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製作覆銅電路

發布時間:2024-01-09 05:22:46

電路板鋟錫工藝

PCB(印刷電路板)的原料是玻璃纖維,這種材料我們在日常生活中出處可見,比如防火布、防火氈的核心就是玻璃纖維,玻璃纖維很容易和樹脂相結合,我們把結構緊密、強度高的玻纖布浸入樹脂中,硬化就得到了隔熱絕緣、不易彎曲的PCB基板了--如果把PCB板折斷,邊緣是發白分層,足以證明材質為樹脂玻纖。

光是絕緣板我們不可能傳遞電信號,於是需要在表面覆銅。所以我們把PCB板也稱之為覆銅基板。在工廠里,常見覆銅基板的代號是FR-4,這個在各家板卡廠商裡面一般沒有區別,所以我們可以認為大家都處於同一起跑線上,當然,如果是高頻板卡,最好用成本較高的覆銅箔聚四氟乙烯玻璃布層壓板。

覆銅工藝很簡單,一般可以用壓延與電解的辦法製造,所謂壓延就是將高純度(>99.98%)的銅用碾壓法貼在PCB基板上--因為環氧樹脂與銅箔有極好的粘合性,銅箔的附著強度和工作溫度較高,可以在260℃的熔錫中浸焊而無起泡。

這個過程頗像擀餃子皮,最薄可以小於1mil(工業單位:密耳,即千分之一英寸,相當於0.0254mm)。如果餃子皮這么薄的話,下鍋肯定漏餡!所謂電解銅這個在初中化學已經學過,CuSO4電解液能不斷製造一層層的"銅箔",這樣容易控制厚度,時間越長銅箔越厚!通常廠里對銅箔的厚度有很嚴格的要求,一般在0.3mil和3mil之間,有專用的銅箔厚度測試儀檢驗其品質。像古老的收音機和業余愛好者用的PCB上覆銅特別厚,比起電腦板卡工廠里品質差了很遠。

控制銅箔的薄度主要是基於兩個理由:一個是均勻的銅箔可以有非常均勻的電阻溫度系數,介電常數低,這樣能讓信號傳輸損失更小,這和電容要求不同,電容要求介電常數高,這樣才能在有限體積下容納更高的容量,電阻為什麼比電容個頭要小,歸根結底是介電常數高啊!

其次,薄銅箔通過大電流情況下溫升較小,這對於散熱和元件壽命都是有很大好處的,數字集成電路中銅線寬度最好小於0.3cm也是這個道理。製作精良的PCB成品板非常均勻,光澤柔和(因為表面刷上阻焊劑),這個用肉眼能看出來,但要光看覆銅基板能看出好壞的人卻不多,除非你是廠里經驗豐富的品檢。

對於一塊全身包裹了銅箔的PCB基板,我們如何才能在上面安放元件,實現元件--元件間的信號導通而非整塊板的導通呢?板上彎彎繞繞的銅線,就是用來實現電信號的傳遞的,因此,我們只要把銅箔蝕掉不用的部分,留下銅線部分就可以了。

如何實現這一步,首先,我們需要了解一個概念,那就是"線路底片"或者稱之為"線路菲林",我們將板卡的線路設計用光刻機印成膠片,然後把一種主要成分對特定光譜敏感而發生化學反應的感光干膜覆蓋在基板上,干膜分兩種,光聚合型和光分解型,光聚合型干膜在特定光譜的光照射下會硬化,從水溶性物質變成水不溶性而光分解型則正好相反。

這里我們就用光聚合型感光干膜先蓋在基板上,上面再蓋一層線路膠片讓其曝光,曝光的地方呈黑色不透光,反之則是透明的(線路部分)。光線通過膠片照射到感光干膜上--結果怎麼樣了?凡是膠片上透明通光的地方干膜顏色變深開始硬化,緊緊包裹住基板表面的銅箔,就像把線路圖印在基板上一樣,接下來我們經過顯影步驟(使用碳酸鈉溶液洗去未硬化干膜),讓不需要干膜保護的銅箔露出來,這稱作脫膜(Stripping)工序。接下來我們再使用蝕銅液(腐蝕銅的化學葯品)對基板進行蝕刻,沒有干膜保護的銅全軍覆沒,硬化干膜下的線路圖就這么在基板上呈現出來。這整個過程有個叫法叫"影像轉移",它在PCB製造過程中占非常重要的地位。

接著是製作多層板,按照上述步驟製作只是單面板,即使兩面加工也是雙面板而已,但是我們常常可以發現自己手中的板卡是四層板或者六層板(甚至有8層板)。

有了上面的基礎,我們明白其實不難,做兩塊雙面板"粘"起來就行啦!比如我們做一塊典型的四層板(按照順序分1~4層,其中1/4是外層,信號層,2/3是內層,接地和電源層),先呢分別做好1/2和3/4(同一塊基板),然後把兩塊基板粘一塊不就OK了?不過這個粘結劑可不是普通的膠水,而是軟化狀態下的樹脂材料,它首先是絕緣的,其次很薄,與基板粘合性良好。我們稱之為PP材料,它的規格是厚度與含膠(樹脂)量。當然,一般四層板和六層板我們是看不出來的,因為六層板的基板厚度比較薄,即使要用兩層PP三塊雙面基板,也未見得比一層PP兩塊雙面基板的四層板能增加多少厚度--板卡的厚度都有一定規范,否則就插不進各種卡槽中了。說到這里,讀者又會產生疑問,那個多層板之間信號不是要導通嗎?現在PP是絕緣材料,如何實現層與層之間的互聯?別急,我們在粘結多層板之前還需要鑽孔!鑽了孔可以將電路板上下位置相應銅線對起來,然後讓孔壁帶銅,那麼不是相當於導線將電路串聯起來了嗎?

這種孔我們稱之為導通孔(Plating hole,簡稱PT孔。這些孔需要鑽孔機鑽出來,現代鑽孔機能鑽出很小很小的孔和很淺的孔,一塊主板上有成百上千個大小迥異深淺不一的孔,我們用高速鑽孔機起碼要鑽一個多小時才能鑽完。鑽完孔後,我們再進行孔電鍍(該技術稱之為鍍通孔技術,Plated-Through-Hole technology,PTH),讓孔導通。

孔也鑽了,里外層都通了,多層板粘好了,是不是完事了呢?我們的回答是No,因為主板生產需要大量進行焊接,如果直接焊接,會產生兩個嚴重後果:一、板卡表面銅線氧化,焊不上;二、搭焊現象嚴重--因為線與線之間的間距實在太小了啊!所以我們必須在整個PCB基板外面再包上一層裝甲--這就是防焊漆,也就是俗稱阻焊劑的的東東,它對液態的焊錫不具有親和力,並且在特定光譜的光照射下會發生變化而硬化,這個特性和干膜類似,我們看到的板卡顏色,其實就是防焊漆的顏色,如果防焊漆是綠色,那麼板卡就是綠色。

最後大家不要忘了網印、金手指鍍金(對於顯卡或者PCI等插卡來說)和質檢,測試PCB是否有短路或是斷路的狀況,可以使用光學或電子方式測試。光學方式採用掃描以找出各層的缺陷,電子測試則通常用飛針探測儀(Flying-Probe)來檢查所有連接。電子測試在尋找短路或斷路比較准確,不過光學測試可以更容易偵測到導體間不正確空隙的問題。

總結一下,一家典型的PCB工廠其生產流程如下所示:下料→內層製作→壓合→鑽孔→鍍銅→外層製作→防焊漆印刷→文字印刷→表面處理→外形加工.

⑵ 怎樣手工製作PCB電路板

  1. 首先要在電腦上用protel等電路設計軟體先繪制電路原理圖和PCB(元器件封裝圖)。如下圖:專

⑶ 有關DXP覆銅和實際電路板的製作

1.數字接地方面的例子:電腦中的很多數據線都是多根地線的。如IDE連接線,有很根地線;列印機並口(LPT)有多根地線;PCI局部匯流排板卡中,也有多根地線。
2.低頻模擬信號方面的:如音響系統中的放大器,地線的分布以及連接,都很有講究。如果處理得不好,會導致雜訊大,通常是低頻的「嗡嗡」聲。甚至還會產生自激而導致完全不能使用。一般要求單點接地,就是各個部分的地,直接拉到電源地去,而不是隨便從中間哪拉條地線出來;屏蔽線的屏蔽層,只讓一端接地;地線不形成環路,如果有環路的話,可在適當的位置將環斷開,接入一個0.1uF的小電容。
信號輸入以及輸出端的地線,要選取得當,不能使輸出信號通過地線而疊加到輸入端。

~~~關於地線環路問題,講講我的實踐經驗。
對於數字電路來說,地線環路造成的地線環流也就是幾十毫伏級別的,而TTL的抗干擾門限是1.2V,CMOS電路更可以達到1/2電源電壓,也就是說地線環流根本就不會對電路的工作造成不良影響。相反,如果地線不閉合,問題會更大,因為數字電路在工作的時候產生的脈沖電源電流會造成各點的地電位不平衡,比如本人實測74LS161在反轉時地線電流1.2A(用2Gsps示波器測出,地電流脈沖寬度7ns)。在大脈沖電流的沖擊下,如果採用枝狀地線(線寬25mil)分布,地線間各個點的電位差將會達到百毫伏級別。而採用地線環路之後,脈沖電流會散布到地線的各個點去,大大降低了干擾電路的可能。採用閉合地線,實測出各器件的地線最大瞬時電位差是不閉合地線的二分之一到五分之一。當然不同密度不同速度的電路板實測數據差異很大,我上面所說,指的是大約相當於Protel 99SE所附帶的Z80 Demo板的水平。

對於低頻模擬電路,我認為地線閉合後的工頻干擾是從空間感應到的,這是無論如何也模擬和計算不出來的。如果地線不閉合,不會產生地線渦流,beckhamtao所謂「但地線開環這個工頻感應電壓會更大。」的理論依據和在?舉兩個實例,7年前我接手別人的一個項目,精密壓力計,用的是14位A/D轉換器,但實測只有11位有效精度,經查,地線上有15mVp-p的工頻干擾,解決方法就是把PCB的模擬地環路劃開,前端感測器到A/D的地線用飛線作枝狀分布,後來量產的型號PCB重新按照飛線的走線生產,至今未出現問題。第二個例子,一個朋友熱愛發燒,自己DIY了一台功放,但輸出始終有交流聲,我建議其將地線環路切開,問題解決。事後此位老兄查閱數十種「Hi-Fi名機」PCB圖,證實無一種機器在模擬部分採用地線環路。

對於這種地線干擾問題,建議用高頻電路的視角看問題

高頻電路的角度看這些問題,地線也是有阻抗的,
1。阻抗越大,電流變化時的電壓越大;
2。電路的翻轉速度越大,地線上的干擾也越大;
3。當干擾頻率對地線的復阻抗的特性頻率相近,地線上的干擾就會變大。

有這么個實例

一批YAMAHA724音效卡,功放IC是TEA2025B,發熱嚴重。最後燒掉功放電源迴路上的「零歐姆電阻」。無論換多少次功放IC,結果都是一樣。嚴重者連帶DAC晶元也給搞得變差了。
檢查發現,PCB模擬部分的地線就是多環路結構。顯然,此卡PCB設計員不懂得模擬電路的脾氣。

如果地線在局部形成很多的小環,結果會如何呢!

考慮地線上可能的感應壓降

地線環流對數字電路的影響是不能忽視的。
一個1.2A的脈沖可能只會在地線上產生幾個毫伏的電阻壓降,
但在陡峭的上升時間里,可能會在同樣的線路中產生十幾伏的感應壓降(與線電感量有關,當然其條件是頻率高),而且這種影響還可能通過耦合電容影響到低雜訊區域。

關於劃開地環路的方法確實有效,經典。
而且在高頻板的設計中經常很重要。

你說反了,高頻板更要地線閉環。

請教一下

大蝦!我只知道一塊板子上有多個地的話應該將它們分開接地,而不是連在一個地端。但是我不明白你說的地線要環繞是指什麼?清指點!!

只要明白

只要明白大面積輔地,只是為了把地干擾電平平均地分布。實際上我想在模擬地上可以加一些磁珠來抑掉干擾!

我認為環地對模擬電路來說是很有必要,但要分開強弱信號

值得討論

「解決方法就是把PCB的模擬地環路劃開,前端感測器到A/D的地線用飛線作枝狀分布,後來量產的型號PCB重新按照飛線的走線生產,至今未出現問題。第二個例子,一個朋友熱愛發燒,自己DIY了一台功放,但輸出始終有交流聲,我建議其將地線環路切開,問題解決。」
說得沒錯,其實模擬電子講求信號迴路要短,若不將地線環路切開,其他環路的干擾會影響本環路的,嚴重的還可能自激。

你的看法我很贊同,我也遇到相同的問題。我的看法。

如果一個電路版上,模擬電路和數字電路。那麼數字電路的地線和模擬電路的地線只能有一個接點(在插槽處)。否則數字部分信號十分不穩定。

數字電路多從接地阻抗出發去考慮

有時用多層板不一定是布線密度問題、可能是解決地線阻抗太高導致EMC超標

需要解釋一下
我雖然知道較好的方法是各自獨立供電或進行電源分離。

我的意思是:

1 採用DC/DC進行電源隔離是無效的,因為站在電源的角度看,實際的電源環路並沒有改變。非但如此,由於DC/DC本身增加了電耗,所以,干擾反而會增加。
2 電源分離,我指的是分離成兩個獨立的電源,而不是用DC/DC進行電源隔離。

關於此問題,我的一個方案是:如果是數字信號,實在不行,或為了增加可靠性,可以通過轉換成差分的方式進行傳輸,但速度要考慮好。

"2根信號線之間夾一根地線,傳輸線原理"

值此,我想說,有人喜歡大面積,甚至整板整板地、上下層都鋪滿銅。這是不好的現象、不良的習慣。我現對鋪銅有以下幾點體會是,請大家評說一下:
1 即使同是地線鋪銅,必要時也要分隔開,如敏感的晶振電路。
2 在可以不鋪的地方不鋪為好。它主要考慮不要把焊盤搞得太復雜,以免影響檢修和調試。
3 在無所謂的地方,為鋪銅形狀好看一點,根據圖案酌情考慮。

以上幾點,要綜合考慮。為了這幾點,為了美觀,有時覺得它比布線還難。

大多數人都知道要覆銅,卻不知道覆銅的目的和原則,往往有本末倒置適得其反的事出現

覆銅除了減小地電阻,還有減小迴路截面積,提供信號鏡像迴路等作用,不完整的銅層和截斷鏡像迴路的銅層,位置不正確的銅層往往還會引入新的干擾

假設在雙面板一面有1條信號線,另一面大面積覆銅,信號線與覆銅構成信號迴路,信號線信號由A流向B,必定在周圍形成電/磁場,由於背面有覆銅,它與信號線相當於2個金屬平板,信號產生的電磁場大多數集中在信號線與銅層之間,向外發射的少,於是就好像在信號線正下方的銅層鏡像出一條信號電流,方向由B到A。

如果信號線下方的銅層不連續,那麼就會有電磁場泄漏出去了

說說我的想法
1.在跨板或者跨系統的信號線還是帶地線走比較好,一個信號線配一個地線相隔走線。
2.如果擔心因為信號線和電源線的地形成地線環,可以在兩個板子連接的電源線和地線上加共模電感,來阻斷地線環。
曾經用這個招搞定過一個功放的干擾問題

我對鋪地的認識,歡迎拍磚!

1.對於不同信號的板子不同處理,比如高頻的要鋪網狀地,低頻的可以鋪實地.
2.鋪地的作用:減少信號回地電阻,對信號增加屏蔽功能,消除干擾,增加PCB硬度,美觀.
3.對於鋪地的形狀和區域,要具體問題具體分析.要看你利用鋪地的那種功能.當然首先不能違反地線的走線規則.對於一塊PCB可以分不同的區域鋪地,不能讓干擾通過同層或者其他層的地而引入到其他區域中.做到模數分開,強弱分開.
4.地線星狀分布,大電流回地盡量短,並避免與小電流地接觸.高頻信號和模擬信號可以有地伴行......

「1.對於不同信號的板子不同處理,比如高頻的要鋪網狀地,低頻的可以鋪實地

⑷ 覆銅電路板怎麼弄

如果想買的話可以上淘寶。如果想腐刻的話,極客迷(一個網站) 上說用馬克筆畫上要留下銅的線,然後放入藍色環保腐刻劑配的溶液里,一段時間後再用砂紙或沾有酒精的紙磨或擦就可以去掉馬克筆畫的線,留下銅線路了。

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