印制板（PCB）的工藝選型

一、PCB的由來

印制電路板又稱印刷電路板、印刷線路板，簡稱印制板，英文簡稱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、計算器，大到計算機、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，他首先在收音機里采用了印制電路板。1943年，美國人將該技術(shù)運用于軍用收音機。1948年，美國正式認(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。它可以實現(xiàn)電路中各個元器件的電氣連接，代替復(fù)雜的布線，減少接線量，簡化電子產(chǎn)品的裝配、焊接和調(diào)試工作；同時能夠縮小整機體積，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)線僅用于試驗電路中，印制電路板在電子工業(yè)中已占據(jù)了絕對控制的地位。

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、細孔徑、細導(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)含量越來越高，技術(shù)難度也越來越大，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分類及簡介

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

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。因為導(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)計線路上有許多嚴(yán)格的限制（因為只有一面，布線間不能交叉，必須繞獨自的路徑），現(xiàn)在已經(jīng)很少使用。

單面板實物圖如圖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)線之間通過金屬導(dǎo)孔（via）進行互連。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的難點（可以通過導(dǎo)孔通到另一面），適用于更加復(fù)雜的電路。

雙面板實物圖如圖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)計要求進行互連。值得注意的是，板子的層數(shù)并不代表有幾層獨立的布線層，因為在特殊情況下會加入空層來控制板厚，通常層數(shù)都是偶數(shù)，并且包含最外側(cè)的兩層。目前，常見的臺式計算主板多為4～8層的結(jié)構(gòu)，某些大型的超級計算機主板可達40層以上，另外，理論上，多層板可以做到近100層。

多層板實物圖如圖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，在撓性基材上面進行線路圖形的設(shè)計和制作的產(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)任意移動和伸縮，可達到組件裝配和導(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)計及整機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、軍事儀器設(shè)備、汽車儀表電路、照相機等。撓性印制板的最大缺點是其機械剛度不夠，但通過使用增強材料或采用軟硬結(jié)合的剛-撓板設(shè)計，可以較好地解決其承載能力不強的問題，撓性印制板未來應(yīng)用的范圍和發(fā)展前景將越來越好。

剛-撓板實物圖如圖6所示。

圖6

3.2 按性能等級分類

印制板按性能等級可分為以下三級。

（1）1級——普通電子產(chǎn)品

1級PCB主要用于消費類電子產(chǎn)品，如某些計算機產(chǎn)品及其外圍設(shè)備等。對于此類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——服務(wù)類電子產(chǎn)品

2級PCB主要用于服務(wù)類電子產(chǎn)品，包括計算機、通信設(shè)備、復(fù)雜的商用電子設(shè)備、儀器、儀表及一些對用途要求并不非?？量痰漠a(chǎn)品。這類產(chǎn)品要求有較長的壽命，對不間斷工作有要求，但工作環(huán)境并不惡劣。對于此類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——高可靠性產(chǎn)品

3級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、不允許有停機時間的設(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、不間斷地正常工作，需要具有很強的環(huán)境適應(yīng)性、高度的保險性和可靠性。對于此類PCB，從設(shè)計到產(chǎn)品驗收都應(yīng)有嚴(yán)格的質(zhì)量保證措施，必要時還應(yīng)做一些可靠性試驗。

3.3 按材料分類

印制板按所用材料不同，可分為有機樹脂材料和無機材料兩大類。

印制板的詳細材料分類如表1所示。

表1

3.4 按用途分類

印制板還可按用途進行分類，因為用于某類產(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。

按用途對印制板進行分類，如表2所示。

表2

四、PCB生產(chǎn)工藝簡介

印制板自出現(xiàn)以來得到了廣泛應(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，是未來印制板發(fā)展的主要方向之一。下面對PCB的制造工藝進行簡要介紹，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。

●流程：水膜（插架→浸堿→沖洗→擦洗→過機）；干膜（放板→過機）。

（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，起到保護線路和阻止焊接零件時線路上錫的作用。

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

●說明：數(shù)據(jù)鑼機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單的外形。

（12）測試

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

●流程：上?！虐濉鷾y試→FQC目檢→修理→返測試→REJ→報廢。

（13）終檢

●目的：100%目檢板件外觀缺陷，并對輕微缺陷進行修理，避免有問題及缺陷板件流出。

●流程：來料→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)是一個高度專業(yè)化和規(guī)?；纳a(chǎn)過程，生產(chǎn)工序相對固化，只是在印制板的結(jié)構(gòu)設(shè)計、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)重時會造成焊盤與元器件無法焊接，雖然可以采用強助焊劑除去大多數(shù)銅的氧化物，但強助焊劑本身的殘留也會給產(chǎn)品帶來腐蝕。因此業(yè)內(nèi)普遍的處理方式是在PCB生產(chǎn)制造時增加一道工序，即在焊盤表面涂覆（鍍）上一層物質(zhì)，保護焊盤不被氧化。

目前國內(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)用場合還會有一些特殊的PCB表面處理工藝。下面進行簡要介紹。

（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)整平時焊料和銅在結(jié)合處形成銅錫金屬間化合物。PCB進行熱風(fēng)整平時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，且便于實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

① HASL工藝的優(yōu)點是：價格較低，焊接性能佳。

② HASL工藝的缺點是：不適合用來焊接細間隙的引腳及過小的元器件，因為噴錫板的表面平整度較差，且在后續(xù)組裝過程中容易產(chǎn)生錫珠（solder bead），對細間隙引腳（fine pitch）元器件較易造成短路。

（2）有機可焊性保護劑（OSP）工藝

有機可焊性保護劑工藝是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，如單面電視機用PCB、高密度芯片封裝用PCB。對于含BGA器件的PCB，OSP應(yīng)用也較多。事實上，對于沒有表面連接功能性要求或儲存期限定的應(yīng)用場合，OSP工藝將是最理想的表面處理工藝。

① OSP工藝的優(yōu)點是：制程簡單，表面非常平整，適合無鉛焊接和SMT。

② OSP工藝的缺點是：焊接時需要氮氣，且回流焊次數(shù)受限（多次焊接會導(dǎo)致膜被破壞，2次沒有問題），不適合壓接技術(shù)，不適合返修且存儲條件要求高。

（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散。目前電鍍鎳金主要有兩類：鍍軟金（純金，表面看起來不亮）和鍍硬金（表面平滑且堅硬，耐磨，含有鈷等其他元素，表面看起來較光亮）。軟金主要用于芯片封裝時打金線，硬金主要用在非焊接處的電性互連。

① 鍍金工藝的優(yōu)點是：較長的存儲時間（＞12個月），適合接觸開關(guān)設(shè)計和金線邦定，適合電測試。

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

（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，這可以長期保護PCB。ENIG具有其他表面處理工藝所不具備的對環(huán)境的忍耐性，此外沉金也可以阻止銅的溶解，這將有益于無鉛組裝。

① ENIG工藝的優(yōu)點是：不易氧化，可長時間存放，表面平整，適合用于焊接細間隙引腳及焊點較小的元器件，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工藝的缺點是：成本較高，焊接強度較差，容易產(chǎn)生黑盤問題，鎳層會隨時間逐漸氧化，長期可靠性不良。

（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，同時其平整度優(yōu)良，適合無鉛焊接和壓接；缺點是不耐存儲。焊接過程最好有N2保護，且容易產(chǎn)生“錫須”。

② 沉銀工藝：介于有機涂覆和化學(xué)鍍鎳/沉金之間，工藝比較簡單，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；缺點是不具備化學(xué)鍍鎳/沉金所具有的好的物理強度，存儲條件要求高，易污染，易氧化，同時焊接強度不好，易出現(xiàn)微空洞問題。

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，適合長時間存儲，適用于無鉛焊接、厚板和開關(guān)接觸設(shè)計等。

④ 電鍍硬金：常用于對耐磨性能要求高的電連接器“接觸對”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，選用時應(yīng)進行綜合考慮。除應(yīng)滿足電子產(chǎn)品電氣性能、機械性能的要求外，還應(yīng)同時考慮印制板在后續(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)整個工藝過程（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)力和機械應(yīng)力考驗，特別是波峰焊和回流焊過程的熱沖擊對基材的考驗最大。

不同基材的性能和成本差異較大，選用時應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品的性能特點進行選擇，以滿足要求為原則，切勿盲目追求高性能、高價格。一般通信類產(chǎn)品印制板應(yīng)滿足2級以上要求，高可靠產(chǎn)品應(yīng)滿足3級要求，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）制造印制板時所采用的覆銅箔層壓板（簡稱覆銅板），它也是目前國內(nèi)外使用量最大的印制板基材。

PCB基材選用要素及說明如表3所示。

表3

6.2 厚度選擇

印制板的厚度應(yīng)滿足產(chǎn)品對其機械強度的要求，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，對于非標(biāo)基材的選擇，要經(jīng)過嚴(yán)格評估和驗證。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)量較大或振動負(fù)荷較強時，應(yīng)采取縮小印制板尺寸、加固或增加支撐點等措施避免印制板變形。

④ 板面較大或無法加固、支撐時，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，過厚的板會造成插拔困難；過薄的板會引起接觸不良。

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

⑦ 對于撓性板，當(dāng)使用附加鍍（涂）覆層、覆蓋層或膠黏劑時，板的總厚度會大于撓性覆銅箔基材的厚度，因此對其尺寸公差要求應(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械承載要求。

① 熱風(fēng)整平工藝對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細間距元器件和1.0mm間距以下BGA的PCB中，原因是細間距元器件對焊盤平整度要求較高，而熱風(fēng)整平工藝的熱沖擊可能會導(dǎo)致PCB翹曲。

② 對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氣保護的情況，都不推薦選用有機保護層OSP。

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

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

⑤ 對于有金線邦定的產(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，其次是多層板。

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

④ 若采用雙面板時布線密度很大，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)時鐘電路的頻率超過5MHz或上升時間小于5ns時，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)其在整機中的安裝尺寸和布線密度要求選擇，并應(yīng)綜合考慮機械強度、設(shè)備要求和美觀性等。

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

② 對于長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）。偏離這種形狀會引起PCB傳送不穩(wěn)、插件時翻板和波峰焊時熔融焊料濺起等問題。

④ 對于不規(guī)則形狀的印制板，設(shè)計時應(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)與電控盒的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計完全匹配。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長邊尺寸小于125mm、短邊小于100mm時，應(yīng)通過拼板轉(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，應(yīng)設(shè)計工藝夾持邊，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 對于需要進行測試的印制板，應(yīng)留有測試工裝的定位孔，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)代電子組裝越來越依賴自動化生產(chǎn)設(shè)備，自動化生產(chǎn)對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。翹曲對組裝的合格率和可靠性的影響很大，容易引發(fā)組裝過程中的引腳偏移、虛焊等問題。翹曲產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力容易導(dǎo)致焊點開裂、失效，有時甚至?xí)p壞生產(chǎn)設(shè)備，因此印制板的翹曲問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)量問題、材料選用問題、單板疊層設(shè)計問題，也有工藝制程問題等。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%。

實際生產(chǎn)中，目前國內(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)進行整平處理。對于板厚在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，實際制造中會存在尺寸公差，加工PCB時應(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題，現(xiàn)代電子產(chǎn)品設(shè)計布局越來越精密，對產(chǎn)品外形尺寸精度的要求越來越高，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)品對公差的嚴(yán)格需求，因此在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)充分了解PCB工廠的實際加工能力。

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)布局時更應(yīng)充分考慮到板廠公差能力，預(yù)留足夠的設(shè)計余量。

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)計時應(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驗收要求

7.1 驗收標(biāo)準(zhǔn)

PCB的性能、質(zhì)量和可靠性對電子產(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)量和驗收受到國內(nèi)外電子行業(yè)的廣泛關(guān)注。

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

國外主要標(biāo)準(zhǔn)有：國際電工委員會（IEC）249和326系列標(biāo)準(zhǔn)；美國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)；英國的BS 9760系列標(biāo)準(zhǔn)等。

我國有關(guān)印制板的標(biāo)準(zhǔn)分為國標(biāo)、國家軍用標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三個系列，國標(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)計有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)；GB 4677系列的試驗方法標(biāo)準(zhǔn)。國家軍用標(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PCB主要引用標(biāo)準(zhǔn)如表9所示。

表9

對上述標(biāo)準(zhǔn)說明如下：

① 國標(biāo)GB 4588系列標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了印制板各項性能和要求，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。我國的PCB標(biāo)準(zhǔn)制訂工作正在向這方面努力。

③ 在IPC的印制板驗收標(biāo)準(zhǔn)中，IPC-A-600F以驗收要求的圖解說明為主，圖文并茂，技術(shù)要求直觀，主要說明了能直接觀察到的或通過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，但是沒有通過其他方法測量的技術(shù)要求和質(zhì)量保證條款。

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

7.2 檢驗內(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)品三個等級。三個等級反映了產(chǎn)品在復(fù)雜性、功能性要求程度和試驗、檢驗頻度上的依次遞增。

不同性能等級產(chǎn)品的驗收要求和可靠程度有所區(qū)別。其中不同級別的印制板，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。

印制板檢驗內(nèi)容及合格標(biāo)準(zhǔn)如表10所示。

表10

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