最新PCB电路板详解课件.pptx

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1、PCB简述4PCB厂 商6PCB认 识7PCB分 类 9PCB 材质 12PCB制作18PCB要闻32,目录,P:1,简述：PCB(Printed Circuit Board),中 文名称为印制电路板，又称印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，也是电子元器件电气连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。来源：PCB 电路板的创造者是 奥地利人保罗 爱斯勒(Paul Eisler),1936年，他首先在 收音机里采用了PCB 电路板。1943年，美国人多将该技术运用于军用收音机，1948 年，美国正式认可此发明可用于商业用途。自20世纪50年代中期起，PCB

2、 电路板 才开始广泛运用。如今，PCB 电路板在电子工业中已肯定占据了绝对控制的地位。,PCB 简述,P:2,臻鼎科技(ZD tech):全球最大的PCB 制造商，成立于2006年6月5日，中国台湾上市公司。在台湾桃园、深圳、秦皇岛、淮安、营口建有五个制造工厂。主营软性电路板(FPC)、高密度连接板、硬质 电路板、PCB 板 及IC 载板。,旗胜科技(Nippon mektron):全球第一大FPC(Flexible Printed Circuit)制造商，创立于1969年，日本NOK 集团成员，旗下独资企业，主营软性电路板、PCB 板、PCB 板设计等。,PCB 厂商PCB 知名厂商,P:3

3、,2.PCB 基本构造 导电层(铜箔：铜箔厚度单位为0Z,10Z=35um,常用厚度20Z)绝缘层(基材+树脂),PCB印刷电路板，是在覆铜板(CCL,Copper Clad Laminate)上按预定设计形成点间连接及印制元件位置的电路板，是组装电子元器件的基板，起到导电，绝缘 和支撑的作用。即在绝缘板上以铜箔作为导线的产品。,一.PCB认识1.PCB 概念,3.PCB 厚度,P:4,样品进行2次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭，可以 有燃烧物掉下。样品进行2次10秒的燃烧测试后，火焰在60秒内熄灭，不能 有燃烧物掉下。样品进行2次10秒的燃烧测试后，火焰在30秒内熄灭，不能 有燃烧物

4、掉下。,UL94标准中最低的阻燃等级，PCB 中表示不阻燃或者阻燃等 级 低。要求对313mm厚的样品，燃烧速度小于40mm/min,小于 3mm 的样品，燃烧速度小于70mm/min,或者在100mm 的标志前 熄灭。,4.PCB 阻燃等级阻燃等级，即物质具有的明显推迟火焰蔓延的性质，并以此划分的等级制度。,UL94-HBUL94-V2UL94-V1UL 94-V0,一.PCB 认识,P:5,PCB分类结构,PCB分类孔的导通状态,一 般为裸铜表面制作,通孔板盲孔板埋孔板,二.PCB 分类,多层板双面板 单面板,金镍锡,渡渡喷,板板,软硬,铜箔的层数,电脑 主板,Flex 排线,硬度,Bur

5、ed Wa Hole(BVH)埋孔,Bind Wa Hoke(BVH)盲孔,金,P:6,沉,1.镀金(电反应)a.镀金工艺即用电镀得方式使金属附着在金属表面上，电镀时阳极发生氧化反 应，溶解失去电子，金属原子变成阳离子；阴极发生还原反应，金属阴离子 得到电子，形成镀层，在电路板上则是将铜箔上镀金作为抗氧化层降低阻抗。b.镀金厚度一般在1 um1.5 um 之间，常见厚度及寿命如下图(因为金比较软，所 以 PCB上镀金为硬金，即含有钴，镍等其他元素，元素含量0.2%的合金，可以增加寿命和硬度，下图即镀金金手指板一般的寿命)c.镀金板常用于高密度和超小型表贴工艺中。,二.PCB 分类PCB 分类：

6、镀金于沉金,常见厚度及寿命,P:7,2.沉金(化学反应)a.沉金采用的是化学沉积的方法，通过化学氧化还原反应的方法生成一层镀层，一般厚度较厚，是化学镍金金层沉积方法的一种，可以达到较厚的金层。b.沉金厚度一般在0.05um0.1um 之间，与镀金不同，沉金的金为软金即纯金，比镀金工艺更贵(镀金与沉金区别如下),纯金更抗腐蚀和氧化，所以寿命 比镀金板更长。c.因为镀金板焊接性差是他的致命缺点，所以实际现行产品大多数用沉金板。,二.PCB 分类,镀金与沉金对比,P:8,1.纸基板：a.纸基板是酚醛绵纸(电木)制作而成。b.常见型号有：XPC、FR-1、FR-2、FR-3。c.制作成本低，尺寸稳定性

7、差，吸水性强，产品脆性大，阻燃性能较低(UL94-HB)。d.常用于音响，收音机，以前的黑白电视机的电路板。e.纸基板制作而成的覆铜板(标准板：面积1040*1124mm,铜箔厚度为10Z,基材厚度为1.6 mm)价格在80 RMB 左右。,PCB 的材质可分为以下类：电木(纸基板)玻璃纤维(玻纤板),电木加玻璃纤维(复合基板),铝(铝基板),铜(铜基板),陶瓷(陶瓷基板)。,三.PCB 材质,PCB材质,P:9,2.玻璃布基板：a.玻璃布基板是由玻璃纤维加上环氧树脂制作而成。b.常见型号有：FR-4、FR-5。c.良好的机械加工性能，尺寸稳定，良好的耐热性和耐潮性，常用作双面及多层板材，制作

8、成本较高，阻燃性能好(UL94-V0)。d.玻璃布基板是最常用的PCB 板，使用范围广泛，如计算机、仪表、通信、显,示器。e.以玻璃布基制作而成的标准覆铜板价格在180 RMB 左右，纸基板的2.2倍价 格。,三.PCB 材质,P:10,三.PCB 材质2.1玻璃布基板：,功放器的应用!,P:11,3.复合基板：a.复合基板是由玻璃布和绵纸加上环氧树脂混合制作而成。b.常见型号有：CEM-1、CEM-2、CEM-3、CEM-4、CEM-5。c.性能于玻璃布基板相比类似但较差，成本比玻璃布基板低.有阻燃性复合基板 CEM-1、CEM-3、CEM-5(UL94-VO),业界厂商为 节省成本常用CE

9、M-1 代替 FR-4.阻燃性能较低的复合基板有CEM-2、CEM-4(UL94-HB)。d.复合基板与玻璃布基板的特性相似，所以常用于电玩，计算机、显示器。e.复合基制作而成的标准覆铜板价格在140 RMB 左右，纸基板的1.75倍价格。,三.PCB 材质,a.特殊材料基板有陶瓷基板、金属基板(铜基板、铝基板),具有代表性的基板为铝基板。b.铝基板是一种具有良好的散热功能的金属基板，强度高，良好的机械加工性能，阻燃性能好。c.常用于LED 板(LED 发光放热，铝基板良好的散热功能会将发热的元件透,过传导的方式释放热量，进行均温)放大器，变压器，电机驱动器等。d.铝基基制作而成的标准覆铜板价

10、格在360 RMB 左右，纸基板的4.5倍价格。,三.PCB 材质,4.特殊材料基板：,P:13,5.铝基板应用，LED 灯：a.铝基板PCB背面,b.铝基板正面加上绝缘层印 上铜箔制作而成的PCB,c.铝基板制作而成的LED PCB 成品,三.PCB 材质,P:14,a.FPC 是 Flexible Printed Circuit的简称，又称软性线路板，柔性印刷电路板，挠性线路板，简称软板或 FPC。b.具有配线密度高、重量轻、厚度薄，可自由弯曲、折叠、卷绕，在三维空间随意移动。c.FPC 印制电路是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高度可靠性，,绝佳的可挠性印刷电路软板(以聚酰亚胺或

11、聚酯薄膜制作而成的绝缘薄膜为基材，用粘接剂将铜箔粘接到绝缘膜上)。d.应用范围广泛：手机，笔记本电脑、MP3,MP4,我们生产用到的Flex排线等。如右上图。,三.PCB 材质,PCB材质扩展FPC,PCB 阻焊层常用颜色应用范围阻焊层即 solder mask,PCB板上的一层保护电路油墨，常见颜色有白、蓝、黑、绿。厚度一般在1535um。绿色油墨是目前为止运用最广泛阻焊层，历史事件最长，也 是厂商以及工程师最常用的油墨颜色，如显示器的驱动板，我们 治具用到的驱动板，变压器的电源板。由于很多铜箔线路问题，质量工序中需要肉眼检验工序，在 打着强光下蓝色相对绿色更护眼，目前厂商喜欢用的颜色油墨，

12、比如电脑主板，显卡主板等。黑色PCB 看着更高端，多数作为特定产品的防伪标志，具 有隐藏内部排线保密的功能。黑色油墨熔点较高，焊盘不容易焊 掉，但是焊盘焊接时周边易有松香晶体影响外观，需要增加清洁 工序。现在高端显卡，目前大部分手机主板。白色主要运用于灯具主板，焊盘周边也容易由于松香影响美 观，也需要增加清洁工序。反光以达到很好的照明效果。,三.PCB 材质,P:16,PCB 制作工序PCB制作工序分为内层和外层。PCB 常用化学品(三酸二碱铜)HSO硫酸(98%)、HNO硝酸(68%)、HCL盐酸(36%)、NaOH氢氧化钠(烧碱)、NaCO碳酸钠(纯碱)、CuSo 5HO五水硫酸铜。内层：

13、利用板料基材，通过铜层图形蚀刻，各层板料及覆铜膜对位，在受控热力的配 合下形成层间叠合，修边处理后完成内层制作流程，为外层线路之间的导通提供依 据。单面板一般就只有内层工序。外层：外层工序只有多面板才有，利用已完成的内层工序基材，进行钻孔并贯通内层 线路，电镀铜层互连及加厚，图形蚀刻，铜面保护等工序，以及相关的可靠性测试，成品测试，检验后完成整个外层制作流程。,四.PCB 制作,P:17,开料 冲孔前处理 光学检测曝光显影底片制作 目视检查确认线路蚀刻 检修分板,四.PCB 制作PCB内层制作流程：,P:18,铜料 消除板料在制作时产生的内应力，加强稳定性，去除水份，增加材料可靠性。切料 将一

14、大块料切成需要的尺寸。锣圆角 避免在制作工序造成 Handing及产品品质问题，将板料锣成圆角。打字唛 做记号标识，便于识别与追溯。,四.PCB制作(内层)1.开料工序：,P:19,除油-通过酸性化学物质将铜面的油性物质，氧化膜除去。微蚀 将氧化的铜还原，形成粗化的铜面。酸洗 将铜离子除去及减少铜面的氧化。热机风干 将板面吹干。,-,四.PCB 制作(内层)2.前处理：,P:20,干膜(光刻胶，光致 抗蚀剂)铜箔基材底片(菲林片，线路图 形),强光照射底片将 图形电路复制到干膜上，完成后褪去菲林片。将曝光的板材进行酸洗，未受保护的铜将会腐蚀 掉(HCL)使用高浓度NaOH(14%)将 铜面的干

15、膜消除。通过设定的标靶，冲出需要 的管位孔。单面板到此步骤 即可进行外层工序表面处理 完成单面板成品。,四.P C B 制 作(内 层),贴膜曝光显影蚀刻褪膜冲孔,3.曝光显影底片制作及线路蚀刻：,一使用光学检查设备检查该材料是否合格。对一些不确定的缺陷进行确认或排除。对确认缺陷的进行修补或报废，进行不同层度的归 类。,光学检测目视检查确认检修分板,四.P C B 制 作(内 层),4.AIO 光学检查：,图形电镀线路蚀刻防焊层 表面处理外形轮廓，品 质检查及出货,排版及压合钻孔电镀通孔图形转移,四.PCB 制作,PCB 外层制作流程：,P:23,5.多层板排版及压合：多层板或者基板在压合前，

16、需将内层板，半固化片与铜皮等各种散材与钢板，牛皮纸垫料等，完成上下对准/落齐，或套准工作。完成后通过高温高压条件下将各层内层板，半固化片及铜箔粘合在一起，制成,多层板。铁皮牛皮纸一分隔板,四.PCB制作(内层),铜皮半固化片内层线路板,牛皮纸 铁皮,P:24,高温,四.PCB制作(外层)6.钻孔(多层板):,P:25,线路蚀刻防焊层 表面处理,涂上绿油层(阻焊层),在 焊孔上镀金、镀银、护铜等 表面处理，在阻焊剂上刻字 等。,四.PCB制作(外层),7.表面处理(多层板):,外形轮廓根据需求加工，品质检查完成后即完成最后封装工序,外形轮廓，品 质检查及出货,同内层处理方式,P:26,PCB 制

17、作常用焊盘PCB 常用焊盘有，方形焊盘，圆形焊盘，多边形焊盘，椭圆形焊盘、泪滴式焊盘。,1.方形焊盘 2.圆形焊盘 3.多边形焊盘,四.PCB 制作(焊接),4.椭圆形焊盘 5.泪滴式焊盘,P:27,PCB 板上设计元器件大而少，线路简单时常采用。在手工自制PCB 时，常采用这种焊盘。一般业界惯例，在PCB 板 layout时会将输入(Vcc/GND),输出信号(Output+/Output-)焊盘设为方形，这种焊盘多数需要焊接线组，故插件孔 会设计较大，与线材剥尾、吃锡后的尺寸匹配。,焊盘可以做大些，焊接时容易脱落，常运用于单面板通孔的焊盘。一般业界惯例，在PCB 板 layout 时会将零

18、件的焊盘设计为圆形，与输入 输出作为区别辨识。同时插件孔不宜过大，过大会造成溢锡，翻面焊接时,2.圆形焊盘：广泛用于元件规则排列的单双面PCB 板中。如果PCB 板的密度允许，,四.PCB 制作(焊接),零件易掉落，不易于焊接。,1.方形焊盘：,P:28,3.多边形焊盘：用于区别外径接近，而孔径不同的焊盘，便于加工和装配。在 PCB Layout空间有限，线路复杂情况下佈线工程师在考量安全规 范隔离距离时，会将方形焊盘去掉四个角将焊盘改为八角形，争取安全距 离，以通过PCB 安全规范审核。4.椭圆形焊盘：,焊盘面积大，抗剥能力强，焊盘不易损坏，需要更换维修器件常用焊盘，常用于双列较粗直插式器件

19、，比如插件式电感，变压器。将圆形焊盘增加一个方向的面积，以取得更大的焊接强度，同时脚位间的安全距离却又不,四.PCB 制作(焊接),会改变。,P:29,5.泪滴式焊盘：当焊盘连接的走线较细时常采用，以防焊盘起皮、走线与焊盘断开。这种焊 盘常用在高频电路中。一般业界惯例，在PCB 板 layout时，如果不得不设计比较小的焊盘与比较细 的走线时，则有经验的佈线工程师会在圆与线的接线处作补强，作斜角加粗，则此时圆形焊盘变为泪滴形，以防止断开。,四.PCB 制作(焊接),P:30,PCB 焊接电烙铁使用PCB 焊接工具常用电烙铁，焊接前我们需要使用松香或者助焊剂清除焊盘和烙 铁头的氧化物，完成后进行

20、焊接动作，电烙铁的使用方法如下图(五步法):,1.将烙铁头加热充分，45度角靠近焊盘锡丝 烙铁头,锡丝供给 移开锡丝4.移开锡丝，将溶解的锡丝加 热均匀分布在焊接位置,准备 加热3.在加热过的焊接位置，将锡 丝靠近络铁溶解适量锡丝,移开烙铁5.移开烙铁，静置PCB板，等待溶解锡丝凝固,四.PCB 制作(焊接),2.将烙铁头在焊接位 置进行加热,P:31,n,PCB 焊接缺陷PCB常在通过孔上，焊接插件电阻电容等元器件，但是焊接不良会造成PCB板的不良和功能缺失，常见焊接缺陷有如下图12种。我们可以将下图不良分为两类：1.焊接可用但需改善，2.完全不能使用。虚焊 焊料堆积 焊料过多焊料过少松香焊

21、 过热 冷焊 浸润不良,四.PCB 制作(焊接),不对称 松动 拉尖,-=桥接,P:32,外观特点：焊接面积小于焊盘80%,焊料未形成光滑过渡面危害：机械强度不足，容易损坏 原因分析：焊锡流动性差、助焊剂不足、焊接时间过短,1.焊接可用但需改善焊接可用但需改善的有5种：焊料过多、焊料过少、过热、不对称、拉尖。,a.焊料过多外观特点：焊料面凸起危害：浪费焊料，可能包藏缺陷 原因分析：焊锡撤离过迟,四.PCB 制作(焊接),b.焊料过少,P:33,外观特点：焊锡分布不均匀，未流满焊盘 危 害：强度不足原因分析：焊锡流动性差，助焊剂不足或质量差，加热不足,外观特点：焊点发白，无金属光泽，表面粗糙 危

22、 害：焊点容易脱落，强度不足 原因分析：烙铁功率过大，加热时间太长,四.PCB 制作(焊接),d.不对称,c.过热,P:34,e.拉尖 外观特点：出现细小尖端，毛刺危害：外观不佳，容易出现桥接现象原因分析：助焊剂过少而加热时间过长，烙铁撤离角度不当,四.PCB 制作(焊接),2.完全不能使用完全不能使用的有7种：虚焊、焊料堆积、松香焊、冷焊、浸润不良、松 动、桥接。a.虚焊,外观特点：焊点结构松散、白色、无光泽危害：机械强度不足，虚焊原因分析：焊锡质量差，焊接时温度不够，焊锡未凝固时引脚抖动,外观特点：焊锡与焊盘有明细黑色界线，焊锡向界线凹陷危害：焊接不良，不能正常工作原因分析：元器件引脚未清

23、洁或氧化，焊盘未清洁或氧化,焊料堆积,四.PCB 制作(焊接),b.焊料堆积,P:36,d.冷焊外观特点：表面呈现豆腐渣颗粒，裂纹等 危害：强度不低，导电性能差原因分析：焊接时焊料未凝固抖动,外观特点：焊接处夹杂松香渣危害：强度不足，导通不良原因分析：焊盘表面氧化，焊盘未清洁干净,四.PCB 制作(焊接),c.松香焊,P:37,e.浸润不良外观特点：焊接交界面接触过大，不平滑危害：强度低，导通差原因分析：焊接元器件引脚氧化，助焊剂不足或质量差，加热不充,f.松动外观特点：元器件松动，焊接有处裂缝 危害：导通差，时通时断原因分析：焊锡未凝固时抖动,四.PCB 制作(焊接),P:38,分,四.PC

24、B 制作(焊接)g.桥接,外观特点：相邻的焊点短接危害：电气短路原因分析：焊锡过多，烙铁撤离角度不当,P:39,1.PCB 布 线 规 则：1.高频数字电路走线：细、短2.大电流信号、高电压信号与小信号之间应该注意隔离(隔离距离与要承受的耐压有关，通常情况下在2KV 时板上要距离2mm,在此之上以比例算还要 加大，例如若要承受3 KV 的耐压测试，则高低压线路之间的距离应在3.5mm 以上，许多情况下为避免爬 电，还在印制线路板上的高低压之间开槽。)3.两面板布线时，两面的导线避免相互平行，以减小寄生耦合；作为电路的输 人及输出应尽量避兔相邻平行，以免发生回授，在这些导线之间最好加接地线。4.

25、走线拐角尽可能大于90度，杜绝90度以下的拐角，也尽量少用90度拐角 5.走线尽量走在焊接面，特别是通孔工艺的PCB,五.PCB 要闻,P:40,6.单面板焊盘必须要大，焊盘相连的线一定要粗。7.元器件和走线不能太靠边放，一般的单面板多为纸质板，受力后容易断裂，如果在边缘连线或放元器件就会受到影响。8.必须考虑生产、调试、维修的方便性。2.PCB 常用设计软件：AD(Altium Designer,Protel升级版)、Or cad、View logic、Power PCB、Cadence PSD。,五.PCB 要闻,包装或者在一个非常小的区域，集成上亿或者更多的电晶体，如电脑CPU,手机芯片

26、。电晶体来源：1947年底，由美国贝尔实验室的肖克力、巴丁和布拉顿组成的小组研制而成的 第一个点接触型的锗电晶体，是20世纪的一项重大发明，是微电子革命的先声，电 晶体的出现又为后面集成电路IC(Intrgrated circuit)的诞生吹响了号角。1965年，摩 尔定律出现，戈登摩尔(Gordon Moore)预测，未来每18个月一个芯片上的电晶体 数量翻一倍，电晶体开始小型化，1968年，罗伯特诺伊斯和戈登 摩尔创建Intel公司，电晶体微型化的时代来临。,PCB 扩展-电晶体：电晶体(Transistor),是一种固体半导体器件，可用于检波、整 流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其他功能，严格意义上讲，电 晶体泛指一切半导体制成的二极管、三极管、场效应管、可控硅等。由于其响应速度快准确性高，晶体管可用于各种各样的数字和模拟功能，电晶体可独立,五.PCB 要闻,Thanks,