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印刷电路板的种类与制程!
发表时间:2021-04-22

  印刷电路板制作完成以后,必须将积体电路(IC)与其他电子元件连结固定在印刷电路板上,我们俗称打件,目前主要有下列两种技术:

    插入孔洞技术(THT:Through Hole Technology):电子元件安置在电路板的正面,并且将接脚焊接在背面,通常使用波峰焊接(Wave soldering)的技术,先将接脚切割到靠近板子,并且稍微弯曲使元件能够固定,接著将电路板移到助溶剂的水波上,让底部接触助溶剂将底部接脚上的氧化物去除,再加热电路板后移到融化的焊料上,等焊料冷却后就完成连结固定了。这种方式会佔用比较大的空间,而且要为每支接脚钻一个孔洞,所以每支接脚佔掉了电路板正反两面的空间,而且焊接点比较大,但是固定效果比较好。

硬式电路板(RPCB:Rigid PCB):一般使用玻璃环氧树脂(Glass epoxy)制作,是一种硬的塑胶板,再将铜导线制作在电路板上,如图3(a)所示,硬式电路板最大的特色是不可活动,因为它是硬的,所以制作完成以后就只能固定在机壳内,是目前所有电子产品都必须使用的电路板。

   软式电路板(FPCB:Flexible PCB):一般使用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或聚亚酰胺(Polyimide)制作,再将铜导线制作在电路板上,如图3(b)所示,软式电路板最大的特色是可以活动,因为它是软的,其实PET就是制作宝特瓶所使用的材料,有点硬中带软,所以制作完成以后可以挠成各种形状,如果两块硬式电路板之间要连接起来,但是又要可以来回伸缩活动就必须使用软式电路板,目前广泛应用在消费性电子产品,例如:笔记型电脑的液晶屏幕、折叠式手机、数位相机、光碟机、硬碟储存设备等。

  印刷电路板的制作流程包括:单面板制作、钻孔与电镀、多层印刷电路板黏合、保护与表面处理、线路测试等,详细说明如下:

   单面板制作:将设计好的线路制作成底片,再将底片上的线路转印在一层薄薄的铜箔上,并且把不需要的铜箔以化学药品溶解掉,得到我们所需要的线路,这个过程有点类似晶圆厂中将光罩上的图形转移到硅晶圆上一样,如果制作的是双面板,那麽塑胶板两面都会铺上铜箔,如果制作的是多层板,则必须将许多双面板黏合在一起。

   钻孔与电镀:如果要制作双面板或多层板,则必须先制作穿孔(Via)、埋孔(Buried via hole)、盲孔(Blind via hole),一般可以使用机械钻孔(Mechanical drill)以钻头直接钻孔,孔洞的最小尺寸为 8mil(大约 0.2mm);也可以使用雷射钻孔(Laser drill)以雷射光打穿塑胶板,孔洞的最小尺寸可达 4mil(大约 0.1mm)以下,使铜导线更细更密集,我们称为HDI制程(High Density Interconnection),让积体电路(IC)与其他电子元件在印刷电路板上更密集,可以缩小电子产品的尺寸,完成钻孔以后再电镀一层金属填入孔洞形成垂直的铜导线,因此穿孔(Via)又被我们称为镀穿孔(PTH:Plated Through Hole)。

   多层印刷电路板黏合:将制作好的双面板黏合形成多层板,黏合时必须在各层之间加入绝缘层(塑胶材质),如果有穿透好几层的穿孔(Via),那麽每层都必须重複上述步骤处理,多层板正反两个表面上的线路通常在多层板黏合以后才制作。

   保护与表面处理:印刷电路板上的绿色或棕色是防焊漆(Solder mask)的颜色,防焊漆是绝缘的防护层,可以保护铜导线不会氧化,在防焊漆上另外会印刷一层网版印刷面(Silk screen),上面会印上文字与符号标示出各个积体电路(IC)与其他电子元件的名称与位置,网版印刷面也称为图标面(Legend),如果这个印刷电路板有金手指,则最后再电镀金手指的线路。

   线路测试:用来测试印刷电路板是否有短路或断路的情形,一般可以使用光学方式以红外光扫描板子找出各层的缺陷,侦测出导线之间是否有不正确的空隙;也可以使用电子测试以飞针探测仪(Flying probe)来检查所有铜导线的连接,确定是否有短路或断路。

单面板(Single sided board):以单片的塑胶板为底板,积体电路(IC)与其他电子元件集中在其中一面,铜导线则集中在另外一面,如图2(a)所示。单面板所能制作的铜导线数目较少,只有早期的电路板才会使用。

   双面板(Double sided board):以单片的塑胶板为底板,将铜导线制作在底板的正反两个表面,并且钻出穿孔(Via)让铜导线由正面穿越塑胶板到达背面,使正反两个表面的铜导线互相连接,如图2(b)所示,使用在比较复杂的电路上。

   多层板(Multi layer board):在多片双面板的正反两个表面制作所需的线路,并且分别在两片双面板之间夹一层绝缘层(塑胶材质)后黏合,形成数层铜导线的构造,如图2(c)所示。多层板所能制作的铜导线数目最多,使用在比较复杂的电路上,目前电脑所使用的主机板由于元件太多,大多使用八层板,一般小型的电子产品,例如:手机、平板电脑等由于要求体积小,至少也要八层板以上,电子元件愈多,产品尺寸愈小,通常就需要更多层的电路板。

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