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更新时间 2025 03-04
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PCBA 制造完整工艺流程及关键环节

捷创分享:在电子产品制造领域,PCBA(Printed Circuit Board Assembly,印刷电路板组装)制造是将电子元器件组装到印刷电路板上的关键过程。其完整工艺流程涵盖多个紧密相连的关键环节,各环节顺序严格且相互影响,直接决定了 PCBA 的质量与性能。深入了解这些流程,对于电子产品制造商把控产品质量、提升生产效率意义重大。今天捷创小编特意整理了相关内容,希望看完后能够帮助到您!

一、设计环节

(一)原理图设计

原理图设计是 PCBA 制造的起点。电子工程师依据产品功能需求,运用专业电路设计软件,如 Altium Designer、Cadence 等,绘制详细的电路原理图。在这个过程中,需精确确定各个电子元器件的型号、参数以及它们之间的电气连接关系。例如,设计一款智能手机的 PCBA,工程师要根据手机的通信、处理、显示等功能,选择合适的芯片、电阻、电容等元器件,并合理规划它们之间的电路连接,确保信号能够准确传输,各功能模块协同工作。原理图的准确性直接影响后续 PCBA 制造的可行性与稳定性。

(二)PCB Layout 设计

完成原理图设计后,进入 PCB Layout 设计阶段。这一环节需要将原理图中的电路转化为实际的 PCB 板布局。工程师需综合考虑诸多因素,如元器件的尺寸、形状、安装方式,以及信号传输的要求、电磁兼容性(EMC)等。在布局时,将发热量大的元器件,如处理器芯片,放置在利于散热的位置,并为其设计专门的散热路径。对于高速信号线路,要确保线路最短、最直,减少过孔数量,通过精确计算线路阻抗,采用匹配的电阻、电容等元件进行阻抗匹配,保证信号完整性。例如,在设计高速数据传输接口的线路时,严格控制线路长度和线宽,避免信号失真和干扰。同时,合理安排电源层和地层,利用其屏蔽作用减少电磁干扰。布局完成后,还需进行全面的 DRC(Design Rule Check,设计规则检查),确保 PCB 设计符合制造工艺要求。

二、原材料采购环节

(一)元器件采购

根据设计文件中的 BOM(Bill of Materials,物料清单),采购人员开始采购电子元器件。这要求采购人员具备丰富的行业知识和良好的供应商资源。在选择元器件供应商时,要严格评估其产品质量、供货能力、价格以及售后服务等方面。对于关键元器件,如芯片,需选择正规的授权代理商,确保元器件的质量和性能符合要求。同时,要关注元器件的库存情况和交货周期,避免因缺货导致生产延误。例如,在采购一款新型智能手机所需的高性能处理器芯片时,提前与供应商沟通,确保在 PCBA 制造需要时能够及时供货。

(二)PCB 板材采购

PCB 板材的质量对 PCBA 的性能和可靠性至关重要。根据 PCB 设计的要求,选择合适的板材类型,如 FR - 4(阻燃型玻璃纤维增强环氧树脂板)、CEM - 3(复合环氧树脂玻纤布板)等。不同类型的板材在电气性能、机械性能、耐热性等方面存在差异。例如,对于高频信号传输的 PCB 板,可能会选择具有低介电常数的板材,以减少信号损耗。在采购 PCB 板材时,同样要选择信誉良好的供应商,确保板材的质量稳定,并且符合环保标准。

三、PCB 制板环节

(一)开料

将采购回来的 PCB 板材按照设计要求的尺寸进行切割。开料过程中,要保证板材尺寸的精度,误差控制在极小范围内,一般要求在 ±0.1mm 以内。同时,要注意板材的平整度,避免因板材变形影响后续加工。例如,使用高精度的数控切割机,通过预先编程的切割路径,准确切割出符合尺寸要求的 PCB 板坯料。

(二)钻孔

根据 PCB Layout 设计中的过孔位置,使用数控钻孔机在 PCB 板上钻出精确的孔洞。钻孔的精度直接影响到元器件引脚与 PCB 板焊盘之间的连接质量。对于微小尺寸的过孔,如 0.2mm 以下的微孔,需要采用先进的激光钻孔技术,以保证钻孔的质量和精度。在钻孔过程中,要严格控制钻孔参数,如钻孔速度、钻头转速等,避免出现钻偏、钻坏等问题。

(三)沉铜与电镀

钻孔后的 PCB 板孔壁需要进行沉铜处理,使其具有导电性,以便实现不同层之间的电气连接。沉铜过程通常采用化学镀铜的方法,在孔壁表面沉积一层均匀的铜层。之后,进行电镀加厚,进一步增加铜层的厚度,提高连接的可靠性。电镀过程中,要精确控制电镀液的成分、温度、电流密度等参数,确保铜层厚度均匀,满足设计要求。例如,对于一般的 PCB 板,孔壁铜层厚度要求在 20μm - 35μm 之间。

(四)线路制作

通过光化学蚀刻的方法,在 PCB 板表面制作出所需的线路图案。首先,在 PCB 板表面涂覆一层光刻胶,然后通过曝光机将设计好的线路图案转移到光刻胶上,经过显影、蚀刻等工序,去除不需要的铜层,留下精确的线路图形。在这个过程中,要保证线路的精度和完整性,线条宽度和间距的误差控制在极小范围内,一般要求在 ±0.05mm 以内。例如,对于高密度的 PCB 板,线路宽度可能只有 0.1mm 甚至更小,这就对线路制作工艺提出了极高的要求。

(五)阻焊与丝印

在 PCB 板表面制作一层阻焊层,防止在焊接过程中出现短路等问题。阻焊层通常采用绿色的阻焊油墨,通过丝网印刷的方式涂覆在 PCB 板上,经过高温固化形成坚硬的保护膜。同时,在 PCB 板上进行丝印,标注元器件的位号、极性等信息,方便后续的 SMT 加工和维修。丝印的清晰度和准确性也非常重要,要确保字符清晰、完整,不出现模糊、重影等现象。

四、SMT 加工环节

(一)锡膏印刷

将锡膏通过钢网印刷到 PCB 板的焊盘上。钢网的制作精度直接影响锡膏印刷的质量,其开口尺寸和形状要与 PCB 板上的焊盘精确匹配。在印刷过程中,要控制好印刷参数,如刮刀速度、压力、锡膏厚度等,确保锡膏均匀地印刷在焊盘上,并且锡膏量适中。例如,对于 0402、0201 等微小封装的元器件,对锡膏印刷的精度要求极高,锡膏厚度偏差要控制在 ±0.02mm 以内。

(二)元器件贴装

使用高精度的贴片机将电子元器件准确地贴装到 PCB 板上的相应位置。贴片机通过视觉识别系统,对元器件的位置和方向进行精确识别和调整,确保贴装的准确性。在贴装过程中,要根据元器件的类型和尺寸,选择合适的吸嘴和贴装参数,如贴装速度、压力等。对于一些高精度的元器件,如 BGA(球栅阵列)芯片,贴装精度要求达到 ±0.05mm 以内,以保证芯片引脚与 PCB 板焊盘之间的良好连接。

(三)回流焊接

将贴装好元器件的 PCB 板送入回流焊炉,通过控制炉内的温度曲线,使锡膏熔化并回流,实现元器件引脚与 PCB 板焊盘之间的焊接。回流焊接的温度曲线是关键参数,需要根据锡膏的特性、PCB 板的材质以及元器件的耐热性等因素进行优化。一般来说,回流焊接过程包括预热、升温、回流和冷却四个阶段,每个阶段的温度和时间都要精确控制。例如,对于无铅锡膏,回流温度一般在 230℃ - 250℃之间,回流时间在 30s - 90s 之间。通过合理的温度曲线控制,确保焊点饱满、牢固,无虚焊、短路等缺陷。

五、DIP 插件与波峰焊接环节(如有需要)

(一)DIP 插件

对于一些体积较大、引脚较多或者需要承受较大机械应力的元器件,如连接器、变压器等,通常采用 DIP(Dual In - line Package,双列直插式封装)插件的方式进行安装。操作人员将元器件的引脚插入 PCB 板上预先钻好的孔中,然后进行固定。在插件过程中,要确保元器件的引脚插入深度合适,并且方向正确。

(二)波峰焊接

插件完成后,将 PCB 板送入波峰焊设备进行焊接。波峰焊是利用焊锡熔化后形成的波峰,将 PCB 板上的元器件引脚与焊盘进行焊接。在波峰焊接过程中,要控制好焊接温度、波峰高度、焊接时间等参数。一般来说,波峰焊接温度在 250℃ - 270℃之间,焊接时间在 3s - 5s 之间。通过合理的参数控制,使焊点光滑、牢固,避免出现漏焊、虚焊等问题。

六、测试与检验环节

(一)外观检查

对 PCBA 板进行全面的外观检查,包括 PCB 板表面是否有划伤、变形、污渍,元器件安装是否正确,引脚焊接是否牢固,有无虚焊、短路等现象。外观检查通常采用目视检查和放大镜辅助检查相结合的方式,对于一些微小的缺陷,可能需要使用显微镜进行观察。例如,检查 PCB 板上的焊点,要求焊点饱满、光滑,无裂纹、空洞等缺陷,引脚与焊盘的连接牢固,无松动现象。

(二)电气性能测试

使用专业的测试设备,如万用表、示波器、逻辑分析仪等,对 PCBA 板的电气性能进行测试。测试内容包括开路与短路测试、电阻电容电感测量、信号完整性测试、电源输出测试等。例如,通过开路与短路测试,检测 PCBA 板上的线路是否存在断路或短路情况;通过信号完整性测试,评估高速信号在 PCB 板上的传输质量,包括信号的上升沿、下降沿时间,过冲、振铃幅度等参数是否符合设计要求。

(三)功能测试

将 PCBA 板安装到整机设备中,进行功能测试。根据产品的功能设计要求,对 PCBA 板的各项功能进行全面测试,如通信功能、数据处理功能、显示功能等。例如,对于一款智能手机的 PCBA 板,要测试其通话功能、短信收发功能、网络连接功能、摄像头拍照功能等是否正常。功能测试通常采用自动化测试设备和人工测试相结合的方式,确保测试的全面性和准确性。

(四)可靠性测试

为了评估 PCBA 板在不同环境条件下的可靠性,进行可靠性测试。测试内容包括温度测试、湿度测试、振动测试、冲击测试等。例如,在温度测试中,将 PCBA 板置于高温(如 85℃)和低温(如 - 40℃)环境下,测试其功能和性能是否受影响;在振动测试中,模拟 PCBA 板在运输和使用过程中可能受到的振动,测试元器件是否松动、焊点是否开裂等。通过可靠性测试,发现 PCBA 板在设计和制造过程中存在的潜在问题,为产品的优化提供依据。

七、深圳捷创电子:中小批量 PCBA 一站式服务的卓越典范

(一)全流程专业服务能力

深圳捷创电子专注于中小批量 PCBA 一站式服务,在 PCBA 制造的各个关键环节都展现出深厚的专业功底。在设计环节,其经验丰富的工程师团队能够精准地进行原理图设计和 PCB Layout 设计,充分考虑产品的功能需求、信号传输、散热以及 EMC 等因素,为高质量的 PCBA 制造奠定坚实基础。在原材料采购环节,凭借广泛的供应商资源和严格的供应商管理体系,确保采购的元器件和 PCB 板材质量可靠、价格合理,并且能够及时供货。在 PCB 制板和 SMT 加工环节,拥有先进的生产设备和精湛的工艺技术,能够精确控制各个生产参数,保证产品质量。在测试与检验环节,配备专业的测试设备和严格的质量控制流程,对 PCBA 板进行全面、细致的测试和检验,确保每一块 PCBA 板都符合高质量标准。

(二)快速响应与高效服务

深圳捷创电子的 8 小时加急响应服务在 PCBA 制造领域具有显著优势。在电子产品更新换代迅速的市场环境下,客户对 PCBA 制造的时间要求越来越高。捷创电子能够迅速响应客户需求,在接到订单后,快速组织各环节的生产工作。从设计到打样,再到批量生产,整个流程高效运作,确保在客户要求的时间内交付产品。例如,对于紧急的中小批量 PCBA 制造订单,能够在极短时间内调配资源,优先安排生产,满足客户快速推进产品研发和上市的需求。

(三)一站式服务的便捷与优势

深圳捷创电子提供的 Layout 设计、PCB 制板、SMT 加工、代采贴片物料、BOM 配单全流程服务,为客户带来了极大的便捷。客户无需与多个供应商沟通协调,只需与捷创电子一家合作,即可完成 PCBA 制造的全部工作。这种一站式服务模式不仅减少了沟通成本和时间成本,还能有效避免因不同供应商之间的衔接问题导致的质量风险。同时,捷创电子在长期的一站式服务过程中,积累了丰富的经验,能够根据客户的需求,提供专业的建议和优化方案,帮助客户提升产品质量和生产效率。选择深圳捷创电子,就是选择品质保障。如果您有 PCBA 制造需求,欢迎随时联系我们。深圳捷创电子将以专业的技术、高效的服务和严格的质量控制,为您提供最满意的 PCBA 打样和小批量生产解决方案,助力您的产品成功推向市场。

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