PCB分类、特点、工艺流程、检验与测试
PCB分类、特点和工艺流程
1 PCB分类
可按PCB用途、基材类型、结构等来分类,一般采用PCB结构来划分。
单面板
非金属化孔
双面板{金属化孔
银(碳)浆贯孔
四层板
常规多层板--六层板
多层板{ ……
刚性印制板--埋/盲孔多层板
积层多层板
平面板
单面板
印制板{挠性印制板--双面板
多层板
刚-挠性印制板
高频(微波)板
特种印制板--金属芯印制板
特厚铜层印制板
陶瓷印制板
埋入无源组件
集成组件印制板--埋入有源组件
埋入复合组件
2 特点
过去、现在和未来PCB之所以能得到越来越广泛地应用,因为它有很多的独特优点,概栝如下。
可高密度化。100多年来,印制板的高密度能够随着集成电路集成度提高和安装技术进步而发展着。
高可靠性。通过一系列检查、测试和老化试验等可保证PCB长期(使用期,一般为20年)而可靠地工作着。
可设计性。对PCB的各种性能(电气、物理、化学、机械等)的要求,可以通过设计标准化、规范化等来实现印制板设计,时间短、效率高。
可生产性。采用现代化管理,可进行标准化、规模(量)化、自动化等生产、保证产品质量一致性。
可测试性。建立了比较完整的测试方法、测试标准、各种测试设备与仪器等来检测并鉴定PCB产品的合格性和使用寿命。
可组装性。PCB产品既便于各种组件进行标准化组装,又可以进行自动化、规模化的批量生产。同时,PCB和各种组件组装的部件还可组装形成更大的部件、系统,直至整机。
⑺可维护性。由于PCB产品和各种组件组装的部件是以标准化设计与规模化生产的,因而,这些部件也是标准化的。所以,一旦系统发生故障,可以快速、方便、灵活地进行更换,迅速恢服系统工作。
当然,还可以举例说得更多些。如使系统小型化、轻量化,信号传输高速化等。
3 PCB生产工艺流程
PCB生产工艺流程是随着PCB类型(种类)和工艺技术进步与不同而不同和变化着。同时也随着PCB制造商采用不同工艺技术而不同的。这就是说可以采用不同的生产工艺流程与工艺技术来生产出相同或相近的PCB产品来。但是传统的单、双、多层板的生产工艺流程仍然是PCB生产工艺流程的基础。
3.1 单面板生产工艺流程
参见《现代印制电路基础》一书中第6页。
CAD或CAM CCL开料、钻定位孔
↓ ↓ ↓
开制冲孔模具 制丝网版────────────→印刷导电图形、固化
│ │ ↓
│ │ 蚀刻、去除印料、清洁
│ │ ↓
│ └──────────────→印刷阻焊图形、固化
│ │ ↓
│ └──────────────→印刷标记字符、固化
∣ ∣ ↓
∣ └──────────────→印刷组件位置字符、固化
∣ ↓
└────────────────────→钻冲模定位孔、冲孔落料
↓
电路检查、测试
↓
涂覆阻焊剂或OSP
↓
检查、包装、成品
3.2 孔金属化双面板生产工艺流程
参见《现代印制电路基础》一书中第8页。
CAD和CAM CCL开料/磨边
↓ ↓
—————————————————————→NC钻孔
│ ↓
│ 孔 金 属 化
│ (图形电镀)↓ ↓(全板电镀)
│ 干膜或湿膜法 掩孔或堵孔
—————————————————→(负片图形) (正片图形)
↓ ↓
电镀铜/锡铅 图形转移
↓ ↓
去膜、蚀刻 蚀刻
↓ ↓
退锡铅、镀插头 去膜、清洁
↓ ↓
印刷阻焊几剂/字符
↓
热风整平或OSP
↓
铣/冲切外形
↓
1 PCB分类
可按PCB用途、基材类型、结构等来分类,一般采用PCB结构来划分。
单面板
非金属化孔
双面板{金属化孔
银(碳)浆贯孔
四层板
常规多层板--六层板
多层板{ ……
刚性印制板--埋/盲孔多层板
积层多层板
平面板
单面板
印制板{挠性印制板--双面板
多层板
刚-挠性印制板
高频(微波)板
特种印制板--金属芯印制板
特厚铜层印制板
陶瓷印制板
埋入无源组件
集成组件印制板--埋入有源组件
埋入复合组件
2 特点
过去、现在和未来PCB之所以能得到越来越广泛地应用,因为它有很多的独特优点,概栝如下。
可高密度化。100多年来,印制板的高密度能够随着集成电路集成度提高和安装技术进步而发展着。
高可靠性。通过一系列检查、测试和老化试验等可保证PCB长期(使用期,一般为20年)而可靠地工作着。
可设计性。对PCB的各种性能(电气、物理、化学、机械等)的要求,可以通过设计标准化、规范化等来实现印制板设计,时间短、效率高。
可生产性。采用现代化管理,可进行标准化、规模(量)化、自动化等生产、保证产品质量一致性。
可测试性。建立了比较完整的测试方法、测试标准、各种测试设备与仪器等来检测并鉴定PCB产品的合格性和使用寿命。
可组装性。PCB产品既便于各种组件进行标准化组装,又可以进行自动化、规模化的批量生产。同时,PCB和各种组件组装的部件还可组装形成更大的部件、系统,直至整机。
⑺可维护性。由于PCB产品和各种组件组装的部件是以标准化设计与规模化生产的,因而,这些部件也是标准化的。所以,一旦系统发生故障,可以快速、方便、灵活地进行更换,迅速恢服系统工作。
当然,还可以举例说得更多些。如使系统小型化、轻量化,信号传输高速化等。
3 PCB生产工艺流程
PCB生产工艺流程是随着PCB类型(种类)和工艺技术进步与不同而不同和变化着。同时也随着PCB制造商采用不同工艺技术而不同的。这就是说可以采用不同的生产工艺流程与工艺技术来生产出相同或相近的PCB产品来。但是传统的单、双、多层板的生产工艺流程仍然是PCB生产工艺流程的基础。
3.1 单面板生产工艺流程
参见《现代印制电路基础》一书中第6页。
CAD或CAM CCL开料、钻定位孔
↓ ↓ ↓
开制冲孔模具 制丝网版────────────→印刷导电图形、固化
│ │ ↓
│ │ 蚀刻、去除印料、清洁
│ │ ↓
│ └──────────────→印刷阻焊图形、固化
│ │ ↓
│ └──────────────→印刷标记字符、固化
∣ ∣ ↓
∣ └──────────────→印刷组件位置字符、固化
∣ ↓
└────────────────────→钻冲模定位孔、冲孔落料
↓
电路检查、测试
↓
涂覆阻焊剂或OSP
↓
检查、包装、成品
3.2 孔金属化双面板生产工艺流程
参见《现代印制电路基础》一书中第8页。
CAD和CAM CCL开料/磨边
↓ ↓
—————————————————————→NC钻孔
│ ↓
│ 孔 金 属 化
│ (图形电镀)↓ ↓(全板电镀)
│ 干膜或湿膜法 掩孔或堵孔
—————————————————→(负片图形) (正片图形)
↓ ↓
电镀铜/锡铅 图形转移
↓ ↓
去膜、蚀刻 蚀刻
↓ ↓
退锡铅、镀插头 去膜、清洁
↓ ↓
印刷阻焊几剂/字符
↓
热风整平或OSP
↓
铣/冲切外形
↓
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nickwu (威望:4) (江苏 苏州) 电子制造 主管
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以上这些试验与评价的条件与方法将在PCB的生产过程、最终产品和产品老化(使用寿命)的试验与评价中,选择相关的项目进行试验与评价。
2 PCB产品的电气测试
这里所指的电气测试是PCB产品中“通”、“断”或“开”、“短”路的测试,以检验PCB产品中的网络状态,是否符合原PCB设计要求。由于PCB产品迅速高密度化,针床接触式的测试已走到了极限,今后必然要走向非触的测试方法上来。
各类PCB“通”、“断”测试如下图所示。
通用针床测试
有夹具测试
专用针床测试
接触式测试--移动探针(飞针)测试
无夹具测试
“开”“短”路测试--万能无夹具测试(UFT)
电子束测试
非接触式测试--离子束测试
光束测试或激光测试
2.1 接触式测试
2.1.1 有夹具的针床测试
通用针床测试。采用网格矩阵针床结构的测试,每个网格节点设有镀金弹簧针和弹簧针座,弹簧针座的一端呈圆形凹槽以便于测试夹具中的硬针顶入接触。另一端与开关电路卡连接。要求针尖与板面测试点的接触压力大于259克,方能保证接触良好。
网格节点尺寸已由2.54mm走向1.27mm、0.635mm、0.50mm,甚至小到0.30mm,故障率高,已到了极限。
专用针床测试。采用按PCB所需测试点与开关电路卡连接,从而省去了网格排列的测试针床,但必须制作专用的测试夹具。
同样地存在着高密度化带来的测试极限和损伤测试点问题。
2.1.2 无夹具测试
移动探针(飞针)测试。
它通过两面移动探针(多对)分别测试每个网格的“通”、“断”情况。由于是“串联”形式进行测试,比起针床的“并联”测试的速度来得慢,但能对高密度PCB板进行测试。如BGA和µ-BGA,甚至节距小到0.30mm也能胜任。但也存在着碰伤测试点问题。
万能无夹具测试(UFT)。测试头交错地以数组排布,形成双密度测试基底。如此高密度便能保证PCB无论按任何方向放置在测试平台上,测试点都能被2个以上测试头测试到。这种测试头密度可达每平方英寸11600个测试头。目前这种方法没有得到推广应用。
2.2 非接触式测试
电子束测试。这是靠采集二次发射电子来区别充电与非充电的测试点,从而来判断“开”、“短”路。其步骤如下:
对N网络中的某一节点测试盘充电(即N网络上有充电到一定的电压值);
用电子束探测此网络的其它节点,如果此节点测试不到二次发射电子,则此网络存在开路;
同时对N+1网络的节点进行测试,如果测试到二次发射电子,则表明N+1网络与N网络形成短路。
离子束测试。
光电测试或激光束测试。
总之,PCB产品质量是生产出来的,更确切地说是在生产过程中进行质量控制而生产出来的。PCB产品是经过很多任务序过程才生产出来的,所以PCB产品质量是各个生产工序生产质量综合的结果,如最终产品合格率是各个生产工序半成品合格率之积的结果。也就是说PCB产品质量好坏主要是由最差的生产工序、设备和操作人员等来决定的,这充分说明PCB产品在生产过程中的重要性。