树脂变主板.docx
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树脂变主板
树脂变主板全揭密！
工程师教你挑主板
第1页：
前言：
树脂变主板！
看生产，学挑好主板
编者注：
由于一块主板的生产较为复杂，涉及的知识点比较多，所以请大家耐心仔细阅读，我们也将在文中参插选购主板方面的知识，不管是菜鸟还是高手，无论你是否参观过主板工厂，此次阅读将带给你全新的感受，本文是参观日记也是学习资料，希望你阅读完文章后从文中受益，我们也希望在认真阅读后能看到你中肯的回复，做好主板难，做不被消费者骂的主板更难。
随着主板的种类越来越多，对于不太熟悉电脑，或者是刚跨入电脑的门槛的朋友来说，去购买一块主板的确是一件挺烦心的事儿，当一位商人拿一块主板跟你说“你看，这是某某芯片组采用某某高档电容，看着走线，可绝对是一线大厂”，听到这话，可就完了，说听不懂肯定会被耻笑为菜鸟，说懂心里还可真悬。
别怕，本文将带领你杀入主板工厂，通过一系列详细的主板制造流程，边看边学，这一次，小编目的就是想把你打造成硬件高手，下一次，没有谁再敢忽悠你！
高手们，你也别走开，其中还有很多你不知道的秘密，本次也让你一次吃透。
过去我们有看过从钢板变宝马汽车的过程，今天我们去了解树脂如何变主板。
阅读本文你将获得以下两点的增长：
1、深入了解主板制造过程（好奇，主板是如何诞生的）
2、学会如何在市场挑选一块出色的主板（好主板与好生产分不开）
3、了解品牌与杂牌主板产品价格和性能差异（设计用料、制造工艺、检测手段带来差异）
下面我们先对主板制造有一个大致的了解，这样更为方便后面的阅读。
■主板生产概述
一块主板是如何诞生的？
主板生产大致需要5个大步骤，生产组装流程如下：
PCB和元器件的检验——SMT贴片生产线——DIP插件生产线——在线成品检测——包装和抽检
一句话表达：
一块光秃秃的PCB电路板上用SMT（SurfaceMountedTechnology表面贴装）工艺的机器将芯片全都“贴”上去，再用手把电容、CPU内存插槽通通给我安上，最后通过波峰/回流焊接工艺将每一个件牢牢固定在电路板上，于是一块主板诞生了。
是不是很简单啊？
带着轻松的心情一边看一边学习吧，咱们上路！
本次目标，精英主板工厂。
可能很多人特别是玩家对精英主板有偏见，希望本次参观大家抱着平常的心态去看，最后看到很多也学到很多。
2001年9月13日就参观过精英主板工厂，精英也又当初2001年的1500万片/年，而现在已经年突破2600万片，改变是巨大的，所以本次参观一定会让我们看到诸多的改变，过去有参观过工厂的朋友也可别走开哦。
精英ECSM（ECSMANUFACTURING）主板现在有三家大型工厂，它们分别是加工加工接插件及机箱的隆腾厂（Connector/Cable），还有制造PCB板的鑫华宝讯（PCBFactory），主板的鑫茂厂（M/BFactory），而本次参观的是后两个工厂，PCB与主板的制造。
作为全球主要的IT配件供应商之一，只有自行生产零配件，才能有效的控制成本，这就是所谓的“垂直整合”优势。
节约成本无论从，工厂的成本无处鑫茂距罗湖仅40分钟路程，踞龙华仅50分钟路程，距深圳国际机场仅75分钟路程，这里的主板一般通过海运及空运销往世界各地，旺季多用空运。
第3页：
解疑：
卖得便宜，但不是“缩水”
一开始我们想做一个整体的介绍。
为什么精英主板可以卖得如此便宜？
透过主板生产看成本控制
在介绍完主板的生产以后，你以后不会再说便宜就是质量差，还有更多的原因，厂商的实力雄厚，能有效控制生产成本，这是本次参观，希望大家能够看到的。
好的主板就是在“好”的基础上，价格便宜。
精英主板，为什么他们的产品总能够卖出很低的价格，但品质却相当不错。
除了在营销、原料采购等方面具有很大的优势外，积极整合上游资源绝对算最重要的策略。
由于保税区内的精英工厂基本上要负责全球产品的供货，因此当初选址必须利于生产，而且要具备空港码头，便于货运。
精英实施垂直整合式的采购和生产，生产主板、笔记本电脑所需的PCB板、接插件、线缆、模具皆由精英旗下的工厂或者关系企业提供，不但有利于控制成本和质量，而且效率也高，比如为精英生产PCB板的宝讯、生产模具和接插件、线缆的隆腾等均在左近，甚至只需一个小时就可以将材料备妥。
鑫茂的位置也很方便运输，从楼顶望去发现港口原来近在咫尺，码头上的大量集装箱清晰可见。
众所周知，主板制造需要规模化生产，同时由于所涉及的配件品种繁多，因此单独一个精英组装生产线转移到大陆是没有意义的，据ECS方面介绍，目前精英在深圳、东莞等地陆续设立了主板厂、接插件厂以及PCB板厂，与主板制造相关的配件产品一小时内便可完成配送，全力保障板卡产品的生产。
由于有了大规模的生产，加之精英整个产业链都设置在了深圳，主板的制造成本也得到了很好控制。
综合上述两点优势，我们也就在市场里看到了物美价廉的精英主板。
工厂简要介绍
精英电脑成立于1987年，并于1994年在台湾上市，1988年至1996年间逐渐建立了全球销售通路，2000年达到月产能1，000，000片主板，2002年达到月产能2，200，000片主机板，成长为全球最大的主机板设计制造兼销售供应商，目前精英产品包括各种主板、移动PC、笔记本电脑、准系统、显卡、LCD一体机和信息化家电产品等，而为了增强产品竞争力，除研发部门仍然留在台湾外，精英已将鑫茂主板厂全部转移到内地来，实现了所有主板100%国产。
精英主板在市场里的铺货量相当大，而且由于性价比出众，占据了绝大多数的低端市场，在本次参观工厂之前，ECS工厂的相关人士已经就精英的产能进行了介绍，目前精英位于沙头角保税区内的鑫茂生产基地有67条SMT线、18条手插线、18条测试包装线和两条试产线，厂房面积11.4万平方米，约7200名员工，正品板卡月产能220万、附加卡和小板的月产能150万。
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【宝讯PCB工厂】：
十大步骤！
看PCB板诞生
为什么要了解PCB的制造呢？
了解PCB板的制造，第一我们可以在购买主板的时候学会比较，如果购买到一块相同效能而售价更便宜的主板，花好每一分钱。
第二，我们也可以在购买主板的时候比较各品牌厂商间的能力，PCB的做工不能忽略哦。
下面我们来走入精英鑫华宝讯PCB制造工厂，它也是迄今为止国内最大的PCB板制造基地之一，在进行参观介绍之前， 我们先介绍一下一家典型的PCB工厂其生产流程，如下所示：
下料→内层制作→压合→钻孔→镀铜→外层制作→防焊漆印刷→文字印刷→表面处理→外形加工。
简单来说，PCB的制造过程由玻璃环氧树脂（GlassEpoxy）或类似材质制成的PCB“基板”开始。
制作的第一步是光绘出零件间联机的布线，其方法是采用负片转印（Subtractivetransfer）的方式将设计好的PCB线路板的线路底片“印刷”在金属导体上。
主板的PCB大都是4层的。
制造的时候是先将中间两层各自碾压、裁剪、蚀刻、氧化电镀后，这4层分别是元器件面、电源层、地层和焊锡压层。
再将这4层放在一起碾压成一块主板的PCB。
接着打孔、做过孔。
洗净之后，将外面两层的线路印上、敷铜、蚀刻、测试、阻焊层、丝印。
最后将整版PCB（含许多块主板）冲压成一块块主板的PCB，再通过测试后进行真空包装。
小常识：
PCB（印刷电路板）的原料是什么呢？
大家知道有种东西叫"玻璃纤维"，这种材料我们在日常生活中出处可见，比如防火布、防火毡的核心就是玻璃纤维，玻璃纤维很容易和树脂相结合，我们把结构紧密、强度高的玻纤布浸入树脂中，硬化就得到了隔热绝缘、不易弯曲的PCB基板了--如果把PCB板折断，边缘是发白分层，足以证明材质为树脂玻纤。
然后呢？
光是绝缘板我们可不能传递电信号，于是需要在表面覆铜。
所以我们把PCB板也称之为覆铜基板。
在工厂里，常见覆铜基板的代号是FR-4，这个在各家板卡厂商里面一般没有区别，所以我们可以认为大家都处于同一起跑线上，当然，如果是高频板卡，最好用成本较高的覆铜箔聚四氟乙烯玻璃布层压板。
第5页：
设计：
理论加实战！
看设计挑好主板
这一部分主要通过对电路板的设计，可以帮助你在选购主板中。
因为没有得到参观，所以主要以文字来进行讲解。
印制线路板、单面印制线路板、双面印制线路板、多层印制线路板、挠性印制线路板。
双面印制线路板/doublesideprintedwiringboard
指两面都有导电图形印制板。
通常使用的基材是环氧玻璃布板、环氧酚醛玻璃布板和环氧纸板。
这些基材适用于电性能要求较高的通信机、电子计算机和仪器仪表。
由于双面布线，且一般两面的导电图形借助金属化孔进行连接，所以有布线密度较高，使用方便的特点。
根据不同的要求，其制作方法可采用丝印法或光化法。
电路板设计
一般而言，印制电路板设计最基本的完整过程大体可分为以下三个步骤：
1、原理图的设计：
原理图的设计主要是利用protel99的原理图设计系统（AdvancedSchematic）绘制一张电路原理图。
设计者应充分利用protel99所提供的强大而完善的原理图绘图工具、测试工具、模拟仿真工具和各种编辑功能，来实现其目的，最终获得一张正确、精美的电路原理图，以便为接下来的工作做好准备。
2、产生网络表
网络表是电路原理图设计（sch）与印制电路板设计（PCB）之间的桥梁和纽带，它是印制电路板设计中自动布线的基础和灵魂。
网络表可以由电路原理图生成，也可以从已有的钱制电路板文件中提取。
3、钱制电路板的设计
印制电路板的设计主要是针对protel99的另外一个强大的设计系统---钱制电路板设计系统PCB而言的，设计者可以充分利用protel99所提供的无可比拟的强大的PCB功能来实现印制电路板的设计工作。
简而言之，电路板的设计过程首先是绘制电路原理图，然后由电路原理图文件生成网络表，最后在PCB设计系统中根据网络表完成自动布线工作。
也可以根据电路原理图直接进行手工布线而不必生成网络表。
完成布线工作后，可以利用打印机或绘图仪进行输出打印。
除此之外，用户在设计过程中可能还要完成其他一些工作，例如创建自已的元件库、编辑新元件、生成各种报表等。
了解了电路板设计的基本步骤之后，是不是觉得设计一块自已的电路板并不是一件难事了。
事实上要真正设计出一块满足技术要求、功能完善、布局合理且可靠、实用、美观的电路板绝不是一朝一夕能做到的。
板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。
在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。
这些线路被称作导线（conductorpattern）或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。
■从设计谈主板选购
PCB走线时严格遵循了时钟线等长的概念
主板设计时不但尽量缩短北桥芯片与CPU、内存插槽及AGP插槽之间的走线长度，而且保证时钟线等长。
由于高速运行的信号，对线路的长度十分敏感,不等长的时钟线路会引起信号的不同步，继而造成系统不稳定。
◎主板选购秘笈
主板多采用蛇行走线调节长度。
同时采用蛇行线的走线方式可以减少电磁辐射（EMI）对主板其余部件和人体的影响，避免高速而单调的数字信号干扰主板中各种零件的正常工作，尽可能多的消化吸收主板的辐射。
主板中的蛇行线
在使用蛇行线的同时，我们还充分注意调节主板上各部分线路密度差别，注意主板布线的均匀整齐，走线转弯角度不小于135度，确保主板不会因过多过密走线造成布局的疏密不均，避免因此带来质量影响。
有两种线大家需要注意：
主板布线的均匀整齐，走线转弯角度大于135度
1、首先最重要的Clock（时钟）线。
从时钟芯片引出来的Clock线必须保持同步工作，因些要保证引到各部分的Clock线是等长的。
你会在主板上看到有些线七绕八绕的，那就是Clock线。
同时Clock线比普通的数据线、地址线宽些，这是因为Clock线传输的信号较强，并且长度较大，为了减省信号的衰减，Clock线必须做宽（导线截面积越大，电阻越小）。
2、其次是数据线。
目前数据线都有64条，要保持从D0到D63各线的长度差不大于某个值，必然引起问题。
主板走线认识误区
虽然采用蛇行线有上面这些好处，也并不是说在设计主板走线时使用的蛇行线越多越好。
因为过多过密的主板走线会造成主板布局的疏密不均，会对主板的质量有一定的影响。
好的走线应使主板上各部分线路密度差别不大，并且要尽可能均匀分布，否则很容易造成主板的不稳定。
主板实际拍摄：
主板蛇形线的利用
在一块主板上采用蛇行线的原因有两个：
1、保证走线线路的等长。
因为像CPU到北桥芯片的时钟线，它不同于普通家电的电路板线路，在这些线路上以100MHz左右的频率高速运行的信号，对线路的长度十分敏感。
不等长的时钟线路会引起信号的不同步，继而造成系统不稳定。
故此，某些线路必须以弯曲的方式走线来调节长度。
2、减少电磁辐射（EMI）对主板其余部件和人体的影响。
因为高速而单调的数字信号会干扰主板中各种零件的正常工作。
通常，主板厂商抑制EMI的一种简便方法就是设计蛇形线，尽可能多地消化吸收辐射。
不好的主板设计不会导致的问题
布线不合理会引起电磁干扰（EMI），介面产生死机现象。
走线不能太直太长。
太直会引起电容效应（尤其是高频时），使得运行速度或频率受到限制，频率高了就会引起程序中断或死机；布线不合理可导致元件位置摆放不合理，使得卡不到位，也容易引起故障。
好的工程师可以光看主机板设计，就知道设计品质的好坏。
您也许自认没那么强，不过下次您拿到主机板或是显示卡时，不妨先鉴赏一下PCB设计之美吧。
大家看到PCB，肯定想先问问PCB板那么多层是如何粘合的。
深层次的不说，我们还是想用简单的原理说清楚。
一句话描述：
一块典型的四层板（按照顺序分1～4层，其中1/4是外层，信号层，2/3是内层，接地和电源层），先呢分别做好1/2和3/4（同一块基板），然后把两块基板粘到一块。
不过这里的粘结剂不是普通的胶水，而是软化状态下的树脂材料，它首先是绝缘的，其次很薄，与基板粘合性良好。
我们称之为PP材料，它的规格是厚度与含胶（树脂）量。
宝讯主板打孔加工车间
PCB（印刷电路板）。
它是基板，通常由主板厂商根据当前流行的主板芯片组、CPU以及不断更新的技术进行设计，主板的型号和性能的差别也是在这个时候确定的。
在完全的线路板设计出来以后，交给专业的生产厂家进行PCB生产。
如果一个主板厂商拥有自己的PCB设计及制造工厂，那么这一环节就能节约成本，为控制成本做好准备。
目前国内的知名品牌主板生产工厂通常都是台湾母公司提供的PCB板进行生产制造，同时另有一些不知名的品牌则是购买其他公司设计的PCB板，通过一些代工生产专业工厂制造。
所以在某种程度上，制造过程实际也是一种专业的组装过程。
一般的PCB线路板分有四层，最上和最下的两层是信号层，中间两层是接地层和电源层，将接地和电源层放在中间，这样便可容易地对信号线作出修正。
而一些要求较高的主板的线路板可达到6-8层或更多。
现在多数的PCB都采用四层板设计，由于PCB的设计技术性较强，这里就不再详述。
但需要注意的是一些使用廉价PCB生产的主板，由于其设计上的缺陷，往往存在着电磁泄漏和电磁感应，进而影响显示器正常显示甚至影响其他家电产品使用，这也是品牌主板和杂牌低价位主板的区别之一。
制作多层板，按照上述步骤制作只是单面板，即使两面加工也是双面板而已，但是我们常常可以发现自己手中的板卡是四层板或者六层板（甚至有8层板），这究竟是怎么制造出来的呢？
■如何分辨PCB层数？
厂商介绍，板卡的厚度都有一定规范，需要保证插进各种卡槽中，所以基本上四层板和六层板均会采用一样的厚度，只是六层板的基板会做得更薄些，所以一般四层板和六层板我们是无法分辨，下面介绍的是较为常规的方法，参考使用。
多层板的电路连接是通过埋孔和盲孔技术，主板和显示卡大多使用4层的PCB板，也有些是采用6、8层，甚至10层的PCB板。
要想看出是PCB有多少层，通过观察导孔就可以辩识，因为在主板和显示卡上使用的4层板是第1、第4层走线，其他几层另有用途（地线和电源）。
所以，同双层板一样，导孔会打穿PCB板。
如果有的导孔在PCB板正面出现，却在反面找不到，那么就一定是6/8层板了。
如果PCB板的正反面都能找到相同的导孔，自然就是4层板了。
小技巧：
将主板或显示卡对着光源，如果导孔的位置能透光，就说明是6/8层板；反之就是4层板。
第7页：
钻孔车间：
PCB板多层如何连接？
秘密探寻
现在PP是绝缘材料，主板有那么多层，我们如何实现层与层之间的互联？
我们在粘结多层板之前还需要钻孔！
钻了孔可以将电路板上下位置相应铜线对起来，然后让孔壁带铜，那么不是相当于导线将电路串联起来了吗？
这种孔我们称之为导通孔（Platinghole，简称PT孔）
车间的温度必须严格控制在15度以下。
这样做并不是为了创造什么舒适的工作环境，而是因为钻头的转速非常高，好像是每分钟几万转的样子。
这样高的速度，发热量很大，除了机器上安装了很多的水冷设备外，环境温度必须保证足够低。
三维座标精确到小数点后三位（单位mm），数控机床精度非常高，工人采用了人工装夹的方法，自然有一定误差，但机床完全数控，误差取决于机器本身的精度，在设计时PCB布线需要考虑到这一点。
板子上孔的大小是依照零件接脚的直径来决定。
如果板子上有不同类型接脚的零件，那么因为机器不能使用同一个钻头钻所有的洞，相对的比较耗时间，也代表制造成本相对提升。
数百孔的主板要加工足一个小时！
说到这里，读者又会产生疑问，那个多层板之间信号不是要导通吗？
这些孔需要钻孔机钻出来，现代钻孔机能钻出很小很小的孔和很浅的孔，一块主板上有成百上千个大小迥异深浅不一的孔，我们用高速钻孔机起码要钻一个多小时才能钻完。
钻完孔后，我们再进行孔电镀（该技术称之为镀通孔技术，Plated-Through-Holetechnology，PTH），让孔导通。
多钻头精密数控钻床，一排排整齐列兵演出非常有气势。
平面精度高达±3mil左右，这个东东国内售价单台就价值百万人民币！
钻头使用不久就需检测（是几次我需要再做进一步了解），因为磨损的钻头严重影响其寿命和钻孔精度，使用程度都用不同颜色表示。
很科学合理
看PCB厂有没有实力主要就看有多少台钻床了，一般称得上大厂的起码有百台以上。
这个“小小”车间就拥挤着46台，但这只是宝讯的一小部分而已！
在每摞待加工的PCB板上面，都覆盖了一块金属板，它的作用是保护PCB板，在加工时，帮助PCB板和钻头散热。
如果制作的是多层PCB板，并且里头包含埋孔或是盲孔的话，每一层板子在黏合前必须要先钻孔与电镀。
如果不经过这个步骤，那么就没办法互相连接了。
在根据钻孔需求由机器设备钻孔之后，孔璧里头必须经过电镀（镀通孔技术，Plated-Through-Holetechnology，PTH）。
在孔璧内部作金属处理后，可以让内部的各层线路能够彼此连接。
在开始电镀之前，必须先清掉孔内的杂物。
这是因为树脂环氧物在加热后会产生一些化学变化，而它会覆盖住内部PCB层，所以要先清掉。
清除与电镀动作都会在化学制程中完成。
如果PCB制作过程中铜皮敷着得不好，会有粘贴不牢现象，容易隐含短路或电容效应（容易产生干扰）。
PCB上的过孔也是必须注意的。
如果孔打得不是在正中间，而是偏向一边，就会产生不均匀匹配，或者容易与中间的电源层或地层接触，从而产生潜在短路或接地不良因素。
第8页：
万级无尘室与曝光组：
生产不容灰尘
用来曝光的万级无尘室，曝光机完成影像转移工作，为什么要在无尘室内进行呢？
原因是灰尘会折射光线，这必然会导致转移到干膜上的线路图失真。
更为严重的是灰尘颗粒会粘在板面上阻挡光照造成杂质断路或短路。
那么无尘室的灯光是黄色的，这又是为了什么？
原来感光干膜对黄光不敏感，不会曝光，这和照相底片不能暴露在阳光下而在暗室的小绿灯下却没事是一个道理。
如何把一张设计好的电路图纸，影印在主板上呢？
现在要进入的便是曝光组。
采用负片转印（Subtractivetransfer）方式将工作底片表现在金属导体上。
这项技巧是将整个表面铺上一层薄薄的铜箔，并且把多余的部份给消除。
首先，我们将板卡的线路设计用光刻机印成胶片。
压膜和对片，内部用UV紫外线爆光
把一种对特定光谱敏感而发生化学反应的感光干膜覆盖在基板上。
对PCB制造商的挑战是精细的导线及其空隔。
精细线的蚀刻决定于设备的条件和要蚀刻的铜箔厚度。
通过采用超薄的铜箔，可实现较高的合格率。
但在蚀刻精细线产品之前，设备必须设定。
干膜分两种，光聚合型和光分解型，光聚合型干膜在特定光谱的光照射下会硬化，从水溶性物质变成水不溶性，而光分解型则正好相反。
用光聚合型感光干膜先盖在基板上，上面再盖一层线路胶片让其曝光，曝光的地方呈黑色不透光，反之则是透明的（线路部分）。
通过胶片照射到感光干膜上，凡是胶片上透明通光的地方干膜颜色变深开始硬化，紧紧包裹住基板表面的铜箔，就像把线路图印在基板上一样，接下来我们经过显影步骤（使用碳酸钠溶液洗去未硬化干膜），让不需要干膜保护的铜箔露出来，这称作脱膜（Stripping）工序。
来我们再使用蚀铜液（腐蚀铜的化学药品）对基板进行蚀刻，没有干膜保护的铜全军覆没，硬化干膜下的线路图就这么在基板上呈现出来。
这整个过程有个叫法叫"影像转移"，它在PCB制造过程中占非常重要的地位。
主板生产需要大量进行焊接，如果直接焊接，会产生两个严重后果：
一、板卡表面铜线氧化，焊不上；二、线与线之间的间距实在太小，导致搭焊现象严重。
所以我们必须在整个PCB基板外面再包上一层保护层，这就是防焊漆，也就是俗称阻焊剂。
它对液态的焊锡不具有亲和力，并且在特定光谱的光照射下会发生变化而硬化，这个特性和干膜类似，我们看到的板卡颜色，其实就是防焊漆的颜色，如果防焊漆是绿色，那么板卡就是绿色，没有性能上的区别，也会根据厂商的需要进行安排。
PCB的可焊性表面可能影响模板印刷和元件贴装。
在一个测定PCB表面末道漆怎样影响模板印刷过程的试验中，选择了三种最流行的板的表面处理方法：
热空气焊锡均涂（HASL,hot-airsolderleveling）、有机可焊性保护层（OSP,organicsolderabilitypreservatives）和浸镍/金（immersionnickel/gold）。
室内温度必须保持在24±2℃、相对湿度40％～65％，这是为了保证PCB基板和底片的尺寸稳定。
因为板子和底片的组成材料都是有机高分子材料，对温湿度十分敏感。
只有整个生产过程中都在相同的温湿度下，才能保证板子和底片不会发生涨缩现象，所以现在的PCB工厂中生产区都装有中央空调控制温湿度。
如果超过温度极限，兼起报警器的作用。
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成
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