PCB板毕业设计

绍兴职业技术学院毕业论文(2012届）PCB板毕业设计学生姓名龚超学号093010109系别机电工程系专业应用电子指导教师王元月完成日期2011.4.25目录摘要 (1)1 PCB概述 (1)1.1 PCB的发展史 (1)1.2PCB的设计 (2)1.3PCB的分类 (2)2. PCB流程制作 (4)2.1PCB的层别 (4)2.2内层板生产步骤 (4)结论 (10)致谢 (10)参考文献 (11)PCB板毕业设计093010109 龚超绍兴职业技术学院机电工程系指导教师：王元月摘要：PCB是电子工业重要的部件之一，几乎每种电子设备，小到电子手表，计算器，大到计算机，通讯电子设备，军用武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间电气互连，都要使用印制板在较大型的电子产品研制过程中，最基本的成功因素是该产品的印制板的设计、文件编制的制造。

PCB的功能为提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子电路零件接合的基地，已组成一个具特定功能的模块或成品。

所以PCB在整个电子产品中，扮演了整合连结总其成所有功能的角色，也因此时常电子产品功能故障时，最先被质疑往往就是PCB。

PCB制造行业做为电子信息行业的上游行业，近两年受消费类电子尤其是手机、PC等的拉动，国际和国内的PCB行业都进入了景气上升阶段，未来随着3G手机的应用和数字电视销量的迅猛增长，PCB行业的景气度将进一步高涨。

所以，PCB制造行业的发展前景将不可估量！关键词：电子部件基地上游行业引言主要讲述PCB从设计到制作最终成为成品。

1 PCB概述PCB即printed circuit board的简写,中文名称为印制电路板,又称印刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。

由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。

1.1PCB的发展史印制电路板的发明者是奥地利人保罗.爱斯勒（Paul Eisler）,他于1936年在一个收音机装置内采用了印制电路板。

1943年,美国人将该技术大量使用于军用收音机内。

1948年，美国正式认可这个发明并用于商业用途。

自20世纪50年代中期起，印刷电路板技术才开始广泛采用。

在印制电路板出现之前,电子元器件之间的互连都是依靠电线直接连接实现的。

而现在，电路面包板只是做为有效的实验工具而存在，印制电路板在电子工业中已经占据了绝对统治的地位。

印制电路基本概念在本世纪初有人在专利中提出过1947年美国航空局和美国标准局发起了印制电路首次技术讨论会，当时列出了26种不同的印制电路制造方法。

并归纳为六类：涂料法、喷涂法、化学沉寂法、真空蒸发法、模压法和粉压法。

当时这些方法都未能实现大规模工业化生产，知道五十年代初期，由于铜箔和层压板的合问题解决，敷铜层压板性能稳定可靠，并实现了大规模工业化生产，铜箔蚀刻法，成为印制制造技术的主流，一直发展至今。

六十年代，孔金属化双面印制和多层印制板实心了大规模生产，七十年代收于大规模集成电路和电子计算机迅速发展，八十年代表面安装技术和九十年代多芯片组装技术的迅速发展推动了印制板生产技术的继续进步，一批新材料、新设备、新测试仪器相续涌现。

印制电路生产动手技术进一步向高密度，细导线，多层，高可靠性、低成本和自动化连续生产的方向发展。

我国从五十年代中期开始了单面印制板的研制。

六十年代中自力更生的开发了我国的覆箔板基材，使铜箔蚀刻法成为我国PCB生产的主导工艺。

六十年代以能大批量地生产单面板，小排量生产双面金属化孔印制，并在少数几个单位开始研制多层板。

七十年代在国内推广了图形电镀蚀刻法工艺，但由于受到各种干扰，印制电路专用材料和专用设备没有及时跟上，整个生产技术水平落后于国外先进水平。

到了八十年代，由于改革、开放政策的批引，不仅引进了大量具有国外八十年代先进水平的单面、双面、多层印制板生产线，而且经过十多年消化、吸收，较快地提高了我国印制电路生产技术水平。

1.2 PCB的设计PCB的实际制作是在PCB工厂完成的，工厂是不管设计的，设计工作由专门的公司进行，他们的设计结果叫做原理图，原理图再由换页的布线公司进行线路图的设计,得到的线路图就被交到PCB工厂制作。

工厂的任务就是将工作站中的线路图变成现实中的实物板。

印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。

印制电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局、内部电子组件的优化布局、金属连接和通孔的优化布局、电磁保护热耗散等各种因素。

优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。

简单的版图设计可以用手工实现，复杂的版图设计需要借助计算机辅助设计（CAD）实现。

1. 3 PCB的分类1.3.1 以材质分有机材质：酚醛树脂、玻璃钎维/环氧树脂、Polyimide、BT/Epoxy等皆属之。

无极材质：铝、Copper-invar-copper、ceramic等皆属之。

主要取其散热功能。

1.3.2 以成品软硬区分硬板Rigid PCB 软板Flexible PCB图1-1 图1-21.3.3以结构分A、单面板（剖面图）在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。

因为导线只出现在其中一面，所以我们就称这种PCB叫做单面板（因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕独自的路径），所以只有早期的电路才使用这类的板子。

图1-3B、双面板（剖面图）这种电路板的两面都有布线。

不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。

这种电路间的｛桥梁｝叫做导孔（via）导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。

因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线可以互相交错（可以绕道另一面），它更适合用在比单面板更复杂的电路上。

图1-4C、多层板（剖面图）为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。

多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后压合。

板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。

大部分的主机板都是4~8层的结构，不过技术上可以做到进100层的PCB板。

大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板，不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替，超多层板已经渐渐不使用了。

因为PCB中的各层都紧密的结合，一般不太容易看出实际数目，不过如果您仔细观察主机板，也许可以看出来。

图1-52 PCB 流程制作2.1 PCB 的层别PCB 板是分层的，夹在内部的是内层，露在外面可以焊接各种配件的叫做外层。

无论内层外层都是由导线、孔和PAD 组成。

导线就是起导通作用的铜线;孔分为导通孔(Plating hole)与不导通孔(None Plating hole),分别简称为PT 和NP 。

我们日常生活所使用的计算机，它的板卡既有双面板，又有多层板，例如大多数主板是四、六层板（现在以四层居多，主要是为了降低成本）。

双面板的做法比较好想象，基板自然拥有两面，而多层板则是将多片双面板“粘”结在一起。

以四层板为例，先用一块基板，制造一、二层，再使用一块基板制造三、四层，然后再将这两块合成一块四层板。

如何粘接呢？粘结剂是前面提到的原始物料——PP ，在压合机高温高压环境的帮助下，PP 先软化后硬化，从b-stage 变成c-stage 使两块双面板合二为一也可以先制造位于内部的二、三层，在压合前，二、三层板外面覆盖PP ，再覆盖铜箔，然后压合，也同样得到四层板。

这种不同叫做迭板结构的选择。

这种多层板的制造方法就叫做加层法.要告诉大家的是,从表面上是可以分辨一块板子是双面板还是多层板的,但不可能分辨出来一片多层板到底有多少层,对于多层板你会透过一些没有涂布防焊漆的基板区域看到板子内部是黑乎乎的,那就是内层的颜色。

PT 孔包括插IC 引脚的零件孔（Component hole ）与连接不同层间的过孔(Via hole),PT 孔的孔壁上有铜作为导通介质;NP 孔包括固定板卡的机械孔等，孔壁无铜。

PAD 是对PT 孔周围的铜环和IC 引脚在板面上的焊垫的统称。

另外，电路板的两面习惯叫做Comp 面和Sold 面。

这是因为电路板的一面总是会作为各种电子组件的安装面。

PCB 的制造过程由玻璃环氧树脂（Glass Epoxy ）或类似材质制成的{基板}开始的。

2.2 内层板生产步骤图2-1由于内层被“夹”在板子中间，所以多层板必须先做内层线路。

所以首先介绍线路的制作流程: 底片上的线路变成电路板铜的过程,是通过影像转移即利用感光材料来把图形从一种介质转移到另一种介质上。

以内层线路制作为例：基板上先要压上一层感光干膜，干膜上再覆盖上底片，接着曝光，掀开底片看干膜，被光照的地方与未被光照的地方不同。

对光聚合型干膜，受光照的地方颜色变深，意味着已经硬化（光聚合反应的结果），再经过显影（使用碳酸钠溶液洗去未硬化干膜），原本底片上透明的地方，干膜就得以保留，而原来底片上是黑黑的地方，干膜由于未被硬化，所以被显影掉了。

在使用蚀铜液（腐蚀铜的化学药品）对基板进行蚀刻，没有干膜保护的铜就全军覆没，而干膜下的铜面则被保留。

如果我们的底片上使用无色透明来代表线路与有铜区，使用黑色来代表无铜区，经过曝光、显影、时刻，底片上的影像就转移到基板上来了。

总的结果就是，CAM 工作站中的线路图经Plotter输出转移到底片上,再经过上述过程转移到基板上。

影像转移的方法在PCB厂中应用广泛，不仅在制作线路时，而且在制作防焊、网版等需要精控制图形的场合都有其用武之地。

2.1下料（裁板）下料就是针对某个料号的板子为其准备生产资料。

包括裁板、裁PP、铜箔木垫板等物料。

裁板就是将大张的标准规格基板裁切成料号制作资料中制定的wpnl尺寸裁板使用裁板机（这东西本来是木工机械，现在也被应用到电子产业中来）裁板目的：依制前设计所规划要求，将基板材料裁切成工作所需尺寸主要原物料：基板；锯片基板由铜皮和绝缘层压合而成，依要求有不同板厚规格，依铜厚可分为H/H;LOZ;2oz/2oz或混合H/1…等种类2．2前处理线图2-2这是以后各个站别都要经过处理步骤总体来讲其作用是清洁板子表面，避免因为手指油脂或灰尘给以后的压模带来不良影响。

内层前处理线有一个重要的作用就是将原来相对光滑的铜面微蚀成相对粗糙以利用与干膜的铜面微蚀成相对粗糙以利于与干膜的结合。

前处理使用的清洁液与微蚀液是硫酸加双氧水（H2S04+H202）2.3无尘室（包括压模、曝光）压模图2-3图2-4经过前处理的WPNL一块块由传送带进入无尘室进行压模、曝光。

先介绍一下无尘室，在电路图形转移过程中，对工作室的洁净程度要求非常高，至少要在万级无尘室中进行压模曝光工作。