一體化電路板及其製作方法

2023-05-08 16:29:01 1

專利名稱：一體化電路板及其製作方法
技術領域：
本發明涉及一種一體化電路板及其製作方法，尤其涉及在電力設備中高溫、高壓條件下使用的一體化電路板及其製作方法。
背景技術：
電路板是電子設備的重要組件之一。現有技術的電力設備電路板設計是採用若干塊獨立的電路板，各個電路板實現各自所對應模塊的功能，各塊電路板與電路板之間採用纜線連接進行導通，形成一個完整的電子邏輯工作電路。這種電路板存在如下問題:
1.纜線布線複雜凌亂，使用纜線數量多，在設備機體內佔用大量的空間，使得設備的體積龐大；
2.纜線的排序和標識非常複雜擁擠，在設備維修時不易查找區分，排除故障的時間會很長；
3.由於纜線是採用塑膠外皮包裹，是一種易燃物質，耐高溫能力弱，這樣在發生雷擊、短路、超壓等事故時，容易引發火災。另外，目前電子設備的電路板之間也有採用柔性線路板連接，但柔性線路板不適合於電力設備這樣的可能在高溫高壓環境使用。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於，提供一種在電力設備中的電路板相互連接的方法和相互連接的電力設備電路板。為解決上述技術問題，本發明採用如下技術方案:
一種一體化電路板，包括主體電路板、連接線路板、附屬電路板，所述的主體電路板通過連接線路板與附屬電路板相連；所述的主體電路板、連接線路板、附屬電路板的基板為一整塊厚為1_3_的剛性基板材料，所述的剛性基板材料的正面貼裝有電子元器件，背面覆有銅箔，在所述的剛性基板材料的中間正面向下設置貫穿整個基板的區域的坑位，所述的坑位處的剛性基板材料的厚度為0.2-0.3mm形成連接線路板，所述的剛性基板材料兩端沿所述的連接線路板向內彎折形成所述的主體電路板和附屬電路板。進一步的，上述的一體化電路板中:所述的剛性基板材料為FR-4玻璃纖維布基材料。進一步的，上述的一體化電路板中:所述的連接線路板的寬度為20_30mm。進一步的，上述的一體化電路板中:所述的FR-4玻璃纖維布基材料的厚度為
1.6mm。進一步的，上述的一體化電路板中:所述的剛性基板材料兩端沿所述的連接線路板向內彎折的角度為135°至165°。本發明還提供一種一體化電路板的製作方法，該方法包括印製電路板製作步驟、元器件帖裝和焊接形成電路板的步驟，在印製電路板製作完畢後還包括外形加工步驟，在焊接好元器件形成電路板後還包括電路板彎折處理步驟；
所述的外形加工步驟為:
在印製電路板中設置連線板的位置，在連接線路板的位置進行立體切削加工，將其銑薄，形成一個坑位，保留厚度為0.2-0.3mm ；
割除印製電路板周圍的工藝邊；
所述的電路板彎折處理步驟包括使用工裝夾具對電路板進行彎折處理，根據產品圖紙設計的要求，將連接線路板彎折到設定角度並定型。進一步的上述的製作方法中:
在所述的外形加工步驟中，
所述的連線板的寬度設置為20-30_，長度為整個印製電路板的寬度；
割除印製電路板周圍的工藝邊時採用直徑為1.2mm的鑼刀將印製電路板四周的工藝邊切割。本發明的有益效果是:
1、本發明通過提供一種一體化電路板，使兩塊電路板整合在一起，節省了用於連接電路板的纜線，不僅佔用空間少，更有效地簡化了設備裝配的複雜性，提高了設備裝配效率和降低製造成本；
2、本發明設計的連接線路板採用FR-4材料製作，通過鑼空一邊形成背面的單面PCB板，由於FR-4材料的阻燃等級為94V0，使用該種材料製作的連接線路板來代替塑料外皮纜線，可減少設備整機對於纜線材料的使用，能有效降低設備的火災隱患。下面結合附圖對本發明實施例作進一步的詳細描述。


圖1為本發明實施例的一體化電路板截面圖(I)。圖2為本發明實施例的一體化電路板截面圖(2)。圖3是現有技術中的電路板截面圖。
具體實施例方式本發明實施例的一種應用於電力設備上的一體化電路板如圖1、圖2所示:
一體化電路板,其包括主體電路板1、連接線路板2、附屬電路板3三個部份。在主體電路板1、附屬電路板2正面貼裝有若干電子元器件4，電子元器件4的引腳穿過基板6在主體電路板1、附屬電路板I的背面焊接，因此，主體電路板1、附屬電路板I背面具有銅箔5，為了保證主體電路板I和附屬電路板I聯接，在連接線路板2背面也有銅箔5。本實施例中，一體化電路板的基板為FR-4玻璃纖維布基材料，厚度為1.6mm，連接線路板3的厚度為0.2-0.3mm,寬度為20_30mm，連接線路板3將主體電路板I連接附屬電路板2連接，在連接線路板3處可以折彎如圖2所示，本實施例的一體化板也可以採用原來的外型如圖3所示，在基板6上焊接電子元器件4，根據事先設計的在中間預留一個區域正面不焊接元器件，背面布銅箔5，在正面進行加工，使該區域的厚度變成0.2-0.3mm形成如圖1所不電路板，在圖1的基礎上，兩邊折彎形成圖2所不電路板。在生產本實施例的一體化板時採用的是1.6mm厚的FR-4玻璃纖維布基材料，一般情況下，可以採用1.0mm-3.0mm厚度的FR-4玻璃纖維布基材料。圖3所示的電路板進行銑槽加工，形成一個寬度為20mm-30mm的坑位如圖1所示，該坑位即為連接線路板3，此時連接線路板3形成了聯為一體的三個部分:主體電路板1、附屬電路板2和連結線路板3，連結線路板3隻有一層銅線5，用於連接主體電路板1和附屬電路板2的電路，使之導通。彎折作業時，由於連接線路板3的保留厚度很薄只有0.2-0.3_，可通過工裝夾具進行彎曲並定型，形成圖2的彎折效果；由於FR-4玻璃纖維布基材料在厚度小於0.3mm時，具有一定範圍的可彎折性，一般地，在角度165° -135°的範圍間彎折是最優的，在受力均勻的情況下，是不會損傷。採用本發明實施例的一體化電路板，能有效地簡化電力設備的組件布局設計，使電子組件佔用機體空間少，設備組裝更簡化，提高設備裝配效率和提高設備安全性能。作為一種實施方式，上述的一體化電路板的製作材質不僅限於FR-4玻璃纖維布基材料，例如使用柔性板FPC或軟硬結合板都可以實現此功能，不過，由於柔性板FPC或軟硬結合板的原材料大部分進口，製作成本太高，不是本發明的宗旨。因此，本發明實施例選用FR-4玻璃纖維布基材料製作電路板，不僅成本上具有競爭力，在耐壓強度、阻燃等級等方面都要優選於FPC柔性板。可採用如下方法來製得上述的一種應用於電力設備上的一體化電路板。首選按照下列步驟製作制電路板。1、材料選擇:選用FR-4板材，板厚1.6臟(含銅)、銅厚1/102，大料尺寸41" *49"，材料選擇後進行來料品質檢查。2、開料:開料時將PNL長度方向與大料經度方向保持一致，使用自動滾剪機進行開料，開料後將PNL板使用自動磨邊機進行磨邊，使PNL板四周光滑平整無毛刺，然後再用圓角機將四個角磨圓；磨圓角完成後烤板:用150°C烤板2小時。3、鑽孔:先將PNL板的四個角的位置打靶孔，形成定位孔，將PNL板通過管位釘固定於CNC鑽孔機上，最上面鋪一張鋁片，以防止鑽孔批峰過大；鑽孔完成後對紅膠片進行檢驗，檢查是否有偏孔、漏孔、多鑽孔等品質問題。4、化學沉銅:使用特製的化學藥水進行孔處理、除毛刺、除膠渣，然後進行化學沉銅，在孔內沉積出一層均勻的銅，同上下兩面的銅箔導通。5、全板電鍍:全板電鍍的目的是為了加厚表層銅箔的厚度，板面鍍層要求均勻，均勻度> 85%，無燒板、無嚴重折皺。6、線路圖形製作:按照雙層PCB來製作，前處理磨板、貼幹膜、對位，線路對位以圖形內小孔為基準，按方向對位，對位完成後曝光，然後過顯影機進行顯影。7、圖形電鍍:通過電鍍的方法加厚圖形線路、繼續加厚孔銅，將孔銅控制在^ 25um,線路層銅厚控制在65 70um之間，然後在線路圖形位置鍍上一層錫加以保護。8、蝕刻:退膜、蝕刻、褪錫，得到兩面完整的線路圖形。9、阻焊製作:前處理火山灰磨板、印刷綠油、低溫煽爐烤板、菲林對位、曝光、顯影、後烤。
10、零件符號印刷:使用字符網版印刷零件的位置標識，完成後分段煽板，100度X30分鐘，120度X45分鐘，160度X60分鐘。11、表面處理:過助焊劑、有鉛噴錫、熱風整平:
然後按照正面的步驟進行外形加工，使剛性基板中間形成一個通坑。12、外形加工:
①採用CNC電腦鑼機，在機身上鋪墊木板，種管位釘；將PCB板邊工藝邊上的定位孔套入管位釘內進行固定，注意元件面朝上；
②啟動CNC程序，根據圖紙設計的參數進行加工，首先用特製的銑刀對連接線路板的連接位置進行立體切削加工，銑刀主軸的轉速為4萬轉/分鐘，高速旋轉的銑刀可將接觸部位的玻璃纖維布基材料銑成粉屑，粉屑通過主軸上連接的吸塵管吸走，最終將連接位置銑薄，形成一個平整光潔坑位，注意保留連接線路板的厚度為0.2 (-0，+0.1)MM，不能損傷到另一面的線路層；
③連接線路板銑好後再使用直徑1.2MM的鑼刀將此一體化的PCB四周的工藝邊鑼掉，形成成品PCB，此時主體PCB、附屬PCB通過連接線路板聯為一體，在未進行彎折處理前，三個部分是處於同一個平面的；
④搬運和轉序:必須將PCB板平放在塑料盤內進行搬運和轉序，以免因受力不均折傷連接線路板。隨後進行正面的步驟主要是帖裝和焊接元器件。13、PCB板通斷測試:使用製作好的測試架進行測試，良品轉序到PCBA組裝車間，不良品進行修理返測或報廢處理。14、絲印錫膏:使用半自動絲網印刷機，將焊膏或貼片膠印刷到PCB的焊盤上，為元器件的焊接做準備。15、點膠:使用點膠機將膠水滴到PCB的的固定位置上，其主要作用是將元器件固定到PCB板上。16、貼裝:使用SMT貼片機將表面組裝元器件準確安裝到PCB的固定位置上，元件面朝上，焊接面朝下。17、固化:過固化爐，其作用是將貼片膠融化，從而使表面組裝元器件與PCB板牢固粘接在一起。18、回流焊接:過回流焊爐，將焊膏融化，使表面組裝元器件與PCB板牢固粘接在一起。19、清洗:過清洗機，將組裝好的PCBA板上面的對人體有害的焊接殘留物如助焊劑等的化學物質除去。20、PCBA檢測:對組裝好的PCB板進行焊接質量和裝配質量的檢測，所用設備有放大鏡、顯微鏡、在線測試儀(ICT)、飛針測試儀、自動光學檢測(Α0Ι)、X-RAY檢測系統、功能測試儀，最後進行彎折處理。21、PCBA電路板彎折處理:使用定製的工裝夾具對PCBA電路板進行彎折處理，根據產品圖紙設計的要求，將連接線路板彎折到設定的角度並定型，由於連接線路板的保留厚度很薄只有0.2-0.3MM，其是由FR-4玻璃纖維布基材料構成，而FR-4玻璃纖維布基材料在厚度小於0.3MM時，具有一定範圍的可彎折性，一般地，在角度165° -135°的範圍間彎折，在受力均勻的情況下，是不會損傷玻璃纖維布基和附著在上面的銅皮線路的。22、設備成品組裝:完成彎折處理後的PCBA電路板，由於FR-4玻璃纖維布基材料具有一定的剛性，為避免受到應力影響而使連接槽位的彎折角度變形，在進行彎折定型後，要及時將主體電路板和附屬電路板兩個部分組裝並固定於設備所設計的腔體位置，通過螺絲等緊固材料來固定。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，應當指出，本發明的保護範圍並不局限於此，本發明不局限於上述最佳實施方式，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術範圍內，在不脫離本發明原理的前提下可輕易想到的結構變化或替換、或相近的技術方案，都涵蓋在本發明的保護範圍之內，因此，本發明的保護範圍應當由所附權利要求極其等同的範圍限定。
權利要求
1.一種一體化電路板，包括主體電路板、連接線路板、附屬電路板,所述的主體電路板通過連接線路板與附屬電路板相連；其特徵在於:所述的主體電路板(I)、連接線路板(3)、附屬電路板(2)的基板(6)為一整塊厚為l-3mm的剛性基板材料，所述的剛性基板材料的正面貼裝有電子元器件(4)，背面覆有銅箔(5)，在所述的剛性基板材料的中間正面向下設置貫穿整個基板的區域的坑位，所述的坑位處的剛性基板材料的厚度為0.2-0.3mm形成連接線路板(3)，所述的剛性基板材料兩端沿所述的連接線路板(3)向內彎折形成所述的主體電路板(I)和附屬電路板(2 )。
2.根據權利要求1所述的一體化電路板，其特徵在於:所述的剛性基板材料為FR-4玻璃纖維布基材料。
3.根據權利要求2所述的一體化電路板，其特徵在於:所述的連接線路板的寬度為20-30mmo
4.根據權利要求2所述的一體化電路板，其特徵在於:所述的FR-4玻璃纖維布基材料的厚度為1.6mm。
5.根據權利要求1所述的一體化電路板，其特徵在於:所述的剛性基板材料兩端沿所述的連接線路板向內彎折的角度為135°至165°。
6.一種權利要求1至5所述的一體化電路板的製作方法，包括印製電路板製作步驟、元器件帖裝和焊接形成電路板的步驟，其特徵在於:在印製電路板製作完畢後還包括外形加工步驟，在焊接好元器件形成電路板後還包括電路板彎折處理步驟； 所述的外形加工步驟為: 在印製電路板中設置連線板的位置，在連接線路板的位置進行立體切削加工，將其銑薄，形成一個坑位，保留厚度為0.2-0.3mm ； 割除印製電路板周圍的工藝邊； 所述的電路板彎折處理步驟包括使用工裝夾具對電路板進行彎折處理，根據產品圖紙設計的要求，將連接線路板彎折到設定角度並定型。
7.根據權利要求6所述的製作方法，其特徵在於: 在所述的外形加工步驟中， 所述的連線板的寬度設置為20-30_，長度為整個印製電路板的寬度； 割除印製電路板周圍的工藝邊時採用直徑為1.2mm的鑼刀將印製電路板四周的工藝邊切割。
8.根據權利要求6所述的製作方法，其特徵在於:所述的設定角度為135°至165°。
全文摘要
本發明實施例公開了一體化電路板及其生產製作方法，該一體化電路板的基材採用剛化基材，包括主體電路板、連接線路板、附屬電路板三個部份。其製作方法包括以下步驟材料選擇、開料、鑽孔、化學沉銅、全板電鍍、線路圖形製作、圖形電鍍、蝕刻、阻焊製作、零件符號印刷、表面處理、外形加工、PCB板通斷測試、絲印錫膏、點膠、貼裝、固化、回流焊接、清洗、PCBA檢測、PCBA電路板彎折處理、組裝。本發明的有益效果是通過提供一種用於電力設備上的一體化電路板，採用特製銑刀銑薄需彎折部位的方式，能有效簡化設計，提高電力設備安全性能，並可節省電力設備的製造成本。
文檔編號H05K1/03GK103152977SQ20131010082
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月27日 優先權日2013年3月27日
發明者潘勇 申請人:深圳索瑞德電子有限公司