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PCBA测验全体过程介绍

印刷电路板,又称印制电路板,印刷线路板,常使用英文缩写PCB(Printedcircuitboard),是重要的电子部件,是电子元件的支撑体,是电子

印刷电路板,又称印制电路板,印刷线路板,常运用英文缩写PCB(Printed circuit board),是重要的电子部件,是电子元件的支撑体,是电子元器件线路衔接的提供者。因为它是选用电子印刷技能制作的,故被称为“印刷”电路板。

  在印制电路板呈现之前,电子元件之间的互连都是依托电线直接衔接而组成完好的线路。现在,电路面包板仅仅作为有用的试验东西而存在,而印刷电路板在电子工业中现已成了占有了肯定控制的位置。

  20世纪初,人们为了简化电子机器的制作,削减电子零件间的配线,下降制作本钱等长处,所以开端研讨以印刷的办法替代配线的办法。三十年间,不断有工 程师提出在绝缘的基板上加以金属导体作配线。而最成功的是1925年,美国的Charles Ducas 在绝缘的基板上印刷出线路图画,再以电镀的办法,成功树立导体作配线。

  直至1936年,奥地利人保罗·爱斯勒(Paul Eisler)在英国宣布了箔膜技能[1],他在一个收音机设备内选用了印刷电路板;而在日本,宫本喜之助以喷附配线法“メタリコン法吹着配线办法(特许 119384号)”成功申请专利。[2]而两者中Paul Eisler 的办法与如今的印刷电路板最为类似,这类做法称为减去法,是把不需求的金属除掉;而Charles Ducas、宫本喜之助的做法是只加上所需的配线,称为加成法。尽管如此,但因为其时的电子零件发热量大,两者的基板也难以合作运用[1],致使未有正式 的实用作,不过也使印刷电路技能更进一步。(洗衣机智能主版自动化测验体系)

  1941年,美国在滑石上漆上铜膏作配线,以制作近接信管。

  1943年,美国人将该技能很多运用于军用收音机内。

  1947年,环氧树脂开端用作制作基板。一起NBS开端研讨以印刷电路技能构成线圈、电容器、电阻器等制作技能。

  1948年,美国正式认可这个创造用于商业用途。

  自20世纪50年代起,发热量较低的晶体管很多替代了真空管的位置,印刷电路版技能才开端被广泛选用。而其时以蚀刻箔膜技能为干流[1]。

  1950年,日本运用玻璃基板上以银漆作配线;和以酚醛树脂制的纸质酚醛基板(CCL)上以铜箔作配线。
1951年,聚酰亚胺的呈现,便树脂的耐热性再进一步,也制作了聚亚酰胺基板。[1]

  1953年,Motorola开宣布电镀贯穿孔法的双面板。这办法也应用到后期的多层电路板上。[1]

  印刷电路板广泛被运用10年后的60年代,其技能也日益老练。而自从Motorola的双面板问世,多层印刷电路板开端呈现,使配线与基板面积之比更为进步。(ATE)

  1960年,V. Dahlgreen以印有电路的金属箔膜贴在热可塑性的塑胶中,造出软性印刷电路板。[1]

  1961年,美国的Hazeltine Corporation参阅了电镀贯穿孔法,制作出多层板。[1]

  1967年,宣布了增层法之一的“Plated-up technology”。[1][3]

  1969年,FD-R以聚酰亚胺制作了软性印刷电路板。[1]

  1979年,Pactel宣布了增层法之一的“Pactel法”。[1]

  1984年,NTT开发了薄膜回路的“Copper Polyimide法”。[1]

  1988年,西门子公司开发了Microwiring Substrate的增层印刷电路板。[1]

  1990年,IBM开发了“外表增层线路”(Surface Laminar Circuit,SLC)的增层印刷电路板。[1]

  1995年,松下电器开发了ALIVH的增层印刷电路板。[1]

  1996年,东芝开发了B2it的增层印刷电路板。[1]

  就在很多的增层印刷电路板计划被提出的1990年代晚期,增层印刷电路板也正式很多地被实用化,直至现在。(产线自动化测验)

  为大型、高密度的印刷电路板安装(PCBA, printed circuit board assembly)开展一个稳健的测验战略是重要的,以确保与规划的契合与功用。除了这些杂乱安装的树立与测验之外,单单投入在电子零件中的金钱或许是很 高的 – 当一个单元到最终测验时或许到达25,000美元。因为这样的高本钱,查找与修补安装的问题现在比其曩昔乃至是更为重要的进程。今日更杂乱的安装大约18 平方英寸,18层;在顶面和底面有2900多个元件;含有6000个电路节点;有超越20000个焊接点需求测验。

  在朗讯加快的制作工厂(N. Andover, MA),制作和测验艺术级的PCBA和完好的传送体系。超越5000节点数的安装对咱们是一个重视,因为它们现已挨近咱们现有的在线测验(ICT, in circuit test)设备的资源极限(图一)。咱们现在制作大约800种不同的PCBA或“节点”。在这800种节点中,大约20种在5000~6000个节点范 围。但是,这个数迅速增长。

  新的开发项目要求愈加杂乱、更大的PCBA和更严密的包装。这些要求应战咱们制作和测验这些单元的才能。更进一步,具有更小元件和更高节点数的更大电 路板或许将会持续。例如,现在正在画电路板图的一个规划,有大约116000个节点、超越5100个元件和超越37800个要求测验或承认的焊接点。这个 单元还有BGA在顶面与底面,BGA是紧接着的。运用传统的针床测验这个尺度和杂乱性的板,ICT一种办法是不或许的。

  在制作工艺,特别是在测验中,不断添加的PCBA杂乱性和密度不是一个新的问题。意识到的添加ICT测验夹具内的测验针数量不是要走的方向,咱们开端 调查可替代的电路承认办法。看到每百万探针不触摸的数量,咱们发现在5000个节点时,许多发现的过错(少于31)或许是因为探针触摸问题而不是实践制作 的缺点(表一)。因而,咱们着手将测验针的数量削减,而不是上升。尽管如此,咱们制作工艺的质量仍是评估到整个PCBA。咱们决议运用传统的ICT与X射 线分层法相结合是一个可行的解决计划。

  基材

  基材遍及是以基板的绝缘部分作分类,常见的质料为电木板、玻璃纤维板,以及各式的塑胶板。而PCB的制作商遍及会以一种以玻璃纤维、不织物料、以及树脂组成的绝缘部分,再以环氧树脂和铜箔压制成“黏合片”(prepreg)运用。

  而常见的基材及首要成份有:

  FR-1 ──酚醛棉纸,这基材通称电木板(比FR-2较高经济性)

FR-2 ──酚醛棉纸,

  FR-3 ──棉纸(Cotton paper)、环氧树脂

  FR-4 ──玻璃布(Woven glass)、环氧树脂

  FR-5 ──玻璃布、环氧树脂FR-6 ──毛面玻璃、聚酯

  G-10 ──玻璃布、环氧树脂

  CEM-1 ──棉纸、环氧树脂(阻燃)

  CEM-2 ──棉纸、环氧树脂(非阻燃)

  CEM-3 ──玻璃布、环氧树脂

  CEM-4 ──玻璃布、环氧树脂

  CEM-5 ──玻璃布、多元酯

  AIN ──氮化铝

  SIC ──碳化硅

  金属涂层 (FCT 自动化测验)

  金属涂层除了是基板上的配线外,也便是基板线路跟电子元件焊接的当地。此外,不同的金属也有不同的价钱,不同的会直接影响出产的本钱;不同的金属也有不同的可焊性、触摸性,也有不同的电阻阻值,也会直接影响元件的效能。

  常用的金属涂层有:

  铜

  锡

  厚度通常在5至15μm[4]

  铅锡合金(或锡铜合金)

  即焊料,厚度通常在5至25μm,锡含量约在63%[4]

  金

  一般只会镀在接口[4]

  银

  一般只会镀在接口,或以全体也是银的合金

  线路规划

  印制电路板的规划是以电子电路图为蓝本,完结电路运用者所需求的功用。印刷电路板的规划首要指地图规划,需求内部电子元件、金属连线、通孔和外部衔接 的布局、电磁维护、热耗散、串音等各种因素。优异的线路规划能够节省出产本钱,到达杰出的电路功用和散热功用。简略的地图规划能够用手艺完结,但杂乱的线 路规划一般也需求凭借计算机辅助规划(CAD)完结,而出名的规划软件有AutoCAD、OrCAD、PowerPCB、FreePCB等。 (功用测验)

  根本制作

  依据不同的技能可分为消除和添加两大类进程。

  减去法

  减去法(Subtractive),是运用化学品或机械将空白的电路板(即铺有完好一块的金属箔的电路板)上不需求的当地除掉,余下的当地便是所需求的电路。

  丝网印刷:把预先规划好的电路图制成丝网遮罩,丝网上不需求的电路部分会被蜡或许不透水的物料掩盖,然后把丝网遮罩放到空白线路板上面,再在丝网上油上不会被腐蚀的维护剂,把线路板放到腐蚀液中,没有被维护剂遮住的部份便会被蚀走,最终把维护剂整理。

  感光板:把预先规划好的电路图制在透光的胶片遮罩上(最简略的做法便是用打印机印出来的投影片),同理应把需求的部份印成不透明的色彩,再在空白线路板上涂上感光颜料,将 预备好的胶片遮罩放在电路板上照耀强光数分钟,除掉遮罩后用显影剂把电路板上的图画显示出来,最终如同用丝网印刷的办法相同把电路腐蚀。

刻印:运用铣床或雷射雕刻机直接把空白线路上不需求的部份除掉。

  加成法

  加成法(Additive),现在遍及是在一块预先镀上薄铜的基板上,掩盖光阻剂(D/F),经紫外光曝光再显影,把需求的当地显露,然后运用电镀把 线路板上正式线路铜厚增厚到所需求的标准,再镀上一层抗蚀刻阻剂-金属薄锡,最终除掉光阻剂(这制程称为去膜),再把光阻剂下的铜箔层蚀刻掉。

  积层法

  [1] 积层法是制作多层印刷电路板的办法之一。是在制作内层后才包上外层,再把外层以减去法或加成法所处理。不断重复积层法的动作,能够得到再多层的多层印刷电路板则为次序积层法。

  内层制作

  积层编成(即黏合不同的层数的动作)

  积层完结(减去法的外层含金属箔膜;加成法)

  钻孔

  减去法

  Panel电镀法

  全块PCB电镀

  在外表要保存的当地加上阻绝层(resist,防以被蚀刻)

  蚀刻

  去除阻绝层

  Pattern电镀法

  在外表不要保存的当地加上阻绝层

  电镀所需外表至必定厚度

  去除阻绝层

  蚀刻至不需求的金属箔膜消失

  加成法

  令外表粗糙化

  彻底加成法(full-additive)

  在不要导体的当地加上阻绝层

  以无电解铜组成线路

  部分加成法(semi-additive)

  以无电解铜掩盖整块PCB

  在不要导体的当地加上阻绝层

  电解镀铜

  去除阻绝层

  蚀刻至原在阻绝层下无电解铜消失

  增层法

  增层法是制作多层印刷电路板的办法之一,望文生义是把印刷电路板一层一层的加上。每加上一层就处理至所需的形状。

   ALIVH

  ALIVH(Any Layer InterstitialVia Hole,Any Layer IVA)是日本松下电器开发的增层技能。这是运用芳香族聚酰胺(Aramid)纤维布料为基材。

  把纤维布料浸在环氧树脂成为“黏合片”(prepreg)

  雷射钻孔

  钻孔中填满导电膏

  在外层黏上铜箔

  铜箔上以蚀刻的办法制作线路图画

  把完结第二进程的半成品黏上在铜箔上

  积层编成

  再不断重覆第五至七的进程,直至完结

  B2it

  [1]B2it(Buried Bump Interconnection Technology)是东芝开发的增层技能。

  先制作一块双面板或多层板

  在铜箔上印刷圆锥银膏

  放黏合片在银膏上,并使银膏贯穿黏合片

  把上一步的黏合片黏在第一步的板上

  以蚀刻的办法把黏合片的铜箔制成线路图画

  再不断重覆第二至四的进程,直至完结

  工业现状

  因为印制电路板的制作处于电子设备制作的后半程,因而被成为电子工业的下流工业。简直一切的电子设备都需求印制电路板的支撑,因而印制电路板是全球电 子元件产品中市场份额占有率最高的产品。现在日本、我国、台湾、西欧和美国为首要的印制电路板制作基地。

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