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制作覆铜电路

发布时间:2024-01-09 05:22:46

电路板锓锡工艺

PCB(印刷电路板)的原料是玻璃纤维,这种材料我们在日常生活中出处可见,比如防火布、防火毡的核心就是玻璃纤维,玻璃纤维很容易和树脂相结合,我们把结构紧密、强度高的玻纤布浸入树脂中,硬化就得到了隔热绝缘、不易弯曲的PCB基板了--如果把PCB板折断,边缘是发白分层,足以证明材质为树脂玻纤。

光是绝缘板我们不可能传递电信号,于是需要在表面覆铜。所以我们把PCB板也称之为覆铜基板。在工厂里,常见覆铜基板的代号是FR-4,这个在各家板卡厂商里面一般没有区别,所以我们可以认为大家都处于同一起跑线上,当然,如果是高频板卡,最好用成本较高的覆铜箔聚四氟乙烯玻璃布层压板。

覆铜工艺很简单,一般可以用压延与电解的办法制造,所谓压延就是将高纯度(>99.98%)的铜用碾压法贴在PCB基板上--因为环氧树脂与铜箔有极好的粘合性,铜箔的附着强度和工作温度较高,可以在260℃的熔锡中浸焊而无起泡。

这个过程颇像擀饺子皮,最薄可以小于1mil(工业单位:密耳,即千分之一英寸,相当于0.0254mm)。如果饺子皮这么薄的话,下锅肯定漏馅!所谓电解铜这个在初中化学已经学过,CuSO4电解液能不断制造一层层的"铜箔",这样容易控制厚度,时间越长铜箔越厚!通常厂里对铜箔的厚度有很严格的要求,一般在0.3mil和3mil之间,有专用的铜箔厚度测试仪检验其品质。像古老的收音机和业余爱好者用的PCB上覆铜特别厚,比起电脑板卡工厂里品质差了很远。

控制铜箔的薄度主要是基于两个理由:一个是均匀的铜箔可以有非常均匀的电阻温度系数,介电常数低,这样能让信号传输损失更小,这和电容要求不同,电容要求介电常数高,这样才能在有限体积下容纳更高的容量,电阻为什么比电容个头要小,归根结底是介电常数高啊!

其次,薄铜箔通过大电流情况下温升较小,这对于散热和元件寿命都是有很大好处的,数字集成电路中铜线宽度最好小于0.3cm也是这个道理。制作精良的PCB成品板非常均匀,光泽柔和(因为表面刷上阻焊剂),这个用肉眼能看出来,但要光看覆铜基板能看出好坏的人却不多,除非你是厂里经验丰富的品检。

对于一块全身包裹了铜箔的PCB基板,我们如何才能在上面安放元件,实现元件--元件间的信号导通而非整块板的导通呢?板上弯弯绕绕的铜线,就是用来实现电信号的传递的,因此,我们只要把铜箔蚀掉不用的部分,留下铜线部分就可以了。

如何实现这一步,首先,我们需要了解一个概念,那就是"线路底片"或者称之为"线路菲林",我们将板卡的线路设计用光刻机印成胶片,然后把一种主要成分对特定光谱敏感而发生化学反应的感光干膜覆盖在基板上,干膜分两种,光聚合型和光分解型,光聚合型干膜在特定光谱的光照射下会硬化,从水溶性物质变成水不溶性而光分解型则正好相反。

这里我们就用光聚合型感光干膜先盖在基板上,上面再盖一层线路胶片让其曝光,曝光的地方呈黑色不透光,反之则是透明的(线路部分)。光线通过胶片照射到感光干膜上--结果怎么样了?凡是胶片上透明通光的地方干膜颜色变深开始硬化,紧紧包裹住基板表面的铜箔,就像把线路图印在基板上一样,接下来我们经过显影步骤(使用碳酸钠溶液洗去未硬化干膜),让不需要干膜保护的铜箔露出来,这称作脱膜(Stripping)工序。接下来我们再使用蚀铜液(腐蚀铜的化学药品)对基板进行蚀刻,没有干膜保护的铜全军覆没,硬化干膜下的线路图就这么在基板上呈现出来。这整个过程有个叫法叫"影像转移",它在PCB制造过程中占非常重要的地位。

接着是制作多层板,按照上述步骤制作只是单面板,即使两面加工也是双面板而已,但是我们常常可以发现自己手中的板卡是四层板或者六层板(甚至有8层板)。

有了上面的基础,我们明白其实不难,做两块双面板"粘"起来就行啦!比如我们做一块典型的四层板(按照顺序分1~4层,其中1/4是外层,信号层,2/3是内层,接地和电源层),先呢分别做好1/2和3/4(同一块基板),然后把两块基板粘一块不就OK了?不过这个粘结剂可不是普通的胶水,而是软化状态下的树脂材料,它首先是绝缘的,其次很薄,与基板粘合性良好。我们称之为PP材料,它的规格是厚度与含胶(树脂)量。当然,一般四层板和六层板我们是看不出来的,因为六层板的基板厚度比较薄,即使要用两层PP三块双面基板,也未见得比一层PP两块双面基板的四层板能增加多少厚度--板卡的厚度都有一定规范,否则就插不进各种卡槽中了。说到这里,读者又会产生疑问,那个多层板之间信号不是要导通吗?现在PP是绝缘材料,如何实现层与层之间的互联?别急,我们在粘结多层板之前还需要钻孔!钻了孔可以将电路板上下位置相应铜线对起来,然后让孔壁带铜,那么不是相当于导线将电路串联起来了吗?

这种孔我们称之为导通孔(Plating hole,简称PT孔。这些孔需要钻孔机钻出来,现代钻孔机能钻出很小很小的孔和很浅的孔,一块主板上有成百上千个大小迥异深浅不一的孔,我们用高速钻孔机起码要钻一个多小时才能钻完。钻完孔后,我们再进行孔电镀(该技术称之为镀通孔技术,Plated-Through-Hole technology,PTH),让孔导通。

孔也钻了,里外层都通了,多层板粘好了,是不是完事了呢?我们的回答是No,因为主板生产需要大量进行焊接,如果直接焊接,会产生两个严重后果:一、板卡表面铜线氧化,焊不上;二、搭焊现象严重--因为线与线之间的间距实在太小了啊!所以我们必须在整个PCB基板外面再包上一层装甲--这就是防焊漆,也就是俗称阻焊剂的的东东,它对液态的焊锡不具有亲和力,并且在特定光谱的光照射下会发生变化而硬化,这个特性和干膜类似,我们看到的板卡颜色,其实就是防焊漆的颜色,如果防焊漆是绿色,那么板卡就是绿色。

最后大家不要忘了网印、金手指镀金(对于显卡或者PCI等插卡来说)和质检,测试PCB是否有短路或是断路的状况,可以使用光学或电子方式测试。光学方式采用扫描以找出各层的缺陷,电子测试则通常用飞针探测仪(Flying-Probe)来检查所有连接。电子测试在寻找短路或断路比较准确,不过光学测试可以更容易侦测到导体间不正确空隙的问题。

总结一下,一家典型的PCB工厂其生产流程如下所示:下料→内层制作→压合→钻孔→镀铜→外层制作→防焊漆印刷→文字印刷→表面处理→外形加工.

⑵ 怎样手工制作PCB电路板

  1. 首先要在电脑上用protel等电路设计软件先绘制电路原理图和PCB(元器件封装图)。如下图:专

⑶ 有关DXP覆铜和实际电路板的制作

1.数字接地方面的例子:电脑中的很多数据线都是多根地线的。如IDE连接线,有很根地线;打印机并口(LPT)有多根地线;PCI局部总线板卡中,也有多根地线。
2.低频模拟信号方面的:如音响系统中的放大器,地线的分布以及连接,都很有讲究。如果处理得不好,会导致噪声大,通常是低频的“嗡嗡”声。甚至还会产生自激而导致完全不能使用。一般要求单点接地,就是各个部分的地,直接拉到电源地去,而不是随便从中间哪拉条地线出来;屏蔽线的屏蔽层,只让一端接地;地线不形成环路,如果有环路的话,可在适当的位置将环断开,接入一个0.1uF的小电容。
信号输入以及输出端的地线,要选取得当,不能使输出信号通过地线而叠加到输入端。

~~~关于地线环路问题,讲讲我的实践经验。
对于数字电路来说,地线环路造成的地线环流也就是几十毫伏级别的,而TTL的抗干扰门限是1.2V,CMOS电路更可以达到1/2电源电压,也就是说地线环流根本就不会对电路的工作造成不良影响。相反,如果地线不闭合,问题会更大,因为数字电路在工作的时候产生的脉冲电源电流会造成各点的地电位不平衡,比如本人实测74LS161在反转时地线电流1.2A(用2Gsps示波器测出,地电流脉冲宽度7ns)。在大脉冲电流的冲击下,如果采用枝状地线(线宽25mil)分布,地线间各个点的电位差将会达到百毫伏级别。而采用地线环路之后,脉冲电流会散布到地线的各个点去,大大降低了干扰电路的可能。采用闭合地线,实测出各器件的地线最大瞬时电位差是不闭合地线的二分之一到五分之一。当然不同密度不同速度的电路板实测数据差异很大,我上面所说,指的是大约相当于Protel 99SE所附带的Z80 Demo板的水平。

对于低频模拟电路,我认为地线闭合后的工频干扰是从空间感应到的,这是无论如何也仿真和计算不出来的。如果地线不闭合,不会产生地线涡流,beckhamtao所谓“但地线开环这个工频感应电压会更大。”的理论依据和在?举两个实例,7年前我接手别人的一个项目,精密压力计,用的是14位A/D转换器,但实测只有11位有效精度,经查,地线上有15mVp-p的工频干扰,解决方法就是把PCB的模拟地环路划开,前端传感器到A/D的地线用飞线作枝状分布,后来量产的型号PCB重新按照飞线的走线生产,至今未出现问题。第二个例子,一个朋友热爱发烧,自己DIY了一台功放,但输出始终有交流声,我建议其将地线环路切开,问题解决。事后此位老兄查阅数十种“Hi-Fi名机”PCB图,证实无一种机器在模拟部分采用地线环路。

对于这种地线干扰问题,建议用高频电路的视角看问题

高频电路的角度看这些问题,地线也是有阻抗的,
1。阻抗越大,电流变化时的电压越大;
2。电路的翻转速度越大,地线上的干扰也越大;
3。当干扰频率对地线的复阻抗的特性频率相近,地线上的干扰就会变大。

有这么个实例

一批YAMAHA724声卡,功放IC是TEA2025B,发热严重。最后烧掉功放电源回路上的“零欧姆电阻”。无论换多少次功放IC,结果都是一样。严重者连带DAC芯片也给搞得变差了。
检查发现,PCB模拟部分的地线就是多环路结构。显然,此卡PCB设计员不懂得模拟电路的脾气。

如果地线在局部形成很多的小环,结果会如何呢!

考虑地线上可能的感应压降

地线环流对数字电路的影响是不能忽视的。
一个1.2A的脉冲可能只会在地线上产生几个毫伏的电阻压降,
但在陡峭的上升时间里,可能会在同样的线路中产生十几伏的感应压降(与线电感量有关,当然其条件是频率高),而且这种影响还可能通过耦合电容影响到低噪声区域。

关于划开地环路的方法确实有效,经典。
而且在高频板的设计中经常很重要。

你说反了,高频板更要地线闭环。

请教一下

大虾!我只知道一块板子上有多个地的话应该将它们分开接地,而不是连在一个地端。但是我不明白你说的地线要环绕是指什么?清指点!!

只要明白

只要明白大面积辅地,只是为了把地干扰电平平均地分布。实际上我想在模拟地上可以加一些磁珠来抑掉干扰!

我认为环地对模拟电路来说是很有必要,但要分开强弱信号

值得讨论

“解决方法就是把PCB的模拟地环路划开,前端传感器到A/D的地线用飞线作枝状分布,后来量产的型号PCB重新按照飞线的走线生产,至今未出现问题。第二个例子,一个朋友热爱发烧,自己DIY了一台功放,但输出始终有交流声,我建议其将地线环路切开,问题解决。”
说得没错,其实模拟电子讲求信号回路要短,若不将地线环路切开,其他环路的干扰会影响本环路的,严重的还可能自激。

你的看法我很赞同,我也遇到相同的问题。我的看法。

如果一个电路版上,模拟电路和数字电路。那么数字电路的地线和模拟电路的地线只能有一个接点(在插槽处)。否则数字部分信号十分不稳定。

数字电路多从接地阻抗出发去考虑

有时用多层板不一定是布线密度问题、可能是解决地线阻抗太高导致EMC超标

需要解释一下
我虽然知道较好的方法是各自独立供电或进行电源分离。

我的意思是:

1 采用DC/DC进行电源隔离是无效的,因为站在电源的角度看,实际的电源环路并没有改变。非但如此,由于DC/DC本身增加了电耗,所以,干扰反而会增加。
2 电源分离,我指的是分离成两个独立的电源,而不是用DC/DC进行电源隔离。

关于此问题,我的一个方案是:如果是数字信号,实在不行,或为了增加可靠性,可以通过转换成差分的方式进行传输,但速度要考虑好。

"2根信号线之间夹一根地线,传输线原理"

值此,我想说,有人喜欢大面积,甚至整板整板地、上下层都铺满铜。这是不好的现象、不良的习惯。我现对铺铜有以下几点体会是,请大家评说一下:
1 即使同是地线铺铜,必要时也要分隔开,如敏感的晶振电路。
2 在可以不铺的地方不铺为好。它主要考虑不要把焊盘搞得太复杂,以免影响检修和调试。
3 在无所谓的地方,为铺铜形状好看一点,根据图案酌情考虑。

以上几点,要综合考虑。为了这几点,为了美观,有时觉得它比布线还难。

大多数人都知道要覆铜,却不知道覆铜的目的和原则,往往有本末倒置适得其反的事出现

覆铜除了减小地电阻,还有减小回路截面积,提供信号镜像回路等作用,不完整的铜层和截断镜像回路的铜层,位置不正确的铜层往往还会引入新的干扰

假设在双面板一面有1条信号线,另一面大面积覆铜,信号线与覆铜构成信号回路,信号线信号由A流向B,必定在周围形成电/磁场,由于背面有覆铜,它与信号线相当于2个金属平板,信号产生的电磁场大多数集中在信号线与铜层之间,向外发射的少,于是就好像在信号线正下方的铜层镜像出一条信号电流,方向由B到A。

如果信号线下方的铜层不连续,那么就会有电磁场泄漏出去了

说说我的想法
1.在跨板或者跨系统的信号线还是带地线走比较好,一个信号线配一个地线相隔走线。
2.如果担心因为信号线和电源线的地形成地线环,可以在两个板子连接的电源线和地线上加共模电感,来阻断地线环。
曾经用这个招搞定过一个功放的干扰问题

我对铺地的认识,欢迎拍砖!

1.对于不同信号的板子不同处理,比如高频的要铺网状地,低频的可以铺实地.
2.铺地的作用:减少信号回地电阻,对信号增加屏蔽功能,消除干扰,增加PCB硬度,美观.
3.对于铺地的形状和区域,要具体问题具体分析.要看你利用铺地的那种功能.当然首先不能违反地线的走线规则.对于一块PCB可以分不同的区域铺地,不能让干扰通过同层或者其他层的地而引入到其他区域中.做到模数分开,强弱分开.
4.地线星状分布,大电流回地尽量短,并避免与小电流地接触.高频信号和模拟信号可以有地伴行......

“1.对于不同信号的板子不同处理,比如高频的要铺网状地,低频的可以铺实地

⑷ 覆铜电路板怎么弄

如果想买的话可以上淘宝。如果想腐刻的话,极客迷(一个网站) 上说用马克笔画上要留下铜的线,然后放入蓝色环保腐刻剂配的溶液里,一段时间后再用砂纸或沾有酒精的纸磨或擦就可以去掉马克笔画的线,留下铜线路了。

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