pcb设计制造流程.ppt

0,1,PCB简介,PCB(Printed Circuit Board)印制线路板的简称。PCB在电子产品中用于固定各种电子元器件和提供电气连接作用,可以形象的比喻为电子产品的血脉。按层间结构区分：单面板、双面板、多层板。以成品软硬区分：硬板、软板、软硬板基板厚度区分：0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.6mm，其中1.2mm和1.6mm的板厚最常用。表面处理方式：镀金、喷锡、碳油、松香、OSP,2,PCB简介,常用基板材料：纸基覆铜板：纸-酚醛树脂基覆铜板：FR-1、FR-2、XPC-单面板 纸-环氧树脂基覆铜板：FR-3 玻纤布基覆铜板：玻纤布-环氧树脂基覆铜板：FR-4-双面板 复合基覆铜板：纸芯、玻纤布芯-环氧树脂基覆铜板：CEM-1-单面板 玻纤纸芯、玻纤布芯-环氧树脂基覆铜板：CEM-3-双面板,3,PCB简介,基板厂家板面标识：台湾长春（L）山东招远（ZD）台湾长兴（EC）日本松下（N）香港建滔（KB）南韩斗山（DS）台湾南亚（NP）基板的重要：阻燃等级：按UL94区分，可分为94-V0、94-V1、94-V2、94-HB 玻璃转化温度Tg：FR-4基板的Tg为115-120,4,PCB设计常用软件,原理图、PCB设计：Protel or CAD PADS(PADS Logic、PADS Layout、PADS Router)板框图形设计：Auto CAD,5,PCB设计流程,1、原理图设计:,制作元件库,添加和编辑元件到设计,建立和编辑元件间连线,修改设计数据,定义设计规则,产生网络表,下转PCB设计,6,PCB设计流程,2、PCB设计：,导入板框文件,导入网络表,定义设计规则,元件布局调整,电脑自动布线,手工调整布线,灌 铜,设计验证,拼 板,输出菲林资料,下转双层PCB制作,7,PCB制作流程,3、双层PCB制作：,菲林文件处理,开 料,CNC钻孔,前处理、除胶渣,1Cu全板电镀,刷 板,压 膜,曝光显影,2Cu电镀,PTH化学镀铜,图形电锡,脱 膜,蚀 刻,脱 锡,防 焊,字 符,表面处理,成型（冲、锣、V-cut）,电测终检,包装,酸性除油,8,原理图设计流程概述,1、制作元件库：CAE Decal（逻辑封装）：用2D线绘制的一种图形。PCB Decal（PCB封装）：由2D线绘制的器件正投影外框和焊盘组成。如：LQFP216即为PCB封装名。Part Type（元件类型）：建立CAE Decal和PCB Decal的电气连接关系。如：MT1389E即为元件类型名。,9,原理图设计流程概述,2、添加和编辑元件到设计：从元件库中调出元件到设计界面,10,原理图设计流程概述,3、建立和编辑元件间的连线：将从元件库中调出到设计界面上的元件按电气连接关系进行电性能连线。,11,原理图设计流程概述,4、修改设计数据：检查设计中的错误，进行修改。5、定义设计规则：定义设计线宽、线距、网络、板层数等设计规则,12,原理图设计流程概述,6、生成网络表：利用“Tools-Netlist to PCB”命令生成网络表。利用PADS Logic的OLE动态连接功能直接传送网络表到PADS Layout中。,13,PCB设计流程概述,1、导入板框的CAD文件：打开Auto CAD，画好板框图形，将图纸保存为DXF格式。打开PADS Layout，选择导入，将板框图导入到设计界面中。也可以利用PADS Layout自带的画图工具在设计界面中画出板框。,14,PCB设计流程概述,2、导入网络表：点击FileImport，导入网络表（网络表的格式为.asc）在PADS Logic中选择OLE动态联接，直接将网络表传送到PADS Layout中。,15,PCB设计流程概述,3、定义设计规则：如果线宽、线距、网络、半层数等设计规则在PADS Logic中已经定义，在此就不必重复定义了。在此需要对设计的“全局参数进行设置”，设置内容包括：尺寸单位、布线参数、泪滴、栅格、花孔等。需要在焊盘设置中对Via过孔进行尺寸、类型设置，以便在设计中选择使用。如果设计为多层板，板层中的地平面层则需要将其设定为CAM平面层。单电源的层也可设为CAM平面层，多电源的层必须设为混合/分割层。,16,PCB设计流程概述,4、元件布局调整：利用PADS Layout自带的打散命令，将堆在一起的元件给分散开来。手动调节所有元件到合适位置。,17,PCB设计流程概述,5、自动布线：打开PADS Router进行全自动布线。6、手动布线调整：根据情况可选择手动增加布线、动态布线、自动布线、草图布线、总线布线方式进行调整布线。要注意除了“手动增加布线”方式外，其他几种布线方式需要在DRC打开状态下方可使用。,18,PCB设计流程概述,7、灌铜：整个设计布线完毕后，需要对未布线的空白区域进行灌铜处理，以增加电路的抗干扰力。画出灌铜区域外框，选择灌注方式，将地网络与铜皮相连。,19,PCB设计流程概述,8、设计验证：整个电路布线、灌铜完后，接下来就是设计验证了，验证的项目有：安全间距、连通性、高速布线、内电层、测试点、装配等。,20,PCB设计流程概述,9、拼板：根据板子的外形设计拼板方式。10、输出菲林资料：根据设计的PCB层数，设置CAM输出资料。以双面板为例，需要输出的Gerber file有：布线顶层/底层、丝印顶层/底层、主焊顶层/底层、锡膏防护顶层/底层、钻孔位置层、NC钻孔层。根据设计选择输出图形,21,PCB设计要点简述,1、PCB封装设计要求：1.1、波峰焊、回流焊、AI插件的封装要单独建库。1.2、由于PCB生产时有热障冷缩的问题，会造成孔径有0.1mm的误差，故孔径应在元件引线直径的基础上应加的补偿。1.3、当相邻焊盘边缘间距为时，推荐采用偏心椭圆形焊盘或加偷锡焊盘。1.4、元件焊盘大小需适中，单面板一般为钻孔1.5mm，如电阻引线直径为0.6mm，则钻孔孔径为0.8mm，焊盘外径为2.3mm，双面板一般为钻孔1.0mm或更小。1.5、PCB封装的丝印外框为真实元件的顶面正投影，大小应与元件投影线一致。1.6、对称管脚的器件，应设计 防呆焊盘，避免插反。,22,PCB设计要点简述,2、PCB布局设计要求：2.1、多层板一般分层方式为布线层1、布线层2、地、电源、布线层3、布线层4。2.2、贴片元件尽量布到一面，可以减少过回流炉次数。2.3、SMD元件过波峰焊或底面回流焊接时要注意考虑“元件本身的重量”，以免掉件。2.4、尽量少选用跳线，选取跳线时尺寸应尽量统一。2.5、不能用SMD器件作为手工焊的调测器件，SMD器件在手工焊接时容易受热冲击损坏。2.6、经常插拔器件或板边连接器周围 3mm范围内尽量不布置 SMD器件，以免连接器插拔时产生的应力损坏器件。2.7、为了保证可维修性，BGA 器件周围需留有3mm 禁布区，最佳为 5mm 禁布区。,23,PCB设计要点简述,2.8、器件在布局设计时，要考虑单板与单板、单板与结构件的装配干涉问题，尤其是高器件、立体装配的单板等。2.9、多个引脚在同一直线上的器件，象连接器、DIP 封装器件、T220 封装器件，布局时应使其轴线和波峰焊方向平行，以免产生焊接阴影效应。2.10、IC电源引入端应配置去耦电容，从而减小负载变化时产生的噪声影响。通常选用104的贴片MLCC。2.11、电解电容的极性尽量朝一个方向，从而便于检验。,24,PCB设计要点简述,3、PCB热设计要求：3.1、PCB 在布局中应考虑将高热器件放于出风口或利于对流的位置。3.2、较高的元件应考虑放于出风口，但不能阻挡风路。3.3、散热器的放置应考虑利于对流。3.4、温度敏感器械件应考虑远离热源，对于自身温升高于30的热源，一般要求：a、在风冷条件下，电解电容等温度敏感器件离热源距离要 求2.5mm。b、自然冷条件下，电解电容等温度敏感器件离热源距离要 求4.0mm。若因为空间的原因不能达到要求距离，则应通过温度测试保证温度敏感器件的温升在降额范围内。,25,PCB设计要点简述,3.5、为了保证透锡良好，在大面积铜箔上的元件的焊盘要求用隔热带与焊盘相连，对于需过5A以上大电流的焊盘不能采用隔热焊盘，过回流焊的0805以及0805以下片式元件要考虑两端焊盘的散热对称性，如图所示：3.6、高热器件的安装方式及应考虑带散热器、散热网、汇流条等措施来提高过电流能力。,26,PCB设计要点简述,4、PCB布线要求：4.1、单面板最小线径为12mil(0.3mm),特殊情况10mil（0.25mm），双面板最小线径为8mil(0.2mm),特殊情况6mil（0.15mm）。若空间较大，线路较少的情况下也可以适当加大，走线长度尽可能走短。拐角走135度角，尽量走在同一层。4.2、PCB空余的地方应尽量铺地，在低频电路中(电源板等)可以考虑分地，若为高频电路一般情况地线需一整片，并要没有大的分割，有些电路也可以考虑按模块分地。,27,PCB设计要点简述,4.3、地线也可以作一般的屏蔽线用，若在PCB上有关键信号，容易受干扰或容易干扰别人的走线(如：时钟复位，高频线等)可以用地线隔离，但一般隔离线需是一个完整的回路线不能作悬空线走。4.4、为了保证电气绝缘性，散热器下方周围应无走线（考虑到散热器安装的偏位及安规距离），若需要在散热器下布线，则应采取绝缘措施使散热器与走线绝缘，或确认走线与散热器是同等电位。4.5、走线要加泪滴，特别是对于单面板的焊盘，以避免过波峰焊接时将焊盘拉脱。,28,PCB设计要点简述,4.6、SMD焊盘上不能布过孔，过孔与焊盘应保持0.5mm的间距。4.7、IC的底部尽量留作地线用，以减少走线和IC的相互干扰。对于模拟信号的输入输出线中间应尽可能同时走地线。4.8、任何走线，只要允许的情况下都尽可能短，特别是高频线和模拟信号线。4.9、有SMD器件的PCB板对角至少有两个不对称MARK点。,29,PCB设计要点简述,4.10、MARK点的设计为基准点同心的圆形，大小为基准点直径的两倍。在 80mil 直径的边缘处要求有一圆形的铜线作保护圈，金属保护圈的外径110mil，内径为90mil，线宽为10mil。由于空间太小的单板，基准点可以不加金属保护圈。对于多层板，建议基准点下方的内层铺铜以增加识别对比度。,30,4.11、对于较密的焊点在焊接面应加阻焊丝印油，防止生产波峰连焊。4.12、单面PCB板面积超过500平方毫米的灌铜应采用网状铜箔。以免大面积铜箔在焊接或过波峰受热时，产生铜箔膨胀、脱落现象,网格需0.3mm,走线也需0.3mm。4.13、为减少焊点短路,双(多)层板的过孔需用绿油塞孔，BGA位需100%塞孔，插件元件的插件面焊盘不开绿油窗。4.14、高频走线的拐角应尽量采用圆弧拐角，尽量少走过孔，从而降低EMI电磁干扰。,31,PCB设计要点简述,5、PCB安规要求：5.1、保险丝附近是否有6项完整的标识：保险丝序号、熔断特性、额定电流值、防爆特性、额定电压值、英文警告标识。如 F101 F3.15AH,250Vac,“CAUTION：For Continued Protection Against Risk of Fire，Replace Only With Same Type and Rating of Fuse”。5.2、PCB 的危险电压区域部分应用40mil宽的虚线与安全电压区域隔离，并印上高压危险标识和“DANGER!HIGH VOTAGE”。,32,PCB设计要点简述,5.3、PCB 板五项安规标识（安规认证标志、PCB厂家、PCB板号、安规认证号、阻燃等级）应齐全。5.4、高压区走线间距应120mil（0.3mm），走线间距应满足GB8898爬电距离要求。5.5、除变压器、光耦、Y1电容可以跨接在初级-次级电路之间外，其他任何器件不允许跨接在初级-次级电路上；5.6、在电路图或元器件表中使用一种符号，表示某一特定的元器件由于安全的原因，只能用该文件中规定的元器件来更换，在这种情况下，应使用下列符号：,33,PCB制作流程概述,1、菲林文件处理:1.1、供应商收到传给的菲林资料时，需要进行资料审核、修改，以利于提高PCB加工的良品率。1.2、输出相关的菲林图片、制定开料拼板方式、拟制单价。2、开料：2.1、按开料拼板尺寸及方向进行裁切，把一大片完整的基板裁切成规定大小尺寸。,34,PCB制作流程概述,3、CNC钻孔：3.1、根据钻孔图直接调出程序后开始钻孔。3.2、主要技术指标：孔壁粗糙度25um 3.3、主要参数：叠板数、转速、最大钻孔数、钻咀翻磨次数、供应商、落速、回刀速。3.4、主要辅助材料作用：盖板：定位、散热、减少毛头、钻头的清扫、防止压力脚直接压伤铜面，常用材料-铝箔 垫板：保护钻机台面、防止出口性毛头、降低钻头温度、清洁钻头沟槽中的胶渣，常用材料-木板,35,PCB制作流程概述,4、前处理、除胶渣：4.1、前处理：以磨刷方式进行板面清洁及毛头去除，并以高压水洗去除孔内残屑。4.2、除胶渣：去除高速钻孔过程中因高温而产生的环氧树脂钻污（特别在铜环上的钻污），保证化学沉铜后电路连接的高度可靠性。4.3、常用去钻污材料：高锰酸钾KMnO4 5、PTH化学镀铜：5.1、使孔壁上非导体部份的树脂及玻纤束进行金属化,以进行后来的电镀铜制程,完成足够强度的导电焊接金属孔壁。5.2、镀铜时注意摆动与震动PCB基板，使孔内不能残留气泡。5.3、PTH背光等级测试（一般要求在8级以上）。,36,PCB制作流程概述,6、1Cu全板电镀：6.1、保护刚刚沉积的薄薄的化学铜，防止化学铜氧化后被酸浸蚀掉，通过电镀将其加厚到一定程度。6.2、为了提高镀铜的致密性一般采用低电流、长时间电镀。6.3、本公司要求电镀时间应25min，镀铜厚度在7.5-15um 6.4、电镀槽电流的钳表检测记录。6.5、孔铜厚度金相切片检测。7、刷板：7.1、用微酸清洗,以磨刷方式进行板面清洁。,37,PCB制作流程概述,8、压膜：8.1、以高温高压用压膜机将感光干膜附着于基板铜面上，作为图像转移的载体。8.2、分手动压膜机和自动压膜机，压膜必须应在无尘室中操作。8.3、无尘室的环境要求：1万级净化、环境温度233、RH50%5%8.4、一般压膜条件为：压膜热轮温度12010、板面温度5010、压膜速度、压力15-40psi（145psi=1Mpa）,38,PCB制作流程概述,9、曝光显影：9.1、曝光：把菲林上的线路转移到压好干膜的板子上。通过曝光,使与图像相对应的干膜不发生聚合反应。9.2、显影：用弱碱将未聚合的干膜洗掉,使发生聚合反应的干膜图像露出铜面。已感光部份则因已发生聚合反应而洗不掉仍留在铜面上成为蚀刻或电镀之阻剂膜。9.3、曝光机分手动曝光机和自动曝光机，手动曝光机容易造成偏位。,39,PCB制作流程概述,10、酸性除油：10.1、除去线路铜面上的氧化物、残膜余胶，保证1Cu与2Cu之间的结合力。10.2、记住此处使用酸性除油剂，为何不是用碱性除油剂？且碱性除油剂除油效果比酸性除油剂更好！主要因为干膜图形油墨不耐碱，会损坏图形线路，故2Cu电镀前只能使用酸性除油剂。11、2Cu电镀：11.1、以电镀的方式增加线路铜面及孔铜厚度。11.2、本公司要求电镀时间应40min，镀铜厚度在15-25um 11.3、电镀槽电流的钳表检测记录。11.4、孔铜厚度金相切片检测。,40,PCB制作流程概述,12、图形电锡：12.1、在显影、2Cu电镀后的裸铜线路表面再镀上一层锡，以做为蚀刻时的阻剂。13、脱膜：13.1、用强碱（NaOH）以高温高压冲洗板面，将聚合于板面的干膜去除干净。,41,PCB制作流程概述,14、蚀刻：14.1、用碱性蚀刻液（氯化銅CuCl2)以加温及加温与喷压方式进行铜面蚀刻。15、脱锡：15.1、将抗蚀刻的锡(铅)镀层，用过氧化氢（H2O2）除去，以露出所需图像铜面。15.2、目前行业上已将“脱膜、蚀刻、脱锡”在一道工序内完成。,42,PCB制作流程概述,16、防焊：16.1、前处理：以磨刷方式,使板面清洁,除去氧化物,进行板面粗化,增强绿漆的附着力。16.2、印防焊油/预烘烤/曝光/显影：油墨用刮印方式覆盖板面,以保护线路及抗焊用。以7080的预烘烤温度将液态油墨的溶剂烘干,以利曝光。再经UV曝光后利用Na2CO3将未经曝光的聚合油墨溶解去除,从而得到符合设计要求的阻焊图形。（烘烤时一般采用3区烘烤，烘烤温度分段梯增，如75、100、145各45min）16.3、防焊的作用：防止印制板在装配焊接时引起线路桥接，提高焊接质量和节约焊料等作用。它也是印制板的永久性保护层 能起到防潮、防腐蚀、防霉和机械擦伤等作用。,43,PCB制作流程概述,17、字符:17.1、根据PCB设计输出的丝印层菲林文件，以网板印刷方式引出板面丝印字符。17.2、利用高温使油墨完全硬化且聚合更完全。18、表面处理：18.1、根据PCB设计输出时的表面处理技术要求，对PCB的PAD表面进行相应的处理，在此以喷锡处理为例。18.2、对PCB的PAD表面进行喷锡、热风整平。18.3、去除残留的助焊剂，以确保板面清洁度。,44,PCB制作流程概述,19、成型（冲、锣、Vcut）：19.1、根据PCB设计输出的外形尺寸，按要求进行加工处理。19.2、冲床加工：加工精度低，成品PCB边缘粗糙。加工时容易造成冲床冲针钝化，导致成品PCB机械定位孔偏小。19.3、电脑锣：加工精度高，成品PCB边缘光洁。成品PCB机械定位孔精度高。19.4、Vcut：根据设计拼板要求，将拼在一起的多块PCB分界处刻出V形槽，便于分板。（V刻深度一般控制在板厚的2/3）19.5、以传动方式用高压喷洒,超声波振动水洗方式清洗板面粉尘，以确保板面清洁度。20、电测、终检：20.1、用ICT设备对线路进行开、短路测试。20.2、QC外观全检。20.3、信赖性测试（288热应力测试、可焊性测试等）。,45,PCB制作流程概述,21、包装：21.1、用真空包装机对PCB进行包装，以利于板子的运输与存放。,46,ENDTHANKS!,