PCB制版底片制作技术新探

PCB制版底片制作技术新探

杨华

（天地（常州）自动化股份有限公司江苏常州213015）

摘要：由于印制电路板的技术工艺复杂，涉及面和问题比较多，这就很容易出现很多质量问题。而底片的制作更是故障和质量问题的多发地带，如不及时处理，就会影响到线路板制作的质量和生产效率，甚至使产品报废。

关键词：PCB；底片制作；技术

PCB制造，无论采用何种工艺，都离不开制版底片，且其质量的好坏、进度的快慢都直接影响产品的质量进度。如今大规模集成电路、元器件封装、表面安装技术的发展，使PCB进一步向高密度、细导线、小孔径、多层、低成本和自动化的方向发展，这些变革甚至淘汰了传统的手工电路设计、版面设计和描图（贴图）照相工艺。

一、底片制作技术和对质量的要求

线路板的印刷一般都是采用丝网印刷来完成的。在线路板制作和印刷中，底片制作的质量是保证印制电路板质量的关键工艺。底片制作主要是原图通过照相制版制作成为图形转移的底片。先通过绘制照相底图，然后以照相底图为原稿，采用照相机拍摄成照相底版。通过照相底版制作丝网印刷的网版（如线路图版、阻焊印料图版、标记符号图版、感光掩膜图版等）而用于线路板印刷。在线路板生产中，必须严格控制片基质量，才能准确的完成图形转移的目的。底片片基要选择热膨胀系数较小的175mm的厚基PET聚对苯二甲酸乙二醇酯）片基；对片基的基本要求是平整、无划伤、无折痕；此外，要选用保质期内的底片，并且要保证环境条件适合底片存放和作业操作，一般来说，要求环境温度为20℃~27℃，相对湿度为40%~70%，而对于精度要求高的底片，作业环境湿度为55%~60%。一般要求经光绘输出用于制版的底片，其质量标准应达到：（1）经光绘的底片是否符合原图技术要求；（2）制作的电路图形应准确、无失真现象；（3）黑白强度比大即黑白反差大；（4）导线齐整、无变形；（5）经过拼版的较大的底片图形无变形或失真现象；（6）导线及其它部位的黑度均匀一致；（7）黑的部位无针孔、缺口、无毛边等缺陷；（8）透明部位无黑点及其它多余物。

二、输出设备的选配和透明胶片的选用

能够和微机接口的输出设备有激光照排机、光绘机、胶片输出机、各种打印机。激光照排机、光绘仪虽输出精度高，但价格较高，一般的针式打印机或喷墨打印机又难以在胶片上打印，经分析和试验选用HPLaser打印机即可完成明室制片。激光打印机是采用激光扫描技术和电子照相技术相结合的非击打式输出设备，具有打印精度高（最高可达120dpi），噪音低，处理能力强等优点，不仅能在纸上打印出高质量的文字图形。而且还能在新型的透明胶片上打印出高质量的文图。高分辨率的激光才丁印机和新型高性能的透明胶片的问世，才得以明室制作高质量的制版底片成为可能。在试验过程中，曾分别用进口和国产投影胶片、聚醋胶片、轻印刷转印纸以及西工大最新研制成功的透明胶片进行了输出相同文图的试验，国产和进口投影胶片墨色不均、线条边缘不够清晰，且价格贵，轻印刷转印纸输出的胶片，墨色均匀，线条直，但热变形大，西工大的透明胶片，墨色均匀、字线边缘清晰，各层焊盘重合度好，且价格便宜，经一年多的生产试用，完全能满足制版要求。

三、底片变形的处理

底片变形是印制电路板中常见的现象之一，由于印制电路板对底片尺寸的要求很高，一旦底片发生变形就必须采取必要的措施加以矫正。如在曝光冲洗中出现这种现象，首先要检查设备和操作温、湿度是否符合要求，一般情况下，温度应控制在22℃左右，相对湿度控制在55%左右。此外，如有条件，可采用冷光源或有冷却装置的曝光机。至于对变形底片的预防和处理，一般可采用以下方法进行：

1.晾挂法。主要用于预防底片变形。针对底片随环境温湿度变化而改变的物理现象，采取拷贝底片前将密封袋内的底片拿出，工作环境条件下晾挂4h~8h，使底片在拷贝前就先变形，这样就会使拷贝后的底片变形就很小。处理时要注意应在通风及黑暗（有安全也可以）的环境下晾挂底片，避免光及污染。确保晾挂处与作业处的温湿度一致。此外，晾挂法适于尚未变形及防止在拷贝后变形的底片，而对于已变形的底片不适用。

2.改变孔位法。在掌握数字化编程仪的操作技术情况下，首先装底片与钻孔试验板对照，测出其长、宽两个变形量，在数字化编程仪上按照变形量的大小放长或缩短孔位，用放长或缩短孔位后的钻孔试验板去应合变形的底片，免除了剪接底片的烦杂工作，保证图形的完整性和精确性。此外，要注意采用编程仪放长或缩短孔位后，对超差的孔位应重新设置。改变孔位法一般适合于各层底片变形一致、线路密集的底片。而不适宜底片变形不均匀，局部变形尤为严重的底片。

3.剪接法。对于线路简单、线宽及间距较大、变形不规则的图形，可采用将底片变形部分剪开对照钻孔试验板的孔位重新拚接后再去拷贝。在剪接处理时，要注意应尽量少伤导线，不伤焊盘。拼接拷贝后修版时，应注意连接关系的正确性。剪接法比较适于线路不太密集，各层底片变形不一致的底片。尤其对于阻焊底片及多导板电源地层底片的变形处理非常适用。而对于导线密度高（线宽及间距小于0.2mm）的底片，则不适用此法。

4.焊盘重叠法。采用试验板上的孔放大成焊盘去重变形的线路片，以确保最小环宽技术要求。焊盘重叠法处理时要注意防止重叠拷贝后，线、盘边缘的光晕及变形。焊盘重叠法比较适合图形线路不太密集，线宽及间距大于0.3mm的底片。如果用户对印制电路板外观要求严格，因重叠拷贝后，焊盘呈椭圆而达不到用户的要求，则不宜采用此法。

5.照相法。就是采用照相机将变形的图形放大或缩小。照相法处理时要注意照相对焦应准确，防止线条变形。底片损耗较多，通常情况下，需有多次调试后方获得满意的电路图形。照相法只适用于银盐底片，并且底片长宽方向变形比例一致，不便重钻试验板时的底片。而对于底片长宽方向变形不一致的底片则不适用。

四、与其它制作PCB制版底片工艺的比较

1.传统手工制作流程；描图（贴图）一照相（调节光圈、焦距、比例）一显影一定影一烘干。

2.光绘仪制作流程：CAD一光绘文件转换一光绘一显影一定影一烘干。

3.明室制作流程：CAD一激光打印。

五、效果

1.快速制版。运用激光打印机输出PCB制版底片，省时、省工，采用传统工艺照相制作字符图、阻焊图、电路图至少需要二十个小时，光绘制作也需要一到二个小时，而采用激光打印机仅仅需要几分钟，最多十几分钟，所以工效可提高几倍。

2.精度高。CAD/激光系统绘图一制版，精度可达微米，且反差、透明度、分辨率都可满足PCB的制造。

3.价廉。激光打印输出PCB底片化繁为简，省去了大量人工劳动，且照相底片0.47元/dm’，而西工大的透明胶片价格为0.176/dm，特别适合多品种，少数量的PCB制造。

六、应用范围扩展

1.运用微机系统的排版软件（象PAGEMAKE、AUTOCA.D...）完成铭牌、标牌、面板的设计，激光打印机可以直接输出制版所需的正性底片。

2.微机加激光打印机还可以用于办公自动化（OA）或轻印刷，进行多方位，多层次的服务，以获得更大的经济效益。

总之。随着对电子产品质量稳定性和功能要求的不断提高，对印制电路板的质量和品质要求也越来越严格，这必然对印制电路板提出更高的要求。为确保印制电路板的高质量和高稳定性，实现全面质量管理和环境控制，必须充分了解印制电路板制造技术的特性。

参考文献：

[1]张新颖，浅谈PCB制版底片制作技术研究.2017.

[2]刘晓红，PCB照像底片制作应注意的问题和常见故障。2017.

作者简介：杨华（1982-），女，江苏常州人，助理工程师，现代通讯技术专业，主要研究方向为：PCB制作技术与工艺。

基金项目：中国煤炭科工集团有限公司青年基金项目（2018QN029，2018QN027）。