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PCB与SMT技术实训室简介

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  点击数:次    更新时间:2016/07/14 17:58:12    来源:

                PCB加工制作实训室是我院电气自动化及相关专业实训基地建设项目中的印刷电路板加工制作实训室。该实训室主要用于PCB电路板设计、加工、焊接工艺的教学和实训。该实训室可以满足学生课题设计、毕业设计、电子设计竞赛以及实验和实训的过程中,单个或个别电路板的设计、加工、焊接。
        该实训室具备完整的软硬件开发环境,工程软件主要有:Protel dxp、create3000数控钻软件、cam350软件等。
        硬件设施包括印刷电路板加工全套设备、常用的电子安装焊接设备和工具。主要加工设备包括精密手动裁板机、全自动数控钻床、全自动线路板抛光机、数控烘干箱、曝光机、全自动显影机、全自动喷淋腐蚀机、化学镀铜(锡)机、自动覆膜机等全套电路板快速制版系统;贴片元件安装和焊接系统包括台式回流焊机。
        通过在PCB实训室中学习及实践,受训者可以受到产品开发流程(产品原理图、布线、电路板的制作、焊接调试、功能测试)企业式培训,缩短工作经验期。同时学生将具备比较完整的PCB设计知识。达到以下目标:
        (1)能熟练应用protel绘制各类电路原理图、能根据需要设计印刷板图。
        (2)能对一般的电子产品进行分析,形成相关技术文档。
        (3)能根据分析结果重新制样,完成参数、性能的测试。
        (4)能熟练操作PCB加工设备、常见的工具和电子仪器。
        (5)能胜任PCB加工制作工作.
        可以进入诸如电信,消费类电子,信息家电,控制设备等领域。
        设备功能及工艺流程说明:
        全自动数控钻床功能:自动完成线路板过孔,元器件孔,安装固定孔的钻孔及PCB板任意形状的铣边。
        全自动喷淋腐蚀机功能:用于对显影或镀锡脱膜后的线路板进行腐蚀,腐蚀液一般分为酸性和碱性两种,对于镀锡的线路板必需采用碱性蚀刻液腐蚀,对于显影后即蚀刻的线路板应根据油墨的抗酸碱性来选用酸或碱性蚀刻液。
        化学镀铜(锡)机功能:在化学沉铜的基础上,利用电镀时建立的电场,强制性的将铜孔内壁均匀镀上一层铜,从而增强了孔壁铜的厚度与附着力,增强其使用时的耐机械强度的能力;镀锡的主要作用是在图形上均匀形成一层镀锡图形,从而起到碱性腐蚀时保护图形线路的作用。
        曝光机功能:感光板曝光、感光线路油墨曝光、感光阻焊油墨曝光
        精密手动裁板机功能:各种薄金属板及一定厚度的软材料的精密裁剪。
        全自动线路板抛光机功能:用于铝板、不锈钢板、铜板等薄金属材料以及覆铜板、PP板、树脂板、复合板等非金属表面抛光处理。
        自动覆膜机功能:适用于PCB 线路感光膜、阻焊感光膜等干膜类压膜处理。
        数控烘干机功能:用于线路板、丝网框等批量烘烤。
        台式回流焊机功能:能完成0402,0603,0805,LCC/SOP/QFP/SOJ/SOT/BGA等多种表贴封装器件的单双面印制板的快速精密焊接。                      
        线路制作是将底片上的电路图像转移到覆铜板上,电镀锡后保护所需部份,经后续去膜腐蚀既可完成线路制作。主要有以下几个工艺步骤组成。
        具体操作步骤如下:
        1. 精密手动裁板机裁板操作:在PCB板制做前,应根据设计好的PCB图大小来确定所需PCB板基的尺寸规格,可根据具体需要进行裁板。
        2. 数控钻孔步骤:
           (1)连接数控钻硬件;
           (2)固定待钻孔覆铜板;
           (3)用protel将文件导出(点击菜单“文件→导出” 或“File→Export”)保存类型选择protel pcb2.8 ASCII File(*.pcb)格式并保存;
          (4)打开Create-DCD软件,将导出的*.pcb文件打开。此时在屏幕上会显示所有需要钻的孔,选择板厚(按实际板厚设置,双面板一般设置3.0)和串口后,调整钻头高度和位置(手动定位);
          (5)安装对应规格孔的钻头,钻头高度设置:离PCB板1mm-1.5mm。
          (6)设置串口和板厚(根据计算机串口设置)
          (7)选定对应规格的孔,开始钻孔。
        注意事项:在调整钻头高度及位置时,由于本数控钻无限位装置,所以要防止超出极限值。为防止折断钻头,数控钻定位完成后再装钻头。
        3.金属过孔(全自动线路板抛光机使用)步骤:
           (1) 旋转刷轮调节手轮,使上、下刷轮与不锈钢辊轴间隙调整合理;
           (2)开启水阀,使抛光时能喷水冲洗,以使覆铜板表面处理更干净;
           (3)开启风机开关,使线路板经过风机装置时,能烤干覆铜板表面的水份;
           (4)调节速度调节旋钮,使传送轮速度合适,以达到最好的表面处理效果;
           (5)将待处理的覆铜板置于传送滚轮上,抛光机将自动完成板材去氧化物层、油污等全过程。    
        4.沉铜(金属过孔)----化学镀铜机使用。该步骤要注意相关的数据要求:
        (1)预浸:去除孔内毛刺和调整孔壁电荷。
        将PCB板放入预浸槽中,按下定时按钮,约5分钟后,蜂鸣器鸣叫,表示预浸完成。经预浸后的电路板要用清水清洗并75℃烘干。
        (2)活化:通过物理吸附作用,使孔壁基材的表面吸附一层均匀细致的石墨碳黑导电层。将电路板置入活化槽中,按定时按钮,2分钟后,蜂鸣器鸣叫,表示活化完成。活化完成后,要检查孔是否贯通。
        (3)通孔:活化后孔内全已堵上,需使孔内畅通无阻。把板靠近吸棒来回各一次即可。对光看孔全通后烘干(75℃/5分钟)。
        (4)微蚀:为确保电镀铜与基体铜有良好的结合,必须将铜上的石墨碳黑除去,放入微蚀槽中,按定时按钮。2分钟时间到蜂鸣器鸣叫,拿出板材冲洗干净。若板面有残留黑点,需要用水砂纸打磨干净。
        (5)加速:去除板面油污和氧化物;放入加速槽中约3-4秒即可。
        5.镀铜(金属过孔)----化学镀铜(锡)机操作步骤
        (1)用不锈钢夹具将沉好铜的PCB板夹好,将PCB板需要镀铜的部分全部浸入镀铜液中,不锈钢夹具挂钩挂在镀铜机阴极挂杆上;
        (2)用电流调节旋钮调节电流到适宜电流大小(按1.5 A/dm2计算电流大小);
        (3)电镀时间以15分钟左右为宜,待电镀完成时,取出PCB板用清水冲洗干净。
        注意事项:将电路板置入电镀槽中,电流为1.5A/dm2,时间为15-20分钟。可不时地取出观察镀铜情况,如镀铜成功,则孔内有金属光泽(要求所有孔必须孔化)。
        (4)取出清洗,并刷光,烘干
        6.刷线路油墨(湿膜)-----工艺丝印台使用:
        (1)表面清洁:将丝印台有机玻璃台面上的污点用酒精清洗干净;
        (2)固定丝网框:将准备好的丝网框固定在丝印台上,用固定旋钮拧紧;
        (3)粘边角垫板:在丝印机底板粘上边角垫板,主要用于刮双面板,刮完一面再刮另一面时,防止刮好的与工作台磨擦使油墨损坏;
        (4) 放料:把需要刮油墨的覆铜板放上去;
        (5)调节丝网框的高度:调节丝网框的高度主要是为了在刮油墨时不让网与板粘在一起,网框前部距台面距离略大于10mm且丝网离线路板有5mm距离(用手按网框,感觉有点向上的弹性即可)。
         (6)在丝网上涂上一层油墨,以45度倾角刮推过;揭起丝网框,即实现了一次油墨印刷;刮完一面反过来刮别一面即可。建议从身体侧,以45度角均匀用力向外侧推印)。
        (7)取下电路板,将其放入烘干箱中固化(75℃/20分钟)。
        (8)回收油墨。
        注意事项:取出的油墨置于丝网前端的透明胶上;印刷油墨的过程中要一次完成中间不要停顿,力度要均匀;油墨印完后,油墨不能塞孔。对于新买来的线路油墨可以直接使用,不必添加任何化学试剂,选择丝网较密的300目的丝网。
        (9)清洗网框:经使用后的网框要及时清洗,若长时间暴露在光线中,将清洗困难。使用洗网水时,只能用棉团或卫生纸团沾取洗网水进行擦拭或者用抹布粘显影液清洗(推荐使用),不能用溶剂型洗网水浸泡网框,这样会使丝网脱离网框。
        7.(线路制作)线路曝光 -----曝光机使用
        (1)选择菲林底片,通过定位孔与待曝光板一面对好孔(底片的放置以图形面紧贴线路板为最佳)底片的放置按照有形面朝下,背图形面朝上的方法放置,如定位孔有偏差无法对准,应以图形部分孔对准,并用透明胶固定;
        (2)曝光时间60秒(专业打印机打印底片)、设置中空15S、曝光时间20-30秒(普通打印机打印底片)。
        (3)曝光:盖上曝光机盖并扣紧,关闭进气阀,按下启动;
        注意:曝光机不能连续曝光,中间间隔3分钟。
        8.显影
        显影机应提前开启预热,温度设置为40-45℃
        (1)显影液的配制:用塑料容器盛装 (配比为1升< 水>∶10克< 显影粉);
        (2)显影:将电路板放置于传送带上,启动显影机时间20秒至40秒(主要是看丝印油墨的均匀程度和丝印厚度。),
        (3)清洗:取出并用清水清洗(用手指触摸正板感觉不滑手即可);
        注意事项:显影为极重要制板流程,显影的好坏将直接影响到制作成功与否;对片时一定要对齐,线路板孔对中在底片焊盘中间;显影后清洗不干净,将会造成镀锡时无法镀上或镀不牢。判断显影质量的好坏,观察被油墨覆盖的板面是否完好,然后对光检查显影线路是否有残留油墨,如有残留,线路不清晰或有朦胧,需对这些地方进行局部显影,然后用水清洗。
        9.镀锡:在已显影图形镀上一层锡,用来保护图形部分不被腐蚀,同时增强线路板的可焊接性。镀锡与镀铜原理一样,区别是镀铜是全板电镀,而镀锡只镀图形部分。
        (1)如果出现镀不上锡,应检查夹具与板是否接触良好、显影是否干净、显影后清洗是否充分;
        (2)解决方法
        ①接触不良:用刀片在电路板边框外刮掉油墨漏出铜层,再用夹具夹上即可;
        ②显影未干净:可局部再次涂显影液显影(不能再次大面积浸泡);
        ③若图形未镀上锡,则进行局部显影并冲洗干净后即可再次电镀。
        注意:每次使用完后需将锡锭拿出水洗并烘干,不能保存在电镀液中。
        10.去膜
        (1)蚀刻前需要把电路板上所有的油墨清洗掉,漏出非线路铜层;
        (2)脱膜粉配水后,放入溶液(戴手套清洗,浓度5%,温度30-40℃)快速完成。 
        11.腐蚀
        (1)打开电源开关,按下“加热”开关,此时加热指示灯闪烁,表明液体正在加热;
        (2)温度设置45℃至50℃,加热指示灯变为常亮(表明液体达到恒定温度),恒温后开传送按钮和腐蚀按钮,液体开始喷淋腐蚀,如一次未能腐蚀干净可再次进行上述操作。
        12.阻焊层制作
        (1)阻焊油墨适用于双面线路板;
        (2)丝印方法:与印刷线路油墨方法一样;
        (3)网框选择:网框为225目,对光看丝网较稀;
        (4)前固化:曝光前需要75℃,烘干20分钟;
        (5)曝光:与线路感光油墨曝光方法一样,曝光时间为120秒;
        (6)显影:显影时间10秒至30秒,焊盘部分全露出,方便焊接,与线路显影方法完全一样。
        (7)后固化:显影后需要150℃,烘干30分钟。
        13.字符层制作
        (1)此过程需在较暗的环境下操作,具体方法是将感光胶(适量)倒入上胶器,将上胶器紧贴丝网表面,当胶体均匀布满整个上胶器边缘时,让上胶器成45度角往上匀速上胶在丝网框,中间不要停顿。
        (2)两边都只需上1次胶(多次上胶后胶层厚,可能导致曝光失败);
        (3)上胶后40℃到45℃烘干,尽量避光;
        (4)把字符底片粘贴于感光层下,曝光60秒,然后水冲洗显影至标识符号清晰;
        (5)刷文字油墨:取少量白色文字油墨放入小杯中,加入少许稀释剂和固化剂,慢慢调至均匀。然后开启丝印机对位灯,通过调节机器微调旋钮,将线路板置于网版文字下,快速均匀印刷即可,刷完后固化(150℃/30分钟)。