1、PCB线路板知识大全PCB线路板知识大全PCB线路板*概述PCB线路板又称印制电路板、印刷电路板、印刷线路板，简称印制板， 英文简称 PCB(printed circuit board) 或 PWB(printed wiring board)。PCB线路板是指用来插立电子零组件并已有连接 导线的电路 基板。PCB线路板以绝缘板为基材，切成一定尺寸，其上至少附有一 个导电图形，并布有孔 (如元件孔、紧固孔、金属化孔等 )，用来代替 以往装置电子元器件的底盘， 并实现电子元器件之间的相互连接。 它 是电子产品不可或缺的基本构成要件， 它的使用则大大减少布线和装 配的差错，提高了自动化水平和生产劳动
2、率。目前， PCB线路板的使用范围广泛，涵盖了家电、产业机器、车辆、航空、船舶、太空、兵 器等层面。1936年英国 P. Eisler 利用金属箔的蚀刻加工， 用第一个问世的 PCB 线路板组装收音机，开启了 PCB线路板的应用先驱。同年，日本宫田 喜之助亦发明了喷镀法 / 喷附配线法，应用于收音机的制作上。1953年单面PCB线路板开始生产，I960年通孔电镀法的双面板生产 技术亦告完成， 1962年以后开始多层板的生产，经过 1936-1970 年 间的演进，PCB线路板的生产架构方形成雏形。1980年后由于积体电 路的兴起，及电脑辅助工具日新月异，促进了 PCB线路板的制造改善， 更加速
3、今日高密度化与高多层板化的实现。随着电子设备越来越复杂，需要的零件自然越来越多， PCB上头的线路与零件也越来越密集了。裸板 (上头没有零件 )也常被称为 印刷线 路板 Printed Wiring Board(PWB) 。板子本身的基板是由绝缘隔热、 并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜 箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的， 而在制造过程中部份被蚀刻处 理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。 这些线路被称作导线 (conductor pattern)或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。PCB线路板的沿革，可追溯至电晶体尚未实用化前，主要的零件为真 空管，当时的
4、组装方式系用电线将设于底板上的零件予以焊接配线连 接，这种连接方式不仅造成误接或接触不良等人为疏失， 并需投入大 量的人力，大大减低了产品的可靠度，故追求高确性、低成本且适合 大量生产的制造方法，成为各方努力研发的焦点。PCB板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成 .在表面可以看到的细小线路材料是铜箔， 原本铜箔是覆盖在整个板子上 的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉， 留下来的部份就变成网状的 细小线路了 . 这些线路被称作导线 (conductor pattern) 或称布线，并 用来提供PCB上零件的电路连接.为了将零件固定在PCB上面，我们 将它们的接脚直接焊在布线上.在最
5、基本的PCB单面板)上，零件都 集中在其中一面，导线则都集中在另一面 . 这么一来我们就需要在板 子上打洞， 这样接脚才能穿过板子到另一面， 所以零件的接脚是焊在 另一面上的.因为如此，PCB的正反面分别被称为零件面(Component Side)与焊接面(Solder Side).如果PCB上头有某些零件，需要在制 作完成后也可以拿掉或装回去，那么该零件安装时会用到插座 (Socket). 由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆装 . 如 果要将两块PCB相互连结，一般我们都会用到俗称金手指的边接 头 (edge connector). 金手指上包含了许多裸露的铜垫，这些铜垫事 实上也
6、是PCB布线的一部份.通常连接时，我们将其中一片 PCB上的 金手指插进另一片PCB上合适的插槽上(一般叫做扩充槽Slot).在计 算机中，像是显示卡，声卡或是其它类似的界面卡，都是借着金手指 来与主机板连接的 .PCB上的绿色或是棕色，是阻焊漆(solder mask)的颜色.这层是绝缘 的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方 . 在 阻焊层上另外会印刷上一层丝网印刷面 (silk screen). 通常在这上 面会印上文字与符号 (大多是白色的 ) ，以标示出各零件在板子上的位 置. 丝网印刷面也被称作图标面 (legend). 印刷电路板将零件与零件 之间复杂的电路铜线
7、，经过细致整齐的规划后，蚀刻在一块板子上， 提供电子零组件在安装与互连时的主要支撑体， 是所有电子产品不可 或缺的基础零件。 印刷电路板以不导电材料所制成的平板，在此平 板上通常都有设计预钻孔以安装芯片和其它电子组件。 组件的孔有助 于让预先定义在板面上印制之金属路径以电子方式连接起来， 将电子 组件的接脚穿过PCB后,再以导电性的金属焊条黏附在 PCB上而形成 电路。依其应用领域PCB可分为单面板、双面板、四层板以上多层 板及软板。一般而言，电子产品功能越复杂、回路距离越长、接点脚 数越多，PCB所需层数亦越多，如高阶消费性电子、信息及通讯产品等;而软板主要应用于需要弯绕的产品中： 如笔记型
8、计算机、 照相机、 汽车仪表等。PCB线路板*基本组成目前的电路板，主要由以下组成线路与图面 (Pattern) ：线路是做为原件之间导通的工具，在设计上 会另外设计大铜面作为接地及电源层。线路与图面是同时做出的。介电层 (Dielectric) ：用来保持线路及各层之间的绝缘性， 俗称为基 材。孔(Through hole / via) :导通孔可使两层次以上的线路彼此导通，较大的导通孔则做为零件插件用，另外有非导通孔(nPTH)通常用来作 为表面贴装定位，组装时固定螺丝用。防焊油墨 (Solder resistant /Solder Mask) :并非全部的铜面都要 吃锡上零件，因此非吃锡
9、的区域，会印一层隔绝铜面吃锡的物质 (通 常为环氧树脂 )，避免非吃锡的线路间短路。根据不同的工艺，分为 绿油、红油、蓝油。丝印(Lege nd /Marki ng/Silk scree n) :此为非必要之构成，主要的功能是在电路板上标注各零件的名称、 位置框，方便组装后维修及辨 识用。表面处理 (Surface Finish) :由于铜面在一般环境中，很容易氧化， 导致无法上锡 (焊锡性不良 )，因此会在要吃锡的铜面上进行保护。 保 护的方式有喷锡(HASL),化金(ENIG)，化银(Immersion Silver)，化 锡(Immersion Tin),有机保焊剂(OSP)，方法各有优
10、缺点，统称为表面处理。PCB线路板*专用名词解释在印制电路板制造技术方面， 涉及到的很多专用名词和金属性能， 其 中包括物理、化学 . 机械等。现只介绍常用的有关电气与物理，机械 性能和相关方面的专用名词解释。常用金属电化当量专用名词解释：(1)镀层硬度：是指镀层对外力所引起的局部表面变形的抵抗强度。(2)镀层内应力：电镀后，镀层产生的内应力使阴极薄片向阳极弯曲 (张应力)或背向阳极弯曲 (压应力)。(3)镀层延展性：金属或其它材料受到外力作用不发生裂纹所表现的 弹性或塑性形变的能力称之。(4)镀层可焊性： 在一定条件下， 镀层易于被熔融焊料所润湿的特性。(5)模数：就是单位应变的能力，具有高
11、系数的模数常为坚硬而延伸 率极低的物质。PCB线路板*分类按照线路板层数可分为单面板、双面板、四层板、六层板以及其他多 层线路板。首先是单面板，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，所以就称这种PCB叫作 单面线路板。单面板通常制作简单，造价低，但是缺点是无法应用于 太复杂的产品上。双面板是单面板的延伸， 当单层布线不能满足电子产品的需要时， 就 要使用双面板了。 双面都有覆铜有走线， 并且可以通过过孔来导通两 层之间的线路，使之形成所需要的网络连接。多层板是指具有三层以上的导电图形层与其间的绝缘材料以相隔层 压而成，且其间导电图形按要求互连
12、的印制板。 多层线路板是电子信 息技术向高速度、多功能、大容量、小体积、薄型化、轻量化方向发 展的产物。PCB线路板*优点采用印制板的主要优点是：1由于图形具有重复性（再现性）和一致性，减少了布线和装配的差 错，节省了设备的维修、调试和检查时间 ;2.设计上可以标准化，利于互换；3.布线密度高，体积小，重量轻，利于电子设备的小型化 ;4.利于机械化、自动化生产，提高了劳动生产率并降低了电子设备的 造价。印制板的制造方法可分为减去法 （减成法）和添加法（加成法）两个大 类。目前，大规模工业生产还是以减去法中的腐蚀铜箔法为主。5.特别是FPC软性板的耐弯折性，精密性，更好的应到高精密仪器上.（ 如
13、相机，手机 .摄像机等.）PCB线路板*制作步骤1、 打印电路板。 将绘制好的电路板用转印纸打印出来，注意滑的一 面面向自己，一般打印两张电路板，即一张纸上打印两张电路板。在 其中选择打印效果最好的制作线路板。2、 裁剪覆铜板 , 用感光板制作电路板全程图解 。覆铜板，也就是两 面都覆有铜膜的线路板，将覆铜板裁成电路板的大小，不要过大，以 节约材料。3、 预处理覆铜板。用细砂纸把覆铜板表面的氧化层打磨掉，以保证 在转印电路板时， 热转印纸上的碳粉能牢固的印在覆铜板上， 打磨好 的标准是板面光亮，没有明显污渍。4、 转印电路板。将打印好的电路板裁剪成合适大小，把印有电路板 的一面贴在覆铜板上，
14、对齐好后把覆铜板放入热转印机， 放入时一定 要保证转印纸没有错位。 一般来说经过 2-3 次转印， 电路板就能很牢 固的转印在覆铜板上。热转印机事先就已经预热， 温度设定在 160-200 摄氏度，由于温度很高，操作时注意安全 !5、 腐蚀线路板 , 回流焊机。先检查一下电路板是否转印完整，若有少 数没有转印好的地方可以用黑色油性笔修补。 然后就可以腐蚀了， 等 线路板上暴露的铜膜完全被腐蚀掉时， 将线路板从腐蚀液中取出清洗 干净，这样一块线路板就腐蚀好了。腐蚀液的成分为浓盐酸、浓双氧 水、水，比例为 1：2： 3，在配制腐蚀液时，先放水，再加浓盐酸、 浓双氧水， 若操作时浓盐酸、 浓双氧水或
15、腐蚀液不小心溅到皮肤或衣 物上要及时用清水清洗， 由于要使用强腐蚀性溶液， 操作时一定注意 安全!6、线路板钻孔。线路板上是要插入电子元件的，所以就要对线路板 钻孔了。依据电子元件管脚的粗细选择不同的钻针， 在使用钻机钻孔 时，线路板一定要按稳，钻机速度不能开的过慢，请仔细看操作人员 操作。7、线路板预处理。钻孔完后，用细砂纸把覆在线路板上的墨粉打磨 掉，用清水把线路板清洗干净。 水干后，用松香水涂在有线路的一面， 为加快松香凝固， 我们用热风机加热线路板， 只需 2-3 分钟松香就能 凝固。8、焊接电子元件。焊接完板上的电子元件，PCB线路板*制作方法一、 溶液浓度计算方法 在印制电路板制造
16、技术， 各种溶液占了很大 的比重，对印制电路板的最终产品质量起到关键的作用。 无论是选购 或者自配都必须进行科学计算。 正确的计算才能确保各种溶液的成分 在工艺范围内， 对确保产品质量起到重要的作用。 根据印制电路板生 产的特点，提供六种计算方法供同行选用。1.体积比例浓度计算： 定义：是指溶质 （或浓溶液 ）体积与溶剂体积之比值。举例：1：5 硫酸溶液就是一体积浓硫酸与五体积水配制而成。2.克升浓度计算： 定义：一升溶液里所含溶质的克数。举例： 100克硫酸铜溶于水溶液 10升，问一升浓度是多少 ?100/10=10 克/ 升3.重量百分比浓度计算(1)定义：用溶质的重量占全部溶液重理的百分
17、比表示。(2)举例：试求 3 克碳酸钠溶解在 100 克水中所得溶质重量百分比浓 度?4.克分子浓度计算定义：一升中含1克分子溶质的克分子数表示。符号： M n表示溶 质的克分子数、V表示溶液的体积。 女口： 1升中含1克分子溶质的溶液，它的克分子浓度为1M含1/10克分子浓度为0.1M，依次类 推。举例：将 100 克氢氧化钠用水溶解，配成 500 毫升溶液，问这种溶液的克分子浓度是多少 ? 解：首先求出氢氧化钠的克分子数：5.当量浓度计算定义：一升溶液中所含溶质的克当量数。符号： N(克当量/升)。当量的意义： 化合价： 反映元素当量的内在联系互相化合所得失电子数 或共同的电子对数。这完全
18、属于自然规律。它们之间如化合价、原子 量和元素的当量构成相表关系。元素=原子量/化合价 举例： 钠的当量 =23/1=23; 铁的当量=55.9/3=18.6 酸、碱、盐的当量计算法：A 酸的 当量 =酸的分子量 / 酸分子中被金属置换的氢原子数B 碱的 当量 =碱的分子量 / 碱分子中所含氢氧根数C 盐的 当量 =盐的分子量 / 盐分子中金属原子数金属价数6.比重计算定义：物体单位体积所有的重量 （单位：克 /厘米 3）。 测定方法：比 重计。举例： A. 求出 100 毫升比重为 1.42 含量为 69%的浓硝酸溶液中含硝 酸的克数 ? 解：由比重得知 1毫升浓硝酸重 1.42 克; 在
19、1.42 克 中69%是硝酸的重量，因此1毫升浓硝酸中 硝酸的重量=1.42 X （60/100）=0.98（ 克） B. 设需配制 25克/升硫酸溶液 50升，问应量取 比量 1.84 含量为 98%硫酸多少体积 ? 解：设需配制的 50 升溶液 中硫酸的重量为 W则W=2克/升50=1250克由比重和百分浓度所知， 1 毫升浓硫酸中硫酸的重量为 :1.84 X （98/100）=18（ 克）; 则应量取浓 硫酸的体积 1250/18=69.4（ 毫升） 波美度与比重换算方法： A. 波美 度= 144.3-（144.3/ 比重）; B=144.3/（144.3- 波美度 ）二、 电镀常用的
20、计算方法 在电镀过程中， 涉及到很多参数的计算如 电镀的厚度、电镀时间、电流密度、电流效率的计算。当然电镀面积 计算也是非常重要的， 为了能确保印制电路板表面与孔内镀层的均匀 性和一致性， 必须比较精确的计算所有的被镀面积。 目前所采用的面 积积分仪 （对底片的板面积进行计算 ）和计算机计算软件的开发， 使印 制电路板表面与孔内面积更加精确。但有时还必须采用手工计算方 法，下例公式就用得上。镀层厚度的计算公式：(厚度代号：d、单位：微米)d=(C x Dkx t x nk)/60r电镀时间计算公式：(时间代号：t、单位：分钟)t=(60 x rx d)/(C xDkxn k) 阴极电流密度计算
21、公式： (代号：、单位：安 / 分米 2)n k=(60 x r x d)/(C xtxDk) 阴极电流以效率计算公式： Dk=(60xrx d)/(C xtxDk)三、 沉铜质量控制方法 化学镀铜 (Electroless Plating Copper) 俗称沉铜。印制电路板孔金属化技术是印制电路板制造技术的关键之一。严格控制孔金属化质量是确保最终产品质量的前提， 而控制沉铜 层的质量却是关键。日常用的试验控制方法如下：1.化学沉铜速率的测定： 使用化学沉铜镀液，对沉铜速率有一定的技术要求。速率太慢就有可能引起孔壁产生空洞或针孔 ; 而沉铜速率 太快，将产生镀层粗糙。为此，科学的测定沉铜速率
22、是控制沉铜质量 的手段之一。以先灵提供的化学镀薄铜为例， 简介沉铜速率测定方法：(1)材料：采用蚀铜后的环氧基材，尺寸为 100x 100(mm)。(2)测定步骤：A.将试样在120-140 C烘1小时，然后使用分析天平称重 W1(g);B.在350-370克/升铬酐和208-228毫升/升硫酸混合液(温度65C) 中腐蚀 10 分钟，清水洗净 ;C.在除铬的废液中处理(温度30-40 C)3-5分钟，洗干净；D.按工艺条件规定进行预浸、活化、还原液中处理 ;E.在沉铜液中 ( 温度 25C )沉铜半小时，清洗干净 ；F.试件在120-140 C烘1小时至恒重，称重 W2(g)。(3)沉铜速率
23、计算：速率=(W2-W1)104/8.93 x 10X 10X 0.5 X 2(卩 m)(4)比较与判断：把测定结果与工艺资料提供的数据进行比较和判 断。2.蚀刻液蚀刻速率测定方法 通孔镀前，对铜箔进行微蚀处理，使微 观粗化，以增加与沉铜层的结 合力。为确保蚀刻液的稳定性和对铜箔 蚀刻的均匀性，需进行蚀刻速率的测定， 以确保在工艺规定的范围内。(1)材料：0.3mm覆铜箔板，除油、刷板，并切成100X 100(mm);(2)测定程序：A.试样在双氧水 (80-100 克/升)和硫酸 (160-210 克/升) 、温度 30C 腐蚀 2 分钟，清洗、去离子水清洗干净 ;B.在120-140 C烘
24、1小时，恒重后称重 W2(g),试样在腐蚀前也按此 条件恒重称重 W1(g)。 蚀刻速率计算速率=(W1-W2)104/2X 8.933T(卩m/min)式中：s- 试样面积 (cm2) T- 蚀刻时间 (min) 判断：1-2卩m/min腐蚀速率为宜。(1.5-5 分钟蚀铜270-540mg)。3.玻璃布试验方法 在孔金属化过程中，活化、沉铜是化学镀的关键 工序。尽管定性、定量分析离子钯和还原液可以反映活化还原性能， 但可靠性比不上玻璃布试验。 在玻璃布沉铜条件最苛刻， 最能显示活 化、还原及沉铜液的性能。现简介如下： (1) 材料：将玻璃布在 10%氢氧化钠溶液里进行脱浆处 理。并剪成50
25、x 50(mm),四周末端除去一些玻璃丝，使玻璃丝散开。(2) 试验步骤： A. 将试样按沉铜工艺程序进行处理 ;B.置入沉铜液中， 10 秒钟后玻璃布端头应沉铜完全，呈黑色或黑褐 色， 2分钟后全部沉上， 3分钟后铜色加深 ;对沉厚铜， 10秒钟后玻 璃布端头必须沉铜完全， 30-40 秒后，全部沉上铜。C.判断：如达到以上沉铜效果，说明活化、还原及沉铜性能好，反则 差。四、 半固化片质量检测方法 预浸渍材料是由树脂和载体构成的的一 种片状材料。其中树脂处于 B- 阶段，温度和压力作用下，具有流动 性并能迅速地固化和完成粘结过程， 并与载体一起构成绝缘层。 俗称 半固化片或粘结片。 为确保多
26、层印制电路板的高可靠性及质量的稳定 性，必须对半固片特性进行质量检测 (试层压法 )。半固化片特性包含 层压前的特性和层压后特性两部分。层压前的特性主要指：树脂含 量%流动性%挥发物含量席口凝胶时间(S)。层压后的特性是指：电 气性能、热冲击性能和可燃性等。为此，为确保多层印制电路板的高 可靠姓和层压工艺参数的稳定性， 检测层压前半固化片的特性是非常 重要的1.树脂含量 (%)测定：(1)试片的制作：按半固化片纤维方向：以45角切成100X 100(mm) 小试块;(2)称重：使用精确度为0.001克天平称重 Wl(克);(3)加热：在温度为566.14 C加热烧60分钟，冷却后再进行称量W2
27、克); 计算： W1-W2 树脂含量(%)=(W1-W2) /W1X 100 2.树脂流量 (%)测定：(1)试片制作：按半固化片纤维方向，以 45角切成100X 100(mm) 数块约 20克 试片; 称重：使用精确度为0.001克天平准确称重 W1克); 加热加压：按压床加热板的温度调整到 171 士 3 C,当试片置入加 热板内，施加压力为14 士 2Kg/cm2以上，加热加压5分钟，将流出胶 切除并进行称量W2(克); 计算：树脂流量(%)=(W1-W2) /W1X 100 3.凝胶时间测定：(1)试片制作：按半固化片纤维方向，以45角切成50x 50(mm数块( 每块约 15 克);
28、 加热加压：调整加热板温度为 171 士 3C、压力为35Kg/cm2加压 时间 15 秒;(3)测定：试片从加压开始时间到固化时间至是测定的结果。4.挥发物含量侧定： (1) 试片制作：按半固化片纤维方向，以 45 角切成 100X 100(mm)1 块； 称量：使用精确度为0.001克天平称重 W1克); 加热：使用空气循环式恒温槽，在 163士 3C加热15分钟然后再 用天平称重W2克); 计算：挥发分(%)=(W1-W2) /W1X 100PCB线路板*制程中的异常及原因分析一、 PCB氧化其原因为：1 PCB铜箔面受到外界含酸、碱性物质污染，使铜箔面保护层受到 破坏。从手取PCB接到
29、铜箔面；受到腐蚀性2 PCB贮存的环境条件未达到标准。一般要求温度 25C 士 2C,湿度 55%- 85%，如：受到阳光直接照射或受到雨水影响。二、 PCB铜箔残缺断路短路，其原因为：1 覆铜板在蚀刻时由于耐蚀油墨未充分印刷， 覆盖在所需的线路上2 由于铜箔面未处理洁净，有残渍，凹击不平现象，引起线路印刷 不良3由于在PCB电测时漏测，以及外观检查未发现。三、 PCB面文字面印刷模糊、残缺、偏位其原因：1 菲林制作网面偏位，定位孔不良。2 印刷时比印网不良3 PCB背面不光洁，机板变形四、 PCB 漏冲孔、堵孔、偏孔、孔径偏小现象1 由于机床冲床作业时，冲针断，或磨损较大2 由于气压偏小3
30、由于冲孔后进入套孔时漏套， 或是套孔时残物被拉回堵塞原来的 孔4 由于机台作业面不洁净，使殛料又落入孔中5 偏孔其主要是由于定位不良或机板变形造成， 在过锡炉时可造成 空焊现象五、 PCB 漏 V-cut ，V-cut 深度未达到标准 （ 原板厚的 2/3） 造成分析 因难或易断之原因1 刀具磨损较大，上刀与下刀不平行2 V-cut宽度小于0.2mn,深浅不一3 厂商作业环境不良 , 已过与未过板区分不明显。六、 PCB 孔边缘铜箔裂痕、分离、剥落，有轻微白斑现象，其原因： 在冲孔时，由于温度控制不良造成， 如果温度偏高则会引起铜箔分离， 如果温度低，则出现裂痕、剥落现象，同时引起铜箔表面不光
31、洁，有 白斑产生。七、 PCB 绿油剥落与不均现象1 在防焊面印刷时由于线路部分未洗净有脏污和杂质， 造成耐焊油 塞，隆起或剥落，或不均2 防焊油墨 （绿油） 质量不良，含有水份与其它杂质较重3 PCB在过锡炉时，由于机板内含水份较重，受到高温时发生蒸发引起八、 有关PCB在过锡炉时焊锡不良状况有：（一） PCB不吃锡或吃锡不良其原因1 PCB板面发生严重氧化（即发黑），易不吃锡2 PCB板面铜箔保护处理与锡炉的助焊剂不匹配3 PCB铜箔面受到如油、漆、蜡、脂等杂质污染，这些可用清洗剂 除去，但由于受到防焊油墨污染， 就难以除去， 易引起不吃锡4机器设备与维修的偏差，即为：温度输送带速度、角度、 PCB浸泡深度有关5 PCB面零件焊锡性不良6对于贯孔PCB应检查贯穿孔是否平整干净、断裂或其他杂质。7 锡炉中锡铅含量成分超标。（二） PCB面锡球产生的原因1由于助焊剂中含水量过高2 PCB预热不够，导致表面的助焊剂未干3 不良的贯穿孔4 IT 环境温度过高（三） PCB面锡洞（即空焊）少锡1由于孔边缘铜箔面破孔或残缺， 以及元件脚吃锡不良造成2贯孔板由于孔内气体产生较慢或较少，当往上挥发时由于上面锡 已凝固，而底部熔锡未干冲出造成3 铜箔面该上锡范围而小铜箔面的1/4 （四）PCB面吃锡过剩-包锡其 原因： 包锡是指焊点四周被过多的锡包覆而不能判断其为
