PCB制造与焊接实验室建设计划.pdf

PCB 制造与焊接实验室建设计划 一. 建设背景 PCB 制造、PCB 焊接是我院本科实验教学和研究生/教师科研中均会遇到的基本内 容。 对于本科实验教学，这些内容主要对应电子电路 CAD 实训、电工技能实训等课程。 但在具体的教学过程中，受限于学生人数众多以及材料消耗等问题，只是对最基本的 PCB 手工制作和手工焊接进行了教授，精度方面则没有太多要求，这并不利于培养学 生形成严谨细致的态度和习惯。另外，教学中虽然介绍了工厂环境下的 PCB 制造和焊 接的工艺流程，但很难使大部分学生有机会到工厂实地参观学习，学生留不下很深印象， 特别是生产线方面的系统性的印象。 在研究生/教师开展科研工作中，经常需要制作和焊接 PCB ，有时可能还需要数十 套的量。基本是交由工厂进行 PCB 的制造，然后自行进行焊接。有时周期较长，多层 板时的花费也颇多。特别是小批量的焊接难以外包，自行焊接工作量则相当大，焊接质 量也难以保障。 若学院建设一套工艺稍简的 PCB 制造和焊接生产线，那么既可以解决小批量生产 自制科研或教学板卡的问题，又可以兼顾本科生实验教学，使学生直观体验生产线各工 艺环节，同时还可以达到良好的对外展示度，国内高校实验室很少有类似的生产线。 二. 建设目标 基于以上背景，同时考虑到成本和精度等因素进行规划。 1. 建设一套 PCB 制造生产线，采用简化的工厂流程，采用减成法制造流程制造中密度 PCB 板。技术指标： (1) 板材：FR-4 覆铜板等 (2) 尺寸：最大 200mm x 300mm (3) 层数：单面、双面、多层 (4) 钻孔：最小孔径 0.3mm (5) 线路：最小线宽线距 4mil (6) 工艺：金属孔化（孔径 0.3mm 以上）、阻焊、丝印字符、多层板压合 2. 建设一套 PCB 焊接生产线，采用简化的工厂流程，半自动+全自动工艺焊接中密度 PCB 板。技术指标： (1) 板材：FR-4 覆铜板等 (2) 尺寸：最大 200mm x 300mm (3) 装配：SMT、插入式元件混装焊接，双面贴装焊接，BGA 贴装焊接 (4) 精度：0402 元件，0.3mm 引脚间距元件 (5) 工艺：回流焊、波峰焊 三. 工艺流程及设备 1. 现有设备及 PCB 制造、焊接工艺 电路与系统实验室现有的PCB 制板设备有：PCB 雕刻机、简易单面紫外线曝光机、 手动丝印机、单面热转印机、小型台钻。支持使用热转印法、预涂布感光电路板法和机 械雕刻法制作单面板和双面板（不含金属化孔），可制作接近中密度水平的PCB 板。除 PCB 雕刻机可实现自动的线路制作和钻孔之外，其余设备均为手动设备。现有设备制 板效率低，制板能力局限在业余水平。PCB 雕刻机虽然效率稍高，但此法在工业生产 中并无应用。总的来说，现有设备只适合于本科生课外科技活动中制作要求不高的样板。 电路与系统实验室现有的 PCB 焊接设备有：手动丝印机、手动视觉贴片机、台式 无铅回流焊机、激光切割机 （限非金属材料）。支持 SMT 元件的手动贴装和机器焊接（但 不支持锡膏印刷钢网的制作），但不支持插入式元件及混合式元件的机器焊接。其中锡 膏印刷钢网无法制作，有国外电子爱好者曾尝试使用激光切割机制作非金属薄片形式的 锡膏印刷网板，但精度不能达到中密度电路板的要求。现有设备均为手动设备，特别是 手动贴片机效率低下，只适合于焊接少量精细间距的 SMT 元件。 本项目中使用到了现有设备：PCB 雕刻机、手动丝印机、台式无铅回流焊机。 2. PCB 制造工艺流程及设备计划 目前PCB 有三种不同制造方式：激光法、机械法和化学法，主要是由制作 PCB 板 线路的方式决定的。激光法使用激光机直接剥铜刻写线路，机械法使用雕刻机通过刀具 雕铣线路，而化学法则是使用感光膜或油墨曝光配合药水蚀刻做出线路。 三种方式各有其优缺点及偏重点，激光法精度最高，效率一般，操作简便，无需太 多耗材，但设备价格高；机械法精度较高，操作相对简便，成本低，但效率相对偏低， 比较适用于普通单双面 PCB 板的制作；化学法精度高，效率相对较高，可实现连续批 量生产，成本一般，但操作流程多，配套的各工序设备及耗材较多，适用于双面或多层 PCB 的小批量生产。 工厂批量制造 PCB 采用的