（2）板厚设置成（以实际覆铜板的板厚为依据）；（3）勾上当前文件孔径（mm），再根据孔径选定合适的钻孔刀直径（注意：钻孔刀直径要大于或等于当前文件孔径）。（4）所有孔径都选定了合适的钻孔刀后，选择G代码选项。出现一个保存界面，选择保存路径即可。10.3 底片制作底片制作10.3.1 光绘底片光绘底片打开WD2000光绘系统软件，执行命令F
6、文件|D拼版打开，打开之前导出Gerber数据所在文件夹，选择将要光绘的层，双层板为GBL、GTL、GBS、GTS、GTO，共5层。弹出如下对话框，图：连续单击“确定”5次（共导出5层）后，得到：对各层进行排版布局，必须在蓝色区域内，按“PageUp”“PageDown”可分别对视图进行放大、缩小。在此注意：选中字符层（GTO），执行命令选择|负片，选中底层(GBL)、底层阻焊层（GBS），执行命令选择|镜像|水平。排版完成后，得到图返回光绘软件主界面，执行命令F文件|E输出，选择直接输出方式；照排完毕后，激光光绘机显示：照排结束。按确认键后，停止照排；待滚筒停止运转后，取出底片，注意此时的底
7、片能不能见光。将底片送入自动冲片机，该处采用科瑞特公司生产的AWM3000自动冲片机，经过显影、定影后，就完成了印制板底片的制作，此时底片可以见光。具体参数设置如下：显影液温度为32度，定影液温度设为32度，烤温温度设为52度，走片时间设为48s。10.3.2 激光打印底片激光打印底片（1）用Cam350导入Gerber文件（2）选择需要打印的层执行Tables/Composites命令,出现如图所示Composites对话框.注意：双面板需要选择顶层阻焊：*GTS&*GKO、底层阻焊：*GBS&*GKO；顶层线路：*GTL&*GKO、底层线路：*GBL&*GKO；顶层字符：*GTO&*GKO
8、；字符层必须选择负片。（3）打印设置步骤，执行“File”下“Print”命令弹出打印设置对话框，按图进行设置10.4 PCB工业制板各工艺环节工业制板各工艺环节10.4.1 钻孔钻孔CreateDCD3000全自动数控钻床，能根据PROTEL生成的PCB文件的钻孔信息，快速、精确地完成定位，钻孔等任务。用户只需在计算机上完成PCB文件设计并将其通过RS-232串行通讯口传送给数控钻床，数控钻床就能快速的完成终点定位、分批钻孔等动作。其操作其操作步骤步骤放置并固定覆铜板手动任意定位原点软件自动定位终点调节钻头高度按序选择孔径规格分批钻孔基本基本钻孔钻孔流程流程导出原始文件固定覆铜板手动初步定位
9、起始原点软件微调调节钻头高度软件设置原点按序选择孔径规格并上好相应钻头分批钻孔2.4.2 2.4.2 抛光抛光图抛光机主要用于PCB基板表面抛光处理，清除板基表面的污垢及孔内的粉屑，为化学沉铜工艺准备。准备工件（如PCB板）。注意：注意：如果材料表面出现有胶质材料、油墨、机油、严重氧化等，请先人工对材料进行预处理，以免损坏机器。连接好抛光机电源线，并打开进水阀门。按下面板上“刷辊”、“市水”及“传动”按钮，刷光机开始运行。调节刷光机上侧压力调节旋钮。增大压力：旋钮往标识“紧”方向旋转；减小压力：旋钮往标识“松”方向旋转；进料将工件（如PCB板）平放在送料台上，轻轻用手推送到位，随后转动组件自动
10、完成传送。注意：注意：多个工件加工时，相互之间保留一定的间隙。完成抛光抛光机后部有出料台，工件会自动弹出到出料台。注意事项：注意事项：出料后请及时取回工件。金属过孔金属过孔1、通电、通电打开电源开关，系统自检测试通过后进入等待启动工作状态，预浸指示灯快速闪动，预浸液开始加热，当加热到适宜温度时，预浸指示灯长亮，同时蜂鸣器发出“嘀、嘀”两声，表示预浸工序己准备好；2、整孔、整孔将钻好孔的双面覆铜板进行表面处理，用抛光机或纱布将覆铜板表面氧化层打磨干净，观察孔内壁是否有孔塞现象，若有孔塞，则用细针疏通，因为孔塞会对沉铜和镀铜的过程中赌孔，影响金属过孔的效果；3、预浸、预浸将整好孔的双面板用细不锈钢
11、丝穿好，放入预浸液中，按下预浸按钮，开始预浸工序，预浸指示灯呈现亮和灭的周期性变化，当工序完毕时，蜂鸣器将长鸣，表示预浸工序完毕，此时按一下预浸按钮，蜂鸣器将停止报警，并等待再次启动工作；然后将PCB板从预浸液中取出，敲动几下，将孔内的积水除净；4、活化、活化将预浸过的PCB板放入活化液中，按活化按钮，开始活化工液，当活化完毕后，将PCB板轻轻抖动1分钟左右取出，一两分钟后将板在容器边上敲动，使多余的活化液溢出，防止膜后塞孔；5、热固化、热固化 将活化过的PCB板置于烘干箱（温度为100度）内进行热固化5分钟；6、微蚀、微蚀将热固化后的PCB放入微蚀液中，按动微蚀按钮，开始微蚀工序，微蚀完毕后
12、，将PCB板从微蚀液中取出，用清水冲净表面多余的活化液；7、加速加速将微蚀后的PCB板放入加速液中摆动几下，取出；8、镀铜、镀铜将加速后的PCB板用夹具夹好，挂在电镀负极上，调节电流调节旋钮，电流大小需根据PCB面积大小确定（以1.5A/dm2计算），电镀半小时左右，取出可观察到孔内壁均匀地镀上了一层光亮、致密的铜；9、清洗、清洗将从镀铜液里取出来的PCB用清水冲洗，将PCB板上的镀铜液冲洗干净。10、油墨印刷、油墨印刷为制作高精度的线路板，传统热转移方法及传统烘烤型油墨和干膜法已不适应精密线路板的制作，为此需采用最新的专用液态感光线路油墨（具有强抗电镀性）来制作高精度的线路板，图为线路板油墨
13、印刷专用机器。操作步骤：表面清洁操作步骤：表面清洁固定丝网框固定丝网框粘边角粘边角垫板垫板放料放料调节丝网框的高度调节丝网框的高度刮油墨刮油墨表面清洁：表面清洁：1.将丝印台有机玻璃台面上的污点用酒精清洗干净；2.固定丝网框：将做好图形的丝网框固定在丝印台上，用固定旋钮拧紧；3.粘边角垫板：在丝印机底板粘上边角垫板，主要用于刮双面板，刮完一面再刮另一面时，防止刮好油墨的PCB板与工作台磨擦使油墨损坏;4.放料：把需要刮油墨的覆铜板放上去;5.调节丝网框的高度:调节丝网框的高度主要是为了在刮油墨时不让网与板粘在一起，用手按网框，感觉有点向上的弹性即可，这样即可使网与板之间有反弹性，使网与板分离;
14、6.刮油墨:在有丝网上涂上一层油墨，一手拿刮刀，一手压紧丝网框，刮刀以45度倾角顺势刮过来；揭起丝网框，即实现了一次油墨印刷;7.刮完一面反过来刮另一面即可。注意：注意：在刮油墨时，力度一定要一致，速度要均匀，刷过油墨的丝网框要马上用洗网水清洗。烘干烘干刮好感光油墨的线路板需要放置在油墨固化机烘干，根据感光油墨特性，烘干机温度设置为：75度，时间为：15分钟左右。其操作步骤：放置电路板设定温度时间注意：注意：刮好的感光油墨的线路板要斜靠在烘干机内。板件烘干后放置时间不超过12小时，否则对后续曝光有影响。曝光曝光线路板油墨烘干后，可进行曝光操作，将图曝光机的定位光源打开，通过定位孔将底片与曝光板
15、一面（底片的放置将有形面朝下，背图形面朝上的方法放置）用透明胶固定好，同时确保板件其它孔与底片的重合。然后按相同方法固定另一面底片。将板件放在干净的曝光机上玻璃面上，盖上曝光机盖并扣紧，关闭进气阀，设置曝光机的真空时间为10秒，曝光时间“60秒”。开启电源并按“启动”键，真空抽气机抽真空，10秒后曝光开始，待曝光灯媳灭，曝光完成。打开排气阀，松开上盖扣紧锁，取出板件然后继续曝光另一面。注意注意：曝光机不能连续曝光，中间间隔3分钟。显影显影显影是将没有曝光的湿膜层部分除去得到所需电路图形的过程。要严格控制显影液的浓度和温度，显影液浓度太高或太低都易造成显影不净。显影时间过长或显影温度过高，会对湿
16、膜表面造成劣化，在电镀或碱性蚀刻时出现严重的渗度或侧蚀。线路板显影机线路板显影效果加热指示灯：加热指示灯：加热状态显示为红色，恒温状态显示为绿色。加热加热开关：开关：按下开关，加热管对液体进行加热。当液体温度达到40左右，进入恒温状态。加热管停止加热，加热指示灯亮绿灯。对流开关：对流开关：按下开关，气泵工作对流指示灯：按下对流开关，对流指示灯亮。注意注意:为了延长显影液与气泵的寿命，在不显为了延长显影液与气泵的寿命，在不显影工作时，请及时关闭影工作时，请及时关闭对流对流。镀锡镀锡化学电镀锡主要是在线路板部分镀上一层锡，用来保护线路板部分不被蚀刻液腐蚀，同时增强线路板的可焊接性。镀锡与镀铜原理一
17、样，只不过镀铜是整板镀，而镀锡只镀线路部份。镀锡机线路板镀锡机效果注意：注意：如果出现有镀不上锡，应检查夹具与线路板是否接触不良或是线路部份有油。解决方法：1：用刀片在电路板边框外刮掉油墨，再用夹具夹上即可。2：如果以上方法还是不可以解决问题，需要把线路板放入碱性液里泡30秒，然后再去镀锡。10.4.8 脱膜脱膜因经过镀锡后留下的油墨需全部去掉才能显示出铜层，而这些铜层都是非线路部分，需要蚀刻掉。蚀刻前需要把电路板上所有的油墨清洗掉，显影出非线路铜层。（用30到40度的热水加油墨去膜粉调和，脱膜后用水洗干净）。脱膜机线路板脱膜效果10.4.9 腐蚀腐蚀1、设置工作温度、设置工作温度将腐蚀机通电
18、，通过温度设置设置蚀刻温度。2、腐蚀、腐蚀将PCB放入进板处，点击运行。PCB自动进入蚀刻区，进行腐蚀。3、清洗、清洗腐蚀后的PCB板进入水洗槽中清洗，将粘附在板上的腐蚀液用水清洗干净。4、褪锡、褪锡 将腐蚀后的PCB板通过褪锡设备进行褪锡阻焊油墨阻焊油墨阻焊曝光：阻焊曝光：方法与线路感光油墨曝光一样。只是时间有所不同,真空时间为15秒，曝光时间为120秒。阻阻焊显影：焊显影：阻焊显影是将要焊接的部份全部显影出金属，方便焊接。与线路显影方法完全一样。字符字符油墨油墨字符曝光：字符曝光：方法与线路感光油墨、阻焊油墨曝光一样。只是时间有所不同,真空时间为15秒，曝光时间约为100秒左右。字符字符显
19、影：显影：字符显影是将要字符层信息显示在PCB上字符字符固化（烘干）：固化（烘干）：为保证线路板在高温下的可焊接性，再一次固化线路板，有两种后固化方法：常温固化和烘干箱固化。固化时间根据不同的油墨而有差异，由于常温固化时间太长，一般使用烘干固化，油墨固化时间为30分钟，温度为120度左右。字符油墨适用于双面及多层印刷线路板。硬化后具有优良的绝缘性，耐热性及耐化性，可耐热风整平，与线路油墨刮的方法完全一样。刮完字符油墨之后需要烘干，烘干温度为75，时间约为20分钟。10.5四种印制电路板制作工艺流程四种印制电路板制作工艺流程热转印制板流程热转印制板流程如图所示为热转印制板流程热转印制板特点：制板
20、速度快；制板成本低廉；具有较高的制板精度（最小线径、线隙为6mil）；采用环保蚀刻工艺，无色无味，无污染；采用新型化学沉镍过孔工艺，操作简单，工艺时间短，过孔成功率高；特别适合电子竞赛、电子制作、课程设计、毕业设计等PCB制作。曝光制板曝光制板流程流程曝光制板特点：制板速度快；制板材料成本相对较高（感光板）；制板精度高（最小线径、线隙为4mil）；采用环保蚀刻工艺，无色无味，无污染；采用新型化学沉镍过孔工艺，操作简单，工艺时间短，过孔成功率高；增配线路板丝印机和油墨固化机，自制感光板，可大大降低制板材料成本，实现最高性价比配置方案；特别适合电子竞赛、电子制作、课程设计、毕业设计等PCB制作。1
21、0.5.3 雕刻制板流程雕刻制板流程雕刻制板特点：PCB制板自动化程度高，工艺简单，环保无腐蚀，无任何污染；PCB制板速度一般；PCB制板材料成本相对较高（刀具损耗）；PCB制板精度一般（最小线径、线隙为8mil）；适合电子制作、研发项目等简单PCB制作。10-5-4 工业级工业级PCB制板流程制板流程工业级PCB制板特点：制板速度快，一天能完成数百块以上制板量；制板精度高，线路板的线宽、线隙能达到3mil以下，能完全满足工业级的需求；制板工序全，从裁板-数控钻孔-刷板-沉铜-丝印图形-曝光-显影-镀铜到镀锡-腐蚀-丝印阻焊-丝印文字一应俱全；制板成本低，所有制板用材料全部为工业常用制板材料，
22、价格低廉，方便购买；解决问题能力强，能帮助学校有效完成学生课题设计、毕业设计、电子技能竞赛、科研工作等多项快速制板任务，同时也可以对外承接制板任务。10.6 热转印制作单面热转印制作单面PCB板板1、印制电路板热转印制造工艺、印制电路板热转印制造工艺（1）主要器材的准备：A.热转印机（相片过塑机）实在没有也可以用老式电B.熨斗，如图10-37A。C.激光打印机，如图10-37B。D.微型电钻（最好用微型台钻），如图10-37C。E.热转印纸（亦可用广告不干胶贴纸的底板纸），如图10-37D。F.阻焊绿油（如果条件具备），如图10-37E。G.蚀刻药品:三氯化铁一瓶，如图10-37F。(A)(B
23、)(C)(D)(E)(F)图10-37手工制板所需设备及材料（2）操作过程：1.ALTIUMDESIGNER软件打印设置2.将热转印纸放入打印机开始打印，打印出来的效果如图10-44所示，这就是要转印到敷铜板上的底稿了，注意要轻拿轻放，不要把纸上碳粉弄掉了。3.打印完毕就准备转印工作了，因为我们要做的PCB是有阻焊膜的，为了方便揭膜在敷铜板下料时每边要留出3到5毫米的余量，用细砂纸打磨干净。下面这一步将直接影响到转印的质量：取少量的三氯化铁或者是以前用过的废液，把打磨好的板子放进去，用毛刷在铜箔上轻轻刷几遍，立马取出用水冲干净，晾干,铜箔会变成如图10-45所示颜色。这一步的目的是为了让铜箔表
24、面粗糙从而更好的吸附油墨。做这一步之前把热转印机电源打开预热，温度设置在170左右，准备转印。4.将打印好的底稿有墨的一面与敷铜板叠放在一起，就像过塑相片一样送入热转印机转印，如图10-46所示，重复此过程5-8次后取出。待其自然冷却再缓缓解开热转印纸，这时你会发现纸上的墨粉完全被转到敷铜板上了如图10-47所示。如果发现有断线的地方可以用油性记号笔填好即可。5.腐蚀:在制作印制电路板时，要用三氯化铁溶液来腐蚀电路板。6.电路板腐蚀完毕后用清水冲洗同时用2000目以上的水砂纸将附着在铜箔上的墨粉去除掉，冲洗干净后晾干，一块漂亮的电路板就做出了如图10-48所示。图10-44热转印纸打印出来的效
25、果图10-45经过处理后的敷铜板图10-46热转印图10-47热转印后的效果图10-48制作完毕的电路板10.7 小型工业制双面小型工业制双面PCB板板简易流程：简易流程：底片输出裁板钻孔抛光（整孔）预浸水洗烘干活化通孔热固化微蚀水洗抛光加速镀铜水洗抛光烘干刷感光线路油墨烘干曝光显影水洗微蚀水洗镀锡水洗脱膜水洗蚀刻水洗褪锡水洗烘干刷感光阻焊油墨烘干曝光显影水洗烘干刷感光文字油墨烘干曝光显影水洗热固化切边。上机实训上机实训:1、用热转印制板方法制作、用热转印制板方法制作51单片机实验板电单片机实验板电路的路的PCB板板2、用雕刻制板方法制作、用雕刻制板方法制作51单片机实验板电路单片机实验板电路的的PCB板板3、用化学腐蚀制板方法制作、用化学腐蚀制板方法制作51单片机实验板单片机实验板电路的电路的PCB板板4、用小型工业制板方法制作、用小型工业制板方法制作51单片机实验板单片机实验板电路的电路的PCB板板