一種內(nèi)層薄板載板的設(shè)計(jì)探討

文/吳柳松 張軍杰 廖潤(rùn)秋 夏國(guó)偉

0 引言

隨著電子工業(yè)的發(fā)展，電子產(chǎn)品的市場(chǎng)需求呈現(xiàn)短、小、輕、薄的變化趨勢(shì)，電子元器件載體PCB（印制電路板）的厚度也越來(lái)越薄，內(nèi)層芯板厚度由以前的0.8mm 到0.2mm，再由0.2mm 到0.075mm，甚至更小到0.03mm。而PCB 水平線制程能力，一般要求大于0.075mm，因?yàn)榈陀?.075mm 厚度的芯板在走線過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)卡板異常,造成在制品不良報(bào)廢，影響內(nèi)層芯板的加工制作合格率。因此，低于0.075mm 的芯板水平線要規(guī)避卡板風(fēng)險(xiǎn),需要借助能運(yùn)載引導(dǎo)過(guò)水平線的載板,才可正常生產(chǎn)作業(yè)。芯板內(nèi)層的載板設(shè)計(jì)制作，目前生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)使用的可分為兩種：一種為條形設(shè)計(jì)，稱(chēng)為引導(dǎo)板；另一種為框型設(shè)計(jì)，稱(chēng)為引導(dǎo)框。引導(dǎo)板與引導(dǎo)框一旦設(shè)計(jì)成型后固定了尺寸，只能滿足一種規(guī)格尺寸的PCB 生產(chǎn)使用，不可隨PCB 的尺寸變化而作相應(yīng)的調(diào)整。芯板載板因自身的局限性，已不能滿足生產(chǎn)日益增長(zhǎng)、產(chǎn)品尺寸不斷變化的需求，因此需要設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)出一種可依據(jù)PCB 的尺寸變化而調(diào)整自身尺寸，多功能地滿足實(shí)際產(chǎn)品尺寸需求的載板，此種載板實(shí)用廣泛，稱(chēng)為“萬(wàn)能載板”。本文主要介紹一種內(nèi)層薄板載板制作技術(shù)，從外形設(shè)計(jì)、使用說(shuō)明等方面給出一套可行的解決技術(shù)方案。

1 技術(shù)難點(diǎn)

在PCB 內(nèi)層水平線作業(yè)中，芯板越來(lái)越薄造成的卡板問(wèn)題，會(huì)給產(chǎn)品帶來(lái)不同程度的損壞，產(chǎn)生不良品。不良品包括有輕微的折角、破角，甚至是撕裂和嚴(yán)重變形等（見(jiàn)圖1至圖3），過(guò)程質(zhì)量控制人員依據(jù)品質(zhì)規(guī)范，判定出不能繼續(xù)用在后制程生產(chǎn)并采取報(bào)廢處理?？ò逯苯佑绊慞CB 內(nèi)層品質(zhì)良率。

圖1 0.127mm芯板折角

圖2 0.075mm芯板破角

圖3 0.050mm芯板撕裂開(kāi)

內(nèi)層卡板不良要從制程工藝上改善，從設(shè)備上優(yōu)化調(diào)整：原滾輪間距由10mm～20mm 調(diào)整為滾輪片錯(cuò)位交叉重疊5%～10%的無(wú)間距設(shè)計(jì)，預(yù)防薄板掉落卡板；滾輪片直徑從40mm，調(diào)整為30mm，加大設(shè)備運(yùn)載動(dòng)力，保持流速順暢；滾輪片的寬度由4mm 增大為8mm，增大與板面接觸面積，減少壓強(qiáng)。其目的是薄板在走線時(shí)消除滾輪在板面上留下印痕造成品質(zhì)影響。此外，在不影響生產(chǎn)品質(zhì)的前提下，還可調(diào)整合適的水平線作業(yè)參數(shù)，以適合薄板正常生產(chǎn)作業(yè)。但設(shè)備改善后，依然不能規(guī)避掉更薄芯板過(guò)線的卡板風(fēng)險(xiǎn)，預(yù)防薄板卡板，標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序規(guī)定了薄板作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：板厚≤3mil（0.075mm） H/H 的必須使用載板輔助過(guò)線作業(yè)，嚴(yán)禁直接上線生產(chǎn)。

其中，引導(dǎo)板使用是把內(nèi)層芯板與引導(dǎo)板放在平整的桌面上，選擇PCB 一邊與引導(dǎo)板一長(zhǎng)邊相并對(duì)齊，再分別在兩端與中間依次均勻貼上防腐耐高溫的綠色塑料膠帶（寬度：25mm，長(zhǎng)度：30mm～40mm）。

引導(dǎo)框的使用則選擇內(nèi)層芯板與適合尺寸引導(dǎo)框放在平整的桌面上，把PCB 放進(jìn)引導(dǎo)框內(nèi)，再分別在四角及中間依次均勻貼上防腐耐高溫的綠色塑料膠帶，如圖4所示。

綜上所述，PCB內(nèi)層芯板薄板,板厚低于0.075mm時(shí)，使用引導(dǎo)板或引導(dǎo)框輔助過(guò)水平線作業(yè)，尤其是在數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（DES）聯(lián)線設(shè)備。但是，每種不同料號(hào)產(chǎn)品板的尺寸不一致，更換料號(hào)時(shí)應(yīng)選用與之匹配尺寸的引導(dǎo)板或引導(dǎo)框，引導(dǎo)板或引導(dǎo)框必須準(zhǔn)備多種不同尺寸的儲(chǔ)備量供選用，這無(wú)形中出現(xiàn)庫(kù)存增加的生產(chǎn)資源浪費(fèi)。為此，萬(wàn)能載板應(yīng)運(yùn)而生。

圖4 引導(dǎo)板與引導(dǎo)框的使用方法

2 萬(wàn)能載板設(shè)計(jì)

2.1 紐扣型萬(wàn)能載板

載板設(shè)計(jì)以使用方便、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)易、操作靈活為宗旨。在引導(dǎo)框的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)創(chuàng)新,設(shè)計(jì)過(guò)程把引導(dǎo)框從中分對(duì)開(kāi),分成上下引導(dǎo)框體兩部分，并在斷開(kāi)保留足夠處長(zhǎng)度，以供后續(xù)依據(jù)生產(chǎn)需要把斷開(kāi)處銜接起來(lái)，保證滿足芯板不同尺寸的需求。上下引導(dǎo)框體銜接處采用紐扣設(shè)計(jì)，上下緊密結(jié)合，防滑加固引導(dǎo)框?yàn)檎w，使之成為一個(gè)完整穩(wěn)固的內(nèi)層芯板載板。為方便使用操作，紐扣設(shè)計(jì)有單列型和多列型，單列紐扣型設(shè)計(jì)如圖5所示。

其中，上引導(dǎo)框的滑動(dòng)邊3或5設(shè)有多個(gè)紐扣，上引導(dǎo)框的滑動(dòng)邊2和4設(shè)有與紐扣相對(duì)應(yīng)的扣槽，紐扣可卡進(jìn)扣槽中鎖緊。上引導(dǎo)框的滑動(dòng)邊和下引導(dǎo)框的滑動(dòng)邊重疊部分采用紐扣式的設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)防滑移動(dòng)，并依據(jù)生產(chǎn)板尺寸調(diào)整好引導(dǎo)框?qū)挾龋诮佑|兩端處使用膠帶纏繞兩圈加以固定，增強(qiáng)其穩(wěn)固性。紐扣和扣槽的直徑為滑動(dòng)邊寬度的三分之一，其相應(yīng)的凸起高度和凹下深度為滑動(dòng)邊厚度的二分之一，紐扣式的設(shè)計(jì)數(shù)量≥10個(gè)，其間距為2cm～5cm，實(shí)際需要的個(gè)數(shù)可相應(yīng)調(diào)整。

紐扣型萬(wàn)能載板設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù)如表1所示，實(shí)際設(shè)計(jì)尺寸數(shù)據(jù)可依據(jù)生產(chǎn)需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

2.2 凸凹槽型萬(wàn)能載板

萬(wàn)能載板的銜接部分設(shè)計(jì)為凸凹槽型如圖6所示。其中，下引導(dǎo)框的滑動(dòng)邊3或5設(shè)有凸臺(tái)，上引導(dǎo)框的滑動(dòng)邊2和4設(shè)有與紐扣相對(duì)應(yīng)的凹槽，凸臺(tái)可卡進(jìn)凹槽中進(jìn)行固定緊。上引導(dǎo)框的滑動(dòng)邊和下引導(dǎo)框的滑動(dòng)邊重疊部分采用凸凹槽式的設(shè)計(jì)，以實(shí)現(xiàn)防滑移動(dòng)，并依據(jù)生產(chǎn)板尺寸調(diào)整好引導(dǎo)框?qū)挾?，在兩端接觸處使用膠纏繞兩圈帶固定，增強(qiáng)其穩(wěn)固性。具體的，凸凹槽的寬度為滑動(dòng)邊寬度的三分之一，其相應(yīng)的凸起高度和凹下深度為滑動(dòng)邊厚度的二分之一，凸凹槽長(zhǎng)度設(shè)計(jì)200mm～400mm；也可多列凹槽設(shè)計(jì)，其間距依據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)即可。凸凹槽型萬(wàn)能載板設(shè)計(jì)參數(shù)如表2所示，實(shí)際依據(jù)生產(chǎn)需要可調(diào)整。

圖5 單列紐扣型萬(wàn)能載板的設(shè)計(jì)外形

表1 紐扣型萬(wàn)能載板設(shè)計(jì)參數(shù)

圖6 凸凹槽型萬(wàn)能載板的設(shè)計(jì)外形

2.3 匣形萬(wàn)能載板

萬(wàn)能載板銜接部分設(shè)計(jì)為匣形，其設(shè)計(jì)特點(diǎn)使引導(dǎo)框結(jié)合部分更牢固（見(jiàn)圖7）。其中，凸塊7為“工”型設(shè)計(jì)，凹槽6空隙部分為 “T”型與“工”型凸塊7相匹配?！肮ぁ毙屯箟K和“T”型凹槽的配合可以使上引導(dǎo)框2或4和下引導(dǎo)框3或5結(jié)合，朝一個(gè)方向滑動(dòng)調(diào)整引導(dǎo)框所需合適的寬度，然后在結(jié)合兩端各處使用膠帶纏繞2～3圈，固定防滑，起到引導(dǎo)框整體穩(wěn)固，安全使用。匣形萬(wàn)能載板設(shè)計(jì)參數(shù)如表2所示。

表2 凸凹槽型萬(wàn)能載板設(shè)計(jì)參數(shù)

圖7 匣形萬(wàn)能載板的設(shè)計(jì)外形

表3 匣形萬(wàn)能載板設(shè)計(jì)參數(shù)

綜上所述，萬(wàn)能載板的設(shè)計(jì)依據(jù)上下引導(dǎo)框兩分體連接方式不同，有紐扣型、凸凹槽型和匣形，依據(jù)實(shí)際尺寸而做適合調(diào)整，其調(diào)整后組成一個(gè)固定的引導(dǎo)框供生產(chǎn)使用；生產(chǎn)板作業(yè)完后，可拆除開(kāi)，重新組裝新尺寸，循環(huán)重復(fù)使用，達(dá)到節(jié)省物料、方便高效。其組裝如圖8所示。

圖8 萬(wàn)能載板的組合使用

PCB 內(nèi)層薄板萬(wàn)能載板一般使用材質(zhì)為聚氯乙烯（PVC）的材料，也可用適合尺寸的玻璃纖維布（FR4）基板蝕刻完成銅箔來(lái)制作，實(shí)際制作時(shí)應(yīng)選擇抗腐蝕、不易變形的材料。

PCB 內(nèi)層薄板載板在使用過(guò)程中也會(huì)遇到芯板只能三邊接觸到引導(dǎo)框，通過(guò)采取四角及中間貼膠帶，可以正常生產(chǎn)。為保證品質(zhì)，預(yù)防卡板風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)采取內(nèi)層前處理，對(duì)DES 和棕化水平線的各段噴淋壓力，在不影響品質(zhì)的前提下需要適當(dāng)調(diào)小，以能制作同等厚度產(chǎn)品薄板過(guò)線測(cè)試無(wú)滾輪印為佳；對(duì)烘干段，熱風(fēng)刀功率適當(dāng)調(diào)小，以可吹干板面水分為宜，避免正常吹風(fēng)把薄板損壞從而造成不良品出現(xiàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

PCB 內(nèi)層薄板載板在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)依據(jù)材料、實(shí)際的使用需求來(lái)選擇相應(yīng)的制作尺寸方式，也可根據(jù)PCB 制程能力需求來(lái)選擇相應(yīng)的設(shè)計(jì)。綜上，不同的載板銜接部分設(shè)計(jì)有自己的特點(diǎn)：紐扣型和凹凸槽型設(shè)計(jì)相對(duì)較簡(jiǎn)易，制作簡(jiǎn)便，實(shí)際制作數(shù)據(jù)可依據(jù)需要調(diào)整，只要可滿足生產(chǎn)需求即可;而匣設(shè)計(jì)相對(duì)上述兩種設(shè)計(jì)較復(fù)雜，制作步驟稍多，實(shí)際制作數(shù)據(jù)可依據(jù)需要調(diào)整，滿足生產(chǎn)需求即可。