PCB線(xiàn)路闆(印制線(xiàn)路闆)知識總結

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百度百科(kē)

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2019-03-18

一、簡介

PCB線(xiàn)路闆(印制電(diàn)路闆),又(yòu)稱印刷電(diàn)路闆、印刷線(xiàn)路闆,簡稱印制闆,英文(wén)簡稱PCB(printed circuit board )或PWB(printed wiring board),以絕緣闆為(wèi)基材,切成一定尺寸,其上至少附有(yǒu)一個導電(diàn)圖形,并布有(yǒu)孔(如元件孔、緊固孔、金屬化孔等),用(yòng)來代替以往裝(zhuāng)置電(diàn)子元器件的底盤,并實現電(diàn)子元器件之間的相互連接。由于這種闆是采用(yòng)電(diàn)子印刷術制作(zuò)的,故被稱為(wèi)“印刷電(diàn)路闆”。習慣稱“印制線(xiàn)路闆”為(wèi)“印制電(diàn)路”是不确切的,因為(wèi)在印制闆上并沒有(yǒu)“印制元件”而僅有(yǒu)布線(xiàn)。


二、基本組成


目前的電(diàn)路闆,主要由以下組成:

1,線(xiàn)路與圖面(Pattern):線(xiàn)路是作(zuò)為(wèi)原件之間導通的工(gōng)具(jù),在設計上會另外設計大銅面作(zuò)為(wèi)接地及電(diàn)源層。線(xiàn)路與圖面是同時做出的。

2,介電(diàn)層(Dielectric):用(yòng)來保持線(xiàn)路及各層之間的絕緣性,也稱為(wèi)基材。

3,孔(Through hole / via):導通孔可(kě)使兩層次以上的線(xiàn)路彼此導通,較大的導通孔則做為(wèi)零件插件用(yòng),另外有(yǒu)非導通孔(nPTH)通常用(yòng)來作(zuò)為(wèi)表面貼裝(zhuāng)定位,組裝(zhuāng)時固定螺絲用(yòng)。

4,防焊油墨(Solder resistant /Solder Mask):并非全部的銅面都要吃錫上零件,因此非吃錫的區(qū)域,會印一層隔絕銅面吃錫的物(wù)質(zhì)(通常為(wèi)環氧樹脂),避免非吃錫的線(xiàn)路間短路。根據不同的工(gōng)藝,分(fēn)為(wèi)綠油、紅油、藍油。

5,絲印(Legend /Marking/Silk screen):此為(wèi)非必要之構成,主要的功能(néng)是在電(diàn)路闆上标注各零件的名(míng)稱、位置框,方便組裝(zhuāng)後維修及辨識用(yòng)。

6,表面處理(lǐ)(Surface Finish):由于銅面在一般環境中(zhōng),很(hěn)容易氧化,導緻無法上錫(焊錫性不良),因此會在要吃錫的銅面上進行保護。保護的方式有(yǒu)噴錫(HASL)、化金(ENIG)、化銀(Immersion Silver)、化錫(Immersion Tin)、有(yǒu)機保焊劑(OSP),方法各有(yǒu)優缺點,統稱為(wèi)表面處理(lǐ)。


三、發展簡史


在印制電(diàn)路闆出現之前,電(diàn)子元件之間的互連都是依靠電(diàn)線(xiàn)直接連接而組成完整的線(xiàn)路。現在,電(diàn)路面包闆隻是作(zuò)為(wèi)有(yǒu)效的實驗工(gōng)具(jù)而存在,而印制電(diàn)路闆在電(diàn)子工(gōng)業中(zhōng)已經成了占據了絕對統治的地位。


20世紀初,人們為(wèi)了簡化電(diàn)子機器的制作(zuò),減少電(diàn)子零件間的配線(xiàn),降低制作(zuò)成本等,于是開始鑽研以印刷的方式取代配線(xiàn)的方法。三十年間,不斷有(yǒu)工(gōng)程師提出在絕緣的基闆上加以金屬導體(tǐ)作(zuò)配線(xiàn)。


最成功的是1925年,美國(guó)的 Charles Ducas 在絕緣的基闆上印刷出線(xiàn)路圖案,再以電(diàn)鍍的方式,成功建立導體(tǐ)作(zuò)配線(xiàn)。


直至1936年,奧地利人保羅·愛斯勒(Paul Eisler)在英國(guó)發表了箔膜技(jì )術,他(tā)在一個收音機裝(zhuāng)置内采用(yòng)了印刷電(diàn)路闆;而在日本,宮本喜之助以噴附配線(xiàn)法“メタリコン法吹着配線(xiàn)方法(特許119384号)”成功申請專利。而兩者中(zhōng) Paul Eisler 的方法與現今的印制電(diàn)路闆最為(wèi)相似,這類做法稱為(wèi)減去法,是把不需要的金屬除去;而Charles Ducas、宮本喜之助的做法是隻加上所需的配線(xiàn),稱為(wèi)加成法。雖然如此,但因為(wèi)當時的電(diàn)子零件發熱量大,兩者的基闆也難以配合使用(yòng),以緻未有(yǒu)正式的使用(yòng),不過也使印刷電(diàn)路技(jì )術更進一步。


1941年,美國(guó)在滑石上漆上銅膏作(zuò)配線(xiàn),以制作(zuò)近接信管。


1943年,美國(guó)人将該技(jì )術大量使用(yòng)于軍用(yòng)收音機内。


1947年,環氧樹脂開始用(yòng)作(zuò)制造基闆。同時NBS開始研究以印刷電(diàn)路技(jì )術形成線(xiàn)圈、電(diàn)容器、電(diàn)阻器等制造技(jì )術。


1948年,美國(guó)正式認可(kě)這個發明用(yòng)于商(shāng)業用(yòng)途。


20世紀50年代起,發熱量較低的晶體(tǐ)管大量取代了真空管的地位,印刷電(diàn)路版技(jì )術才開始被廣泛采用(yòng)。而當時以蝕刻箔膜技(jì )術為(wèi)主流。


1950年,日本使用(yòng)玻璃基闆上以銀漆作(zuò)配線(xiàn);和以酚醛樹脂制的紙質(zhì)酚醛基闆(CCL)上以銅箔作(zuò)配線(xiàn)。


1951年,聚酰亞胺的出現,便樹脂的耐熱性再進一步,也制造了聚亞酰胺基闆。


1953年,Motorola開發出電(diàn)鍍貫穿孔法的雙面闆。這方法也應用(yòng)到後期的多(duō)層電(diàn)路闆上。


印制電(diàn)路闆廣泛被使用(yòng)10年後的60年代,其技(jì )術也日益成熟。而自從Motorola的雙面闆面世,多(duō)層印制電(diàn)路闆開始出現,使配線(xiàn)與基闆面積之比更為(wèi)提高。


1960年,V. Dahlgreen 以印有(yǒu)電(diàn)路的金屬箔膜貼在熱可(kě)塑性的塑膠中(zhōng),造出軟性印制電(diàn)路闆。1961年,美國(guó)的 Hazeltine Corporation 參考了電(diàn)鍍貫穿孔法,制作(zuò)出多(duō)層闆。


1967年,發表了增層法之一的“Plated-up technology”。


1969年,FD-R以聚酰亞胺制造了軟性印制電(diàn)路闆。


1979年,Pactel發表了增層法之一的“Pactel法”。


1984年,NTT開發了薄膜回路的“Copper Polyimide法”。


1988年,西門子公(gōng)司開發了Microwiring Substrate的增層印制電(diàn)路闆。


1990年,IBM開發了“表面增層線(xiàn)路”(Surface Laminar Circuit,SLC)的增層印制電(diàn)路闆。


1995年,松下電(diàn)器開發了ALIVH的增層印制電(diàn)路闆。


1996年,東芝開發了Bit的增層印制電(diàn)路闆。


就在衆多(duō)的增層印制電(diàn)路闆方案被提出的1990年代末期,增層印制電(diàn)路闆也正式大量地被實用(yòng)化,直至現在。


四、重要性它是重要的電(diàn)子部件


是電(diàn)子元器件的支撐體(tǐ)。印刷電(diàn)路闆并非一般終端産(chǎn)品,在名(míng)稱的定義上略為(wèi)混亂。


例如:個人電(diàn)腦用(yòng)的母闆,稱為(wèi)主闆,而不能(néng)直接稱為(wèi)電(diàn)路闆,雖然主機闆中(zhōng)有(yǒu)電(diàn)路闆的存在,但是并不相同,因此評估産(chǎn)業時兩者有(yǒu)關卻不能(néng)說相同。


再譬如:因為(wèi)有(yǒu)集成電(diàn)路零件裝(zhuāng)載在電(diàn)路闆上,因而新(xīn)聞媒體(tǐ)稱他(tā)為(wèi)IC闆,但實質(zhì)上他(tā)也不等同于印刷電(diàn)路闆。我們通常說的印刷電(diàn)路闆是指裸闆——即沒有(yǒu)上元器件的電(diàn)路闆。


五、分(fēn)類


根據PCB印刷線(xiàn)路闆電(diàn)路層數分(fēn)類:PCB印刷線(xiàn)路闆分(fēn)為(wèi)單面闆、雙面闆和多(duō)層闆。常見的多(duō)層闆一般為(wèi)4層闆或6層闆,複雜的多(duō)層闆可(kě)達幾十層。


PCB闆有(yǒu)以下三種主要的劃分(fēn)類型:

1,單面闆

單面闆(Single-SidedBoards)在最基本的PCB上,零件集中(zhōng)在其中(zhōng)一面,導線(xiàn)則集中(zhōng)在另一面上。因為(wèi)導線(xiàn)隻出現在其中(zhōng)一面,所以這種PCB叫作(zuò)單面闆(Single-sided)。因為(wèi)單面闆在設計線(xiàn)路上有(yǒu)許多(duō)嚴格的限制(因為(wèi)隻有(yǒu)一面,布線(xiàn)間不能(néng)交叉而必須繞獨自的路徑),所以隻有(yǒu)早期的電(diàn)路才使用(yòng)這類的闆子。

2,雙面闆

雙面闆(Double-SidedBoards)這種電(diàn)路闆的兩面都有(yǒu)布線(xiàn),不過要用(yòng)上兩面的導線(xiàn),必須要在兩面間有(yǒu)适當的電(diàn)路連接才行。這種電(diàn)路間的“橋梁”叫做導孔(via)。導孔是在PCB上,充滿或塗上金屬的小(xiǎo)孔,它可(kě)以與兩面的導線(xiàn)相連接。因為(wèi)雙面闆的面積比單面闆大了一倍,雙面闆解決了單面闆中(zhōng)因為(wèi)布線(xiàn)交錯的難點(可(kě)以通過過孔導通到另一面),它更适合用(yòng)在比單面闆更複雜的電(diàn)路上。

3,多(duō)層闆

多(duō)層闆(Multi-LayerBoards)為(wèi)了增加可(kě)以布線(xiàn)的面積,多(duō)層闆用(yòng)上了更多(duō)單或雙面的布線(xiàn)闆。用(yòng)一塊雙面作(zuò)内層、二塊單面作(zuò)外層,或二塊雙面作(zuò)内層、二塊單面作(zuò)外層的印刷線(xiàn)路闆,通過定位系統及絕緣粘結材料交替在一起且導電(diàn)圖形按設計要求進行互連的印刷線(xiàn)路闆就成為(wèi)四層、六層印刷電(diàn)路闆了,也稱為(wèi)多(duō)層印刷線(xiàn)路闆。

闆子的層數并不代表有(yǒu)幾層獨立的布線(xiàn)層,在特殊情況下會加入空層來控制闆厚,通常層數都是偶數,并且包含最外側的兩層。大部分(fēn)的主機闆都是4到8層的結構,不過技(jì )術理(lǐ)論上可(kě)以做到近100層的PCB闆。大型的超級計算機大多(duō)使用(yòng)相當多(duō)層的主機闆,不過因為(wèi)這類計算機已經可(kě)以用(yòng)許多(duō)普通計算機的集群代替,超多(duō)層闆已經漸漸不被使用(yòng)了。因為(wèi)PCB中(zhōng)的各層都緊密的結合,一般不太容易看出實際數目,不過如果仔細觀察主機闆,還是可(kě)以看出來。


六、拼闆規範

1,電(diàn)路闆拼闆寬度≤260mm(SIEMENS線(xiàn))或≤300mm(FUJI線(xiàn));如果需要自動點膠,PCB拼闆寬度×長(cháng)度≤125mm×180mm。

2,拼闆外形盡量接近正方形,推薦采用(yòng)2×2、3×3、……拼闆;但不要拼成陰陽闆。

3,電(diàn)路闆拼闆的外框(夾持邊)應采用(yòng)閉環設計,确保PCB拼闆固定在夾具(jù)上以後不會變形。

4,小(xiǎo)闆之間的中(zhōng)心距控制在75mm~145mm之間。

5,拼闆外框與内部小(xiǎo)闆、小(xiǎo)闆與小(xiǎo)闆之間的連接點附近不能(néng)有(yǒu)大的器件或伸出的器件,且元器件與PCB闆的邊緣應留有(yǒu)大于0.5mm的空間,以保證切割刀(dāo)具(jù)正常運行。

6,在拼闆外框的四角開出四個定位孔,孔徑4mm±0.01mm;孔的強度要适中(zhōng),保證在上下闆過程中(zhōng)不會斷裂;孔徑及位置精(jīng)度要高,孔壁光滑無毛刺。

7,電(diàn)路闆拼闆内的每塊小(xiǎo)闆至少要有(yǒu)三個定位孔,3mm≤孔徑≤6mm,邊緣定位孔1mm内不允許布線(xiàn)或者貼片。

8,用(yòng)于電(diàn)路闆的整闆定位和用(yòng)于細間距器件定位的基準符号,原則上間距小(xiǎo)于0.65mm的QFP應在其對角位置設置;用(yòng)于拼版電(diàn)路闆的定位基準符号應成對使用(yòng),布置于定位要素的對角處。

9,設置基準定位點時,通常在定位點的周圍留出比其大1.5 mm的無阻焊區(qū)


七、外觀

裸闆(闆上沒有(yǒu)零件)也常被稱為(wèi)'印刷線(xiàn)路闆Printed Wiring Board(PWB)'。闆子本身的基闆是由絕緣隔熱、不易彎曲的材質(zhì)所制作(zuò)成。在表面可(kě)以看到的細小(xiǎo)線(xiàn)路材料是銅箔,原本銅箔是覆蓋在整個闆子上的,而在制造過程中(zhōng)部份被蝕刻處理(lǐ)掉,留下來的部份就變成網狀的細小(xiǎo)線(xiàn)路了。這些線(xiàn)路被稱作(zuò)導線(xiàn)(conductor pattern)或稱布線(xiàn),并用(yòng)來提供PCB上零件的電(diàn)路連接。


通常PCB的顔色都是綠色或是棕色,這是阻焊(solder mask)的顔色。是絕緣的防護層,可(kě)以保護銅線(xiàn),也防止波峰焊時造成的短路,并節省焊錫的用(yòng)量。在阻焊層上還會印刷上一層絲網印刷面(silk screen)。通常在這上面會印上文(wén)字與符号(大多(duō)是白色的),以标示出各零件在闆子上的位置。絲網印刷面也被稱作(zuò)圖标面(legend)。


在制成最終産(chǎn)品時,其上會安(ān)裝(zhuāng)集成電(diàn)路、電(diàn)晶體(tǐ)、二極管、被動元件(如電(diàn)阻、電(diàn)容、連接器等)及其他(tā)各種各樣的電(diàn)子零件。借着導線(xiàn)連通,可(kě)以形成電(diàn)子訊号連結及應有(yǒu)機能(néng)。


八、主要優點


采用(yòng)印制闆的主要優點是:

1,由于圖形具(jù)有(yǒu)重複性(再現性)和一緻性,減少了布線(xiàn)和裝(zhuāng)配的差錯,節省了設備的維修、調試和檢查時間;

2,設計上可(kě)以标準化,利于互換;

3,布線(xiàn)密度高、體(tǐ)積小(xiǎo)、重量輕,利于電(diàn)子設備的小(xiǎo)型化;

4,利于機械化、自動化生産(chǎn),提高了勞動生産(chǎn)率并降低了電(diàn)子設備的造價。

5,FPC軟性闆的耐彎折性、精(jīng)密性更好的應到高精(jīng)密儀器上(如相機、手機、攝像機等)。


九、市場現狀


近十幾年來,我國(guó)印制電(diàn)路闆制造行業發展迅速,總産(chǎn)值、總産(chǎn)量雙雙位居世界第一。由于電(diàn)子産(chǎn)品日新(xīn)月異,價格戰改變了供應鏈的結構,中(zhōng)國(guó)兼具(jù)産(chǎn)業分(fēn)布、成本和市場優勢,已經成為(wèi)全球最重要的印制電(diàn)路闆生産(chǎn)基地。


印制電(diàn)路闆從單層發展到雙面闆、多(duō)層闆和撓性闆,并不斷地向高精(jīng)度、高密度和高可(kě)靠性方向發展。不斷縮小(xiǎo)體(tǐ)積、減少成本、提高性能(néng),使得印制電(diàn)路闆在未來電(diàn)子産(chǎn)品的發展過程中(zhōng),仍然保持強大的生命力。


未來印制電(diàn)路闆生産(chǎn)制造技(jì )術發展趨勢是在性能(néng)上向高密度、高精(jīng)度、細孔徑、細導線(xiàn)、小(xiǎo)間距、高可(kě)靠、多(duō)層化、高速傳輸、輕量、薄型方向發展。


《中(zhōng)國(guó)印制電(diàn)路闆制造行業市場前瞻與投資戰略規劃分(fēn)析報告前瞻》調查數據顯示,2010年中(zhōng)國(guó)規模以上印制電(diàn)路闆生産(chǎn)企業共計908家,資産(chǎn)總計2161.76 億元;實現銷售收入2257.96 億元,同比增長(cháng)29.16%;獲得利潤總額94.03 億元,同比增長(cháng)50.08%。


十、設計


印制電(diàn)路闆的設計是以電(diàn)路原理(lǐ)圖為(wèi)根據,實現電(diàn)路設計者所需要的功能(néng)。印制電(diàn)路闆的設計主要指版圖設計,需要考慮外部連接的布局、内部電(diàn)子元件的優化布局、金屬連線(xiàn)和通孔的優化布局、電(diàn)磁保護、熱耗散等各種因素。優秀的版圖設計可(kě)以節約生産(chǎn)成本,達到良好的電(diàn)路性能(néng)和散熱性能(néng)。簡單的版圖設計可(kě)以用(yòng)手工(gōng)實現,複雜的版圖設計需要借助計算機輔助設計(CAD)實現。


1,地線(xiàn)設計

在電(diàn)子設備中(zhōng)的線(xiàn)路闆、電(diàn)路闆、PCB闆上,接地是控制幹擾的重要方法。如能(néng)将接地和屏蔽正确結合起來使用(yòng),可(kě)解決大部分(fēn)幹擾問題。電(diàn)子設備中(zhōng)地線(xiàn)結構大緻有(yǒu)系統地、機殼地(屏蔽地)、數字地(邏輯地)和仿真地等。


在地線(xiàn)設計中(zhōng)應注意以下幾點:

(1) 正确選擇單點接地與多(duō)點接地

低頻電(diàn)路中(zhōng),信号的工(gōng)作(zuò)頻率小(xiǎo)于1MHz,它的布線(xiàn)和器件間的電(diàn)感影響較小(xiǎo),而接地電(diàn)路形成的環流對幹擾影響較大,因而應采用(yòng)一點接地。當信号工(gōng)作(zuò)頻率大于10MHz時,地線(xiàn)阻抗變得很(hěn)大,此時應盡量降低地線(xiàn)阻抗,應采用(yòng)就近多(duō)點接地。當工(gōng)作(zuò)頻率在1~10MHz時,如果采用(yòng)一點接地,其地線(xiàn)長(cháng)度不應超過波長(cháng)的1/20,否則應采用(yòng)多(duō)點接地法。

(2) 将數字電(diàn)路與仿真電(diàn)路分(fēn)開

電(diàn)路闆上既有(yǒu)高速邏輯電(diàn)路,又(yòu)有(yǒu)線(xiàn)性電(diàn)路,應使它們盡量分(fēn)開,而兩者的地線(xiàn)不要相混,分(fēn)别與電(diàn)源端地線(xiàn)相連。要盡量加大線(xiàn)性電(diàn)路的接地面積。 

(3) 盡量加粗接地線(xiàn)

若接地線(xiàn)很(hěn)細,接地電(diàn)位則随電(diàn)流的變化而變化,緻使電(diàn)子設備的定時信号電(diàn)平不穩,抗噪聲性能(néng)變差。因此應将接地線(xiàn)盡量加粗,使它能(néng)通過三倍于印制電(diàn)路闆的允許電(diàn)流。如有(yǒu)可(kě)能(néng),接地線(xiàn)的寬度應大于3mm。

(4) 将接地線(xiàn)構成死循環路

設計隻由數字電(diàn)路組成的印制電(diàn)路闆的地線(xiàn)系統時,将接地線(xiàn)做成死循環路可(kě)以明顯的提高抗噪聲能(néng)力。其原因在于:印制電(diàn)路闆上有(yǒu)很(hěn)多(duō)集成電(diàn)路組件,尤其遇有(yǒu)耗電(diàn)多(duō)的組件時,因受接地線(xiàn)粗細的限制,會在地結上産(chǎn)生較大的電(diàn)位差,引起抗噪聲能(néng)力下降,若将接地結構成環路,則會縮小(xiǎo)電(diàn)位差值,提高電(diàn)子設備的抗噪聲能(néng)力。

2,高速多(duō)層

在電(diàn)子産(chǎn)品趨于多(duō)功能(néng)複雜化的前題下,集成電(diàn)路元件的接點距離随之縮小(xiǎo),信号傳送的速度則相對提高,随之而來的是接線(xiàn)數量的提高、點間配線(xiàn)的長(cháng)度局部性縮短,這些就需要應用(yòng)高密度線(xiàn)路配置及微孔技(jì )術來達成目的。配線(xiàn)與跨接基本上對單雙面闆而言有(yǒu)其達成的困難,因而電(diàn)路闆會走向多(duō)層化,又(yòu)由于訊号線(xiàn)不斷的增加,更多(duō)的電(diàn)源層與接地層就為(wèi)設計的必須手段,這些都促使多(duō)層印刷電(diàn)路闆(Multilayer Printed Circuit Board)更加普遍。


對于高速化訊号的電(diàn)性要求,電(diàn)路闆必須提供具(jù)有(yǒu)交流電(diàn)特性的阻抗控制、高頻傳輸能(néng)力、降低不必要的輻射(EMI)等。采用(yòng)Stripline、Microstrip的結構,多(duō)層化就成為(wèi)必要的設計。為(wèi)減低訊号傳送的品質(zhì)問題,會采用(yòng)低介電(diàn)質(zhì)系數、低衰減率的絕緣材料,為(wèi)配合電(diàn)子元件構裝(zhuāng)的小(xiǎo)型化及陣列化,電(diàn)路闆也不斷的提高密度以因應需求。BGA (BallGrid Array)、CSP (Chip Scale Package)、DCA (Direct ChipAttachment)等組零件組裝(zhuāng)方式的出現,更促使印刷電(diàn)路闆推向前所未有(yǒu)的高密度境界。


凡直徑小(xiǎo)于150um以下的孔在業界被稱為(wèi)微孔(Microvia),利用(yòng)這種微孔的幾何結構技(jì )術所作(zuò)出的電(diàn)路可(kě)以提高組裝(zhuāng)、空間利用(yòng)等等的效益,同時對于電(diàn)子産(chǎn)品的小(xiǎo)型化也有(yǒu)其必要性。


對于這類結構的電(diàn)路闆産(chǎn)品,業界曾經有(yǒu)過多(duō)個不同的名(míng)稱來稱呼這樣的電(diàn)路闆。例如:歐美業者曾經因為(wèi)制作(zuò)的程序是采用(yòng)序列式的建構方式,因此将這類的産(chǎn)品稱為(wèi)SBU (Sequence Build UpProcess),一般翻譯為(wèi)“序列式增層法”。至于日本業者,則因為(wèi)這類的産(chǎn)品所制作(zuò)出來的孔結構比以往的孔都要小(xiǎo)很(hěn)多(duō),因此稱這類産(chǎn)品的制作(zuò)技(jì )術為(wèi)MVP (Micro Via Process),一般翻譯為(wèi)“微孔制程”。也有(yǒu)人因為(wèi)傳統的多(duō)層闆被稱為(wèi)MLB (Multilayer Board),因此稱呼這類的電(diàn)路闆為(wèi)BUM (Build Up Multilayer Board),一般翻譯為(wèi)“增層式多(duō)層闆”。


十一、制造


1,拼版

PCB設計完成因為(wèi)PCB闆形太小(xiǎo),不能(néng)滿足生産(chǎn)工(gōng)藝要求,或者一個産(chǎn)品由幾塊PCB組成,這樣就需要把若幹小(xiǎo)闆拼成一個面積符合生産(chǎn)要求的大闆,或者将一個産(chǎn)品所用(yòng)的多(duō)個PCB拼在一起而便于生産(chǎn)安(ān)裝(zhuāng)。前者類似于郵票闆,它既能(néng)夠滿足PCB生産(chǎn)工(gōng)藝條件也便于元器件安(ān)裝(zhuāng),使用(yòng)時再分(fēn)開,十分(fēn)方便;後者是将一個産(chǎn)品的若幹套PCB闆拼裝(zhuāng)在一起,這樣便于生産(chǎn),也便于對一個産(chǎn)品齊套,清楚明了。

2,數據生成

PCB闆生産(chǎn)的基礎是菲林底版。早期制作(zuò)菲林底版時,需要先制作(zuò)出菲林底圖,然後再利用(yòng)底圖進行照相或翻版。底圖的精(jīng)度必須與印制闆所要求的一緻,并且應該考慮對生産(chǎn)工(gōng)藝造成的偏差進行補償。底圖可(kě)由客戶提供也可(kě)由生産(chǎn)廠家制作(zuò),但雙方應密切合作(zuò)和協商(shāng),使之既能(néng)滿足用(yòng)戶要求,又(yòu)能(néng)适應生産(chǎn)條件。在用(yòng)戶提供底圖的情況下,廠家應檢驗并認可(kě)底圖,用(yòng)戶可(kě)以評定并認可(kě)原版或第一塊印制闆産(chǎn)品。底圖制作(zuò)方法有(yǒu)手工(gōng)繪制、貼圖和CAD制圖。随着計算機技(jì )術的發展,印制闆CAD技(jì )術得到極大的進步,印制闆生産(chǎn)工(gōng)藝水平也不斷向多(duō)層,細導線(xiàn),小(xiǎo)孔徑,高密度方向迅速提高,原有(yǒu)的菲林制版工(gōng)藝已無法滿足印制闆的設計需要,于是出現了光繪技(jì )術。使用(yòng)光繪機可(kě)以直接将CAD設計的PCB圖形數據文(wén)件送入光繪機的計算機系統,控制光繪機利用(yòng)光線(xiàn)直接在底片上繪制圖形。然後經過顯影、定影得到菲林底版。使用(yòng)光繪技(jì )術制作(zuò)的印制闆菲林底版,速度快、精(jīng)度高、質(zhì)量好,而且避免了在人工(gōng)貼圖或繪制底圖時可(kě)能(néng)出現的人為(wèi)錯誤,大大提高了工(gōng)作(zuò)效率,縮短了印制闆的生産(chǎn)周期。激光光繪機,在很(hěn)短的時間内就能(néng)完成過去多(duō)人長(cháng)時間才能(néng)完成的工(gōng)作(zuò),而且其繪制的細導線(xiàn)、高密度底版也是人工(gōng)操作(zuò)無法比拟的。按照激光光繪機的結構不同,可(kě)以分(fēn)為(wèi)平闆式、内滾桶式(Internal Drum)和外滾桶式(External Drum)。光繪機使用(yòng)的标準數據格式是Gerber-RS274格式,也是印制闆設計生産(chǎn)行業的标準數據格式。Gerber格式的命名(míng)引用(yòng)自光繪機設計生産(chǎn)的先驅者——美國(guó)Gerber公(gōng)司。光繪圖數據的産(chǎn)生,是将CAD軟件産(chǎn)生的設計數據轉化稱為(wèi)光繪數據(多(duō)為(wèi)Gerber數據),經過CAM系統進行修改、編輯,完成光繪預處理(lǐ)(拼版、鏡像等),使之達到印制闆生産(chǎn)工(gōng)藝的要求。然後将處理(lǐ)完的數據送入光繪機,由光繪機的光栅(Raster)圖象數據處理(lǐ)器轉換成為(wèi)光栅數據,此光栅數據通過高倍快速壓縮還原算法發送至激光光繪機,完成光繪。

3,光繪數據格式

光繪數據格式是以向量式光繪機的數據格式Gerber數據為(wèi)基礎發展起來的,并對向量式光繪機的數據格式進行了擴展,并兼容了HPGL惠普繪圖儀格式,Autocad DXF、TIFF等專用(yòng)和通用(yòng)圖形數據格式。一些CAD和CAM開發廠商(shāng)還對Gerber數據作(zuò)了擴展。

以下對Gerber數據作(zuò)一簡單介紹。Gerber數據的正式名(míng)稱為(wèi)Gerber RS-274格式。向量式光繪機碼盤上的每一種符号,在Gerber數據中(zhōng),均有(yǒu)一相應的D碼(D-CODE)。這樣,光繪機就能(néng)夠通過D碼來控制、選擇碼盤,繪制出相應的圖形。将D碼和D碼所對應符号的形狀、尺寸大小(xiǎo)進行列表,即得到一D碼表。此D碼表就成為(wèi)從CAD設計到光繪機利用(yòng)此數據進行光繪的一個橋梁。用(yòng)戶在提供Gerber光繪數據的同時,必須提供相應的D碼表。這樣,光繪機就可(kě)以依據D碼表确定應選用(yòng)何種符号盤進行曝光,從而繪制出正确的圖形。在一個D碼表中(zhōng),一般應該包括D碼,每個D碼所對應碼盤的形狀、尺寸、以及該碼盤的曝光方式。


十二、功能(néng)測試

更密集的PCB、更高的總線(xiàn)速度以及模拟RF電(diàn)路等等對測試都提出了前所未有(yǒu)的挑戰,這種環境下的功能(néng)測試需要認真的設計、深思熟慮的測試方法和适當的工(gōng)具(jù)才能(néng)提供可(kě)信的測試結果。

在同夾具(jù)供應商(shāng)打交道時,要記住這些問題的同時,還要想到産(chǎn)品将在何處制造,這是一個很(hěn)多(duō)測試工(gōng)程師會忽略的地方。例如我們假定測試工(gōng)程師身在美國(guó)的加利福尼亞,而産(chǎn)品制造地卻在泰國(guó)。測試工(gōng)程師會認為(wèi)産(chǎn)品需要昂貴的自動化夾具(jù),因為(wèi)在加州廠房價格高,要求測試儀盡量少,而且還要用(yòng)自動化夾具(jù)以減少雇用(yòng)高技(jì )術高工(gōng)資的操作(zuò)工(gōng)。但在泰國(guó),這兩個問題都不存在,讓人工(gōng)來解決這些問題更加便宜,因為(wèi)這裏的勞動力成本很(hěn)低,地價也很(hěn)便宜,大廠房不是一個問題。因此有(yǒu)時候一流設備在有(yǒu)的國(guó)家可(kě)能(néng)不一定受歡迎。


1,技(jì )術水平

在高密度UUT中(zhōng),如果需要校準或診斷則很(hěn)可(kě)能(néng)需要由人工(gōng)進行探查,這是由于針床接觸受到限制以及測試更快(用(yòng)探針測試UUT可(kě)以迅速采集到數據而不是将信息反饋到邊緣連接器上)等原因,所以要求由操作(zuò)員探查UUT上的測試點。不管在哪裏,都應确保測試點已清楚地标出。


探針類型和普通操作(zuò)工(gōng)也應該注意,需要考慮的問題包括:

1,探針大過測試點嗎?探針有(yǒu)使幾個測試點短路并損壞UUT的危險嗎?對操作(zuò)工(gōng)有(yǒu)觸電(diàn)危害嗎?

2,每個操作(zuò)工(gōng)能(néng)很(hěn)快找出測試點并進行檢查嗎?測試點是否很(hěn)大易于辨認呢(ne)?

3,操作(zuò)工(gōng)将探針按在測試點上要多(duō)長(cháng)時間才能(néng)得出準确的讀數?如果時間太長(cháng),在小(xiǎo)的測試區(qū)會出現一些麻煩,如操作(zuò)工(gōng)的手會因測試時間太長(cháng)而滑動,所以建議擴大測試區(qū)以避免這個問題。

考慮上述問題後測試工(gōng)程師應重新(xīn)評估測試探針的類型,修改測試文(wén)件以更好地識别出測試點位置,或者甚至改變對操作(zuò)工(gōng)的要求。

2,自動探查

在某些情況下會要求使用(yòng)自動探查,例如在PCB難以用(yòng)人工(gōng)探查,或者操作(zuò)工(gōng)技(jì )術水平所限而使得測試速度大大降低的時候,這時就應考慮用(yòng)自動化方法。

自動探查可(kě)以消除人為(wèi)誤差,降低幾個測試點短路的可(kě)能(néng)性,并使測試操作(zuò)加快。但是要知道自動探查也可(kě)能(néng)存在一些局限,根據供應商(shāng)的設計而各有(yǒu)不同,

包括:

(1),UUT的大小(xiǎo)

(2),同步探針的數量

(3),兩個測試點相距有(yǒu)多(duō)近?

(4),測試探針的定位精(jīng)度

(5),系統能(néng)對UUT進行兩面探測嗎?

(6),探針移至下一個測試點有(yǒu)多(duō)快?

(7),探針系統要求的實際間隔是多(duō)少?(一般來講它比離線(xiàn)式功能(néng)測試系統要大)


自動探查通常不用(yòng)針床夾具(jù)接觸其它測試點,而且一般它比生産(chǎn)線(xiàn)速度慢,因此可(kě)能(néng)需要采取兩種步驟:如果探測儀僅用(yòng)于診斷,可(kě)以考慮在生産(chǎn)線(xiàn)上采用(yòng)傳統的功能(néng)測試系統,而把探測儀作(zuò)為(wèi)診斷系統放在生産(chǎn)線(xiàn)邊上;如果探測儀的目的是UUT校準,那麽唯一的真正解決辦(bàn)法是采用(yòng)多(duō)個系統,要知道這還是比人工(gōng)操作(zuò)要快得多(duō)。

如何整合到生産(chǎn)線(xiàn)上也是必須要研究的一個關鍵問題,生産(chǎn)線(xiàn)上還有(yǒu)空間嗎?系統能(néng)與傳送帶連接嗎?好在許多(duō)新(xīn)型探測系統都與SMEMA标準兼容,因此它們可(kě)以在在線(xiàn)環境下工(gōng)作(zuò)。

3,邊界掃描

這項技(jì )術早在産(chǎn)品設計階段就應該進行讨論,因為(wèi)它需要專門的元器件來執行這項任務(wù)。在以數字電(diàn)路為(wèi)主的UUT中(zhōng),可(kě)以購(gòu)買帶有(yǒu)IEEE 1194(邊界掃描)支持的器件,這樣隻做很(hěn)少或不用(yòng)探測就能(néng)解決大部分(fēn)診斷問題。邊界掃描會降低UUT的整體(tǐ)功能(néng)性,因為(wèi)它會增大每個兼容器件的面積(每個芯片增加4~5個引腳以及一些線(xiàn)路),所以選擇這項技(jì )術的原則,就是所花(huā)費的成本應該能(néng)使診斷結果得到改善。應記住邊界掃描可(kě)用(yòng)于對UUT上的閃速存儲器和PLD器件進行編程,這也更進一步增加了選用(yòng)該測試方法的理(lǐ)由。

如何處理(lǐ)一個有(yǒu)局限的設計?

如果UUT設計已經完成并确定下來,此時選擇就很(hěn)有(yǒu)限。當然也可(kě)以要求在下次改版或新(xīn)産(chǎn)品中(zhōng)進行修改,但是工(gōng)藝改善總是需要一定的時間,而你仍然要對目前的狀況進行處理(lǐ)。


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