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精鸿益电路:PCB电路板制作详解

发布日期:2023-06-15

1. 什么是PCB电路板?



PCB电路板(Printed Circuit Board,印刷电路板)是一种基于印刷工艺制造电路的注重经济、高可靠性、高集成度的组合式半导体元件,广泛应用于电子、计算机、通讯、仪器仪表、汽车、医疗等行业。


PCB电路板的用途是提供电气连接和信号传递,将电子元器件固定在表面上,对它们进行相互连接和组合。相比于传统的手动布线方法,PCB电路板能够更快、更准确地完成电路布局,并且在同等规模下、同等重量下,能够实现更高复杂度的电路设计。因此,它在电子产品制造中扮演着至关重要的角色。


由于PCB电路板的使用范围非常广泛,从简单的 LED 灯到复杂的无线通讯系统都需要用到 PCB电路板。它的设计和制作标准直接决定了电子产品的质量和性能。


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PCB裸板

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II. 设计阶段



设计是PCB电路板制作中至关重要的一步。在设计阶段,首先需要选择合适的PCB设计软件,市面上有很多PCB设计软件,例如EDA、PADS、Altium Designer和Cadence等,可以根据需求选择适合的软件进行使用。


在选择PCB设计软件之后,需要确定电路板的尺寸和层数等参数。尺寸的选择应该考虑实际项目的要求和条件,根据电路板所在的设备大小和电路复杂度进行选择。而层数的确定则直接决定了电路板的复杂程度和价格,一般情况下2-4层的电路板即可满足大部分电子系统的需求。


接下来,需要设计电路图并完成PCB电路板布局。设计电路图时,需要根据实际电路的要求,选择合适的元件和线路连接方式。在布局PCB电路板时,需要合理排列电路元件和连线路径,并在电路板上留出足够的空间来安装元器件和电路布线。这个过程中要考虑电路的稳定性和可靠性,尽量避免电路干扰和相互干扰的问题。


最后,在进行PCB电路板布线时,需要根据实际设计需求进行布线,遵循电路布线的原则,保证信号的稳定性、可靠性和抗干扰性。布线时应该注重布线的细节,比如单片电路板上不同地区之间的不接地、地孔的铺铜、线宽和线距的设置等,这些细节决定了电路板的稳定性和性能。


总之,在PCB电路板设计阶段,需要根据实际设计需求合理选择电路板尺寸和层数,并严格按照电路原理图进行设计和布局,尽量避免电路干扰和相互干扰的问题,保证信号的稳定性、可靠性和抗干扰性。


III. 制版阶段



在PCB电路板制作的过程中,制版是非常关键的一个环节。制版的主要目的是将电路图转化为可以进行制板的文件,并通过一定的方法制作出真正的电路板。下面将介绍PCB电路板制版的常用方法,以及转化电路图为制版文件的内容。


1. 制版方法


目前,常用的PCB电路板制版方法主要有三种,分别是化学法、光绘法和激光印刷法。


化学法:该方法的主要流程是在已经铺上光敏胶的铜板上,通过将PCB电路图的阴影部分暴露在紫外线下,再通过化学腐蚀的方式去除未暴露的铜层,从而形成电路路径和元件间的连接。这种方法的优点在于准确性高、成本较低,适用于一些简单的电路板制作。


光绘法:光绘法是通过将电路图打印到透明胶片上,然后利用该图案将光敏涂料覆盖在铜板上,再通过曝光、显影、蚀刻等步骤制作出电路板。这种方法的优点在于精度高,可以制作出更复杂的电路板,但成本较高。


激光印刷法:激光印刷法使用激光将电路图印刷到早已涂上光敏胶的铜板上,再通过化学蚀刻将未受光的部分去除,形成电路路径。该方法精度较高,但设备成本较高,用于中小批量生产。


2. 转化电路图为制版文件


将PCB电路图转化为可以进行制版的文件,需要借助于PCB设计软件,例如Eagle、Altium Designer等。


首先,在软件中新建PCB设计文件,然后导入刚才绘制好的电路图,进行布局和连线等工作。接下来,生成Gerber文件。Gerber文件是一种可以被CAM软件读取的文件格式,包含了整个电路板的信息,包括层数、尺寸、元件位置和连线路径等。在生成Gerber文件之后,通过CAM软件将Gerber文件转化为可以进行制版的文件格式,例如Excellon格式的机床控制文件。


总之,PCB电路板制版是制作电路板的重要环节,方法有化学法、光绘法、激光印刷法等,而将PCB电路图转化为制版文件需要借助PCB设计软件和CAM软件等工具。


IV. 制作阶段



在PCB电路板制作中,制作阶段是将电路设计图转化为真正的电路板的过程,包括铺铜、刻蚀、钻孔、电镀、焊接等环节。本节将介绍PCB电路板的材料和工具,以及制作过程中需要注意的细节。


1. PCB电路板的材料和工具


制作PCB电路板需要以下材料和工具:


材料:铜箔板、光敏覆膜、化学药液、电镀液等。


工具:PCB制板机、摄影盖板、感光胶印制机、显影机、刻蚀机、钻孔机、电镀机、焊接工具等。


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2. 制作过程中需要注意的细节


制作PCB电路板时,需要注意细节和规范。例如,需要在制板前将工作区域进行清洁,避免灰尘等杂质的影响。另外,制作铜箔板时,需要控制好化学药液的浓度和温度,避免药液的腐蚀不均导致电路板出现问题。在电镀过程中,需要控制好电镀厚度,避免铜板薄弱或者厚度不一导致电路板失效。


3. 制作过程


一般来说,制作PCB电路板的流程包括铺铜、刻蚀、钻孔电镀、焊接等步骤。


铺铜:在制板机上,先将光敏覆膜粘贴在铜箔板上,再将经过转化的制版文件通过底片印刷在光敏覆膜上,形成图案。然后,在暗室下,将露出的铜箔板进行化学处理,将电路图案形成。


刻蚀:将图案通过刻蚀液化学腐蚀,去除未镀金的铜箔板,从而形成电路板的电路网络。


钻孔:将PCB板固定在钻孔机上,进行钻孔,以便放置元件和连接线。


电镀:将电路板浸泡在电镀液中,进行电镀,以增加PCB板的厚度和电导率。


焊接:通过焊接工具,将元件固定在PCB板上,并进行焊接。


总之,制作PCB电路板需要注意各种细节和规范,制作的过程包括铺铜、刻蚀、钻孔、电镀、焊接等步骤。


V. 检验和修补



在 PCB 制作完成后,我们需要对电路板进行检验以确保功能正常。下面是一些常用的检验方法:


1. 目视检验:使用肉眼检查电路板的每个元件和电路是否有物理损坏、短路、开路等问题。


2. 万用表检验:使用万用表检查电路板上的电阻、电容、电压等参数是否符合设计要求。


3. 可编程器检验:使用可编程器将程序烧录到电路板上的微控制器中,并检查是否能够正确运行。


4. 示波器检验:使用示波器检查信号是否符合设计要求,如频率、幅度等。


如果在检验中发现电路板存在问题,我们就需要进行修补。下面是一些常用的修补方法:


1. 焊接修补:用焊锡将元件重新焊接到电路板上,以修复元件焊接不良的问题。


2. 线桥修补:用导线将两个焊点连接起来,以修复电路板上的短路问题。


3. 拉伸修补:将电路板上的导线拉长,修补开路问题。


4. 替换元件:如果元件损坏且无法修复,就需要将其替换为新元件。


特别需要注意的是,修补时一定要按照电路图上的标准进行修补,避免对电路造成更大的损坏。在修补完成后,再次进行检验以确保修补后的电路板能够正常工作。


总结:



本文主要讨论了 PCB 电路板的制作过程,包括设计、制版、制作和组装,以及检验和修补。在设计阶段,我们需要选择合适的 PCB 设计软件并进行电路图和 PCB 布局设计。在制版阶段,将电路图转化为制版文件。在制作阶段,需要按照流程进行铺铜、刻蚀、钻孔、电镀和焊接等步骤。在组装阶段,需要对 PCB 板进行检查和测试,并进行元件的安装和焊接。在检验和修补阶段,要对电路板进行检查以确保其功能正常,并采取相应的修补措施,避免因电路板质量问题影响产品的使用效果。


我们精鸿益电路是一家专业的 PCB 线路板制作厂家,也是一家 PCB 专业打样厂家。我们的团队拥有丰富的行业经验和技术实力,能够为客户提供高效、优质的 PCB 制作和打样服务。同时,我们也不断提升自身的技术水平和服务质量,以满足客户的不断变化需求。我们希望能够成为您信赖的合作伙伴,共同促进电子行业的发展,推动科技进步。

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