印制板（PCB）的工藝選型

一、PCB的由來(lái)

印制電路板又稱印刷電路板、印刷線路板，簡(jiǎn)稱印制板，英文簡(jiǎn)稱PCB（Printed Circuit Board）或PWB（Printed Wiring Board）。它以絕緣板為基材，切成一定尺寸，其上至少附有一個(gè)導(dǎo)電圖形，并布有孔（如元件孔、緊固孔、金屬化孔等），用以安裝電子元器件并實(shí)現(xiàn)電子元器件之間的相互連接。作為現(xiàn)代電子產(chǎn)品的基本部件之一，印制板廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品中，小到電子手表、計(jì)算器，大到計(jì)算機(jī)、通信電子設(shè)備、軍用/航天系統(tǒng)等，只要有電子元器件，就離不開印制電路板。

印制電路板的創(chuàng)造者是奧地利人保羅·愛斯勒（Paul Eisler）。1936年，他首先在收音機(jī)里采用了印制電路板。1943年，美國(guó)人將該技術(shù)運(yùn)用于軍用收音機(jī)。1948年，美國(guó)正式認(rèn)可此發(fā)明并用于商業(yè)用途。自20世紀(jì)50年代中期起，印制電路板才開始被廣泛運(yùn)用。

印制電路板具有導(dǎo)電線路和絕緣底板的雙重作用。它可以實(shí)現(xiàn)電路中各個(gè)元器件的電氣連接，代替復(fù)雜的布線，減少接線量，簡(jiǎn)化電子產(chǎn)品的裝配、焊接和調(diào)試工作；同時(shí)能夠縮小整機(jī)體積，降低產(chǎn)品成本，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。

在PCB出現(xiàn)之前，電子元器件之間的互連都是依托導(dǎo)線直接連接完成的，如圖1所示，而如今，導(dǎo)線僅用于試驗(yàn)電路中，印制電路板在電子工業(yè)中已占據(jù)了絕對(duì)控制的地位。

圖1

二、PCB工藝選型的目的

隨著電子技術(shù)的發(fā)展，印制電路板從單面板逐步發(fā)展為雙面板、多層板、撓性板和剛-撓結(jié)合板，制造加工技術(shù)上不斷向高精度、高密度、細(xì)孔徑、細(xì)導(dǎo)線、小間距、高可靠、多層化、輕量化、薄型化方向發(fā)展，印制電路板加工的技術(shù)含量越來(lái)越高，技術(shù)難度也越來(lái)越大，印制電路板性能和質(zhì)量開始成為影響電子產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性的重要因素。

常見PCB種類如圖2所示。

圖2

事實(shí)上，印制電路板的性能和質(zhì)量與印制電路板的結(jié)構(gòu)類型、選用基材、加工工藝有關(guān)，不同類型（剛性和撓性）、不同的結(jié)構(gòu)（單面、雙面、多層）、不同的基材的性能指標(biāo)是不同的。因此，印制電路板工藝選型的目的就是根據(jù)電子產(chǎn)品的性能和質(zhì)量需求，結(jié)合后續(xù)的組裝工藝制程，確定印制電路板的各種指標(biāo)及參數(shù)，以保證電子產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。

三、電子裝聯(lián)常用PCB分類及簡(jiǎn)介

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式、性能等級(jí)、材料、用途的不同，PCB可有多種分類方式，下面進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

3.1 按結(jié)構(gòu)形式分類

印制電路板按結(jié)構(gòu)形式可以分為以下4種基本類型。

（1）單面板

單面板是指印制板上僅一面有導(dǎo)電圖形。這種結(jié)構(gòu)形式的印制板，元器件集中在其中一面，導(dǎo)線則集中在另一面上。因?yàn)閷?dǎo)線只出現(xiàn)在其中一面上，所以這種PCB叫作單面板（Single-sided）。

單面板在設(shè)計(jì)線路上有許多嚴(yán)格的限制（因?yàn)橹挥幸幻?，布線間不能交叉，必須繞獨(dú)自的路徑），現(xiàn)在已經(jīng)很少使用。

單面板實(shí)物圖如圖3所示。

圖3

（2）雙面板

雙面板是指印制板上雙面都有導(dǎo)電圖形。這種結(jié)構(gòu)形式的印制板兩面都有導(dǎo)線，在雙面導(dǎo)線之間通過(guò)金屬導(dǎo)孔（via）進(jìn)行互連。雙面板的布線面積比單面板大了一倍，雙面板解決了單面板中布線交錯(cuò)的難點(diǎn)（可以通過(guò)導(dǎo)孔通到另一面），適用于更加復(fù)雜的電路。

雙面板實(shí)物圖如圖4所示。

圖4

（3）多層板

多層板是指印制板至少有4層或4層以上互相連接的導(dǎo)電圖形層，層間用絕緣材料相隔，經(jīng)黏合熱壓后形成。多層印制板的采用是為了進(jìn)一步增加有效的布線面積，通常采用一塊雙面板作內(nèi)層、兩塊單面板作外層或兩塊雙面板作內(nèi)層、兩塊單面板作外層，通過(guò)定位系統(tǒng)及絕緣黏結(jié)材料互連在一起，且導(dǎo)電圖形按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行互連。值得注意的是，板子的層數(shù)并不代表有幾層獨(dú)立的布線層，因?yàn)樵谔厥馇闆r下會(huì)加入空層來(lái)控制板厚，通常層數(shù)都是偶數(shù)，并且包含最外側(cè)的兩層。目前，常見的臺(tái)式計(jì)算主板多為4～8層的結(jié)構(gòu)，某些大型的超級(jí)計(jì)算機(jī)主板可達(dá)40層以上，另外，理論上，多層板可以做到近100層。

多層板實(shí)物圖如圖5所示。

圖5

（4）撓性印制板

撓性印制板即撓性印制電路板（Flexible Printed Circuit Board，F(xiàn)PC），又稱為柔性印制電路板或軟性印制電路板。根據(jù)IPC的定義，撓性印制板是指以印制的方式，在撓性基材上面進(jìn)行線路圖形的設(shè)計(jì)和制作的產(chǎn)品。與剛性印制板相比，撓性印制板具有高度撓曲性，可自由彎曲、卷繞、扭轉(zhuǎn)、折疊，可立體配線，可依照空間布局要求任意安排、改變形狀，并在三維空間內(nèi)任意移動(dòng)和伸縮，可達(dá)到組件裝配和導(dǎo)線連接一體化的效果，是電子產(chǎn)品向高密度、小型化、輕量化、薄型化、高可靠性方向發(fā)展的重要基礎(chǔ)支持。

撓性印制板還具有優(yōu)良的電性能，耐高溫，耐燃，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，安定性好，它的使用為電路設(shè)計(jì)及整機(jī)裝配提供了極大方便。目前撓性印制板已廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品，特別是高檔電子產(chǎn)品中，如筆記本電腦、智能手機(jī)、軍事儀器設(shè)備、汽車儀表電路、照相機(jī)等。撓性印制板的最大缺點(diǎn)是其機(jī)械剛度不夠，但通過(guò)使用增強(qiáng)材料或采用軟硬結(jié)合的剛-撓板設(shè)計(jì)，可以較好地解決其承載能力不強(qiáng)的問(wèn)題，撓性印制板未來(lái)應(yīng)用的范圍和發(fā)展前景將越來(lái)越好。

剛-撓板實(shí)物圖如圖6所示。

圖6

3.2 按性能等級(jí)分類

印制板按性能等級(jí)可分為以下三級(jí)。

（1）1級(jí)——普通電子產(chǎn)品

1級(jí)PCB主要用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品，如某些計(jì)算機(jī)產(chǎn)品及其外圍設(shè)備等。對(duì)于此類PCB，外觀上沒有嚴(yán)格要求，只要具有完整的電路功能，能滿足使用要求即可。

（2）2級(jí)——服務(wù)類電子產(chǎn)品

2級(jí)PCB主要用于服務(wù)類電子產(chǎn)品，包括計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、復(fù)雜的商用電子設(shè)備、儀器、儀表及一些對(duì)用途要求并不非?？量痰漠a(chǎn)品。這類產(chǎn)品要求有較長(zhǎng)的壽命，對(duì)不間斷工作有要求，但工作環(huán)境并不惡劣。對(duì)于此類PCB，允許外觀不夠完美，但性能應(yīng)完好，且有一定的可靠性。

（3）3級(jí)——高可靠性產(chǎn)品

3級(jí)PCB主要用于高可靠性產(chǎn)品，包括持續(xù)性能要求嚴(yán)格的設(shè)備、不允許有停機(jī)時(shí)間的設(shè)備和用于精密武器和生命支持的設(shè)備等。該類產(chǎn)品不但要求功能完整，還要求能隨時(shí)、不間斷地正常工作，需要具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性、高度的保險(xiǎn)性和可靠性。對(duì)于此類PCB，從設(shè)計(jì)到產(chǎn)品驗(yàn)收都應(yīng)有嚴(yán)格的質(zhì)量保證措施，必要時(shí)還應(yīng)做一些可靠性試驗(yàn)。

3.3 按材料分類

印制板按所用材料不同，可分為有機(jī)樹脂材料和無(wú)機(jī)材料兩大類。

印制板的詳細(xì)材料分類如表1所示。

表1

3.4 按用途分類

印制板還可按用途進(jìn)行分類，因?yàn)橛糜谀愁惍a(chǎn)品的印制板，可能在層數(shù)、基材和結(jié)構(gòu)形式上的要求是不同的，最終產(chǎn)品應(yīng)是多種分類形式的組合。例如大類為剛性板、撓性板，再分為單面板、雙面板、多層板，細(xì)分為酚醛紙基單面板、環(huán)氧玻璃布雙面板、環(huán)氧玻璃布多層板等。

按用途對(duì)印制板進(jìn)行分類，如表2所示。

表2

四、PCB生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)介

印制板自出現(xiàn)以來(lái)得到了廣泛應(yīng)用，在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中占據(jù)不可替代的重要地位。印制板制造工藝技術(shù)也得到了不斷發(fā)展，不同類型、不同等級(jí)要求的印制板，其制造工藝是不同的。目前，電子產(chǎn)品使用最廣泛的是多層覆銅板，此外，在高檔電子產(chǎn)品中，剛-撓板得到了很好的應(yīng)用，是未來(lái)印制板發(fā)展的主要方向之一。下面對(duì)PCB的制造工藝進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹，包括典型生產(chǎn)工序和生產(chǎn)工藝兩部分。

4.1 生產(chǎn)工序

（1）開料

●目的：根據(jù)工程資料MI的要求，將符合要求的大張板材裁切成小塊生產(chǎn)板件，直至成為符合客戶要求的小塊板料。

●流程：大板材→按MI要求切板→鋦板→啤圓角磨邊→出板。

（2）鉆孔

●目的：根據(jù)工程資料要求，在所開符合要求尺寸的板上的相應(yīng)位置處鉆出所求的孔徑。

●流程：疊板銷釘→上板→鉆孔→下板→檢查修理。

（3）沉銅

●目的：利用化學(xué)方法在絕緣孔壁上沉積上一層薄銅。

●流程：粗磨→掛板→沉銅自動(dòng)線→下板→浸稀H2SO4→加厚銅。

（4）圖形轉(zhuǎn)移

●目的：將生產(chǎn)菲林上的圖形轉(zhuǎn)移到板上。

●流程1（藍(lán)油流程）：磨板→印第一面→烘干→印第二面→烘干→曝光→沖影→檢查。

●流程2（干膜流程）：磨板→壓膜→靜置→對(duì)位→曝光→靜置→沖影→檢查。

（5）圖形電鍍

●目的：在線路圖形裸露的銅皮上或孔壁上電鍍一層達(dá)到要求厚度的銅層與要求厚度的金鎳或錫層。

●流程：上板→除油→水洗二次→微蝕→水洗→酸洗→鍍銅→水洗→浸酸→鍍錫→水洗→下板。

（6）褪膜

●目的：用NaOH溶液退去抗電鍍覆蓋膜層，使非線路銅層裸露出來(lái)。

●流程：水膜（插架→浸堿→沖洗→擦洗→過(guò)機(jī)）；干膜（放板→過(guò)機(jī)）。

（7）蝕刻

●目的：利用化學(xué)反應(yīng)法將非線路部位的銅層腐蝕掉。

●流程：（略）。

（8）綠油

●目的：將綠油菲林的圖形轉(zhuǎn)移到板上，起到保護(hù)線路和阻止焊接零件時(shí)線路上錫的作用。

●流程：磨板→印感光綠油→鋦板→曝光→沖影→磨板→印第一面→烘板→印第二面→烘板。

（9）印字

●目的：提供一種便于辨認(rèn)的標(biāo)記。

●流程：綠油終鋦后→冷卻靜置→調(diào)網(wǎng)→印字符→后鋦。

（10）焊盤鍍層

●目的：通過(guò)表面處理工藝在焊盤上鍍上一層要求厚度的可焊性鍍層，使之具有更好的可焊性和電性能。

●鍍金流程：上板→除油→水洗兩次→微蝕→水洗兩次→酸洗→鍍銅→水洗→鍍鎳→水洗→鍍金。

●鍍錫流程：微蝕→風(fēng)干→預(yù)熱→松香涂覆→焊錫涂覆→熱風(fēng)平整→風(fēng)冷→洗滌風(fēng)干。

（11）成型

●目的：通過(guò)模具沖壓出或通過(guò)數(shù)控鑼機(jī)鑼出客戶所需要的形狀。成型的方法有機(jī)鑼、啤板、手鑼、手切。

●說(shuō)明：數(shù)據(jù)鑼機(jī)板與啤板的精確度較高，手鑼其次，手切板精確度最低且只能做一些簡(jiǎn)單的外形。

（12）測(cè)試

●目的：通過(guò)電子100%測(cè)試，檢測(cè)目視不易發(fā)現(xiàn)的開路、短路等影響功能的缺陷。

●流程：上?！虐濉鷾y(cè)試→FQC目檢→修理→返測(cè)試→REJ→報(bào)廢。

（13）終檢

●目的：100%目檢板件外觀缺陷，并對(duì)輕微缺陷進(jìn)行修理，避免有問(wèn)題及缺陷板件流出。

●流程：來(lái)料→查看資料→目檢→FQA抽查→包裝→處理→檢查。

4.2 生產(chǎn)工藝

印制板生產(chǎn)是一個(gè)高度專業(yè)化和規(guī)模化的生產(chǎn)過(guò)程，生產(chǎn)工序相對(duì)固化，只是在印制板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇和表面涂覆工藝方面略有差別。以下是幾種典型的印制板生產(chǎn)工藝。

（1）熱風(fēng)整平單面板生產(chǎn)流程（如圖7所示）

圖7

（2）熱風(fēng)整平雙面板生產(chǎn)流程（如圖8所示）

圖8

（3）化學(xué)沉金多層板生產(chǎn)流程（如圖9所示）

圖9

（4）化學(xué)鍍金+金手指多層板生產(chǎn)流程（如圖10所示）

圖10

五、PCB表面處理工藝簡(jiǎn)介

PCB表面處理最基本的目的是保證良好的可焊性或電性能。由于銅在空氣中很容易被氧化，而銅的氧化層對(duì)焊接有很大的影響，如果銅層被氧化則很容易造成假焊、虛焊，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成焊盤與元器件無(wú)法焊接，雖然可以采用強(qiáng)助焊劑除去大多數(shù)銅的氧化物，但強(qiáng)助焊劑本身的殘留也會(huì)給產(chǎn)品帶來(lái)腐蝕。因此業(yè)內(nèi)普遍的處理方式是在PCB生產(chǎn)制造時(shí)增加一道工序，即在焊盤表面涂覆（鍍）上一層物質(zhì)，保護(hù)焊盤不被氧化。

目前國(guó)內(nèi)的PCB表面處理工藝有：噴錫（Hot Air Solder Leveling，HASL熱風(fēng)整平）、OSP（防氧化）、全板鍍鎳金、沉金、沉錫、沉銀、化學(xué)鎳鈀金、電鍍硬金，某些特殊應(yīng)用場(chǎng)合還會(huì)有一些特殊的PCB表面處理工藝。下面進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

（1）熱風(fēng)整平（噴錫）

熱風(fēng)整平又名熱風(fēng)焊料整平（俗稱噴錫），它是在PCB表面涂覆熔融錫（鉛）焊料并用加熱壓縮空氣整（吹）平的工藝，以形成一層既抗銅氧化又可提供良好的可焊性的鍍層。熱風(fēng)整平時(shí)焊料和銅在結(jié)合處形成銅錫金屬間化合物。PCB進(jìn)行熱風(fēng)整平時(shí)要沉在熔融的焊料中，風(fēng)刀在焊料凝固之前吹平液態(tài)的焊料，風(fēng)刀能夠?qū)~面上焊料的彎月狀最小化并阻止焊料橋接。熱風(fēng)整平分為垂直式和水平式兩種，一般認(rèn)為水平式較好，其鍍層比較均勻，且便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。

① HASL工藝的優(yōu)點(diǎn)是：價(jià)格較低，焊接性能佳。

② HASL工藝的缺點(diǎn)是：不適合用來(lái)焊接細(xì)間隙的引腳及過(guò)小的元器件，因?yàn)閲婂a板的表面平整度較差，且在后續(xù)組裝過(guò)程中容易產(chǎn)生錫珠（solder bead），對(duì)細(xì)間隙引腳（fine pitch）元器件較易造成短路。

（2）有機(jī)可焊性保護(hù)劑（OSP）工藝

有機(jī)可焊性保護(hù)劑工藝是PCB銅箔表面處理的符合RoHS指令要求的一種工藝。世界范圍內(nèi)，目前有25%～30%的PCB使用OSP工藝，且該比例還在持續(xù)上升。OSP工藝可以用在低技術(shù)含量的PCB上，也可以用在高技術(shù)含量的PCB上，如單面電視機(jī)用PCB、高密度芯片封裝用PCB。對(duì)于含BGA器件的PCB，OSP應(yīng)用也較多。事實(shí)上，對(duì)于沒有表面連接功能性要求或儲(chǔ)存期限定的應(yīng)用場(chǎng)合，OSP工藝將是最理想的表面處理工藝。

① OSP工藝的優(yōu)點(diǎn)是：制程簡(jiǎn)單，表面非常平整，適合無(wú)鉛焊接和SMT。

② OSP工藝的缺點(diǎn)是：焊接時(shí)需要氮?dú)?，且回流焊次?shù)受限（多次焊接會(huì)導(dǎo)致膜被破壞，2次沒有問(wèn)題），不適合壓接技術(shù)，不適合返修且存儲(chǔ)條件要求高。

（3）全板鍍鎳金

全板鍍鎳金是在PCB表面導(dǎo)體上先鍍一層鎳再鍍一層金，鍍鎳主要是為了防止金和銅間的擴(kuò)散。目前電鍍鎳金主要有兩類：鍍軟金（純金，表面看起來(lái)不亮）和鍍硬金（表面平滑且堅(jiān)硬，耐磨，含有鈷等其他元素，表面看起來(lái)較光亮）。軟金主要用于芯片封裝時(shí)打金線，硬金主要用在非焊接處的電性互連。

① 鍍金工藝的優(yōu)點(diǎn)是：較長(zhǎng)的存儲(chǔ)時(shí)間（＞12個(gè)月），適合接觸開關(guān)設(shè)計(jì)和金線邦定，適合電測(cè)試。

② 鍍金工藝的缺點(diǎn)是：較高的成本，金比較厚且金層厚度一致性差，焊接過(guò)程中，可能因金太厚而導(dǎo)致焊點(diǎn)脆化，影響強(qiáng)度。

（4）化學(xué)鍍鎳/浸金（ENIG）

化學(xué)鍍鎳/浸金也叫沉金，是在銅面上包裹一層厚厚的、電性良好的鎳合金，這可以長(zhǎng)期保護(hù)PCB。ENIG具有其他表面處理工藝所不具備的對(duì)環(huán)境的忍耐性，此外沉金也可以阻止銅的溶解，這將有益于無(wú)鉛組裝。

① ENIG工藝的優(yōu)點(diǎn)是：不易氧化，可長(zhǎng)時(shí)間存放，表面平整，適合用于焊接細(xì)間隙引腳及焊點(diǎn)較小的元器件，可耐受多次回流焊，適合返修，適合用作COB（Chip On Board）打線的基材。

② ENIG工藝的缺點(diǎn)是：成本較高，焊接強(qiáng)度較差，容易產(chǎn)生黑盤問(wèn)題，鎳層會(huì)隨時(shí)間逐漸氧化，長(zhǎng)期可靠性不良。

（5）其他表面處理工藝

其他表面處理工藝還包括沉錫工藝、沉銀工藝、化學(xué)鎳鈀金和電鍍硬金等。

① 沉錫工藝：由于與焊料的良好兼容性，使其具有良好的可焊性，同時(shí)其平整度優(yōu)良，適合無(wú)鉛焊接和壓接；缺點(diǎn)是不耐存儲(chǔ)。焊接過(guò)程最好有N2保護(hù)，且容易產(chǎn)生“錫須”。

② 沉銀工藝：介于有機(jī)涂覆和化學(xué)鍍鎳/沉金之間，工藝比較簡(jiǎn)單，即使暴露在熱、濕和有污染的環(huán)境中，銀仍然能夠保持良好的可焊性；缺點(diǎn)是不具備化學(xué)鍍鎳/沉金所具有的好的物理強(qiáng)度，存儲(chǔ)條件要求高，易污染，易氧化，同時(shí)焊接強(qiáng)度不好，易出現(xiàn)微空洞問(wèn)題。

③ 化學(xué)鎳鈀金：較沉金在鎳和金之間多了一層鈀，從而具有更好的抗腐蝕性，抵抗環(huán)境攻擊性強(qiáng)，適合長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)，適用于無(wú)鉛焊接、厚板和開關(guān)接觸設(shè)計(jì)等。

④ 電鍍硬金：常用于對(duì)耐磨性能要求高的電連接器“接觸對(duì)”中。

六、PCB工藝選型要求

6.1 基材選擇

印制板的基材直接影響印制板的基本性能、制造工藝和成本，選用時(shí)應(yīng)進(jìn)行綜合考慮。除應(yīng)滿足電子產(chǎn)品電氣性能、機(jī)械性能的要求外，還應(yīng)同時(shí)考慮印制板在后續(xù)組裝生產(chǎn)中的性能要求，即能否經(jīng)受住電子產(chǎn)品裝聯(lián)整個(gè)工藝過(guò)程（包括回流焊、波峰焊、壓接、返修、清洗、三防涂覆等工序）中的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力考驗(yàn)，特別是波峰焊和回流焊過(guò)程的熱沖擊對(duì)基材的考驗(yàn)最大。

不同基材的性能和成本差異較大，選用時(shí)應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品的性能特點(diǎn)進(jìn)行選擇，以滿足要求為原則，切勿盲目追求高性能、高價(jià)格。一般通信類產(chǎn)品印制板應(yīng)滿足2級(jí)以上要求，高可靠產(chǎn)品應(yīng)滿足3級(jí)要求，SMT印制板應(yīng)選擇高Tg（玻璃化轉(zhuǎn)變溫度）的材料，至少要高于印制板的工作溫度（140℃），同時(shí)應(yīng)選擇耐熱性能好的材料（260℃，保持50s）。目前電子產(chǎn)品中廣泛使用的是以減成法（銅箔蝕刻法）制造印制板時(shí)所采用的覆銅箔層壓板（簡(jiǎn)稱覆銅板），它也是目前國(guó)內(nèi)外使用量最大的印制板基材。

PCB基材選用要素及說(shuō)明如表3所示。

表3

6.2 厚度選擇

印制板的厚度應(yīng)滿足產(chǎn)品對(duì)其機(jī)械強(qiáng)度的要求，此外，還應(yīng)根據(jù)其外形尺寸、層數(shù)、所安裝元器件的質(zhì)量、安裝方式等進(jìn)行綜合考慮。

① 一般優(yōu)選標(biāo)準(zhǔn)厚度的基材，慎選非標(biāo)基材，對(duì)于非標(biāo)基材的選擇，要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格評(píng)估和驗(yàn)證。印制板的標(biāo)準(zhǔn)厚度為0.70mm、0.80mm、0.95mm、1.0mm、1.27mm、1.50mm、1.60mm、2.0mm、2.4mm、3.0mm、3.2mm、3.5mm、4.0mm、6.4mm。

② 在能滿足安全使用的前提下，優(yōu)選厚度較薄的基材，以減輕產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本。

③ 當(dāng)安裝的元器件質(zhì)量較大或振動(dòng)負(fù)荷較強(qiáng)時(shí)，應(yīng)采取縮小印制板尺寸、加固或增加支撐點(diǎn)等措施避免印制板變形。

④ 板面較大或無(wú)法加固、支撐時(shí)，應(yīng)適當(dāng)增加板厚，在不考慮其他影響因素的情況下，把寬厚比控制在150以下最為理想。

⑤ 對(duì)于有印制插頭的印制板，應(yīng)根據(jù)與連接器匹配的要求確定板的厚度和公差，過(guò)厚的板會(huì)造成插拔困難；過(guò)薄的板會(huì)引起接觸不良。

⑥ 對(duì)于有VPX等壓接連接器的印制板，厚度和焊盤孔設(shè)計(jì)應(yīng)嚴(yán)格遵照連接器使用要求執(zhí)行。

⑦ 對(duì)于撓性板，當(dāng)使用附加鍍（涂）覆層、覆蓋層或膠黏劑時(shí)，板的總厚度會(huì)大于撓性覆銅箔基材的厚度，因此對(duì)其尺寸公差要求應(yīng)盡可能寬松。

常見PCB板材厚度及選擇，如表4所示。

表4

常見板材銅箔厚度及選擇如表5所示。

表5

6.3 鍍層選擇

印制板鍍層應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的性能要求和成本控制要求進(jìn)行選擇，還應(yīng)考慮焊盤表面處理工藝的成熟度、穩(wěn)定性、環(huán)境適應(yīng)性和所安裝元器件的機(jī)械承載要求。

① 熱風(fēng)整平工藝對(duì)于控制鍍層的厚度和焊盤圖形較為困難，不推薦使用在含有0.4mm細(xì)間距元器件和1.0mm間距以下BGA的PCB中，原因是細(xì)間距元器件對(duì)焊盤平整度要求較高，而熱風(fēng)整平工藝的熱沖擊可能會(huì)導(dǎo)致PCB翹曲。

② 對(duì)于有壓接型電連接器的產(chǎn)品、需要回流或返修的產(chǎn)品及工藝制程中不能提供氮?dú)獗Ｗo(hù)的情況，都不推薦選用有機(jī)保護(hù)層OSP。

③ 對(duì)于需要較高焊接強(qiáng)度的高可靠性產(chǎn)品，限制使用沉金鍍層和沉銀鍍層。

④ 對(duì)于需要電測(cè)的產(chǎn)品，限制使用沉銀鍍層、沉錫鍍層和OSP鍍層。

⑤ 對(duì)于有金線邦定的產(chǎn)品，優(yōu)選熱風(fēng)整平鍍層、全板鍍鎳金鍍層和化學(xué)鎳鈀金鍍層。

6.4 結(jié)構(gòu)/層數(shù)選擇

印制板的結(jié)構(gòu)和層數(shù)選擇應(yīng)以滿足產(chǎn)品性能要求為前提，還應(yīng)綜合考慮產(chǎn)品的布線密度要求、整機(jī)給予印制板的空間尺寸和電氣性能要求等。

① 印制板的結(jié)構(gòu)主要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)形式、空間大小和互連要求選擇。

② 從可靠性和可制造性的角度考慮，優(yōu)先選擇單面板、雙面板設(shè)計(jì)，其次是多層板。

③ 多層板設(shè)計(jì)中，優(yōu)先考慮四層板、六層板的設(shè)計(jì)。

④ 若采用雙面板時(shí)布線密度很大，則建議采用布線密度較小的多層板。

⑤ 從電磁兼容性角度考慮，當(dāng)時(shí)鐘電路的頻率超過(guò)5MHz或上升時(shí)間小于5ns時(shí)，優(yōu)先選擇多層板（即5/5規(guī)則）。

6.5 外形及尺寸選擇

印制板的外形及尺寸應(yīng)根據(jù)其在整機(jī)中的安裝尺寸和布線密度要求選擇，并應(yīng)綜合考慮機(jī)械強(qiáng)度、設(shè)備要求和美觀性等。

① 在滿足整機(jī)空間布局要求的前提下，外形力求簡(jiǎn)單，一般為長(zhǎng)寬比例不太懸殊的長(zhǎng)方形，最佳長(zhǎng)寬比參考為3∶2或4∶3，也允許有圓形和其他異形。

② 對(duì)于長(zhǎng)寬比例較大或面積較大的印制板，容易產(chǎn)生翹曲變形，需要增加板的厚度或采取增加支撐點(diǎn)和邊框加固等措施。

③ PCB的外形優(yōu)選矩形的（四角為R=1～2mm，圓角更好，但不做嚴(yán)格要求）。偏離這種形狀會(huì)引起PCB傳送不穩(wěn)、插件時(shí)翻板和波峰焊時(shí)熔融焊料濺起等問(wèn)題。

④ 對(duì)于不規(guī)則形狀的印制板，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮采用工藝拼板的方式將其轉(zhuǎn)換為矩形，特別是角部缺口一定要補(bǔ)齊。

⑤ 印制板的結(jié)構(gòu)尺寸（包括外形與孔位）應(yīng)與電控盒的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完全匹配。螺絲孔半徑2.5mm內(nèi)不能有銅箔（除要求接地外）及元器件（或按結(jié)構(gòu)圖要求）。

⑥ 印制板的最大尺寸范圍：不應(yīng)超過(guò)設(shè)備極限尺寸，一般情況下，用于SMT的PCB應(yīng)小于460mm×460mm，用于波峰焊的PCB應(yīng)小于508mm（使用托盤的情況下，則不能超過(guò)450mm）。

⑦ 印制板的最小尺寸范圍：應(yīng)考慮便于生產(chǎn)的原則，一般情況下，當(dāng)PCB長(zhǎng)邊尺寸小于125mm、短邊小于100mm時(shí)，應(yīng)通過(guò)拼板轉(zhuǎn)換為理想尺寸，以便插件和焊接。

⑧ 當(dāng)印制板邊緣5mm范圍內(nèi)必須有電路圖形或焊盤時(shí)，應(yīng)設(shè)計(jì)工藝夾持邊，工藝夾持邊內(nèi)不應(yīng)有焊盤圖形，其寬度一般取3.8～10mm。

⑨ 對(duì)于需要進(jìn)行測(cè)試的印制板，應(yīng)留有測(cè)試工裝的定位孔，定位孔與板邊緣至少有2mm以上的間距，保證針床、測(cè)試工裝等的方便使用。

6.6 平整度要求

根據(jù)電子產(chǎn)品規(guī)?；咝a(chǎn)的需要，現(xiàn)代電子組裝越來(lái)越依賴自動(dòng)化生產(chǎn)設(shè)備，自動(dòng)化生產(chǎn)對(duì)印制板表面的平整度也提出了更高的要求。印制板平整度不良主要表現(xiàn)為翹曲，通常包含弓曲和扭曲兩種變形。翹曲對(duì)組裝的合格率和可靠性的影響很大，容易引發(fā)組裝過(guò)程中的引腳偏移、虛焊等問(wèn)題。翹曲產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力容易導(dǎo)致焊點(diǎn)開裂、失效，有時(shí)甚至?xí)p壞生產(chǎn)設(shè)備，因此印制板的翹曲問(wèn)題引起了電子組裝廠商的廣泛重視。

造成印制板翹曲的因素很多，有材料本身的質(zhì)量問(wèn)題、材料選用問(wèn)題、單板疊層設(shè)計(jì)問(wèn)題，也有工藝制程問(wèn)題等。IPC給出了印制板翹曲度的可接受標(biāo)準(zhǔn)：用于表面貼裝的印制板允許最大翹曲和扭曲為0.75%，其他各種板子允許1.5%。

實(shí)際生產(chǎn)中，目前國(guó)內(nèi)外電子裝配廠許可的印制板翹曲度標(biāo)準(zhǔn)一般為0.7%～0.75%，部分電子廠甚至提高到了0.3%；用于波峰焊的印制板對(duì)平整度的要求一般為翹曲度小于0.5mm，如果大于0.5mm則應(yīng)進(jìn)行整平處理。對(duì)于板厚在1.6mm以下的印制板，翹曲度還應(yīng)更小。

6.7 尺寸公差要求

印制板應(yīng)滿足設(shè)計(jì)圖紙規(guī)定的尺寸要求，但由于制造不準(zhǔn)確或出于滿足結(jié)構(gòu)配合的要求，實(shí)際制造中會(huì)存在尺寸公差，加工PCB時(shí)應(yīng)嚴(yán)格將其控制在公差允許范圍內(nèi)，避免影響后續(xù)裝配和焊接。

（1）外形尺寸公差

外形尺寸涉及焊接和裝配問(wèn)題，現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)布局越來(lái)越精密，對(duì)產(chǎn)品外形尺寸精度的要求越來(lái)越高，但受制于設(shè)備能力，目前PCB工廠公差控制能力并不能完全適應(yīng)產(chǎn)品對(duì)公差的嚴(yán)格需求，因此在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分了解PCB工廠的實(shí)際加工能力。

目前，主流板廠印制板外形尺寸極限偏差如表6所示。

表6

（2）厚度尺寸公差

PCB厚度受制于基板材料本身公差、工廠加工能力、產(chǎn)品設(shè)計(jì)殘銅率、材料脹縮等多種因素，很難精確控制，因此在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)布局時(shí)更應(yīng)充分考慮到板廠公差能力，預(yù)留足夠的設(shè)計(jì)余量。

目前，主流板廠多層板厚度尺寸極限偏差（成品板）如表7所示。

表7

注：成品板厚度=基材厚度+銅材厚度+表面鍍層厚度+阻焊層厚度。

（3）孔徑尺寸公差

PCB孔徑尺寸公差主要影響插件的安裝。由于PCB的高集成度要求，各種高密度插接元器件開始應(yīng)用在單板上，給PCB孔徑公差控制提出了更加嚴(yán)格的要求。在PCB設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)密切關(guān)注PCB廠家控制孔徑公差的能力，避免出現(xiàn)后續(xù)組裝問(wèn)題。

目前，主流板廠印制板厚度尺寸極限偏差（成品板）如表8所示。

表8

七、PCB驗(yàn)收要求

7.1 驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)

PCB的性能、質(zhì)量和可靠性對(duì)電子產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性有重要影響，所以印制板的性能、質(zhì)量和驗(yàn)收受到國(guó)內(nèi)外電子行業(yè)的廣泛關(guān)注。

PCB是國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)化程度較高的產(chǎn)品之一。從PCB設(shè)計(jì)、使用的基材到PCB產(chǎn)品和驗(yàn)收方法都有國(guó)際統(tǒng)一的系列標(biāo)準(zhǔn)和不同國(guó)家的國(guó)家/行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

國(guó)外主要標(biāo)準(zhǔn)有：國(guó)際電工委員會(huì)（IEC）249和326系列標(biāo)準(zhǔn)；美國(guó)IPC-4001系列標(biāo)準(zhǔn)、IPC 6010系列標(biāo)準(zhǔn)、IPC TM 650標(biāo)準(zhǔn)及軍標(biāo)MIL系列標(biāo)準(zhǔn)；日本JPCA 5010系列標(biāo)準(zhǔn)；英國(guó)的BS 9760系列標(biāo)準(zhǔn)等。

我國(guó)有關(guān)印制板的標(biāo)準(zhǔn)分為國(guó)標(biāo)、國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三個(gè)系列，國(guó)標(biāo)主要有：GB 4721～4725等系列的材料標(biāo)準(zhǔn)；GB 4588系列的產(chǎn)品和設(shè)計(jì)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；GB 4677系列的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)主要有：GJB 362A（總規(guī)范）和GJB 2424（基材）系列標(biāo)準(zhǔn)。行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)主要有：SJ系列標(biāo)準(zhǔn)（電子行業(yè)）和QJ系列標(biāo)準(zhǔn)（航天行業(yè)）等。

我國(guó)PCB主要引用標(biāo)準(zhǔn)如表9所示。

表9

對(duì)上述標(biāo)準(zhǔn)說(shuō)明如下：

① 國(guó)標(biāo)GB 4588系列標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了印制板各項(xiàng)性能和要求，但是沒有質(zhì)量保證要求。

② IPC標(biāo)準(zhǔn)系列配套性好，適用性強(qiáng)。我國(guó)的PCB標(biāo)準(zhǔn)制訂工作正在向這方面努力。

③ 在IPC的印制板驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)中，IPC-A-600F以驗(yàn)收要求的圖解說(shuō)明為主，圖文并茂，技術(shù)要求直觀，主要說(shuō)明了能直接觀察到的或通過(guò)放大和顯微剖切能觀察到的印制板內(nèi)部和外部質(zhì)量狀況，但是沒有通過(guò)其他方法測(cè)量的技術(shù)要求和質(zhì)量保證條款。

④ IPC-6011系列標(biāo)準(zhǔn)對(duì)印制板的各項(xiàng)技術(shù)要求全面，也有質(zhì)量保證條款。

7.2 檢驗(yàn)內(nèi)容和可接受條件

PCB的性能要求主要包括外觀、尺寸、物理性能、電氣性能、化學(xué)性能等。其性能和技術(shù)要求與結(jié)構(gòu)類型、選用的基材范圍有關(guān)。

PCB的性能按使用范圍可分為普通電子產(chǎn)品、專用服務(wù)電子產(chǎn)品、高可靠性產(chǎn)品三個(gè)等級(jí)。三個(gè)等級(jí)反映了產(chǎn)品在復(fù)雜性、功能性要求程度和試驗(yàn)、檢驗(yàn)頻度上的依次遞增。

不同性能等級(jí)產(chǎn)品的驗(yàn)收要求和可靠程度有所區(qū)別。其中不同級(jí)別的印制板，有些性能要求是相同的，有些性能的嚴(yán)格程度及精度、公差和可靠性程度要求不同。

印制板檢驗(yàn)內(nèi)容及合格標(biāo)準(zhǔn)如表10所示。

表10

長(zhǎng)按二維碼識(shí)別關(guān)注我們