無論多么復雜,幾乎所有您能想到的電子產品都可以找到印刷電路板。從移動設備到車庫門開啟器,印刷電路板(PCB)是我們享受當今技術便利的手段的核心。
當然,電子設備的使用不僅僅是方便。印刷電路板還用于醫療設備,計算機工業機械,運輸方式以及許多其他領域。沒有印刷電路板,我們周圍的大多數世界將大不相同。
盡管印刷電路板已經存在了100多年,但它們及其提供的可能性仍在不斷發展。隨著材料和技術的變化,PCB仍在變得越來越小,即使它們能夠做得更多。盡管通常很難相信當今技術的能力,但事實是它基于一個相當簡單的概念:電氣組件之間的導電性。讓我們看一下PCB的制造過程,這對于原型PCB和生產PCB都是相似的。
PCB制造工藝
1.創建基材。
印刷電路板的“基材”或基礎層是由內襯銅箔層的軋制玻璃纖維制成的。玻璃纖維(和類似材料)不會干擾PCB的運行,但能夠有效地電鍍并在其上安裝組件(稍后會詳細介紹)。
2.準備基板。
一旦開始了PCB制造過程,就必須準備好基板以用于其組件和導體的應用和組裝。根據印刷電路板的復雜性和設計,通常需要鉆很多孔-有些可以導電電鍍,有些則不能。這些孔的目的可能是允許在電路板的不同側面,不同的電路板層之間進行連接,或者用于安裝組件(在“通孔安裝”電路板上-再次,在后面的術語中還會有更多說明)。
3.創建模式。
在添加組件之前,必須在基板的銅箔表面上創建PCB圖案。在此步驟中,首先將UV光敏材料粘貼到基板的整個表面。然后,將具有PCB預期圖案的模版放在基板的頂部,然后將其暴露于UV光以“激活”光敏材料。該材料變得可溶,然后容易溶解,從而使銅箔露出所需的PCB圖案。從這里開始,將一層薄薄的附加銅層電鍍到裸露的銅箔上,然后覆蓋一層保護性錫涂層。然后,除去剩余的未保護的銅箔。
4.中間步驟。
在連接或安裝電子組件之前,需要進行一些中間準備過程。在PCB圖案的邊緣添加了觸點,并從銅鍍層上去除了保護性的錫涂層。電路板也暫時用環氧樹脂密封,因此在組裝過程中不會損壞圖案。
5.安裝組件。
電子組件(例如,微芯片)通過以下兩種方式之一連接或安裝到PCB:在表面安裝過程中,將組件直接焊接到板上,與電路直接接觸。在通孔過程中,將組件連接到板的與導電電路相反的一側,并通過細線連接到另一側(在步驟2中較早地鉆出的通孔)并焊接在其中與電路接觸。
6.整理過程。
一旦正確安裝了所有組件,PCB將經過質量測試,然后在運輸前用塑料包裝以提供保護。
PCB類型
前面我們討論了表面安裝和通孔PCB,這是兩種主要的組件類型。PCB之間也有其他差異,具體取決于它們的尺寸和所需的功能:
l單面PCB:
與其他類型相比,最簡單的類型。單面PCB在基板的一側具有電路。
l雙面PCB:
比單面PCB更復雜。在雙面PCB上,電路的復雜性或組件的數量都無法適應基板的單面,因此上述過程都在雙面上進行。
l多層PCB:
最復雜的印刷電路板類型。多層PCB可以看作是連接的多個PCB(盡管它們實際上是一個由多層構造的基板)。通過鉆孔和電線在電路之間形成連接。多層PCB是針對更復雜電路的簡化解決方案,每一層都能夠處理特定的功能或要求。
PCB原型
數量驚人的印刷電路板制造商不提供PCB原型服務。無論他們是覺得不需要,沒有設備能力還是不想縮短生產周期,事實都是PCB的原型制作與實際生產過程幾乎一樣重要。不管PCB的相對復雜性如何,該過程始終非常復雜。通過原型測試可以并且應該在生產之前進行,以確保PCB的功能符合預期。
原型制作可以在PCB制造中受益的領域包括:
創建電路圖案模具:
如果工廠的機械無法正確地制作圖案模具(例如,由于無法滿足極小的公差),則將無法正確制造電路板。
組件功能:
通過對PCB進行原型制作,可以確保所有連接都能正常工作,并且組件可以正常工作,而不會產生干擾或一致性問題。
電路板配置和布局:
PCB原型使您可以實際了解電路板的功能。您可能會決定需要雙面板而不是單面板,反之亦然。看到電路板的物理示意圖可能會說明不同的,更優化的電路和組件布局方式。考慮到生產錯誤可能產生的成本,對PCB原型進行投入絕對不是一個壞主意。
確保與擁有專業知識和能力的PCB和PCB原型供應商合作,以指導您完成原型制作過程,并可以協助設計和生產。在這樣一個注重細節的過程中,知識和經驗的重要性不可低估。
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