本文档内容主要涵盖使用化学蚀刻方法制作PCB板具体流程(共22页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上目 录V1.0专心-专注-专业第一节 概 述本文档内容主要涵盖使用化学蚀刻方法制作PCB板具体流程，以及镀锡、覆阻焊膜流程的操作准则，如图1.1所示。对于电路设计，电路胶片制作，覆铜板钻孔，以及使用裁板机成形PCB板则另提供详细说明文档。 图 1.1 化学蚀刻方法制作PCB板流程此文档以流程为线索，详细描述了在制作过程中各步骤的作用、操作要领及注意事项，用户可以很轻松的了解在每一个步骤中发生的本质性变化，以及它在整个流程中的传承功能。第二节 PCB流程2.1电镀沉铜1、功能说明 此过程专门针对PCB制造工艺中的双层板，旨在为双层贯通的孔壁镀上铜，使上下层导通。2、所需设备及数量KH-A101 电路板沉铜设备 1台KH-A101-1 平整剂 10LKH-A101-2 预活化剂 10LKH-A101-3 活化剂 10LKH-A101-4 化学沉铜剂 10LKH-A101-5 电镀液 10L说明：药剂数量可按比例酌情增减。KH-A101电路板沉铜设备如图2.1示。图2.1 电路板沉铜设备KH-A101电路板沉铜设备控制面板如图2.2示。2673841091115图2.2 控制面板图1) 交流总开关2) 第一槽除油槽的气泵开关(空气振动)3) 第一槽除油槽的温度调节器4) 第一槽除油槽的温度控制开关5) 第三槽活化槽的气泵开关(空气振动)(依各厂供应的活化药剂不同而决定是否开启，本公司提供的STARTKIT,不需启动)6) 第四槽化学沉铜槽的气泵开关(空气振动)7) 第四槽化学沉铜槽的温度调节器8) 第四槽化学沉铜槽的温度控制开关9) 第五槽电镀铜槽的计时器(出厂时已将所需时间设立完成，只需按下RST键，即开始执行电镀)10) 第五槽电镀铜槽的气泵开关(空气振动)11) 第五槽电镀铜槽的电源输出端口3、流程说明1) 安装设备。将设备放置在平整的桌台上，锁定两个前轮拉闸，以固定机体。2) 接线。按手册将主机电源、电镀槽外接电源以及电镀槽负极电夹安置完毕。外接电源接线如图2.3所示。外接电源设置，电压6V，电流3A。图2.3 外接电源接线图3) 溶液分配。根据除油、预活化、活化、化学沉铜及电镀的顺序，从左向右依次将各槽溶液倒入。如图2.4所示。第一槽：除油第二槽：预活化第三槽：活化第四槽：化学沉铜第五槽：电镀铜图2.4 各槽对应药剂4) 准备工作。为操作方便，可对各槽的温度和定时提前进行设定。(1) 开机。打开主机电源，将第一槽的温度控制器开关打开。为了加快加热速度，可将除油槽温度调节器旋钮右旋至最大，15分钟后，将温度调节器旋至中部，以保持槽内溶液温度恒定。(2) 定时器设定为15分钟，定时器设定参看附录一。(3) 打开第一槽、第四槽及第五槽的气泵开关。5) 固定覆铜板。将需要处理的覆铜板固定在两端带有滑轮的载板架上。操作很简单，只需将覆铜板一侧放置在载板架上的铁槽内，拧上固定螺丝即可。6) 除油。将覆铜板浸入第一槽除油，时间5分钟，需轻微左右晃动。7) 浸水。5分钟时间到后，将覆铜板放入清水中浸泡15秒。8) 预活化（预浸）。将覆铜板放入第二槽预浸，时间24分钟，需轻微左右晃动。时间到后不需要浸清水，可直接放入第三槽。9) 活化。将覆铜板放入第三槽活化，时间57分钟，需轻微左右晃动。10) 浸水。时间到后，将覆铜板放入清水中浸泡10秒。11) 化学沉铜。将覆铜板放入第四槽化学沉铜，时间1218分钟，需轻微左右晃动。12) 浸水。时间到后，将覆铜板放入清水中浸泡15秒。13) 电镀。将覆铜板放入第五槽电镀，将控制面板上的电源负极接至载板架上突出金属棍处。如图2.5。开启外接电源，然后按下定时器按钮，开始镀铜。时间是15分钟，需左右轻微晃动。图2.5覆铜板通负极14) 浸水。定时器时间到后会自动切断外加电源，将电源负极夹撤下，将覆铜板从电镀液中取出，并从载板架上卸下，放入清水中浸泡10秒。15) 刷光。将浸水后的覆铜板送入刷光机刷光，若无刷光机可以手动进行打磨清洗。结束。以上各步骤完成后，即可得到孔内也覆有均匀铜板的覆铜板。16) 关机。请关闭第一槽的温度控制开关，关闭第一、四、五槽的气泵，关闭外接电源，最后关闭主机电源，盖上顶盖。4、注意事项1) 为保证打孔时的毛刺和手指或其他油污能有效去除，在整个开始流程之前请先将覆铜板送入刷光机刷光，若无刷光机可以手动进行清洗。2) 只有第一槽需要加热。温控单元为单向控制，用户需及时注意调节温度，切勿将温度高于45，建议用户自行购买数字温度计监控或遵照本手册执行控制调节。温控模式不用时请及时关闭。3) 第二槽预浸溶液会有富余，在倒入第二槽时应注意液面不应超过排水管上部口，否则在回收液体时，会出现液体外流的情况。4) 第三槽不需要气泵，以避免破坏溶液中化学药剂的稳定性。5) 由于电镀溶液有弱腐蚀性，建议桌台上垫一块设备大小的胶垫，以防止桌台被腐蚀。6) 开始电镀铜时需要留心外加电源的输出。正常工作状态下，指针式电源表现为电压指向0V，电流指向3A，数字式电源表现为电压显示0V，电流显示3A。7) 完成电镀后应及时清洗打磨覆铜板表面，防止辅助药剂氧化变色，否则日后较难清除。8) 在每一槽的浸泡过程中，需要时不时的左右轻微晃动载板架，以保证液体流经孔内。9) 建议设备旁准备一桶清水，方便清理覆铜板上附着溶液所用，保证操作效果并可避免下一槽溶液被污染。10) 工作完后的药剂，请切记将盖子盖上，避免化学药剂挥发造成浓度变稀，而影响电镀质量。11) 设备水槽都附有排水设施，设备长时间不使用时建议用户将槽内的药剂排出储存。另外因长时间的电镀电解反应，槽内底部会有铜箔残渣，请在使用一段时间后清洗以保持槽内干净。12) 为了保护环境，请将使用完报废的电镀药液交由相关回收部门回收。2.2覆感光膜1、资料补充1) 整个制作流程中所用到的感光膜分两种，一种较薄呈淡蓝色的感光膜（简称蓝膜）做显影蚀刻用，另外一种较厚呈墨绿色的感光膜（简称绿膜）做阻焊用。感光膜结构分三层：保护膜（即是向内卷曲，贴滚筒的一层膜）、感光膜以及载膜（即是靠外一层接触外界的一层膜）。结构如图2.6所示。图2.6 感光膜结构图2) 感光膜特性：未曝光的部分易溶于显影液中；与紫外光发生聚合反应的已曝光部分，不易溶于显影液。3) 感光膜属紫外线感光，需要用紫外线灯管进行曝光操作。2、功能说明 此流程主要是使用覆膜机设备为覆铜板覆一层显影蚀刻感光膜，为电路图在覆铜板上成形提供基层。 3、所需设备及数量KH-D1覆膜机 1台 此设备既可用于覆显影蚀刻感光膜，也可用于覆阻焊感光膜。覆膜机如图2.7所示。图 2.7 覆膜机覆膜机控制面板如图2.8所示。图2.8 覆膜机控制面板4、流程说明1) 安装设备。将覆膜机放置在平整桌台上。2) 准备工作。(1) 设备准备。接上电源线，开启电源，在控制面板上将速度调制“2”、温度调至“120”，按下“HOT”按钮开始预热滚筒。滚筒加热到120时，主机会保持此温度。机体右侧有上下滚筒压力控制档位，视板厚度定。(2) 感光膜准备。若单面覆板，事先剪好略大于覆铜板面积的感光膜；若为覆双面板，需剪好一张覆铜板面积两倍大的感光膜。按照图2.9对应撕去保护膜，将感光膜轻贴覆铜板。裁剪略大于覆铜板感光膜撕去保护膜预留一部分帖于背面以固定前端图2.9 单面覆感光膜准备膜面积为两倍覆铜板面积，其他同单面覆膜图2.10 双面覆感光膜准备3) 进板。按下主机面板上的“run”，将已经贴合了感光膜的覆铜板送入滚筒，从机体后方取出。如图2.11、2.12所示。继续拉力直至覆铜板全部进入滚筒。送入滚筒方向送入滚筒时，双手向外加一定拉力，使得膜平整覆在覆铜板上。拉力略向上，可以借滚筒压合之力，避免气泡的出现。膜长度（手拉部分）可在裁剪时适当多预留，这样在覆膜的最后阶段有更多的预留膜方便拉紧，防止在末端因无法操控而导致起皱。覆膜机后方取出，裁去多于膜，置于避光处待其冷却后，即可进行曝光。膜宽度裁剪为比板稍宽即可，否则过宽部分膜会在进入滚筒因受热变形造成拉力不均，导致起皱。图2.11 单面覆膜进板过程将底部处理好后，其他操作同单面覆膜。底部处理见注意事项4）图2.12 双面覆膜进板过程5、注意事项1) 覆膜前应保证覆铜板上的清洁，若有杂物存在会影响感光膜在覆铜板上的附着力，显影时易发生膜的脱落。2) 不能在有阳光直射的环境下进行覆膜操作，否则会被完全曝光，导致感光膜作废。建议在暗房中进行覆膜操作。若无此条件，在仅有室内照明的环境下，短时间的操作也是可以接受的。3) 覆上去的感光膜必须平整、无气泡、无皱褶，否则起泡、起皱的感光膜与板不能紧密结合，在显影过程中即使已曝光的区域也会脱落。4) 保证覆膜质量的关键操作，如图2.13所示：覆膜机前台，硬平桌边可以替代覆铜板，手持下端，略施压力使板和膜相贴带有压力的覆铜板朝箭头方向运动即可排出膜与板间的空气一只手提住上半面膜。避免粘住覆铜板感光膜处理后应及时送入滚筒，以避免与覆铜板底部粘合，导致空气挤排不出来，出现皱褶图2.13 覆膜的关键操作5) 覆膜方式分自动覆膜和手动覆膜。自动覆膜，用膜方式可以参照覆膜机说明书，按照说明书在上下滚筒上各架一筒膜，只需将待覆膜的覆铜板送入滚筒即可完成覆膜。但这样覆膜比较耗膜，而且要将覆膜机放置在避光处。另外，覆膜也可以采用“覆多少用多少”的方式，即是裁取比待覆膜覆铜板略大的感光膜手动送入覆膜机，将膜覆上。此覆膜方式最大优点即是省膜，膜易保存，且操作环境可以略低。具体手动覆膜分单面覆膜和双面覆膜，视具体情况定。也就是在上文中所详述的方法。 2.3感光膜曝光1、功能说明 此流程主要是使用曝光机设备，结合电路图胶片，在已覆有显影蚀刻感光膜的覆铜板上印制电路图，为电路图在覆铜板上勾画线路做必要准备。2、所需设备及数量KH-EXP1 曝光机 1台此设备既可用于覆显影蚀刻感光膜曝光，也可用于覆阻焊感光膜曝光。曝光机如图2.14所示。图2.14 曝光机曝光机控制面板如图2.15所示。气泵开关定时时间设定计时显示重计时按钮上下灯管开关图2.15曝光机控制面板3、流程说明1) 安装设备。将曝光机放置在平整桌面上。2) 接线。打开机体上盖，拉开机体上盖的顶部挡板，取出电源线接入机体后部。如图2.16所示。图2.16 曝光机电源线3) 肉眼胶片对准。打开真空罩，在曝光机载物玻璃板中部放置一块不透明遮光板，以消除单面曝光时另一面的反光作用。在遮光板上依次放置待曝光覆铜板和胶片，肉眼对齐胶片各点和覆铜板上各孔，用透明胶固定胶片和覆铜板。4) 真空抽气对准。盖上真空罩，锁住罩盖前侧的两个锁扣，密闭真空罩内部。打开控制面板上的真空泵启动按钮，这时罩内空气被抽出，使得胶片紧贴覆铜板。再次确认胶片各点与覆铜板上的孔是否对其，若有偏差，关闭真空泵，打开真空罩，重新对齐。若已对齐，关上机罩。5) 设定曝光时间。依胶片质量，在控制面板上设定曝光时间（一般而言，光绘机制作的胶片涂墨均匀，分辨率高，常用来做较精细的电路，曝光时间相对长一些，大概为7080秒；而激光打印制作的胶片因为喷墨不匀，毛刺多，常用来做线宽较大的电路板，曝光时间也不宜过长，否则将导致紫外线透过墨汁，使感光膜曝光过度，造成线路无法分辨，影响显影效果，曝光时间常设为6065秒）。6) 曝光。打开紫外灯管，单面曝光使用上灯管，双面曝光则上下灯管皆开启。开始曝光后计数器会根据设定的时间计时，时间到，灯管自动熄灭，同时会有提示响声发出。7) 结束。关闭灯管开关和真空泵开关，打开机罩，对电路板另一面重复步骤36的曝光。 4、注意事项1) 请确定胶片与覆铜板是否配套，一定要避免胶片与PCB板出现镜像翻转的情况。建议在对齐时使用现成的PCB板进行确认，或者打开设计文档进行对照。2) 双面板也可双面曝光，但出于上下面同时对齐需要制作胶片载体，通常建议老师进行单面曝光，同时建议老师开启从上至下的曝光灯管，这样方便在曝光之前的对齐操作。3) 单面曝光需要一块遮光板垫于覆铜板下，防止灯光从下反射造成覆铜板背面被曝光。4) 注意保持曝光机内载物玻璃板和真空吸透明遮罩表面的清洁。5) 要保证胶片干净、完整，若有杂质，会影响曝光质量，甚至出现连线或断线。胶片表面除真空罩的透明胶面外必须无任何遮挡物，固定时用的透明胶条也不能贴在胶片的线路部分。6) 曝光时间是影响感光膜图像质量的重要因素。曝光不足，抗蚀膜聚合不够，显影时胶膜溶胀、变软，线条不清晰，色泽暗淡，甚至脱胶；曝光过度，将产生显影困难，胶膜发脆，余胶等问题。2.4感光膜显影1、功能说明 此流程主要是去除非线路部分的感光膜，在曝光步骤中未曝光的感光膜，在这一过程结束后，非线路部分的铜板将重新显露出来。 2、所需设备及数量KH-A102 SPLASH CENTER喷洗槽 1台此设备既可用于显影，也可用于蚀刻。喷洗槽如图2.17所示。图2.17 喷洗槽喷洗槽控制面板如图2.18所示。马达1电源输出端马达1直流电源开关温控调节器温控开关计时器马达2电源输出端马达2直流电源开关交流总开关图2.18 喷洗槽控制面板3、流程说明1) 安装设备。将设备放置在平整桌面上。2) 接线。按使用手册连线，连线图如图4.3所示，两个外加电源均配置为电压12V，电流3A。 (a) (b)图2.19 连线图3) 溶液分配。显影溶液配比为6500ml纯净水、34g显影颗粒。配置好的显影液呈淡淡的乳白色，半透明。将配置好的溶液倒入喷洗槽中，并在右侧的水槽中注入清水以便清洗。4) 喷洗准备。撕去曝光后变得很脆的外侧载膜，露出紫色的感光膜。随后将覆铜板夹紧在载板架上，用螺丝固定。将载板架放置在喷洗槽上，使载板架和两侧的喷轴面板结合，达到整个喷洗槽完全封闭。5) 设定喷洗时间。若是刚配置好的溶液，设定时间为90秒，若已使用多次，溶液浓度变稀，可按显影效果略微增加时间。6) 显影。开启两个外接电源，打开控制面板上的喷轴开关，按下定时器，开始显影。7) 调整。喷洗到大约一半时间时需将覆铜板上下翻转，这样可避免覆铜板因液体自上而下流动而造成的下板部与显影液接触过长而出现膜脱落的现象。8) 结束。到达设置时间后，喷轴自动停止转动，将载板架取出放入旁边的清水槽，去除覆铜板上残留的显影溶液。4、注意事项1) 显影液浓度过浓会造成线路脱落，浓度过低会导致显影不彻底。标准配比的显影溶液使用一段时间后会出现浓度下降的情况，可在原有显影时间的基础上略加时间，以保证显影效果。建议在显影时间明显变长的情况下，重新配置和使用显影溶液。2） 显影结束之后应及时清洗，避免残留显影液的附着造成膜脱落。2.5 覆铜板蚀刻1、功能说明 此流程目的是去除非线路部分，即去除在显影步骤中露出的铜板部分，之后再去除线路部分与紫外光发生聚合反应的感光膜。这一过程结束后，非线路部分不再有导电铜板存在，线路铜线显现出来。自此，电路图就在此覆铜板成形了。 2、所需设备及数量KH-A102 SPLASH CENTER喷洗槽 1台容器 1个设备同显影用喷洗槽，不再赘述。3、流程说明喷洗槽溶液分配。蚀刻溶液的配比是6500ml清水、一盒氯化高铁晶体。完全溶解后应呈褐黄色透明溶液。1) 喷洗槽去除非线路部分铜板。因设备相同，蚀刻流程的操作以及接线可以参考“四、显影流程”。2) 浸泡去除线路部分感光膜。喷洗槽蚀刻完成后，覆铜板上还剩有线路部分的感光膜。去除该膜的方法是在一容器中配置较高浓度的显影溶液，将覆铜板浸入溶液中，数分钟后线路上的已曝光的感光膜会自动脱落。3) 浸水。将处理后的覆铜板放入清水中清洗，蚀刻步骤完成。4、注意事项1) 蚀刻前应检查一下板子上的感光膜显影质量。若显影不彻底，有残留的感光膜，可再放入显影槽加显极少时间，以避免蚀刻不完全，导致电路板短路。若有断线，则放入高浓度显影溶液中浸泡，直至去除覆铜板上的所有的感光膜，返回步骤“二、覆感光膜”，重新开始。2) 蚀刻速度的快慢主要由蚀刻液浓度及温度所定，浓度越高、温度越高蚀刻速度越快。3) 蚀刻溶液需要加热，在控制面板上打开加温装置，利用面板的温度调节旋钮进行调节，一般加热至38即可。4) 刚配置好的、温度在38的蚀刻液一般只需要35分钟即可完成整个喷洗槽蚀刻过程，若蚀刻时间过长，可能造成蚀刻过度而引起断线。2.6 覆铜板镀锡1、功能说明 此流程主要是在裸露的铜板部分覆上一层锡，有助元器件与PCB板更好焊接，同时能有效的防止铜板氧化。 2、所需设备及数量镀锡槽 1个（或 容器 1个）镀锡槽如图2.20所示。图2.20 镀锡槽3、流程说明1) 容器放置。将镀锡槽放置在平整桌面上。因镀锡溶液有弱腐蚀性，建议老师在槽下放置胶垫防止损坏桌面。2) 溶液配置。在镀锡槽内加入2.35升的温水（温度最好在5060），倒入15.0ml的电屏原液（H2SO4，35%），将第二部分（SUR-TIN PARTII）全部加入容器中并搅拌均匀，倒入第三部分（SUR-TIN PARTIII）全部到容器当中并搅拌均匀。3) 镀锡。将蚀刻完成后的覆铜板浸入溶液中，并上下晃动槽中的载物板，数分钟后覆铜板上的铜层表面会镀上一层光亮的锡箔。4) 浸水。从槽中取出覆铜板，放入清水中进行清洗。4、注意事项1) 一般流程而言，镀锡之后是覆阻焊膜。但这样的流程镀锡药剂的消耗量较大，所以建议老师先进行步骤 “七、覆阻焊膜”、步骤 “八、阻焊膜显影”后再进行步骤六的镀锡操作，这样可以节省镀锡液，提供镀锡液使用效率。2) 因为镀锡液保质期很短（大约一星期后即失效），所以若仅镀少量覆铜板，可以配置少量的溶液。配置方法是取配方的十分之一即可，即：温水235ml、电屏原液1.5ml、第二部分（SUR-TIN PARTII）整包颗粒的十分之一、第三部分（SUR-TIN PARTIII）整包颗粒的十分之一。2.7 覆阻焊膜1、功能说明 此流程主要是使用覆膜机设备为覆铜板覆一层阻焊膜，以遮盖除焊盘外的其他线路，有效保护线路部分。2、所需设备及数量KH-D1覆膜机 1台此设备同步骤二覆显影蚀刻感光膜的设备，不再赘述。3、流程说明 操作流程与“二、覆感光膜”相同。4、注意事项1) 使用绿色阻焊膜。2) 覆阻焊膜同样要求不能起皱不能有气泡，这样完成后才能保证PCB板板面平整。2.8 阻焊膜曝光1、功能说明 此流程主要是使用曝光机设备，结合焊盘胶片，在已覆有阻焊膜的覆铜板印制焊盘图，预留电路图中元器件的焊接位置。 2、所需设备及数量KH-EXP1 曝光机 1台此设备同步骤三感光膜曝光的设备，不再赘述。3、流程说明 操作流程与“三、曝光”相同。4、注意事项1) 使用阻焊用胶片。2) 曝光时间是200秒。2.9 阻焊膜显影1、功能说明 此流程主要是去除焊盘部分，在曝光步骤中未与紫外光产生聚合反应的阻焊膜部分，此过程结束后，元器件的焊接位置将显露出来。 2、所需设备及数量KH-A102 SPLASH CENTER喷洗槽 1台此设备同步骤四显影设备，不再赘述。3、流程说明 操作流程与“四、显影”相同。4、注意事项1) 阻焊膜显影时间为5分钟。2.10 阻焊膜加固1、功能说明 此流程主要是利用烘干机或曝光机设备，加固阻焊膜的附着硬度，同时使整个板子表面光滑美观。2、所需设备及数量KH-EXP1 曝光机 1台此设备同步骤三感光膜曝光的设备，不再赘述。3、流程说明 理想的操作是先将PCB板放到烘干机中进行烘干，然后再使用曝光机进行曝光。如果没有烘干机，可以将PCB板直接放在曝光机中进行曝光，曝光时间为20分钟。 2.11 裁板1、功能说明 此流程主要是使用裁板机设备，切除PCB板上无用部分，使板子四侧干净、整齐。 2、所需设备及数量PC-300 裁板机 1台裁板机如图2.21所示。图2.21 裁板机3、流程说明把已制作好的PCB板放入裁板机操作台，将需要裁剪的板边置于裁板机的剪裁侧，对齐，一手固定PCB板，一手轻压裁刀，PCB板多余的边框部分即可裁除。 4、注意事项当裁刀推手置于顶端时，裁板机的保护锁会自动锁上，裁刀即锁住不动。剪裁时，需要将保护锁手动打开归位。附录 1、定时器设定定时器面板如下图示。倒计时显示设定时间显示控制面板按钮控制板面分两部分，上半部分为计时显示部分，下半部分为控制部分。计时显示部分中，第一行显示计时过程，下一行显示设定的时间。控制板面面板的四个按键详细介绍如下。此按钮用于在计时过程中暂停计时。按下时计时停止，松开后继续计时。此按钮用于进入设定时间模式，以及选择设定数位的控制。在正常模式下，按下此按钮进入设定模式，即可看见下排最左边的数位闪动，表示可以设 定该值。再按下此按钮可更换设定数位。闲置设定模式10秒后恢复正常模式。此按钮用于在设定模式下更改闪动数位的值。此按钮用于重新计时。按下后计时清零，计时重新开始。