電子設(shè)備設(shè)計(jì)與工藝-湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院

1、湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,1,《電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制作實(shí)訓(xùn)》教案,電工電子實(shí)訓(xùn)教研室,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,2,情境3 印刷電路板的制作,教學(xué)目的與要求 1.知道雙面雕刻機(jī)的使用,會(huì)用雕刻機(jī)制作PCB;2.知道熱轉(zhuǎn)印機(jī)的使用；3.知道“腐蝕法”制作電路板的工藝流程；4.知道常用印刷電路板制作設(shè)備的使用；5.了解Create-DCD3000、CAM350的功能及使用。,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,3,一、任務(wù)

2、描述 本任務(wù)是在完成印刷電路板后，按照印刷電路板的制作工藝要求，用雕刻機(jī)或化學(xué)蝕刻的方法，自己制作出合格的印刷電路板，從而了解PCB的制作工藝和掌握制作過(guò)程。,情境3 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,4,二、任務(wù)講解（邊講邊做，學(xué)生觀看） 1．印刷電路板的雕刻法制作 雕刻發(fā)的主要設(shè)備是一臺(tái)電路板雕刻機(jī)，再配一臺(tái)個(gè)人電腦聯(lián)機(jī)便可以制作PCB。,情境3 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)

3、院電氣工程系,5,（1）前期準(zhǔn)備 ①在電腦上設(shè)計(jì)出PCB圖，并生成雕刻需要的相關(guān)文檔。 ②在電腦上安裝PCAM軟件。 ③使用RS232線將雕刻機(jī)與電腦連接起來(lái)。,情境3 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,6,①建立新數(shù)據(jù) ②設(shè)定成形外框 ③路徑計(jì)算 ④路徑檢查 ⑤開(kāi)始加工 ⑥設(shè)定加工參數(shù)選擇雕刻下刀深度鉆孔下刀深度成型下刀深,⑦排版、移動(dòng)排

4、版：將電路板數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)復(fù)制。 移動(dòng)：移動(dòng)欲加工的電路板到你想放置的地方。⑧加工區(qū)域檢查⑨設(shè)定定位孔⑩定位孔鉆孔,（2）雕刻參數(shù)設(shè)置及調(diào)試,情境3 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,7,（3）電路板鉆孔 按下電路板鉆孔鍵，按照換刀提示更換鉆頭逐批鉆孔。若孔徑大于1.5mm欲使用刀具仿真功能請(qǐng)把換刀提示畫(huà)面的[刀具模擬]打勾，再接著按照提示操作。（4）貫孔電鍍 該步驟只

5、有制作雙面板時(shí)才有，如果是制作的單面板則可跳過(guò)此步驟。（5）平面檢測(cè) 完成電鍍貫孔后，將電路板放回雕刻機(jī)上。使用[綜合加工機(jī)]→[手動(dòng)]→[定位孔尋找]功能。,情境3 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,8,（6）修改平面檢測(cè)數(shù)據(jù) PCAM4.0版后的平面?zhèn)蓽y(cè)值除了保留之前的平面分布曲線外，還可看到偵測(cè)區(qū)域內(nèi)電路板表面高低分布的灰階圖形，正常的灰階圖上較亮的地方表示該區(qū)域較高，暗

6、的地方表示較低。 在完成平面檢測(cè)后將光標(biāo)在灰階圖上移動(dòng)，可以在屏幕下方看見(jiàn)各區(qū)的高度Ｚ值及各點(diǎn)間的高度差Ｒ值，按下“Shift＋鼠標(biāo)左鍵”，則PCAM將自動(dòng)為您進(jìn)行平面?zhèn)蓽y(cè)數(shù)據(jù)修改。（7）線路雕刻 按下線路雕刻按鈕，并依提示分別換刀即可。若選擇全部雕刻的話，雕刻換刀順序?yàn)?T1 0.2mm（90度雕刻刀）或0.15mm（60度雕刻刀）、T3（1.5mm挖空刀）、T2(0.5mm挖空刀)。,情境

7、3 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,9,（8）雕刻區(qū)域數(shù)據(jù) 該功能是針對(duì)局部區(qū)域需再次雕刻時(shí)使用。選擇[規(guī)劃]→[排版設(shè)定]→[鼠標(biāo)右鍵[→[選擇加工數(shù)據(jù)]使用本功能。（9）電路板翻面雕刻 完成雕刻后若要雕刻另一面，先按下翻面鍵，接著在機(jī)器臺(tái)面上找出之前所鉆的定位孔；在定位孔內(nèi)插上定位插銷，然后將電路板左右翻面，并將電路板上的定位孔，對(duì)準(zhǔn)臺(tái)面上的定位孔將電路板放回原來(lái)位置；然

8、后同樣的進(jìn)行平面檢測(cè)及線路雕刻。（10）板框成形 雕刻完成后按下板框成形按鈕，并按照提示更換成形刀，在完成切割后就可以把您制作的電路板取下來(lái)了。,情境3 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,10,（11）后續(xù)工序處理在雕刻完成的電路板上還可以進(jìn)行涂阻焊層、印絲印等工序處理。為了更快速的制作出所需的電路板，在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)和制作時(shí)要注意下述幾點(diǎn)。①線寬和線距盡量設(shè)在12mil以上。②鋪銅會(huì)增加

9、路徑計(jì)算時(shí)間，如果需要鋪銅，鋪銅的線寬請(qǐng)盡量放大。③電路板上的孔徑請(qǐng)盡量維持一致，在鉆孔時(shí)才不需經(jīng)常換鉆頭。④電路板的外形可以直接畫(huà)在線路層上，方便外形偏移計(jì)算處理。⑤建議在Lay out時(shí)在電路板的外圍放置四個(gè)參考焊點(diǎn)，以利下層銅箔對(duì)齊。⑥在輸出Gerber檔案時(shí)，必須以英制mil為單位。⑦PCAM程序內(nèi)的底片文件及鉆孔文檔格式需調(diào)整成與你的Lay out軟件相同。,情境3 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系

10、,11,2．印刷電路板的熱轉(zhuǎn)印法制作 熱轉(zhuǎn)印法先把激光打印出的PCB設(shè)計(jì)圖用熱轉(zhuǎn)印機(jī)轉(zhuǎn)移到覆銅板上，然后用蝕刻的方法將沒(méi)有被碳粉覆蓋的銅膜去掉，從而保留了碳粉下面的印制導(dǎo)線。 DM2100B型熱轉(zhuǎn)移快速制版系統(tǒng)由一臺(tái)快速微電腦數(shù)控?zé)徂D(zhuǎn)移式制版機(jī)（簡(jiǎn)稱熱轉(zhuǎn)印機(jī)）和一臺(tái)快速腐蝕機(jī)（腐蝕箱）及具有耐高溫不粘連特性的熱轉(zhuǎn)印紙組成。,熱轉(zhuǎn)印機(jī) 腐蝕箱,情境3 印刷電路板的制

11、作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,12,（1）配腐蝕液 按3：5的比例混合好三氯化鐵溶液（大約3～4 升），倒入腐蝕箱中，備用。溶液最好過(guò)慮，操作時(shí)要戴好乳膠手套，防止三氯化鐵溶液濺射到皮膚及衣物上。（2）剪板 從單面覆銅板上按需要的大小和形狀裁剪出一塊小板，去掉毛刺，為了便于印制板順利通過(guò)熱轉(zhuǎn)印機(jī)的膠棍和保護(hù)膠棍，要用砂紙或砂輪將邊緣打磨光滑。,情境3 印刷電路板的制作,湖南工

12、業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,13,（3）去污 用天那水或其它去污劑清洗印制板，去掉覆銅面的油污、氧化層。干凈的覆銅面才能保證圖形轉(zhuǎn)移時(shí)碳粉在覆銅上的附著力。（4）打印PCB設(shè)計(jì)圖 用激光打印機(jī)按1：1的比例打印出印制板圖。注意要打印鏡像圖，要用專用熱轉(zhuǎn)印紙或類似替代紙，圖形打在光滑面，打印出的圖形應(yīng)該深黑、清晰。（5）圖形轉(zhuǎn)移 就是將紙上的圖形轉(zhuǎn)移到覆銅板上，這是制作過(guò)

13、程關(guān)鍵的一步。 步驟：設(shè)定熱轉(zhuǎn)印機(jī)溫度和速度→貼圖紙?jiān)诟层~板 →圖形轉(zhuǎn)移,情境3 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,14,（6）檢差修補(bǔ) 對(duì)轉(zhuǎn)印的電路板認(rèn)真檢查，如果有較大缺陷，將轉(zhuǎn)印紙按原位置貼好，送入轉(zhuǎn)印機(jī)再轉(zhuǎn)印一次，如果缺陷較小，用油性記號(hào)筆進(jìn)行修補(bǔ)。（7）蝕刻（腐蝕） 將腐蝕箱的橡膠吸盤(pán)吸在工作臺(tái)上，再將線路板卡在橡膠吸盤(pán)上，使線路板與工作臺(tái)成

14、一夾角。扣上觀察窗，接通腐蝕箱電源，觀察水流是否覆蓋整個(gè)電路板。如果沒(méi)有，在切斷電源后調(diào)整橡膠吸盤(pán)在工作臺(tái)上的位置，使整個(gè)電路板被水流覆蓋。（8）檢查清洗 腐蝕完畢后，切斷電源打開(kāi)觀察窗，拿出線路板仔細(xì)觀察，確認(rèn)腐蝕成功后，用清水反復(fù)清洗后擦干。清洗完成后，碳粉仍留在印制導(dǎo)線上。,情境3 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,15,（9）鉆元件孔 使用高速電鉆在電路板上對(duì)準(zhǔn)

15、焊盤(pán)中心鉆孔。（10）研磨焊盤(pán) 選擇合適的焊盤(pán)專用銑刀卡在電鉆上，輕輕磨削焊盤(pán)，露出銅皮即止。專用鉆頭是一個(gè)帶有定位錐的圓柱體，它可以磨掉鉆孔附近的墨粉，形成一個(gè)非常干凈的焊盤(pán)，而覆蓋在銅箔上的其它墨粉形成良好的阻焊層。（11）涂助焊劑 將配制好的酒精松香水，覆蓋整個(gè)電路板。,情境3 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,16,3．印制電路板的絲印法制作 絲印法是

16、用絲網(wǎng)漏印達(dá)到圖形轉(zhuǎn)移來(lái)制作印制板的方法。（1）剪板 應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)好的PCB圖的大小來(lái)確定所需PCB板基的尺寸規(guī)格。,數(shù)控鉆工作狀態(tài)圖,情境3 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,17,（2）數(shù)控鉆孔 鉆孔流程：放置覆銅板→手動(dòng)定置原點(diǎn)→軟件微調(diào)→軟件定置原點(diǎn)→軟件定置終點(diǎn)→調(diào)節(jié)鉆頭高度→按序選擇孔徑規(guī)格→分批鉆孔。（3）刷光（拋光） 用刷光機(jī)對(duì)PCB基板表面進(jìn)行拋光處理

17、，清除板基表面的污垢及孔內(nèi)的粉屑，為后序的化學(xué)沉銅工藝作準(zhǔn)備。,情境3 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,18,（4）化學(xué)沉銅 化學(xué)沉銅廣泛應(yīng)用于有通孔的雙面或多面印制線路板的生產(chǎn)加工中，目的在于在非導(dǎo)電基材上沉積一層銅，繼而通過(guò)后續(xù)的電鍍方法加厚使之達(dá)到設(shè)計(jì)的特定厚度。 化學(xué)沉銅的工藝流程為：堿性除油→二或三級(jí)逆流漂洗→粗化（微蝕）→二級(jí)逆流漂洗→預(yù)浸→活化→二級(jí)逆流漂洗→加速

18、→二級(jí)逆流漂洗→沉銅→二級(jí)逆流漂洗→浸酸。,情境3 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,19,（5）圖形轉(zhuǎn)移 ①菲林制作 絲網(wǎng)漏印工藝制作雙面板共需要5張菲林：頂層線路圖、底層線路圖、頂層阻焊圖、底層阻焊圖、絲印圖。這里要用到CAM軟件。 ②絲網(wǎng)制作 絲網(wǎng)的主要作用是利用絲網(wǎng)圖形將油墨漏印在板基材料上形成所需圖形。 制作過(guò)程：配置感光膠→絲網(wǎng)的清

19、洗與晾干→絲網(wǎng)感光膠印刷→帶感光膠的絲網(wǎng)晾干→絲網(wǎng)曝光及顯影,情境3 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,20,③絲網(wǎng)印刷 絲網(wǎng)印刷是在電路板的兩面分別用絲網(wǎng)進(jìn)行抗電鍍油墨印刷、熱固化阻焊油墨印刷、熱固化文字油墨印刷，本步驟只完成抗電鍍油墨印刷。抗電鍍油墨的主要作用是在雙面線路板制作過(guò)程中，用抗電鍍油墨在覆銅板上來(lái)形成負(fù)性線路圖形，用于鍍錫并形成錫保護(hù)下的真正所需電路圖形；熱固化阻焊油墨（常用綠油)硬

20、化后具有優(yōu)良的絕緣性，耐熱性及耐化性，起阻焊作用；熱固化文字油墨適用于電路板作標(biāo)記油墨（絲印層）。,情境3 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,21,④固化 絲網(wǎng)印刷到印制板上的油墨都需要通過(guò)一定溫度與時(shí)間來(lái)固化。 ⑤化學(xué)鍍錫 利用電解的方法使金屬或合金沉積在工件表面，以形成均勻、致密、結(jié)合力良好的金屬層的過(guò)程叫電鍍，本步驟是在覆銅板上沒(méi)有熱固化阻焊油墨的地方鍍上錫。,情境3

21、 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,22,（6）線路板顯影 線路板顯影即是抗電鍍油墨的清洗，在覆銅板完成鍍錫后，接下來(lái)就需要油墨的去除，電鍍 油墨的清洗有2種辦法，一種是用慢干水或中干水浸在毛巾上，然后搽洗油墨；另一種方法就是用NaOH晶體兌水配成5%的堿性溶液，將鍍錫板浸泡其中2分鐘后，用軟刷子或毛巾搽洗即可去除。（7）堿性腐蝕 顯影完以后，需要進(jìn)行腐蝕，腐蝕的主要作用

22、是將線路以外的非線路部分銅箔去掉，留下的是覆錫保護(hù)的電子線路圖形。腐蝕溶液采用的堿性溶液（主要成份為氯化氨），因?yàn)殄a不能溶于堿性氯化氨溶液，而銅很容易溶被該溶液溶解。（8）印阻焊層和絲印層 用絲網(wǎng)漏印方法印制熱固化阻焊油墨和熱固化文字油墨。,情境3 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,23,三、任務(wù)實(shí)施 1.資訊、計(jì)劃，確定完成任務(wù)方案 2．利用雕刻機(jī)制作PCB（1）連接好雕刻機(jī)和電腦，

23、保持通訊暢通；（2）剪板與處理：剪裁一塊比實(shí)際尺寸稍大的線路板，并做去毛刺和去污處理；（3）雕刻線路：線路板定位固定好，選好鉆頭（銑刀）、確定好鉆頭與線路板間距離，啟動(dòng)雕刻命令開(kāi)始自動(dòng)雕刻線路，雕刻過(guò)程應(yīng)隨時(shí)查看，直到完成； （4）鉆孔：根據(jù)不同的孔徑大小，選擇和更換合適的鉆頭，開(kāi)始自動(dòng)鉆孔后，同樣要隨時(shí)監(jiān)視鉆孔過(guò)程，以便及時(shí)處理發(fā)生的情況，直到鉆孔完成；（5）切邊：線路板切去多余部分后就成了成品線路板。 如

24、果做的是雙面板，則線路板兩面需要分別雕刻，并且通孔要進(jìn)行金屬化孔處理。做出的線路板要仔細(xì)檢查，銅膜走線、鉆孔、焊盤(pán)等應(yīng)符合要求。,情境3 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,24,3．印刷電路板的熱轉(zhuǎn)印法制作（1）配腐蝕液：按3：5的比例混合好三氯化鐵溶液備用。（2）剪板：按需要裁剪出一塊小板，去掉毛刺，將邊緣打磨光滑。（3）去污：用天那水或其它去污劑清洗印制板。（4）打印PCB設(shè)計(jì)圖：按1：1的比例打印出印制板

25、圖。（5）圖形轉(zhuǎn)移：將紙上的圖形轉(zhuǎn)移到覆銅板上。（6）檢差修補(bǔ)：對(duì)轉(zhuǎn)印的電路板用油性記號(hào)筆進(jìn)行修補(bǔ)。（7）蝕刻（腐蝕）：整個(gè)電路板放入腐蝕箱，接通腐蝕箱電源，腐蝕PCB。（8）檢查清洗：將PCB用清水反復(fù)清洗后擦干。（9）鉆元件孔：使用高速電鉆在電路板上對(duì)準(zhǔn)焊盤(pán)中心鉆孔。（10）研磨焊盤(pán)：銑刀卡在電鉆上，輕輕磨削焊盤(pán)，露出銅皮即止。（11）涂助焊劑：將酒精松香水覆蓋在電路板上。,情境3 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)

26、學(xué)院電氣工程系,25,4．利用化學(xué)腐蝕方法制作PCB（1）剪板與處理：剪裁一塊比實(shí)際尺寸稍大的線路板，并進(jìn)行去毛刺和去污處理；（2）打印PCB圖：用激光打印機(jī)在轉(zhuǎn)印紙上打印出印刷線路圖；（3）圖形轉(zhuǎn)移：用熱轉(zhuǎn)印機(jī)，按照技術(shù)要求將印刷線路圖形轉(zhuǎn)移到覆銅板上，轉(zhuǎn)印有缺陷需要用油性比修補(bǔ)；（4）配制三氯化鐵溶液：按比例配制三氯化鐵溶液，過(guò)濾后倒入快速腐蝕機(jī)中；（5）腐蝕：轉(zhuǎn)印好的線路板放入腐蝕機(jī)，蓋上蓋子，接通電源進(jìn)行腐蝕，同時(shí)跟蹤

27、察看，待腐蝕完成斷開(kāi)電源，取出板子清洗干凈。（6）鉆孔：用微型電鉆手工逐一打孔，鉆頭大小要根據(jù)不同的孔徑大小選擇，并選擇帶有定位錐的專用鉆頭；（7）后續(xù)處理：根據(jù)不同需要可進(jìn)行助焊、阻焊、絲印、切邊等加工處理。 印刷線路板的制作過(guò)程中，有關(guān)數(shù)據(jù)及情況記載填入實(shí)訓(xùn)報(bào)告。,情境3 印刷電路板的制作,湖南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院電氣工程系,26,,五、任務(wù)3 評(píng)價(jià),情境3 印刷電路板的制作,四.任務(wù)檢查,對(duì)照工藝要求檢查PCB,湖南