PCB线路板知识大全

〔整理〕PCBPCB线路板学问大全PCB*概述PCB线路板又称印制电路板、印刷电路板、印刷线路板，简称印制板，英文简称PCB(printedcircuitboard)或PWB(printedwiringboard)。PCB线路板是指用来插立电子零组件并已有连接导线的电路基板。PCB线路板以绝缘板为基材，切成肯定尺寸，其上至少附有一个导电图形，并布有孔(如元件孔、紧固孔、金属化孔等)，用来代替以往装置电子元器件的底盘，并实现电子元器件之间的相互连接。它是电子产品不行或缺的根本构成要件，它的使用则大大削减布线和装配的过失，提高了自动化水平和生产劳动率。目前，PCB线路板的使用范围广泛，涵盖了家电、产业机器、车辆、航空、船舶、太空、兵器等层面。1936年英国P.Eisler利用金属箔的蚀刻加工，用第一个问世的PCB线路板组装收音机，开启了PCB线路板的应用先驱。同年，日本宫田喜之助亦制造了「喷镀法/喷附配线法」，应用于收音机的制作上。1953年单面PCB线路板开头生产，1960年通孔电镀法的双面板生产技术亦告完成，1962年以后开头多层板的生产，经过1936-1970年间的演进，PCB线路板的生产架构方形成雏形。1980年后由于积体电路的兴起，及电脑关心工具日月异，促进了PCB速今日高密度化与高多层板化的实现。随着电子设备越来越简单，需要的零件自然越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集了。裸板(上头没有零件)也常被称为“印刷线路板PrintedWiringBoard(PWB)“。板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在外表可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是掩盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线(conductorpatternPCB上零件的电路连接。PCB线路板的沿革，可追溯至电晶体尚未有用化前，主要的零件为真空管，当时的组装方式系用电线将设于底板上的零件予以焊接配线连接，这种连接方式不仅造成误接或接触不良等人为疏失，并需投入大量的人力，大大减低了产品的牢靠度，故追求高确性、低本钱且适合大量生产的制造方法，成为各方努力研发的焦点。PCB板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成.在外表可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是掩盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了.这些线路被称作导线(conductorpattern)或称布线，并用来供给PCB上零件的电路连接.为了将零件固定在PCB上面，我们将它们的接脚直接焊在布线上.在最根本的PCB(单面板)上，零件都集中在其中一面，导线则都集中在另一面.这么一来我们就需要在板子上打洞，这样接脚才能穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上的.由于如此，PCB的正反面分别被称为零件面(ComponentSide)与焊接面(SolderSide)PCB作完成后也可以拿掉或装回去，那么该零件安装时会用到插座(Socket).由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆装.假设要将两块PCB相互连结，一般我们都会用到俗称「金手指」的边接头(edgeconnector).金手指上包含了很多暴露的铜垫，这些铜垫事实上也是PCB布线的一部份.通常连接时，我们将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB上适宜的插槽上(一般叫做扩大槽Slot)声卡或是其它类似的界面卡，都是借着金手指来与主机板连接的.PCB上的绿色或是棕色，是阻焊漆(soldermask)的颜色.这层是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方.在阻焊层上另外会印刷上一层丝网印刷面(silkscreen).通常在这上面会印上文字与符号(大多是白色的)，以标示出各零件在板子上的位置.丝网印刷面也被称作图标面(legend).印刷电路板将零件与零件之间简单的电路铜线，经过细致整齐的规划后，蚀刻在一块板子上，供给电子零组件在安装与互连时的主要支撑体，是全部电子产品不行或缺的根底零件。印刷电路板以不导电材料所制成的平板，在此平板上通常都有设计预钻孔以安装芯片和其它电子组件。组件的孔有助于让预先定义在板面上印制之金属路径以电子方式连接起来，将电子组件的接脚穿过PCBPCB上而形成电路。依其应用领域PCB可分为单面板、双面板、四层板以上多层板及软板。一般而言，电子产品功能越简单、回路距离越长、接点脚数越多，PCB所需层数亦越多，如高阶消费性电子、信息及通讯产品等;而软板主要应用于需要弯绕的产品中：如笔记型计算机、照相机、汽车仪表等。PCB*根本组成目前的电路板，主要由以下组成线路与图面(Pattern)：线路是做为原件之间导通的工具，在设计上会另外设计大铜面作为接地及电源层。线路与图面是同时做出的。介电层(Dielectric)：用来保持线路及各层之间的绝缘性，俗称为基材。孔(Throughhole/via)：导通孔可使两层次以上的线路彼此导通，较大的导通孔则做为零件插件用，另外有非导通孔(nPTH)通常用来作为外表贴装定位，组装时固定螺丝用。防焊油墨(Solderresistant/SolderMask)：并非全部的铜面都要吃锡上零件，因此非吃锡的区域，会印一层隔绝铜面吃锡的物质(通常为环氧树脂)，避开非吃锡的线路间短路。依据不同的工艺，分为绿油、红油、蓝油。丝印(Legend/Marking/Silkscreen)：此为非必要之构成，主要的功能是在电路板上标注各零件的名称、位置框，便利组装后修理及辨识用。外表处理(SurfaceFinish)：由于铜面在一般环境中，很简洁氧化，导致无法上锡(焊锡性不良)，因此会在要吃锡的铜面上进展保护。保护的方式有喷锡(HASL)，化金(ENIG)，化银(ImmersionSilver)，化锡(ImmersionTin)，有机保焊剂(OSP)，方法各有优缺点，统称为外表处理。PCB*专用名词解释在印制电路板制造技术方面，涉及到的很多专用名词和金属性能，其中包括物理、化学.机械等。现只介绍常用的有关电气与物理，机械性能和相关方面的专用名词解释。常用金属电化当量专用名词解释：(1)镀层硬度：是指镀层对外力所引起的局部外表变形的抵抗强度。(2)镀层内应力：电镀后，镀层产生的内应力使阴极薄片向阳极弯曲(张应力)或背向阳极弯曲(压应力)。镀层延展性：金属或其它材料受到外力作用不发生裂纹所表现的弹性或塑性形变的力量称之。镀层可焊性：在肯定条件下，镀层易于被熔融焊料所润湿的特性。模数：就是单位应变的力量，具有高系数的模数常为坚硬而延长率极低的物质。PCB*分类依据线路板层数可分为单面板、双面板、四层板、六层板以及其他多层线路板。首先是单面板，在最根本的PCB上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。由于导线只消灭在其中一面，所以就称这种 PCB叫作单面线路板。单面板通常制作简洁，造价低，但是缺点是无法应用于太简单的产品上。双面板是单面板的延长，当单层布线不能满足电子产品的需要时，就要使用双面板了。双面都有覆铜有走线，并且可以通过过孔来导通两层之间的线路，使之形成所需要的网络连接。多层板是指具有三层以上的导电图形层与其间的绝缘材料以相隔层压而成，且其间导电图形按要求互连的印制板。多层线路板是电子信息技术向高速度、多功能、大容量、小体积、薄型化、轻量化方向进展的产物。PCB*优点承受印制板的主要优点是：⒈由于图形具有重复性(再现性)和全都性，削减了布线和装配的过失，节约了设备的修理、调试和检查时间;⒉设计上可以标准化，利于互换;3.布线密度高，体积小，重量轻，利于电子设备的小型化;⒋利于机械化、自动化生产，提高了劳动生产率并降低了电子设备的造价。印制板的制造方法可分为减去法(减成法)和添加法(加成法)两个大类。目前，大规模工业生产还是以减去法中的腐蚀铜箔法为主。⒌特别是FPC软性板的耐弯折性，周密性，更好的应到高周密仪器上.(如相机，手机.摄像机等.)PCB*制作步骤1、打印电路板。将绘制好的电路板用转印纸打印出来，留意滑的一面面对自己，一般打印两张电路板，即一张纸上打印两张电路板。在其中选择打印效果最好的制作线路板。2、裁剪覆铜板,用感光板制作电路板全程图解。覆铜板，也就是两面都覆有铜膜的线路板，将覆铜板裁成电路板的大小，不要过大，以节约材料。3、预处理覆铜板。用细砂纸把覆铜板外表的氧化层打磨掉，以保证在转印电路板时，热转印纸上的碳粉能结实的印在覆铜板上，打磨好的标准是板面光亮，没有明显污渍。4、转印电路板。将打印好的电路板裁剪成适宜大小，把印有电路板的一面贴在覆铜板上，对齐好后把覆铜板放入热转印机，放入时一定要保证转印纸没有错位。一般来说经过2-3次转印，电路板就能很结实的转印在覆铜板上。热转印机事先就已经预热，温度设定在160-2005、腐蚀线路板,回流焊机。先检查一下电路板是否转印完整，假设有少数没有转印好的地方可以用黑色油性笔修补。然后就可以腐蚀了，等线路板上暴露的铜膜完全被腐蚀掉时，将线路板从腐蚀液中取出清洗干净，这样一块线路板就腐蚀好了。腐蚀液的成分为浓盐酸、浓双氧水、水，比例为1：2：3，在配制腐蚀液时，先放水，再加浓盐酸、浓双氧水，假设操作时浓盐酸、浓双氧水或腐蚀液不留神溅到皮肤或衣物上要准时用清水清洗，由于要使用强腐蚀性溶液，操作时肯定留意安全!6、线路板钻孔。线路板上是要插入电子元件的，所以就要对线路板钻孔了。依据电子元件管脚的粗细选择不同的钻针，在使用钻机钻孔时，线路板肯定要按稳，钻机速度不能开的过慢，请认真看操作人员操作。7、线路板预处理。钻孔完后，用细砂纸把覆在线路板上的墨粉打磨掉，用清水把线路板清洗干净。水干后，用松香水涂在有线路的一面，为加快松香凝固，我们用热风机加热线路板，只需2-3分钟松香就能凝固。8、焊接电子元件。焊接完板上的电子元件，PCB*制作方法一、溶液浓度计算方法在印制电路板制造技术，各种溶液占了很大的比重，对印制电路板的最终产品质量起到关键的作用。无论是选购或者自配都必需进展科学计算。正确的计算才能确保各种溶液的成分在工艺范围内，对确保产品质量起到重要的作用。依据印制电路板生产的特点，供给六种计算方法供同行选用。1.体积比例浓度计算：定义：是指溶质(或浓溶液)体积与溶剂体积之比值。举例：1：5硫酸溶液就是一体积浓硫酸与五体积水配制而成。2.克升浓度计算：定义：一升溶液里所含溶质的克数。举例：100克硫酸铜溶于水溶液10升，问一升浓度是多少?100/10=10/升重量百分比浓度计算定义：用溶质的重量占全部溶液重理的百分比表示。举例：试求3克碳酸钠溶解在100克水中所得溶质重量百分比浓度?克分子浓度计算定义：一升中含1克分子溶质的克分子数表示。符号：M、n表示溶质的克分子数、V表示溶液的体积。如：1升中含1克分子溶质的溶1M;含1/10克分子浓度为0.1M，依次类推。举例：将100克氢氧化钠用水溶解，配成500毫升溶液，问这种溶液的克分子浓度是多少?解：首先求出氢氧化钠的克分子数：当量浓度计算定义：一升溶液中所含溶质的克当量数。符号：N(克当量/升)。当量的意义：化合价：反映元素当量的内在联系相互化合所得失电子数或共同的电子对数。这完全属于自然规律。它们之间如化合价、原子量和元素的当量构成相表关系。元素=原子量/化合价举例：钠的当量=23/1=23;铁的当量=55.9/3=18.6酸、碱、盐的当量计算法：A酸的当量=酸的分子量/酸分子中被金属置换的氢原子数B碱的当量=碱的分子量/碱分子中所含氢氧根数C盐的当量=盐的分子量/盐分子中金属原子数金属价数6.比重计算定义：物体单位体积全部的重量(单位：克/厘米3)。测定方法：比重计。举例：A.求出100毫升比重为1.42含量为69%的浓硝酸溶液中含硝酸的克数?解：由比重得知1毫升浓硝酸重1.42克;在1.42克中69%1=1.42×(60/100)=0.98(克)B.设需配制25克/升硫酸溶液50升，问应量取比量1.84含量为98%硫酸多少体积?解：设需配制的50升溶液中硫酸的重量为W，则W=25克/升50=1250克由比重和百分浓度所知，1毫升浓硫酸中硫酸的重量为:1.84×(98/100)=18(克);则应量取浓硫酸的体积1250/18=69.4(毫升)波美度与比重换算方法：A.波美度=144.3-(144.3/比重);B=144.3/(144.3-波美度)二、电镀常用的计算方法在电镀过程中，涉及到很多参数的计算如电镀的厚度、电镀时间、电流密度、电流效率的计算。固然电镀面积计算也是格外重要的，为了能确保印制电路板外表与孔内镀层的均匀性和全都性，必需比较准确的计算全部的被镀面积。目前所承受的面积积分仪(对底片的板面积进展计算)和计算机计算软件的开发，使印制电路板外表与孔内面积更加准确。但有时还必需承受手工计算方法，下例公式就用得上。镀层厚度的计算公式：(厚度代号：d、单位：微米)d=(C×Dk×t×ηk)/60rt、单位：分钟)t=(60×r×d)/(C×Dk×ηk)阴极电流密度计算公式：(代号：、单位：安/分米2)ηk=(60×r×d)/(C×t×Dk)阴极电流以效率计算公式：Dk=(60×r×d)/(C×t×Dk)三、沉铜质量掌握方法化学镀铜(ElectrolessPlatingCopper)俗称沉铜。印制电路板孔金属化技术是印制电路板制造技术的关键之一。严格掌握孔金属化质量是确保最终产品质量的前提，而掌握沉铜层的质量却是关键。日常用的试验掌握方法如下：化学沉铜速率的测定：使用化学沉铜镀液，对沉铜速率有肯定的技术要求。速率太慢就有可能引起孔壁产生空洞或针孔;而沉铜速率太快，将产生镀层粗糙。为此，科学的测定沉铜速率是掌握沉铜质量的手段之一。以先灵供给的化学镀薄铜为例，简介沉铜速率测定方法：(1)材料：承受蚀铜后的环氧基材，尺寸为100×100(mm)。(2)测定步骤：将试样在120-140℃烘1W1(g);在350-370克/升铬酐和208-228毫升/升硫酸混合液(温度65℃)10在除铬的废液中处理(温度30-40℃)3-5分钟，洗干净;按工艺条件规定进展预浸、活化、复原液中处理;在沉铜液中(温度25℃)沉铜半小时，清洗干净;试件在120-140℃烘1W2(g)。沉 铜 速 率 计 算 ： 速 率 =(W2-W1)104/8.93×10×10×0.5×2(μm)比较与推断：把测定结果与工艺资料供给的数据进展比较和判断。蚀刻液蚀刻速率测定方法通孔镀前，对铜箔进展微蚀处理，使微观粗化，以增加与沉铜层的结合力。为确保蚀刻液的稳定性和对铜箔蚀刻的均匀性，需进展蚀刻速率的测定，以确保在工艺规定的范围内。(1)材料：0.3mm覆铜箔板，除油、刷板，并切成100×100(mm);(2)测定程序：A.试样在双氧水(80-100克/升)和硫酸(160-210克/升)、温度30℃2B.在120-140℃烘1小时，恒重后称重W2(g)，试样在腐蚀前也W1(g)。(3)蚀刻速率计算速率=(W1-W2)104/2×8.933T(μm/min)式中：s-试样面积(cm2)T-蚀刻时间(min)(4)推断：1-2μm/min腐蚀速率为宜。(1.5-5分钟蚀铜 270-540mg)。玻璃布试验方法在孔金属化过程中，活化、沉铜是化学镀的关键工序。尽管定性、定量分析离子钯和复原液可以反映活化复原性能，但牢靠性比不上玻璃布试验。在玻璃布沉铜条件最苛刻，最能显示活化、复原及沉铜液的性能。现简介如下：(110%氢氧化钠溶液里进展脱浆处理。并剪成50×50(mm),四周末端除去一些玻璃丝，使玻璃丝散开。(2)试验步骤：A.将试样按沉铜工艺程序进展处理;B.置入沉铜液中，10秒钟后玻璃布端头应沉铜完全，呈黑色或黑褐色，2分钟后全部沉上，3分钟后铜色加深;对沉厚铜，10秒钟后玻璃布端头必需沉铜完全，30-40C.推断：如到达以上沉铜效果，说明活化、复原及沉铜性能好，反则差。四、半固化片质量检测方法预浸渍材料是由树脂和载体构成的的一种片状材料。其中树脂处于B-阶段，温度和压力作用下，具有流淌性并能快速地固化和完成粘结过程，并与载体一起构成绝缘层。俗称半固化片或粘结片。为确保多层印制电路板的高牢靠性及质量的稳定性，必需对半固片特性进展质量检测(试层压法)。半固化片特性包含层压前的特性和层压后特性两局部。层压前的特性主要指：树脂含量%、流淌性%、挥发物含量%和凝胶时间(S)。层压后的特性是指：电气性能、热冲击性能和可燃性等。为此，为确保多层印制电路板的高牢靠姓和层压工艺参数的稳定性，检测层压前半固化片的特性是格外重要的。1.树脂含量(%)测定：试片的制作：按半固化片纤维方向：以 45°角切成100×100(mm)小试块;称重：使用准确度为0.001克天平称重Wl(克);加热：在温度为566.14℃加热烧60分钟，冷却后再进展称量W2(克);(4)计算：W1-W2树脂含量(%)=(W1-W2)/W1×1002.树脂流量(%)测定：试片制作：按半固化片纤维方向，以45°角切成100×100(mm)20称重：使用准确度为0.001克天平准确称重W1(克);加热加压：按压床加热板的温度调整到171±3℃，当试片置入加热板内，施加压力为14±2Kg/cm2以上，加热加压5分钟，将流出W2(克);(4)计算：树脂流量(%)=(W1-W2)/W1×1003.凝胶时间测定：试片制作：按半固化片纤维方向，以45°角切成50×50(mm)数15加热加压：调整加热板温度为171±3℃、压力为35Kg/cm2加15测定：试片从加压开头时间到固化时间至是测定的结果。4.挥发物含量侧定：(1)试片制作：按半固化片纤维方向，以45°角切成100×100(mm)1块;称量：使用准确度为0.001克天平称重W1(克);加热：使用空气循环式恒温槽，在163±3℃加热15分钟然后W2(克);(4)计算：挥发分(%)=(W1-W2)/W1×100PCB线路板*制程中的特别及缘由分析一、PCB1〃PCB铜箔面受到外界含酸、碱性物质污染，使铜箔面保护层PCB2〃PCB贮存的环境条件未到达标准。一般要求温度25℃±2℃，55%-85%，如：受到阳光直接照耀或受到雨水影响。二、PCB铜箔残缺断路短路，其缘由为：1〃覆铜板在蚀刻时由于耐蚀油墨未充分印刷，掩盖在所需的线路上2〃由于铜箔面未处理干净，有残渍，凹击不平现象，引起线路印刷不良3〃由于在PCB电测时漏测，以及外观检查未觉察。三、PCB面文字面印刷模糊、残缺、偏位其缘由：1〃菲林制作网面偏位，定位孔不良。2〃印刷时比印网不良3〃PCB四、PCB漏冲孔、堵孔、偏孔、孔径偏小现象1〃由于机床冲床作业时，冲针断，或磨损较大2〃由于气压偏小3〃由于冲孔后进入套孔时漏套，或是套孔时残物被拉回堵塞原来的孔4〃由于机台作业面不干净，使殛料又落入孔中5〃偏孔其主要是由于定位不良或机板变形造成，在过锡炉时可造成空焊现象五、PCB漏V-cut，V-cut深度未到达标准(原板厚的2/3)造成分析因难或易断之缘由1〃刀具磨损较大，上刀与下刀不平行2〃V-cut0.2mm，深浅不一3〃厂商作业环境不良,已过与未过板区分不明显。六、PCB孔边缘铜箔裂痕、分别、剥落，有稍微白斑现象，其缘由：在冲孔时，由于温度掌握不良造成，假设温度偏高则会引起铜箔分别，假设温度低，则消灭裂痕、剥落现象，同时引起铜箔外表不光洁，有白斑产生。七、PCB绿油剥落与不均现象1〃在防焊面印刷时由于线路局部未洗净有脏污和杂质，造成耐焊油塞，隆起或剥落，或不均2〃防焊油墨(绿油)质量不良，含有水份与其它杂质较重3〃PCB在过锡炉时，由于机板内含水份较重，受到高温时发生PCB(一)PCB1〃PCB板面发生严峻氧化(即发黑)，易不吃锡2〃PCB板面铜箔保护处理与锡炉的助焊剂不匹配3〃PCB铜箔面受到如油、漆、蜡、脂等杂质污染，这些可用清洗剂除去，但由于受到防焊油墨污染，就难以除去，易引起不吃锡4〃机器设备与修理的偏差，即为：温度输送带速度、角度、PCB浸泡深度有关5〃PCB6〃对于贯孔PCB7〃锡炉中锡铅含量成分超标。(二)PCB面锡球产生的缘由1〃由于助焊剂中含水量过高2〃PCB3〃不良的贯穿孔4〃IT(三)PCB1〃由于孔边缘铜箔面破孔或残缺，以及元件脚吃锡不良造成2〃贯孔板由于孔