电子产品电路板设计_电子产品电路板设计方案

发布时间：2023-03-15 作者：定制工业设计网 0

大家好！今天让小编来大家介绍下关于电子产品电路板设计_电子产品电路板设计方案的问题，以下是小编对此问题的归纳整理，让我们一起来看看吧。

文章目录列表:

1、PCB电路板制作流程?
2、PCB设计软件有哪些
3、PCB板的制作流程
4、电子产品设计时，电路板大小与固定位多少之间的关系？

一、PCB电路板制作流程?

PCB板制作生产流程
印刷电路板—内层线路—压合—钻孔—镀通孔（一次铜）—外层线路（二次铜）—防焊绿漆—文字印刷—接点加工—成型切割—终检包装。
印刷电路板
在SMT加工中，印刷电路板（Printed Circuit Boards）是个关键零件。它搭载其他的电子零件并连通电路，以提供一个安稳的电路工作环境。如以其上电路配置的情形可概分为三类：
单面板：将提供零件连接的金属线路布置于绝缘的基板材料上，该基板同时也是安装零件的支撑载具。
双面板：当单面的电路不足以提供电子零件连接需求时，便可将电路布置于基板的两面，并在板上布建通孔电路以连通板面两侧电路。
多层板：在较复杂的应用需求时，电路可以被布置成多层的结构并压合在一起，并在层间布建通孔电路连通各层电路。
内层线路
铜箔基板先裁切成适合加工生产的尺寸大小。基板压膜前通常需先用刷磨、微蚀等方法将板面铜箔做适当的粗化处理，再以适当的温度及压力将干膜光阻密合贴附其上。将贴好干膜光阻的基板送入紫外线曝光机中曝光，光阻在底片透光区域受紫外线照射后会产生聚合反应（该区域的干膜在稍后的显影、蚀铜步骤中将被保留下来当作蚀刻阻剂），而将底片上的线路影像移转到板面干膜光阻上。
撕去膜面上的保护胶膜后，先以碳酸钠水溶液将膜面上未受光照的区域显影去除，再用盐酸及双氧水混合溶液将裸露出来的铜箔腐蚀去除，形成线路。最后再以氢氧化钠水溶液将功成身退的干膜光阻洗除。
对于六层（含）以上的内层线路板以自动定位冲孔机冲出层间线路对位的铆合基准孔。完成后的内层线路板须以玻璃纤维树脂胶片与外层线路铜箔黏合。在压合前，内层板需先经黑（氧）化处理，使铜面钝化增加绝缘性；并使内层线路的铜面粗化以便能和胶片产生良好的黏合性能。
叠合时先将六层线路﹝含﹞以上的内层线路板用铆钉机成对的铆合。再用盛盘将其整齐叠放于镜面钢板之间，送入真空压合机中以适当之温度及压力使胶片硬化黏合。压合后的电路板以X光自动定位钻靶机钻出靶孔作为内外层线路对位的基准孔。并将板边做适当的细裁切割，以方便后续加工。

二、PCB设计软件有哪些

PCB
由于SI仿真、PI仿真、EMC设计、单板工艺等都需要紧密结合到设计流程中，同时为了实现品质控制，要在各节点增加评审环节，实际的PCB设计流程要复杂得多。图中为PCB设计公司一博科技的较典型的PCB设计流程，能更好地解决高速设计带来的问题。
1、Cadence Allegro
Cadence Allegro系统互连平台能够跨集成电路、封装和PCB协同设计高性能互连。应用平台的协同设计方法，工程师可以广东会优化I/O缓冲器之间和跨集成电路、封装和PCB的系统互联。该方法能避免硬件返工并降低硬件成本和缩短设计周期。约束驱动的Allegro流程包括高级功能用于设计捕捉、信号完整性和物理实现。由于它还得到Cadence Encounter与Virtuoso平台的支持，Allegro协同设计方法使得高效的设计链协同成为现实。
2、MentorGraphics PADS
Mentor Graphics 是电子设计自动化技术的领导产商，它提供完整的软件和硬件设计解决方案，让客户能在短时间内，以最低的成本，在市场上推出功能强大的电子产品。当今电路板与半导体元件变得更加复杂，并随着深亚微米工艺技术在系统单芯片设计深入应用，要把一个具有创意的想法转换成市场上的产品，其中的困难度已大幅增加;为此 Mentor提供了技术广东会的产品与完整解决方案，让工程师得以克服他们所面临的设计挑战。
3、MentorGraphics WG，EN
MentorGraphics WG，EN是一款高速电路仿真工具。
4、AlTIum designer
AlTIum Designer 是原Protel软件开发商AlTIum公司推出的一体化的电子产品开发系统，主要运行在Windows操作系统。这套软件通过把原理图设计、电路仿真、PCB绘制编辑、拓扑逻辑自动布线、信号完整性分析和设计输出等技术的完美融合，为设计者提供了全新的设计解决方案，使设计者可以轻松进行设计，熟练使用这一软件必将使电路设计的质量和效率大大提高。
5、Zuken CR
另外还要懂得电路基础知识，电路图原理分析，常用元器件的性能和作用，能读得懂Rule做设定。
电子产业在摩尔定律的驱动下，产品的功能越来越强，集成度越来越高、信号的速率越来越快，产品的研发周期也越来越短。由于电子产品不断微小化、精密化、高速化，PCB设计不仅仅要完成各元器件的线路连接，更要考虑高速、高密带来的各种挑战。
PCB设计不再是硬件开发的附属，而成为产品硬件开发中“前端IC，后端PCB，SE集成”的重要一环。
IC公司不仅完成芯片的开发，同时给出典型设计参考。
系统工程师根据产品功能需要，完成IC选型，功能定义，按照IC公司的原理参考设计完成原理图开发;传统硬件工程师电路开发的工作逐渐减少，电路开发工作逐渐转向IC工程师、PCB工程师身上。PCB工程师根据系统工程师提供的原理方案，在结构工程师的配合下，在整体考虑SI、PI、EMI、结构、散热的情况下，根据当前PCB工厂的加工工艺、能力完成PCB设计。

三、PCB板的制作流程

PCB制作工艺
PCB的制作非常复杂，以四层印制板为例，其制作过程主要包括了PCB布局、芯板的制作、内层PCB布局转移、芯板打孔与检查、层压、钻孔、孔壁的铜化学沉淀、外层PCB布局转移、外层PCB蚀刻等步骤。
1、PCB布局
PCB制作第一步是整理并检查PCB布局（Layout）。PCB制作工厂收到PCB设计公司的CAD文件，由于每个CAD软件都有自己独特的文件格式，所以PCB工厂会转化为一个统一的格式——Extended Gerber RS-274X 或者 Gerber X2。然后工厂的工程师会检查PCB布局是否符合制作工艺，有没有什么缺陷等问题。
2、芯板的制作
清洗覆铜板，如果有灰尘的话可能导致最后的电路短路或者断路。
下图是一张8层PCB的图例，实际上是由3张覆铜板（芯板）加2张铜膜，然后用半固化片粘连起来的。制作顺序是从最中间的芯板（4、5层线路）开始，不断地叠加在一起，然后固定。4层PCB的制作也是类似的，只不过只用了1张芯板加2张铜膜。
3、内层PCB布局转移
先要制作最中间芯板（Core）的两层线路。覆铜板清洗干净后会在表面盖上一层感光膜。这种膜遇到光会固化，在覆铜板的铜箔上形成一层保护膜。
将两层PCB布局胶片和双层覆铜板，最后插入上层的PCB布局胶片，保证上下两层PCB布局胶片层叠位置精准。
感光机用UV灯对铜箔上的感光膜进行照射，透光的胶片下，感光膜被固化，不透光的胶片下还是没有固化的感光膜。固化感光膜底下覆盖的铜箔就是需要的PCB布局线路，相当于手工PCB的激光打印机墨的作用。
然后用碱液将没有固化的感光膜清洗掉，需要的铜箔线路将会被固化的感光膜所覆盖。
然后再用强碱，比如NaOH将不需要的铜箔蚀刻掉。
将固化的感光膜撕掉，露出需要的PCB布局线路铜箔。
4、芯板打孔与检查
芯板已经制作成功。然后在芯板上打对位孔，方便接下来和其它原料对齐。芯板一旦和其它层的PCB压制在一起就无法进行修改了，所以检查非常重要。会由机器自动和PCB布局图纸进行比对，查看错误。
5、层压
这里需要一个新的原料叫做半固化片，是芯板与芯板（PCB层数>4），以及芯板与外层铜箔之间的粘合剂，同时也起到绝缘的作用。
下层的铜箔和两层半固化片已经提前通过对位孔和下层的铁板固定好位置，然后将制作好的芯板也放入对位孔中，最后依次将两层半固化片、一层铜箔和一层承压的铝板覆盖到芯板上。
将被铁板夹住的PCB板子们放置到支架上，然后送入真空热压机中进行层压。真空热压机里的高温可以融化半固化片里的环氧树脂，在压力下将芯板们和铜箔们固定在一起。
层压完成后，卸掉压制PCB的上层铁板。然后将承压的铝板拿走，铝板还起到了隔离不同PCB以及保证PCB外层铜箔光滑的责任。这时拿出来的PCB的两面都会被一层光滑的铜箔所覆盖。
6、钻孔
要将PCB里4层毫不接触的铜箔连接在一起，首先要钻出上下贯通的穿孔来打通PCB，然后把孔壁金属化来导电。
用X射线钻孔机机器对内层的芯板进行定位，机器会自动找到并且定位芯板上的孔位，然后给PCB打上定位孔，确保接下来钻孔时是从孔位的正中央穿过。
将一层铝板放在打孔机机床上，然后将PCB放在上面。为了提高效率，根据PCB的层数会将1~3个相同的PCB板叠在一起进行穿孔。最后在最上面的PCB上盖上一层铝板，上下两层的铝板是为了当钻头钻进和钻出的时候，不会撕裂PCB上的铜箔。
在之前的层压工序中，融化的环氧树脂被挤压到了PCB外面，所以需要进行切除。靠模铣床根据PCB正确的XY坐标对其外围进行切割。
7、孔壁的铜化学沉淀
由于几乎所有PCB设计都是用穿孔来进行连接的不同层的线路，一个好的连接需要25微米的铜膜在孔壁上。这种厚度的铜膜需要通过电镀来实现，但是孔壁是由不导电的环氧树脂和玻璃纤维板组成。
所以第一步就是先在孔壁上堆积一层导电物质，通过化学沉积的方式在整个PCB表面，也包括孔壁上形成1微米的铜膜。整个过程比如化学处理和清洗等都是由机器控制的。
固定PCB
清洗PCB
运送PCB
8、外层PCB布局转移
接下来会将外层的PCB布局转移到铜箔上，过程和之前的内层芯板PCB布局转移原理差不多，都是利用影印的胶片和感光膜将PCB布局转移到铜箔上，唯一的不同是将会采用正片做板。
内层PCB布局转移采用的是减成法，采用的是负片做板。PCB上被固化感光膜覆盖的为线路，清洗掉没固化的感光膜，露出的铜箔被蚀刻后，PCB布局线路被固化的感光膜保护而留下。
外层PCB布局转移采用的是正常法，采用正片做板。PCB上被固化的感光膜覆盖的为非线路区。清洗掉没固化的感光膜后进行电镀。有膜处无法电镀，而没有膜处，先镀上铜后镀上锡。退膜后进行碱性蚀刻，最后再退锡。线路图形因为被锡的保护而留在板上。
将PCB用夹子夹住，将铜电镀上去。之前提到，为了保证孔位有足够好的导电性，孔壁上电镀的铜膜必须要有25微米的厚度，所以整套系统将会由电脑自动控制，保证其精确性。
9、外层PCB蚀刻
接下来由一条完整的自动化流水线完成蚀刻的工序。首先将PCB板上被固化的感光膜清洗掉。然后用强碱清洗掉被其覆盖的不需要的铜箔。再用退锡液将PCB布局铜箔上的锡镀层退除。清洗干净后4层PCB布局就完成了。

四、电子产品设计时，电路板大小与固定位多少之间的关系？

电路板的大小跟固定的孔位肯定是有关系的。但是非要用一个函数或者是一个广东会来表达这个关系就是非常困难的。毕竟大家都是学电的，并不是学历学的。如果电路板比较大的话，可以加1层钢化，然后加厚一点就行。打孔的话根据你外壳的规定一般是打四个或者六个。

以上就是小编对于电子产品电路板设计_电子产品电路板设计方案问题和相关问题的解答了，电子产品电路板设计_电子产品电路板设计方案的问题希望对你有用！