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电路板从图纸到成品制作需要的三大流程

凡亿PCB

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春节前期肺炎疫情爆发后,大多数企业都陷入了停工状态,PCB工厂也在其中。

现在随着疫情缓和部分板厂已开始复工,对于电路设计工程师来说已经迫不及待的想要把板子丢出去生产了。

那么电路板是如何从设计图纸变成可以实现电路功能的PCB成品呢?

 

准备生产资料 8044bdda-583a-11eb-8b86-12bb97331649.png

生产资料的准备一共分为两个步骤,这里既包括PCB的设计人员,也包括了板厂的工程审核人员。

首先不论PCB的设计软件是AD还是Allegro又或者是PADS,在设计完成即将交互生产的时候,出于资料保密以及实际生产的需要都建议将设计文件输出为Gerber。

Gerber是目前线路板行业最普遍、最通用的做法。对于Gerber资料来说其中最普遍的数据格式是RS-274-X。简单点说就是行业标准。

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站在PCB设计人员的角度看,到这一步就算是完成任务了。接下来的事情就交给工厂处理。

 

Gerber数据打包发送给板厂后,并不会直接生产。毕竟板厂也害怕客户的设计上一堆问题,超出他们的加工能力。比如线间距过小,直接生产很可能就短路。万一电源和GND短路,上电后整个电路板火花带闪电。

怎么办,顺手把锅丢给板厂呗。

因此板厂在拿到客户的GERBER资料后,还需要对生产资料进行审核,这也是生产费用里面包含工程费的原因。

板厂通常使用Genesis2000来对Gerber资料进行审核。(Genesis2000这个软件主要是板厂在用,如果是工程师想检查自己的Gerber,学一个CAM350就够了,没必要学Genesis2000。)

 

资料审核包含可制造性检查(线宽、线间距、阻焊桥、丝印等等),电气性能检查(IPC网表对比),同时还会根据客户提出的要求,结合工厂自身情况去调整文件(根据阻抗要求调整线宽或叠层等)。

CAM审核完成,资料下线,到这里前期的准备就已完成。

 

生产制造 8044bdda-583a-11eb-8b86-12bb97331649.png

生产制造是一个复杂的过程,整个流程大致情况如下:

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上图是多层板的制作流程,如果是双面板则会少掉红色线框圈出的部分。

林林总总二十多个步骤,为了方便大家理解,我们简化流程,只罗列关键步骤。

1. 敷铜板干燥后裁成小块准备生产;

2. 腐蚀出内层线路;

3. 进行压合,使得基板和铜箔组合在一起;

4. 钻孔,然后对孔进行沉铜,使得过孔具有电气属性;

5. 制作外层线路;

6. 二次铜,增加导电性;

7. 刷绿油(黑油,白油,红油,五颜六色油);

8. 刷丝印;

9. 表面处理;

10. 成型(V-CUT,Routing等);

11. 测试(飞针测试、阻抗测试、金相切片分析等);

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简化后的流程就这么多,但并不是说没有介绍的步骤就不重要。实际生产过程中,每一步都有其必要性。有些板厂为了赶效率,会压缩一些步骤,比如减少高温烘烤的时间或者干脆不烘烤,这就导致有些板子在焊接的时候会出现铜皮起泡开裂等。

偷懒是不行的。

 

生产与设计

 

PCB的生产是在工厂中,对于很多电路的设计工程师来说接触的机会并不算多。但是大致了解PCB的生产制造,对可能在生产环节出现的问题有一个合理的预估,能使得设计更加可靠。

举几个小例子来说明一下:

1. 线路由于是蚀刻形成的,因此实际线宽会和理想值存在误差。通常在线宽10mil以下是±1mil,线宽10mi以上是±10%。同时蚀刻因子还会影响走线的上线宽和下线宽。因此在计算阻抗的时候外层上线宽比下线宽小约1mil,在内层这个值则约为0.5mil。

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2. 多层板虽然有耙孔来进行对位,但是压合时依然存在误差,因此会形成层偏,层偏在某些极端的情况下可以达到3mil。这就可能造成上下两个层的走线重叠,又或是偏离参考面。

 

3. 丝印的生产方式主流的有两种,一种是喷墨另外一种则是通过制作丝网来印刷。对于后者来说,丝印印刷的位置会有较大的误差。这也是为什么不能通过丝印来做精确定位的原因。

生产制造的每一个环节,都有可能影响电路的性能,这里面的涉及到的内容实在太多。近期将会新增一个专门的系列文章来进行分析。

由于还没正式复工,而身边的手机和游戏又太香,导致没有详细写的动力。这次的文章就先到这里,祝大家新年快乐,万事胜意!

 

原文标题:PCB工程师必看,从图纸到成品,电路板的制作只需这三大流程

文章出处:【微信公众号:凡亿PCB】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。

责任编辑:haq

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