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 采用的是化学法。考虑到本实验室所建设的PCB 生产线的建设背景需要兼顾本科实验教学、科研的小批量生产以及对外展示度，故计划主要采用化学法制造PCB 。同时为了提高样板，特别是多层样板的制造效率，也计划在一些工艺环节采用机械法雕铣线路。经调研，本项目计划支持以下几种PCB 制造工艺流程。
PCB 雕刻机
孔金属化机
PCB 雕刻机
丝印机（或贴膜机+紫外线双面曝光机）
丝印机
A.双面板制造工艺流程(机械雕刻线路)
A. 该流程环节较少，适合较快速地制作全工艺双面样板。由于孔金属化时需要做全板电镀以加厚孔壁铜层，故工艺初期即需进行钻孔和孔金属化。之后直接用PCB 雕刻机制作出线路。再完成阻焊、文字丝印和涂覆助焊剂的后续流程。
PCB 雕刻机
孔金属化机
贴膜机
紫外线双面曝光机
显影机
腐蚀机
去膜机
丝印机（或贴膜机+紫外线曝光机）
丝印机
B.双面板制造工艺流程(化学蚀刻线路)
B. 该流程是典型的工厂制造全工艺双面板的流程，适合小批量地制作全工艺双面
板。有差别的地方仅是利用PCB 雕刻机代替了全自动钻孔机。
PCB 雕刻机
多层板压合机
PCB 雕刻机
孔金属化机
PCB 雕刻机（已配备）
丝印机（或贴膜机+紫外线曝光机）
丝印机
C.多层板制造工艺流程(机械雕刻线路)
C. 该流程是简化的全工艺多层板制造流程（不含盲孔和埋孔），机械雕刻简化了化学蚀刻线路的环节，适合较快速地制作全工艺多层样板。
D. 多层板制造工艺流程(化学蚀刻线路)，流程图略，将C 流程中的制作内层、外层线路的环节均替换为“热压光致抗蚀干膜->曝光->显影->蚀刻->退膜”即可。这是典型的工厂制造全工艺多层板的流程（不含盲孔和埋孔），适合小批量地制作全工艺多层板。
以上工艺另需若干简单的设备：电路板裁板机、电烤箱（固化阻焊或文字丝印油墨）、喷墨打印机（制作线路或阻焊曝光用菲林片）。
3. PCB焊接工艺流程及设备计划
工厂的PCB 焊接主要有两种工艺：回流焊工艺和波峰焊工艺，回流焊工艺用于焊接SMT 元件，波峰焊工艺主要用于焊接插入式元件。
对于实验室而言，回流焊常用于焊接精细间距SMT 元件、BGA 元件等，对于小批量的SMT 焊接也很适用。虽然手工焊接插入式元件并不复杂，但小型波峰焊机价格并不高，使用波峰焊能大大提高焊接效率，适合小批量焊接插入式元件。波峰焊还能用于焊接耐热SMT 元件，可以实现插入式元件和同面的SMT 元件的一次性焊接。
由于插入式元件的机器插装所需设备较多，且适用的元件种类有限，同时考虑到手工插装插入式元件操作简单且数量一般不多，故实验室中不必考虑机器插装插入式元件。但板卡上的SMT 元件一般数量较多，手动贴装工作量大而费神，一款性能较好的SMT 元件自动贴片机是必须的。
另外一个重要之处，回流焊工艺需要有用于印刷锡膏的SMT 钢网，SMT 钢网的制作主要有激光切割和化学蚀刻两种方式。激光切割方式效果很好，但设备价格高昂约50~100万，难以配备。化学蚀刻方式效果稍差，但可以适应中密度电路板，且设备价格不高。如果经常有样板需要机器焊接，则激光钢网需花费较多制作费用，此时化学蚀刻钢网的方式会较便利。
经调研，本项目计划支持以下几种PCB 焊接工艺流程。
半自动锡膏印刷机
全自动贴片机
台式回流焊机
台式波峰焊机
A. 混装（单面贴装）焊接工艺流程
A. 该流程环节较少，适合仅有一面需要进行SMT 贴装焊接的情形。
半自动锡膏印刷机
B. 混装（双面贴装、插入式元件手工 焊接）焊接工艺流程
全自动贴片机
台式回流焊机
半自动锡膏印刷机
全自动贴片机
台式回流焊机
B. 该流程适合两面均需进行SMT 贴装焊接，且插入式元件不多的情形。由于没有点胶固定底面SMT 元件的步骤，它们会受波峰焊影响，故插入式元件需手工焊接。
半自动锡膏印刷机
全自动贴片机
台式回流焊机
点胶机
全自动贴片机
台式波峰焊机
C. 混装（双面贴装）焊接工艺流程
C. 该流程适合两面均需进行SMT 贴装焊接，且底面SMT 元件为耐热型元件（典
型的为电阻、非电解电容等）的情形。通常底面的SMT 元件数量较少，且多为去藕电容、电阻等简单元件，此流程较适合。对于底层的少量其它SMT 元件，可用手工焊接最后处理。
D. 混装（双面贴装、底面SMT 元件手工焊接）焊接工艺流程，流程图略，将A 流程完成后再手工焊接底面SMT 元件即为该流程。适合于底面SMT 元件不多的情形。
以上工艺另需设备：SMT 钢网蚀刻机（制作锡膏印刷钢网）、锡膏低温储存箱。
四. 设备清单 1. PCB制造
序号 设备名称
规格
型号
厂商德中
单价 36,000
数量
总价
备注
1
桌面型孔金属化机
2 贴膜机
3
紫外双面曝光机
* 最大电路板尺寸：230 TP300 mm × 305 mm
* 处理最小孔径：0.2mm * 五槽设计，包括除油、多功能、黑孔、电镀、OSP 槽体
* 多功能槽根据不同要求，可迅速转换为水洗槽或微蚀槽
* 带OSP 处理槽，可对裸铜类PCB 进行有机防氧化助焊膜的涂覆
* 具摆动功能，带空气搅拌、循环过滤功能
* 钛金属阳极装连结构，有效避免阳极腐蚀
* 活化药液类型：碳黑胶体；
* 清洗水采用顶端喷淋 * 电源：220V AC/1.6KW * 重量：36 kg
* 外形尺寸(W×D×H)：1000 mm × 470 mm × 600 mm
* 贴膜宽度：400mm 最大LA400 * 板厚：0.2 ~ 3mm
* 温度范围：20 ~ 200℃，可连续调节
* 压力调节方式：双电机电动调节
* 电源：220V AC/0.7 KW * 重量 35 kg * 外形尺寸：790 mm × 590 mm × 550 mm
* 最大曝光幅面：305 mm EX300 × 230 mm
* 最小解析线宽：3mil * 最小解析线距：3mil * 光源：进口UV-A 波段紫外灯管，365nm
* 真空压力：≤0.6MPa * 透光材料：工业专用透光膜
* 设备内置微控制器，可进行程序设定
* 设备配有液晶屏交互界面，蜂鸣提示报警
* 电源：220V AC/0.2kW
德中80,000
热贴感光
干膜、阻焊干膜
德中12,000
4
快易一体机
5
多层板压合机
6
电路板裁板机
7 电烤箱
* 重量：20kg
* 外形尺寸(W×D×H)：670 mm × 475 mm × 220 mm * 最大加工幅面：305 mm × 230 mm
* 功能模块：蚀刻/显影/去膜/水洗/微蚀/OSP/干燥 * 最小腐蚀/显影线宽：3mil
* 最小绝缘宽度：3mil * 腐蚀/显影槽喷管数量：前后各6组
* 腐蚀/显影槽喷嘴排列方式：5/6喷嘴交错排列 * 腐蚀/显影槽喷淋压力：前后各2kg/cm²
* 自主知识产权保护的液封压盖结构 * 传动方式：垂直往复摆动* 药液槽底部有沉积床过滤结构
* 加热功率：单槽250 W * 温度范围：20-60℃
* 水洗槽为二级水洗加喷淋结构
* 干燥方式：吸水辊轮挤干及高速风机烘干
* 电源：220V AC/5.2kW * 重量：230kg
* 外形尺寸(W×D×H)：1340 mm × 710 mm × 1000 mm
* 最大布线尺寸：285 mm × 205 mm
* 最大层压面积：305 mm × 230 mm
* 可同时压合两块多层板 * 最高温度：350℃
* 电路板层数：8 层(与材料和设计有关)
* 层压时间：约90 分钟 * 最大层压压强：300N/cm²(20 tons) * 温度、压力、时间参数通过导航键可调
* 工艺参数由液晶屏显示 * 内置多种压合程序 * 电源：220V AC/2.1kW * 重量：180kg
* 外形尺寸(W×D×H)：550 mm × 550 mm × 700 mm * 裁板最大宽度：31 cm * 裁板最大厚度：PC 板2.0 mm
* 重量：9kg
* 外形尺寸(W×D×H)：27 cm × 41 cm × 26 cm * 内箱尺寸：350 mm × 350 mm × 350mm
* 温度范围：RT+5~250℃* 温度均匀度：±2℃% * 温度波动：±1℃
* 升温速度：≤10℃/分(150℃内非线性)
* 定时范围：1~999分
DES300 德中72,000
显影机、蚀
刻机、去膜机多功能集成
MP300 德中138,000
仅用于制
作多层板
KC-168A
金电子
3,000
DYY-40A 鼎耀2,000
固化阻焊
或文字丝印油墨
8
喷墨打印机
* 电源：220V AC/1.6kW * 外形尺寸(W×D×H)：530 mm × 550 mm × 640 mm
* 最高打印分辨率：9600 iP7280 (水平) × 2400 (垂直) dpi * 墨盒：品红色/染料黑色/黄色/颜料黑色/青色 * 墨滴大小：1pl/2pl/5pl (青色/品红色) ，5pl (染料黑色/黄色) ，12pl (颜料黑色) * 打印宽度：最大203.2 mm ，无边距最大216 mm
佳能1,500
制作线路
或阻焊曝光用菲林片
2. PCB焊接
序号 设备名称
规格
合计型号 厂商七星
天禹
单价 28,000
数量 总价 备注
1
半自动锡膏印刷机
2
全自动视觉贴片机
* 基板尺寸：280 mm × 400 TYS550 mm
* 印刷台板面积：300 mm × 400 mm * 网框尺寸：350 mm × 450 mm ~ 450 mm × 550 mm * PCB基板厚度：0.2 mm ~ 2.0 mm
* 刮刀速度：0~100 mm/s * 印刷位置固定：外形基准针
* 台板微调：±0.05 mm * 重复精度：±0.02 mm * 使用空压：4~7kg/cm2 * 电源：220V AC/100W * 重量：230 kg
* 外形尺寸(W×D×H)：800 mm × 680 mm × 1650 mm * 抬放头数目：4 个贴装头XP-166 * 最快贴装速度：6000件/小时
* 典型贴装速度：4000件/小时
* 料站数：30站位(以8mm 供料器计) * IC托盘：1个国际标准IC 托盘
* 最大PCB 尺寸：400 mm × 260 mm × 5mm
* 元件尺寸：0402以上，0.3mm 管脚间距的PLCC 、CSP 、QFP 、BGA(25 × 25 mm)
* X/Y轴分辨率：0.02 mm* Z轴分辨率：0.02 mm * θ角旋转分辨率：0.05°* 重复精度：±0.05 mm * MARK点识别：高清工业相机自动识别MARK 点，可识别菱形、长方形、圆形、焊盘、不规则图形 * 元件识别：高速超清工业视觉相机识别系统
* X、Y 轴传动方式：微步进电机，配合高精密进口直线导轨和进口工业同步带 * 编程：可导入Protel99/DXP/Altium
七星
天禹
76,000
3 台式小型
波峰焊机
4 手动点胶
机
5 锡膏储存
箱
6 SMT 钢网
蚀刻机 Designer 等画图软件导出的贴片文件数据 * 吸嘴交换：软件自动提示，手动交换 * 拼版贴装：具有矩阵拼版贴装功能 * 电源：220V AC/1kW * 重量：260 kg * 外形尺寸(W×D×H)：1100 mm × 1050 mm × 650 mm * 可选择配件：专用供料器8、12、16、24mm ，托盘供料器 * 被焊印侧线路板尺寸：200 mm × 270 mm 最大 * 焊锡温度可调范围：200~300℃ * 预热温度：90~130℃ * 波峰高度可调范围：3~8 mm * 焊锡容量：37kg * 熔锡时间：60分 * 助焊剂喷涂方式：发泡式* 传送带速度：0.5~2m/分无极调速 * 电源：220V AC/3kW * 重量：70kg * 外形尺寸(W×D×H)：700 mm × 560 mm × 300 mm * 最小点胶量：0.0001 mL* 重复精度：±0.01% * 点胶频率：>1000次/分 * 点胶时间调节范围：0.01 ~ 99.99s * 点胶间隔时间调节范围：0.1 ~ 9.9s * 压力调节范围：0.05 ~ 0.99 MPa * 真空回吸功能：可调节负压控制至600mm 汞柱 * 电源：220V AC/12W * 重量：3kg * 外形尺寸(W×D×H)：235 mm × 225 mm × 63 mm * 容积：4L * 工作方式：电子制冷 * 工作环境温度：-10~40℃ * 电源：220V AC/50W * 重量：3kg * 外形尺寸(W×D×H)：320 mm × 290 mm × 355 mm * 立式蚀刻 * 蚀刻精度：0.01 mm
* 有效蚀刻区：400 mm ×
400 mm
* 蚀刻压力：2.5 ~ 3kg
* 电源：380V 三相5线
/13kW TB680 同志22,000 DA6 七星天禹1,200 D018 威力泰 500 TM-J400 途茂30,000制作锡膏印刷钢网，380V 三相5线供电
合计总计：502,200元
其中：完整的双面PCB 板制造生产线预算： 206,500元
完整的多层PCB 板制造生产线预算： 344,500元
完整的PCB 焊接生产线预算： 157,700元
完整的（不含SMT 钢网蚀刻机）PCB 焊接生产线预算： 127,700元
五. 场地环境
计划拟利用工2-504电路与系统实验室，该室目前的设备不多，方便摆放各设备。且靠卫生间，方便引水进实验室，以进行简单的PCB 清洗等工作。
实验室的改造：增加清洗水槽（卫生间引水）；
对若干设备如回流焊机、波峰焊机，安装排风装置；
设置工艺流程展板，或对各主要设备配视频播放器展示工作过程。
存在的问题：SMT 钢网蚀刻机需使用380V 交流供电。
徐迎晖
2016-1-11
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 采用的是化学法。考虑到本实验室所建设的PCB 生产线的建设背景需要兼顾本科实验教学、科研的小批量生产以及对外展示度，故计划主要采用化学法制造PCB 。同时为了提高样板，特别是多层样板的制造效率，也计划在一些工艺环节采用机械法雕铣线路。经调研，本项目计划支持以下几种PCB 制造工艺流程。
PCB 雕刻机
孔金属化机
PCB 雕刻机
丝印机（或贴膜机+紫外线双面曝光机）
丝印机
A.双面板制造工艺流程(机械雕刻线路)
A. 该流程环节较少，适合较快速地制作全工艺双面样板。由于孔金属化时需要做全板电镀以加厚孔壁铜层，故工艺初期即需进行钻孔和孔金属化。之后直接用PCB 雕刻机制作出线路。再完成阻焊、文字丝印和涂覆助焊剂的后续流程。
PCB 雕刻机
孔金属化机
贴膜机
紫外线双面曝光机
显影机
腐蚀机
去膜机
丝印机（或贴膜机+紫外线曝光机）
丝印机
B.双面板制造工艺流程(化学蚀刻线路)
B. 该流程是典型的工厂制造全工艺双面板的流程，适合小批量地制作全工艺双面
板。有差别的地方仅是利用PCB 雕刻机代替了全自动钻孔机。
PCB 雕刻机
多层板压合机
PCB 雕刻机
孔金属化机
PCB 雕刻机（已配备）
丝印机（或贴膜机+紫外线曝光机）
丝印机
C.多层板制造工艺流程(机械雕刻线路)
C. 该流程是简化的全工艺多层板制造流程（不含盲孔和埋孔），机械雕刻简化了化学蚀刻线路的环节，适合较快速地制作全工艺多层样板。
D. 多层板制造工艺流程(化学蚀刻线路)，流程图略，将C 流程中的制作内层、外层线路的环节均替换为“热压光致抗蚀干膜->曝光->显影->蚀刻->退膜”即可。这是典型的工厂制造全工艺多层板的流程（不含盲孔和埋孔），适合小批量地制作全工艺多层板。
以上工艺另需若干简单的设备：电路板裁板机、电烤箱（固化阻焊或文字丝印油墨）、喷墨打印机（制作线路或阻焊曝光用菲林片）。
3. PCB焊接工艺流程及设备计划
工厂的PCB 焊接主要有两种工艺：回流焊工艺和波峰焊工艺，回流焊工艺用于焊接SMT 元件，波峰焊工艺主要用于焊接插入式元件。
对于实验室而言，回流焊常用于焊接精细间距SMT 元件、BGA 元件等，对于小批量的SMT 焊接也很适用。虽然手工焊接插入式元件并不复杂，但小型波峰焊机价格并不高，使用波峰焊能大大提高焊接效率，适合小批量焊接插入式元件。波峰焊还能用于焊接耐热SMT 元件，可以实现插入式元件和同面的SMT 元件的一次性焊接。
由于插入式元件的机器插装所需设备较多，且适用的元件种类有限，同时考虑到手工插装插入式元件操作简单且数量一般不多，故实验室中不必考虑机器插装插入式元件。但板卡上的SMT 元件一般数量较多，手动贴装工作量大而费神，一款性能较好的SMT 元件自动贴片机是必须的。
另外一个重要之处，回流焊工艺需要有用于印刷锡膏的SMT 钢网，SMT 钢网的制作主要有激光切割和化学蚀刻两种方式。激光切割方式效果很好，但设备价格高昂约50~100万，难以配备。化学蚀刻方式效果稍差，但可以适应中密度电路板，且设备价格不高。如果经常有样板需要机器焊接，则激光钢网需花费较多制作费用，此时化学蚀刻钢网的方式会较便利。
经调研，本项目计划支持以下几种PCB 焊接工艺流程。
半自动锡膏印刷机
全自动贴片机
台式回流焊机
台式波峰焊机
A. 混装（单面贴装）焊接工艺流程
A. 该流程环节较少，适合仅有一面需要进行SMT 贴装焊接的情形。
半自动锡膏印刷机
B. 混装（双面贴装、插入式元件手工 焊接）焊接工艺流程
全自动贴片机
台式回流焊机
半自动锡膏印刷机
全自动贴片机
台式回流焊机
B. 该流程适合两面均需进行SMT 贴装焊接，且插入式元件不多的情形。由于没有点胶固定底面SMT 元件的步骤，它们会受波峰焊影响，故插入式元件需手工焊接。
半自动锡膏印刷机
全自动贴片机
台式回流焊机
点胶机
全自动贴片机
台式波峰焊机
C. 混装（双面贴装）焊接工艺流程
C. 该流程适合两面均需进行SMT 贴装焊接，且底面SMT 元件为耐热型元件（典
型的为电阻、非电解电容等）的情形。通常底面的SMT 元件数量较少，且多为去藕电容、电阻等简单元件，此流程较适合。对于底层的少量其它SMT 元件，可用手工焊接最后处理。
D. 混装（双面贴装、底面SMT 元件手工焊接）焊接工艺流程，流程图略，将A 流程完成后再手工焊接底面SMT 元件即为该流程。适合于底面SMT 元件不多的情形。
以上工艺另需设备：SMT 钢网蚀刻机（制作锡膏印刷钢网）、锡膏低温储存箱。
四. 设备清单 1. PCB制造
序号 设备名称
规格
型号
厂商德中
单价 36,000
数量
总价
备注
1
桌面型孔金属化机
2 贴膜机
3
紫外双面曝光机
* 最大电路板尺寸：230 TP300 mm × 305 mm
* 处理最小孔径：0.2mm * 五槽设计，包括除油、多功能、黑孔、电镀、OSP 槽体
* 多功能槽根据不同要求，可迅速转换为水洗槽或微蚀槽
* 带OSP 处理槽，可对裸铜类PCB 进行有机防氧化助焊膜的涂覆
* 具摆动功能，带空气搅拌、循环过滤功能
* 钛金属阳极装连结构，有效避免阳极腐蚀
* 活化药液类型：碳黑胶体；
* 清洗水采用顶端喷淋 * 电源：220V AC/1.6KW * 重量：36 kg
* 外形尺寸(W×D×H)：1000 mm × 470 mm × 600 mm
* 贴膜宽度：400mm 最大LA400 * 板厚：0.2 ~ 3mm
* 温度范围：20 ~ 200℃，可连续调节
* 压力调节方式：双电机电动调节
* 电源：220V AC/0.7 KW * 重量 35 kg * 外形尺寸：790 mm × 590 mm × 550 mm
* 最大曝光幅面：305 mm EX300 × 230 mm
* 最小解析线宽：3mil * 最小解析线距：3mil * 光源：进口UV-A 波段紫外灯管，365nm
* 真空压力：≤0.6MPa * 透光材料：工业专用透光膜
* 设备内置微控制器，可进行程序设定
* 设备配有液晶屏交互界面，蜂鸣提示报警
* 电源：220V AC/0.2kW
德中80,000
热贴感光
干膜、阻焊干膜
德中12,000
4
快易一体机
5
多层板压合机
6
电路板裁板机
7 电烤箱
* 重量：20kg
* 外形尺寸(W×D×H)：670 mm × 475 mm × 220 mm * 最大加工幅面：305 mm × 230 mm
* 功能模块：蚀刻/显影/去膜/水洗/微蚀/OSP/干燥 * 最小腐蚀/显影线宽：3mil
* 最小绝缘宽度：3mil * 腐蚀/显影槽喷管数量：前后各6组
* 腐蚀/显影槽喷嘴排列方式：5/6喷嘴交错排列 * 腐蚀/显影槽喷淋压力：前后各2kg/cm²
* 自主知识产权保护的液封压盖结构 * 传动方式：垂直往复摆动* 药液槽底部有沉积床过滤结构
* 加热功率：单槽250 W * 温度范围：20-60℃
* 水洗槽为二级水洗加喷淋结构
* 干燥方式：吸水辊轮挤干及高速风机烘干
* 电源：220V AC/5.2kW * 重量：230kg
* 外形尺寸(W×D×H)：1340 mm × 710 mm × 1000 mm
* 最大布线尺寸：285 mm × 205 mm
* 最大层压面积：305 mm × 230 mm
* 可同时压合两块多层板 * 最高温度：350℃
* 电路板层数：8 层(与材料和设计有关)
* 层压时间：约90 分钟 * 最大层压压强：300N/cm²(20 tons) * 温度、压力、时间参数通过导航键可调
* 工艺参数由液晶屏显示 * 内置多种压合程序 * 电源：220V AC/2.1kW * 重量：180kg
* 外形尺寸(W×D×H)：550 mm × 550 mm × 700 mm * 裁板最大宽度：31 cm * 裁板最大厚度：PC 板2.0 mm
* 重量：9kg
* 外形尺寸(W×D×H)：27 cm × 41 cm × 26 cm * 内箱尺寸：350 mm × 350 mm × 350mm
* 温度范围：RT+5~250℃* 温度均匀度：±2℃% * 温度波动：±1℃
* 升温速度：≤10℃/分(150℃内非线性)
* 定时范围：1~999分
DES300 德中72,000
显影机、蚀
刻机、去膜机多功能集成
MP300 德中138,000
仅用于制
作多层板
KC-168A
金电子
3,000
DYY-40A 鼎耀2,000
固化阻焊
或文字丝印油墨
8
喷墨打印机
* 电源：220V AC/1.6kW * 外形尺寸(W×D×H)：530 mm × 550 mm × 640 mm
* 最高打印分辨率：9600 iP7280 (水平) × 2400 (垂直) dpi * 墨盒：品红色/染料黑色/黄色/颜料黑色/青色 * 墨滴大小：1pl/2pl/5pl (青色/品红色) ，5pl (染料黑色/黄色) ，12pl (颜料黑色) * 打印宽度：最大203.2 mm ，无边距最大216 mm
佳能1,500
制作线路
或阻焊曝光用菲林片
2. PCB焊接
序号 设备名称
规格
合计型号 厂商七星
天禹
单价 28,000
数量 总价 备注
1
半自动锡膏印刷机
2
全自动视觉贴片机
* 基板尺寸：280 mm × 400 TYS550 mm
* 印刷台板面积：300 mm × 400 mm * 网框尺寸：350 mm × 450 mm ~ 450 mm × 550 mm * PCB基板厚度：0.2 mm ~ 2.0 mm
* 刮刀速度：0~100 mm/s * 印刷位置固定：外形基准针
* 台板微调：±0.05 mm * 重复精度：±0.02 mm * 使用空压：4~7kg/cm2 * 电源：220V AC/100W * 重量：230 kg
* 外形尺寸(W×D×H)：800 mm × 680 mm × 1650 mm * 抬放头数目：4 个贴装头XP-166 * 最快贴装速度：6000件/小时
* 典型贴装速度：4000件/小时
* 料站数：30站位(以8mm 供料器计) * IC托盘：1个国际标准IC 托盘
* 最大PCB 尺寸：400 mm × 260 mm × 5mm
* 元件尺寸：0402以上，0.3mm 管脚间距的PLCC 、CSP 、QFP 、BGA(25 × 25 mm)
* X/Y轴分辨率：0.02 mm* Z轴分辨率：0.02 mm * θ角旋转分辨率：0.05°* 重复精度：±0.05 mm * MARK点识别：高清工业相机自动识别MARK 点，可识别菱形、长方形、圆形、焊盘、不规则图形 * 元件识别：高速超清工业视觉相机识别系统
* X、Y 轴传动方式：微步进电机，配合高精密进口直线导轨和进口工业同步带 * 编程：可导入Protel99/DXP/Altium
七星
天禹
76,000
3 台式小型
波峰焊机
4 手动点胶
机
5 锡膏储存
箱
6 SMT 钢网
蚀刻机 Designer 等画图软件导出的贴片文件数据 * 吸嘴交换：软件自动提示，手动交换 * 拼版贴装：具有矩阵拼版贴装功能 * 电源：220V AC/1kW * 重量：260 kg * 外形尺寸(W×D×H)：1100 mm × 1050 mm × 650 mm * 可选择配件：专用供料器8、12、16、24mm ，托盘供料器 * 被焊印侧线路板尺寸：200 mm × 270 mm 最大 * 焊锡温度可调范围：200~300℃ * 预热温度：90~130℃ * 波峰高度可调范围：3~8 mm * 焊锡容量：37kg * 熔锡时间：60分 * 助焊剂喷涂方式：发泡式* 传送带速度：0.5~2m/分无极调速 * 电源：220V AC/3kW * 重量：70kg * 外形尺寸(W×D×H)：700 mm × 560 mm × 300 mm * 最小点胶量：0.0001 mL* 重复精度：±0.01% * 点胶频率：>1000次/分 * 点胶时间调节范围：0.01 ~ 99.99s * 点胶间隔时间调节范围：0.1 ~ 9.9s * 压力调节范围：0.05 ~ 0.99 MPa * 真空回吸功能：可调节负压控制至600mm 汞柱 * 电源：220V AC/12W * 重量：3kg * 外形尺寸(W×D×H)：235 mm × 225 mm × 63 mm * 容积：4L * 工作方式：电子制冷 * 工作环境温度：-10~40℃ * 电源：220V AC/50W * 重量：3kg * 外形尺寸(W×D×H)：320 mm × 290 mm × 355 mm * 立式蚀刻 * 蚀刻精度：0.01 mm
* 有效蚀刻区：400 mm ×
400 mm
* 蚀刻压力：2.5 ~ 3kg
* 电源：380V 三相5线
/13kW TB680 同志22,000 DA6 七星天禹1,200 D018 威力泰 500 TM-J400 途茂30,000制作锡膏印刷钢网，380V 三相5线供电
合计总计：502,200元
其中：完整的双面PCB 板制造生产线预算： 206,500元
完整的多层PCB 板制造生产线预算： 344,500元
完整的PCB 焊接生产线预算： 157,700元
完整的（不含SMT 钢网蚀刻机）PCB 焊接生产线预算： 127,700元
五. 场地环境
计划拟利用工2-504电路与系统实验室，该室目前的设备不多，方便摆放各设备。且靠卫生间，方便引水进实验室，以进行简单的PCB 清洗等工作。
实验室的改造：增加清洗水槽（卫生间引水）；
对若干设备如回流焊机、波峰焊机，安装排风装置；
设置工艺流程展板，或对各主要设备配视频播放器展示工作过程。
存在的问题：SMT 钢网蚀刻机需使用380V 交流供电。
徐迎晖
2016-1-11