PCB印制線路板流程及品質(zhì)管理分析

伍洋

（深圳市卓創(chuàng)通電子有限公司，廣東 深圳 518000）

0 引言

PCB印制電路板主要是在絕緣基材上建立元器件之間電氣連接，形成導(dǎo)電圖形與印制線路。在PCB電子設(shè)備生產(chǎn)過(guò)程中，PCB印制電路板是不可或缺的，它在集成電路電子元器件與電氣互聯(lián)方面也提供了技術(shù)上所要求的電氣特性，如特性抗阻等。

1 PCB印制電路板的制作概述

1.1 PCB印制電路板的基本概念

PCB印制電路板的原始材料一般為覆銅箔基板（基板），它屬于一種兩面都有銅質(zhì)材料的樹脂板，目前比較常用的板材帶好一般為FR-4。作為一種主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備的高檔次電子產(chǎn)品，其對(duì)于板材的要求極高。首先FR-4采用耐燃性板材結(jié)構(gòu)，在高溫下只會(huì)軟化、不會(huì)燃燒，其次它擁有Tg點(diǎn)，最后它的介電常數(shù)表現(xiàn)突出。這里所指代的Tg點(diǎn)被稱之為“玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化溫度點(diǎn)”，該溫度點(diǎn)關(guān)乎介電常數(shù)問(wèn)題，可以描述物質(zhì)的電特性量，即在高頻線路中信號(hào)的節(jié)制損失必然與基板材料相關(guān)，所以當(dāng)介質(zhì)損失較大時(shí)，吸收高頻信號(hào)、轉(zhuǎn)變?yōu)闊嶙饔玫哪芰υ綇?qiáng)。

1.2 PCB印制電路板的基板的基本設(shè)計(jì)要素

PCB印制電路板中的基板材質(zhì)頗為豐富，主要包括了鍍金板、OSP板、化銀板、化錫板、化金板以及噴錫板。這其中鍍金板的制作成本最高，且板材表現(xiàn)也最為穩(wěn)定，采用無(wú)鉛之制程技術(shù)流程，在某些高價(jià)值、高可靠度的電子產(chǎn)品中作為基板基礎(chǔ)材料而存在。其次是OSP板，它的制作成本最低，操作最簡(jiǎn)便，需要修改設(shè)備制造流程條件以，普及重工性內(nèi)容。在采用該類板材過(guò)程中，需要進(jìn)行高溫加熱并預(yù)覆蓋PAD保護(hù)膜，避免其焊錫性能降低。如基板在經(jīng)過(guò)二次回焊后，其要配合展開(kāi)一次DIP制程，確保有效解決DIP端焊接問(wèn)題。在采用化銀板過(guò)程中，它基本保留了銀所具有的極強(qiáng)遷移性，一旦發(fā)生漏電情況則會(huì)出現(xiàn)“沉鍍銀”，如此可滿足無(wú)鉛制程要求，它的可焊接性壽命時(shí)間遠(yuǎn)比OPS板更長(zhǎng)。

2 PCB印制電路板的設(shè)計(jì)制作基本概念

PCB印制電路板在設(shè)計(jì)制作過(guò)程中涉及諸多概念內(nèi)容，其中就包括了“層”“過(guò)孔”“絲印層”“SMD”“焊盤”“飛線”等。就以“層”為例，它能夠與許多軟件實(shí)現(xiàn)從圖、文、色彩等嵌套的有效融合，合成引入“層”，且“層”的概念并不虛擬，其印刷版材料中大量融入了各種銅箔層，可實(shí)現(xiàn)在電子線路元件中的有效密集安裝過(guò)程，在防干擾與布線層面都提出了特殊要求。目前某些PCB印制電路板設(shè)計(jì)過(guò)程中就采用了“多層焊盤”與“布線層設(shè)置”相關(guān)概念，在布線完成以后確保諸多連線終端都能配置焊盤，并添加器件庫(kù)內(nèi)容，如此彰顯“層”的概念作用。在PCB印制電路板設(shè)計(jì)制作過(guò)程中選用多層次印板，它就可以關(guān)閉某些未用層，簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)制作流程。另外看飛線，它遵循自動(dòng)布線技術(shù)流程，主要采用布線網(wǎng)絡(luò)連接，在調(diào)入元件過(guò)程中初步布局飛線命令，配合命令布局網(wǎng)絡(luò)連線的交叉狀況，同時(shí)調(diào)整元件位置，如此可獲得最大自動(dòng)布線布通率。而在手工補(bǔ)償階段，則主要補(bǔ)償“飛線”第二層次，配合導(dǎo)線連通網(wǎng)絡(luò)，如此能夠保證PCB印制電路板大批量動(dòng)線生產(chǎn)。在生產(chǎn)階段可以將飛線視為0歐阻值，稽核統(tǒng)一焊盤間距控制、設(shè)計(jì)電阻元件[1]。

3 PCB印制電路板的設(shè)計(jì)制作流程

PCB印制電路板的設(shè)計(jì)制作流程包含多點(diǎn)，首先是下料，在計(jì)算分析銅箔板厚度后調(diào)整加工尺寸，將大片板料切割成為不同規(guī)格要求的小塊板料，其工藝流程主要圍繞大料開(kāi)料機(jī)臺(tái)、開(kāi)料、圓角、洗板、下工序等展開(kāi)；在技術(shù)操作過(guò)程中首先規(guī)范自動(dòng)開(kāi)料機(jī)的檢查設(shè)定尺寸，避免出現(xiàn)開(kāi)錯(cuò)料情況；其次對(duì)內(nèi)層板開(kāi)料后的加標(biāo)記內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，避免出現(xiàn)混亂問(wèn)題；最后要在搬運(yùn)過(guò)程中避免擦花面板，防止氧化情況出現(xiàn)，同時(shí)在焗爐開(kāi)機(jī)之前對(duì)溫度設(shè)定值進(jìn)行檢查。

PCB印制電路板下料工藝流程，結(jié)合PCB印制電路板分析其下料工藝流程，明確設(shè)備價(jià)值作用，分析自動(dòng)開(kāi)料機(jī)的大料切割與細(xì)料分配過(guò)程。這其中要采用到磨圓角機(jī)將板角尖端定性。另外要結(jié)合板機(jī)粉塵雜質(zhì)風(fēng)干處理過(guò)程進(jìn)行分析，對(duì)焗爐爐板進(jìn)行有效處理定性，并做好相應(yīng)標(biāo)記，提高設(shè)備生產(chǎn)應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)然，考慮到PCB的生產(chǎn)過(guò)程較為復(fù)雜，它涉及的工藝范圍較廣，從簡(jiǎn)單的機(jī)械加工到復(fù)雜的機(jī)械加工，有普通的化學(xué)反應(yīng)，還有光化學(xué)、電化學(xué)、熱化學(xué)等工藝，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)CAM等多方面的知識(shí)。而且在生產(chǎn)過(guò)程中工藝問(wèn)題很多，且會(huì)時(shí)時(shí)遇見(jiàn)新的問(wèn)題，而部分問(wèn)題在沒(méi)有查清原因前就消失了，由于其生產(chǎn)過(guò)程是一種非連續(xù)的流水線形式，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出問(wèn)題都會(huì)造成全線停產(chǎn)或大量報(bào)廢的后果，即印刷線路板如果報(bào)廢是無(wú)法回收再利用的。在此過(guò)程中需要?jiǎng)?chuàng)建元件庫(kù)，確保元件焊接多層板面，優(yōu)化元器互連幾何圖形有效優(yōu)化，同時(shí)建立多層板幾何特性分析機(jī)制，形成電原理圖與印制板上元件連線對(duì)應(yīng)關(guān)系。

在鉆孔設(shè)計(jì)制作過(guò)程中，需要在線路板上鉆通孔或者盲孔，并建立層層之間的通道，其工藝流程中包含了雙面板，要在鉆孔過(guò)程中建立多層板，并設(shè)置Fixtur于機(jī)臺(tái)之上，檢查相關(guān)工序內(nèi)容，優(yōu)化設(shè)備用途，主要對(duì)鉆機(jī)線路板鉆孔問(wèn)題進(jìn)行分析。具體來(lái)講，就是要正確取拿鉆阻，搬運(yùn)生產(chǎn)板時(shí)應(yīng)避免污染鉆阻與線路板受到污染。同時(shí)建立拖板、摔板、板上齊板現(xiàn)象，避免出現(xiàn)線路板擦花問(wèn)題。同時(shí)要對(duì)鉆阻孔徑、孔數(shù)、孔位置、內(nèi)層偏移多層板等進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。另外，要做好沉銅操作，對(duì)孔內(nèi)非導(dǎo)體部分的無(wú)電鍍方式進(jìn)行調(diào)整，發(fā)揮孔鍍上銅面的導(dǎo)通作用，配合電鍍方式加厚孔，體現(xiàn)工序中內(nèi)層壓板、鉆孔后電鍍化學(xué)操作方法的應(yīng)用便捷性。主要來(lái)講就是采用全板電鍍方法來(lái)設(shè)計(jì)一次銅結(jié)構(gòu)，確保通孔導(dǎo)電銅一層厚度在0.2～0.6mm。在補(bǔ)足一次銅孔以及面銅線路厚度后，還需要有效增加電鍍銅附著力，確保形成線路上的scum剝離，確保咬銅線路上銅粗糙度控制到位，易于展開(kāi)電鍍操作。在去除銅線路氧化膜過(guò)程中需要鍍二次銅，增加銅厚度[2]。

隨后進(jìn)行綠漆操作，它主要是為了保護(hù)電路板上線路，避免出現(xiàn)刮傷所造成的短路、斷路現(xiàn)象問(wèn)題，同時(shí)做好防焊工作。具體來(lái)講就是要在電路板上涂上一層保護(hù)膜，即防焊綠漆，如此可以達(dá)到美化面板的良好效果。其處理流程包括了前處理、涂布印刷、曝光、顯影、熱烘等等操作，主要將印刷過(guò)的綠漆油板浸入熔錫之中，同時(shí)采用高速熱風(fēng)將孔中填錫有效吹出，同時(shí)保留孔壁、板面上的一層焊錫。

在外型加工過(guò)程中，需要基于多片展開(kāi)工作排板，按照客戶規(guī)格分切SLOT內(nèi)槽，做好切型、斜邊、清洗以及檢驗(yàn)工作。然后進(jìn)行E-Test電測(cè)試。如果對(duì)檢查板設(shè)計(jì)并進(jìn)行測(cè)試，必須檢查板內(nèi)是否存在短路、斷路問(wèn)題，對(duì)于不良板需要及時(shí)分開(kāi)處理。另外在出貨之前也要進(jìn)行一次檢驗(yàn)工作，配合E-T測(cè)試展開(kāi)最終品質(zhì)檢驗(yàn)，確保人員檢驗(yàn)分類到位，同時(shí)檢測(cè)出貨品質(zhì)，強(qiáng)化檢驗(yàn)品質(zhì)，即出貨檢驗(yàn)[3]。

4 PCB印制電路板的質(zhì)量管理工作

確保電路獲得最佳性能，分析元器件布線與導(dǎo)線布設(shè)重要價(jià)值，同時(shí)建立符合抗干擾設(shè)計(jì)的相關(guān)技術(shù)內(nèi)容。例如在PCB質(zhì)量管理布局方面，需要首先了解PCB尺寸大小，如果PCB尺寸過(guò)大，印制線條過(guò)長(zhǎng)，則阻抗相應(yīng)增加，抗噪聲能力逐漸降低，但生產(chǎn)成本會(huì)相應(yīng)增加。如果PCB尺寸過(guò)小，則會(huì)導(dǎo)致電子產(chǎn)品成本過(guò)小、散熱不佳，且容易受到臨近線條干擾。所以在確定PCB尺寸過(guò)程中需要確定特殊元件位置，有效減少分布參數(shù)相互之間的干擾作用，同時(shí)印制板定位孔與固定支架位置。大體來(lái)說(shuō)，要參考電路功能單元對(duì)電路全部元器件進(jìn)行合理布局，滿足相關(guān)質(zhì)量管理要求：必須按照電路流程安排不同功能背景下電路單元的合理位置，對(duì)電路中的全部元器件進(jìn)行合理布局，并滿足電路流程安排不同功能電路單元位置，確保高頻工作電路下元器件之間分布參數(shù)被有效考量；利用元器件平行排列，確保PCB印制電路板設(shè)計(jì)美觀，裝焊簡(jiǎn)易化，同時(shí)展開(kāi)批量生產(chǎn)過(guò)程。在電路板邊緣元器件控制方面，需要保證電路板邊緣≤2mm，同時(shí)將電路板的最佳形狀控制為矩形，長(zhǎng)寬比控制在3:2以及4:3，同時(shí)充分考量電路板所受到的力學(xué)強(qiáng)度問(wèn)題。

另外也要結(jié)合退藕電容配置PCB，確保印制電路板各個(gè)關(guān)鍵部位配置到位，形成一般配置原則，做好質(zhì)量管理工作。要在4～8個(gè)芯片上布置1～10pF電容，對(duì)于抗噪能力較弱、電源變換較大器件需要采用RAM/ROM存儲(chǔ)器件，配合芯片電源線、地線建立直接接入退藕電容，同時(shí)配合RC電路來(lái)吸收放電電流。在CMOS輸入阻抗較高情況下，需要分析易受感應(yīng)問(wèn)題，同時(shí)對(duì)接地端電源進(jìn)行接正處理[4]。

5 結(jié)語(yǔ)

PCB印制線電路板在設(shè)計(jì)流程與品質(zhì)管理方面需要有效解決焊接工藝質(zhì)量問(wèn)題，避免留下安全隱患，保證焊點(diǎn)最小距離控制在合理范圍內(nèi)，同時(shí)分析人工鉆孔與數(shù)控鉆孔等技術(shù)性問(wèn)題，有效規(guī)避腐蝕不均勻問(wèn)題。誠(chéng)如本文中所論述，即應(yīng)該在多點(diǎn)技術(shù)內(nèi)容上進(jìn)行有效把控，全面增大PCB印制線電路板的地線面積增大與抗干擾能力。