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[Nordic] PCB板子注塑工艺的流程分享

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发表于 昨天 13:07 | 显示全部楼层 |阅读模式

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首先需要明确一个核心前提:常规 PCB(印刷电路板)本身不采用 “注塑工艺” 制造,其核心制造是 “蚀刻、焊接元器件” 等电子工艺;而 “注塑” 通常用于将 PCB 与塑料外壳 / 结构件整合(即 “PCB 注塑封装” 或 “嵌件注塑”),目的是保护 PCB 及元器件、形成最终产品结构。以下从工艺流程、胶体流动范围两个维度详细说明:
一、PCB 注塑封装(嵌件注塑)的核心流程PCB 注塑封装本质是 “将已焊接元器件的 PCB 作为‘嵌件’,嵌入模具中,通过注塑机将熔融胶体注入模具,冷却后形成包裹 / 固定 PCB 的塑料结构”,常见于传感器、连接器、小型控制模块等产品。完整流程可分为 5 大阶段,具体如下:
1. 前期准备阶段:确保 PCB 与模具适配
  • PCB 预处理:完成 PCB 的常规制造(蚀刻线路、焊接电阻、电容、芯片、连接器等元器件),并进行清洁(去除助焊剂残留)、干燥(避免注塑时水汽导致胶体气泡);部分场景会在 PCB 边缘钻孔或设计定位槽,用于后续在模具中固定。
  • 元器件防护确认:检查元器件耐温性(注塑时胶体温度通常为 150-300℃,需确保元器件耐温≥胶体熔融温度,如陶瓷电容、芯片通常满足,但若有热敏元件需提前做隔热处理)、密封性(避免胶体渗入元器件内部)。
  • 模具设计与制造:根据产品结构需求,设计专用注塑模具 —— 模具内会预留 “PCB 嵌件槽”(精准匹配 PCB 尺寸,确保固定不偏移)、“胶体流道”(引导熔融胶体填充模具型腔)、“排气孔”(排出型腔空气,避免气泡)。
2. 嵌件定位阶段:固定 PCB,防止注塑时移位
  • 将预处理后的 PCB 精准放入模具的 “嵌件槽” 中,通过模具内的定位针、卡扣或真空吸附装置固定 PCB 位置;
  • 关键要求:PCB 的线路面、元器件需与模具型腔保持预设间隙(即 “胶体包裹层厚度”,通常 0.5-3mm),且元器件不得接触模具内壁(避免注塑压力压损元器件)。
3. 注塑成型阶段:熔融胶体填充模具型腔
  • 胶体熔融:将颗粒状的热塑性塑料(常用胶体材料:ABS、PC、PA66、PBT 等,根据耐温、绝缘、强度需求选择)加入注塑机料筒,通过料筒加热(150-300℃)和螺杆搅拌,将塑料熔化为流动性的 “熔融胶体”。
  • 高压注射:注塑机螺杆以高压(通常几十至几百 MPa)将熔融胶体推入模具的 “流道”,胶体沿流道快速填充模具的 “型腔”(即最终产品的塑料结构空间)。
  • 保压冷却:胶体填满型腔后,螺杆保持一定压力(“保压”),防止型腔中胶体因冷却收缩出现凹陷;同时模具通过冷却水循环降温,使熔融胶体在型腔内凝固为固体塑料。
4. 脱模与后处理阶段:取出成品并修整
  • 脱模:待胶体完全凝固后,模具打开(“开模”),通过顶针等装置将 “PCB + 固化塑料” 的成品从模具中推出(“脱模”)。
  • 后处理:去除成品上的多余塑料(如流道残留、飞边),部分场景需进行表面处理(如打磨、喷漆);最后对成品进行电气测试(检查 PCB 线路通断、元器件功能是否正常)和外观检查(确认塑料无气泡、开裂)。
5. 检验与入库阶段:确保产品合格
  • 对成品进行 100% 或抽样检验,包括:电气性能(如导通性、绝缘电阻)、机械性能(如塑料与 PCB 的结合强度)、外观(无缺陷);
  • 合格产品入库,不合格产品分析原因(如模具偏移、胶体温度异常)并返工。
二、注塑胶体是否会流过 PCB 及元器件?答案取决于模具设计和 PCB 的 “保护需求”,核心原则是 “胶体仅填充模具型腔,不覆盖 PCB 需暴露的区域,不渗入元器件内部”,具体分为以下两种情况:
1. 胶体 “会流过 / 包裹”PCB 的部分区域,但有明确限制
  • 包裹范围:胶体仅流过 PCB 的 “非功能区域”(如边缘、空白区域),并包裹 PCB 的 “需保护区域”(如线路密集区、易受冲击的元器件)—— 目的是通过塑料实现绝缘、防摔、防潮湿的保护作用。
  • 关键限制:
    • 不会覆盖 PCB 上 “需暴露的功能区”:如连接器接口、按键触点、传感器探头、测试点等,这些区域在模具设计时会预留 “避让槽” 或 “凸台”,胶体无法流入,确保成品能正常与外部设备连接或实现功能。
    • 不会流过 PCB 的 “线路面”?不绝对 —— 若线路面无需暴露且需保护,胶体可覆盖线路面(但需确保胶体绝缘性良好,不导致线路短路);若线路面有暴露接口,则仅包裹非接口区域。

2. 胶体 “不会流过 / 接触” 电子元器件的核心区域
  • 元器件保护逻辑:模具设计时会针对元器件的形状预留 “避让空间”(即 “元器件型腔”),胶体仅填充元器件周围的间隙,不会直接流过元器件的 “功能本体”(如芯片的引脚、电容的电极、传感器的敏感元件)。
    • 例:若 PCB 上有一个芯片,模具会为芯片设计一个与芯片尺寸匹配的 “凹槽”,胶体仅填充凹槽周围的空间,芯片本体不与胶体直接接触(或仅胶体覆盖芯片的非引脚区域,引脚暴露以实现电气连接)。
  • 特殊情况:若元器件本身需完全密封保护(如防水传感器),则模具会设计为胶体完全包裹元器件,但需确保元器件为 “密封型”(如 IP67 级元器件),胶体不会渗入元器件内部(否则会导致元器件失效)。
3. 避免胶体异常流过的关键设计为防止胶体误流到 PCB 功能区或元器件,模具和 PCB 设计会做以下防护:

  • 模具:设置 “挡胶筋”(阻挡胶体流向暴露区域)、“密封环”(防止胶体渗入元器件缝隙);
  • PCB:在需暴露区域贴 “高温胶带” 或 “硅胶塞”(注塑时阻挡胶体,脱模后去除),或设计 “凸台”(物理阻挡胶体)。
三、补充:常见误区澄清
  • 误区 1:PCB 制造用注塑工艺
    错误。PCB 的核心是 “绝缘基板(如 FR-4 环氧树脂板)+ 金属线路(铜箔蚀刻形成)”,制造过程无注塑步骤;注塑仅用于 PCB 的 “后续封装”,即与塑料结构整合。
  • 误区 2:胶体一定会覆盖所有元器件
    错误。是否覆盖元器件取决于产品需求:若元器件需散热(如功率芯片),则模具会预留散热通道,胶体不覆盖;若元器件需防水,则胶体完全包裹(但需元器件本身耐密封)。
  • 误区 3:胶体流过 PCB 会导致短路
    不会。注塑用胶体均为绝缘材料(如 ABS、PC),即使覆盖 PCB 线路,也不会导致线路短路;且模具设计会确保胶体不接触线路的 “裸露焊点”(或焊点本身有绝缘涂层)。


综上,PCB 的 “注塑工艺” 本质是 “嵌件注塑封装”,流程围绕 “PCB 定位 - 胶体注射 - 冷却脱模” 展开;胶体仅在模具型腔范围内流动,会包裹 PCB 的需保护区域,但不覆盖功能暴露区,也不会流过元器件的核心功能部分,核心是通过模具设计实现 “保护与功能兼顾”。

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