电路制造工艺

关键的外卖

• 分步分解电路制造工艺
• 印刷电路板的常用替代材料
• 为可靠的制造而设计电路的提示

电路制造是一个复杂的过程，有很多不同的步骤

印刷电路板(pcb)是现代电子产品中最重要的元素。无论大小，如果你打开任何电子设备，都有可能会有一个印刷电路板。这些电路板确保设备按预期工作，保持我们的现代世界运行。

虽然电路板几乎无处不在，但生产这些电路板的电路制造过程可能很复杂。它是一个多步骤的过程，连接了多个工程流程、设计师和组件制造商。让我们深入了解这个过程需要什么。

通用电路制造工艺

焊接可以通过多种不同的方法来完成

里面有很多东西电路制造，视电路板而定．材料基板、预期功能和可靠性公差都会影响电路制造过程。我们将讨论最通用的电路制造工艺，它构成了其他工艺的基础。

步骤1:从设计到生产

一旦设计完成，工程师将设计导出为制造商使用的文件格式，通常是一组Gerber文件。这些文件编码基本信息，如铜层，钻孔图纸，覆盖覆盖，等等。然后，制造数据被读入计算机辅助制造软件(CAM)。

步骤2:初始设计打印

使用特殊的绘图打印机，每一层的“胶片”或“图像”被制作出来。这片底片是板本身的底片。电路板的每一层(内部和外部)以及伴随的阻焊板顶部和底部都有自己的一层。薄膜打印完成后，将它们排成一行，并在电路制造过程中穿孔一个“对准孔”，以便稍后对准。

步骤3:内层铜印刷和蚀刻

设计被打印在层压材料上，然后铜被预先粘在上面。然后将铜蚀刻掉，以显示戈伯文件规定的痕迹和铜填充区域。这可以通过多种方法来实现，但常用的一种方法是制造一种称为抗蚀剂的光敏胶片。这种抗蚀剂使用光反应性化学物质，暴露在紫外线下后会变硬。硬化的区域对应于板上作为铜保存的部分。其他未暴露的铜部分用化学方法去除。

步骤4:堆叠层对齐

在每一层打印和清洗完成后，技术人员使用“光学冲床”，用大头针穿过这些层，使它们对齐。

步骤4.5:质量检查

在这一步中没有对电路板进行物理修改，但这是一个重要的步骤。在这里，机器通过将PCB与Gerber文件进行比较来执行光学检查，确保没有缺陷。

第五步:分层

对于多层板，这一过程包括对板的内层施加高温和高压，同时使用光敏干阻。

第六步:钻孔

在Gerber文件的基础上，计算机引导钻头用于创建指定孔、导向孔和其他指定孔。

7 .电镀

一种化学过程被用来在最上面的一层和已经钻过的孔上形成一层微米厚的铜，形成通孔，不管它们是穿洞的，盲的，还是被埋的．

步骤8：外层成像和蚀刻

在外层涂上光刻胶，然后成像。然后，他们被镀类似于前面讨论的内层，与额外的一层锡，以帮助在蚀刻过程中保护铜。

步骤9:焊膜

在电路板表面涂上一层阻焊膜(通常为绿色)。然后用紫外光照射在板子上，指示需要去除的部分。

步骤10:丝印

电路板的最后一道附加工序是丝印或图例的应用。这用于传达公司ID号、警告标签、组件指示器、引脚定位器或任何其他有用的信息。

步骤10.5:电气可靠性试验

执行电路连续性测试以检查铜中任何意外的断开。然后，执行隔离测试以检查短路，确保电路按预期制造。

电路组装

步骤12定义了电路板制造过程本身的结束。然而，在制造整个消费类电路和其他高度标准化的电路板时，以下步骤对应于电路组装组件的应用。

步骤13:焊接应用

在使用最常见的焊接方法，回流焊时，由Gerber文件生成的金属模板用于将回流焊膏应用到相关焊盘的端子上。

步骤14:组件放置

使用取放机，从卷筒上取下组件，并将其放置在应用焊料顶部的相关板点上。

15 .焊接

使用主要的焊接技术之一时，将组件焊接到板上。

• 波峰焊使用一波热焊锡液
• 回流焊使用加热的锡膏
• 软焊是用焊枪或气体将金属填充物固定在单板与部件之间
• 硬焊接主要用于结合两个固体金属块，如铜，黄铜，银或金

在这最后一步之后，电路板通常被运行可靠性测试确保它已经被正确地制造和组装。

电路制造替代基板材料

柔性电路正在成为标准fr -4刚性电路板的越来越受欢迎的替代品

当涉及到电路制造和选择正确的基板时，要考虑电路的预期用例。默认基板通常是FR-4，但根据热或小型化要求，金属芯或柔性板可以是很好的替代品。

现在，最常见的印刷电路板材料是FR-4，一种用环氧树脂编织的玻璃纤维布。吸水率低(约0.15%)，耐弧性好，绝缘性能强。

基于陶瓷板与典型的FR-4相比，具有更多的通用性，耐久性，稳定性和更强的绝缘性能。他们的高导热性而且热膨胀系数使它们在高温或高压环境中特别有用。一些常见的成分包括氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)、氧化铍(BeO)、碳化硅(SiC)和氮化硼(BN)。

铝，其他金属芯板，或绝缘金属基板(IMS)也是流行的替代品。它们具有薄的热传导介质，最常用于运行极热且需要良好热分布的电路。

柔性电路板和柔性电路制造

第四种越来越受欢迎的替代品是柔性衬底。这些包括一个独立的镀铜箔，如kapton聚酰亚胺箔，或层压板与薄加强。这些可用于柔性印刷电路或柔性互连，并具有高耐热性。柔性电路具有多种优点，如体积小巧、重量减轻、更好的阻抗控制、没有机械连接器等等。

Rigid-flex董事会它是柔性板和标准板的混合体，兼备了两者的优点。他们有一个类似的制造过程，有一些轻微的变化。刚柔制造工艺流程如下:

1. 预先清洗含铜层的层压板。
2. 在通过丝网印刷或照片成像生成图案步骤后，然后通过蚀刻液或喷雾将电路图案蚀刻到层压片上。
3. 机器是用来钻孔、垫片和过孔的。
4. 镀铜工艺用于在指定的板和孔上沉积铜。
5. 一种覆盖材料，通常由聚酰亚胺薄膜制成，用丝网印刷印在刚柔板上。如果设计需要，在这里添加额外的加强筋。
6. 然后使用刀具或液压冲孔将柔性板从面板上切割出来。
7. 然后进行电气测试和验证。

为成功的电路制造而设计

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PCB的制造过程是漫长而复杂的，有很大的空间出错。如果你计划多次制造你的电路板，即使是一个设计上的小错误也会花费时间、金钱甚至生命，这取决于电路板的用例。因此，保持为制造而设计(DfM)，优先考虑易于制造是关键。

一个特别重要的技巧，以简化您的PCB制造过程包括设置DRC约束。联系PCB制造商并下载DRC或规则文件是最容易的，可以上传到PCB设计应用程序中。这样，您可以确保您的设计符合制造商的公差。

运行DRC检查之前发送任何你的文件制作，因为它会更容易纠正你的板早而不是晚。在将打印电路发送给制造商后，他们可能会自己执行DRC检查。

创建易于电路制造的设计的最佳方法是采用先进的PCB应用程序包实时DFM检测，如《Cadence Allegro》。与节奏快速的，您将能够启用各种PCB编辑器工具，这些工具将实现更好的设计决策，减少与制造商的来回操作，并创建更强大、更可靠的电路板。