PCBA相关资料.doc

如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流PCBA相关资料【精品文档】第 9 页PCBAPCBA是英文Printed Circuit Board +Assembly 的简称,也就是说PCB空板经过SMT上件,再经过DIP插件的整个制程,简称PCBA .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（Printed circuit board），是重要的电子部件，是电子元件的支撑体，是电子元器件线路连接的提供者。由于它是采用电子印刷技术制作的，故被称为“印刷”电路板。在印制电路板出现之前，电子元件之间的互连都是依靠电线直接连接而组成完整的线路。现在，电路面包板只是作为有效的实验工具而存在，而印刷电路板在电子工业中已经成了占据了绝对统治的地位。20世纪初，人们为了简化电子机器的制作，减少电子零件间的配线，降低制作成本等优点，于是开始钻研以印刷的方式取代配线的方法。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案，再以电镀的方式，成功建立导体作配线。1 直至1936年，奥地利人保罗·爱斯勒（Paul Eisler）在英国发表了箔膜技术1，他在一个收音机装置内采用了印刷电路板；而在日本，宫本喜之助以喷附配线法“法吹着配线方法(特许119384号)”成功申请专利。2而两者中Paul Eisler 的方法与现今的印刷电路板最为相似，这类做法称为减去法，是把不需要的金属除去；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。虽然如此，但因为当时的电子零件发热量大，两者的基板也难以配合使用1，以致未有正式的实用作，不过也使印刷电路技术更进一步。 1941年，美国在滑石上漆上铜膏作配线，以制作近接信管。 1943年，美国人将该技术大量使用于军用收音机内。 1947年，环氧树脂开始用作制造基板。同时NBS开始研究以印刷电路技术形成线圈、电容器、电阻器等制造技术。 1948年，美国正式认可这个发明用于商业用途。 自20世纪50年代起，发热量较低的晶体管大量取代了真空管的地位，印刷电路版技术才开始被广泛采用。而当时以蚀刻箔膜技术为主流1。 1950年，日本使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。1 1951年，聚酰亚胺的出现，便树脂的耐热性再进一步，也制造了聚亚酰胺基板。1 1953年，Motorola开发出电镀贯穿孔法的双面板。这方法也应用到后期的多层电路板上。1 印刷电路板广泛被使用10年后的60年代，其技术也日益成熟。而自从Motorola的双面板面世，多层印刷电路板开始出现，使配线与基板面积之比更为提高。 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参考了电镀贯穿孔法，制作出多层板。1 1967年，发表了增层法之一的“Plated-up technology”。13 1969年，FD-R以聚酰亚胺制造了软性印刷电路板。1 1979年，Pactel发表了增层法之一的“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“表面增层线路”（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 就在众多的增层印刷电路板方案被提出的1990年代末期，增层印刷电路板也正式大量地被实用化，直至现在。为大型、高密度的印刷电路板装配(PCBA, printed circuit board assembly)发展一个稳健的测试策略是重要的，以保证与设计的符合与功能。除了这些复杂装配的建立与测试之外，单单投入在电子零件中的金钱可能是很高的 - 当一个单元到最后测试时可能达到25,000美元。由于这样的高成本，查找与修理装配的问题现在比其过去甚至是更为重要的步骤。今天更复杂的装配大约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；有超过20000个焊接点需要测试。 在朗讯加速的制造工厂(N. Andover, MA)，制造和测试艺术级的PCBA和完整的传送系统。超过5000节点数的装配对我们是一个关注，因为它们已经接近我们现有的在线测试(ICT, in circuit test)设备的资源极限(图一)。我们现在制造大约800种不同的PCBA或“节点”。在这800种节点中，大约20种在50006000个节点范围。可是，这个数迅速增长。新的开发项目要求更加复杂、更大的PCBA和更紧密的包装。这些要求挑战我们建造和测试这些单元的能力。更进一步，具有更小元件和更高节点数的更大电路板可能将会继续。例如，现在正在画电路板图的一个设计，有大约116000个节点、超过5100个元件和超过37800个要求测试或确认的焊接点。这个单元还有BGA在顶面与底面，BGA是紧接着的。使用传统的针床测试这个尺寸和复杂性的板，ICT一种方法是不可能的。在制造工艺，特别是在测试中，不断增加的PCBA复杂性和密度不是一个新的问题。意识到的增加ICT测试夹具内的测试针数量不是要走的方向，我们开始观察可代替的电路确认方法。看到每百万探针不接触的数量，我们发现在5000个节点时，许多发现的错误(少于31)可能是由于探针接触问题而不是实际制造的缺陷(表一)。因此，我们着手将测试针的数量减少，而不是上升。尽管如此，我们制造工艺的品质还是评估到整个PCBA。我们决定使用传统的ICT与X射线分层法相结合是一个可行的解决方案。基材基材普遍是以基板的绝缘部分作分类，常见的原料为电木板、玻璃纤维板，以及各式的塑胶板。而PCB的制造商普遍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）使用。而常见的基材及主要成份有：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 碳化硅金属涂层金属涂层除了是基板上的配线外，也就是基板线路跟电子元件焊接的地方。此外，不同的金属也有不同的价钱，不同的会直接影响生产的成本；不同的金属也有不同的可焊性、接触性，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15m4 铅锡合金（或锡铜合金） 即焊料，厚度通常在5至25m，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，或以整体也是银的合金编辑 线路设计印制电路板的设计是以电子电路图为蓝本，实现电路使用者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要内部电子元件、金属连线、通孔和外部连接的布局、电磁保护、热耗散、串音等各种因素。优秀的线路设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以用手工实现，但复杂的线路设计一般也需要借助计算机辅助设计（CAD）实现，而着名的设计软件有AutoCAD、OrCAD、PowerPCB、FreePCB等。基本制作根据不同的技术可分为消除和增加两大类过程。编辑 减去法减去法（Subtractive），是利用化学品或机械将空白的电路板（即铺有完整一块的金属箔的电路板）上不需要的地方除去，余下的地方便是所需要的电路。丝网印刷：把预先设计好的电路图制成丝网遮罩，丝网上不需要的电路部分会被蜡或者不透水的物料覆盖，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保护剂，把线路板放到腐蚀液中，没有被保护剂遮住的部份便会被蚀走，最后把保护剂清理。 感光板：把预先设计好的电路图制在透光的胶片遮罩上（最简单的做法就是用打印机印出来的投影片），同理应把需要的部份印成不透明的颜色，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射强光数分钟，除去遮罩后用显影剂把电路板上的图案显示出来，最后如同用丝网印刷的方法一样把电路腐蚀。 刻印：利用铣床或雷射雕刻机直接把空白线路上不需要的部份除去。加成法加成法（Additive），现在普遍是在一块预先镀上薄铜的基板上，覆盖光阻剂（D/F)，经紫外光曝光再显影，把需要的地方露出，然后利用电镀把线路板上正式线路铜厚增厚到所需要的规格,再镀上一层抗蚀刻阻剂金属薄锡，最后除去光阻剂（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方法之一。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，可以得到再多层的多层印刷电路板则为顺序积层法。内层制作 积层编成（即黏合不同的层数的动作） 积层完成（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 在表面要保留的地方加上阻绝层（resist，防以被蚀刻） 蚀刻 去除阻绝层 Pattern电镀法 在表面不要保留的地方加上阻绝层 电镀所需表面至一定厚度 去除阻绝层 蚀刻至不需要的金属箔膜消失 加成法 令表面粗糙化 完全加成法（full-additive） 在不要导体的地方加上阻绝层 以无电解铜组成线路 部分加成法（semi-additive） 以无电解铜覆盖整块PCB 在不要导体的地方加上阻绝层 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方法之一，顾名思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。编辑 ALIVH1ALIVH（Any Layer Interstitial Via Hole，Any Layer IVA）是日本松下电器开发的增层技术。这是使用芳香族聚酰胺（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 铜箔上以蚀刻的方法制作线路图案 把完成第二步骤的半成品黏上在铜箔上 积层编成 再不停重覆第五至七的步骤，直至完成B2it1B2it（Buried Bump Interconnection Technology）是东芝开发的增层技术。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 以蚀刻的方法把黏合片的铜箔制成线路图案 再不停重覆第二至四的步骤，直至完成产业现状由于印制电路板的制作处于电子设备制造的后半程，因此被成为电子工业的下游产业。几乎所有的电子设备都需要印制电路板的支持，因此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。目前日本、中国、台湾、西欧和美国为主要的印制电路板制造基地。PDCA循环PDCA循环又叫戴明环，是美国质量管理专家戴明博士首先提出的，它是全面质量管理所应遵循的科学程序。全面质量管理活动的全部过程，就是质量计划的制订和组织实现的过程，这个过程就是按照PDCA循环，不停顿地周而复始地运转的。PDCA是英语单词Plan(计划)、Do(执行)、Check(检查)和Action(行动)的第一个字母，PDCA循环就是按照这样的顺序进行质量管理，并且循环不止地进行下去的科学程序。全面质量管理活动的运转，离不开管理循环的转动，这就是说，改进与解决质量问题，赶超先进水平的各项工作，都要运用PDCA循环的科学程序。不论提高产品质量，还是减少不合格品，都要先提出目标，即质量提高到什么程度，不合格品率降低多少?就要有个计划；这个计划不仅包括目标，而且也包括实现这个目标需要采取的措施；计划制定之后，就要按照计划进行检查，看是否达实现了预期效果，有没有达到预期的目标；通过检查找出问题和原因；最后就要进行处理，将经验和教训制订成标准、形成制度。PDCA循环作为全面质量管理体系运转的基本方法，其实施需要搜集大量数据资料，并综合运用各种管理技术和方法。 PDCA循环的特点有三个：各级质量管理都有一个PDCA循环，形成一个大环套小环，一环扣一环，互相制约，互为补充的有机整体，如图8-5所示。在PDCA循环中，一般说，上一级的循环是下一级循环的依据，下一级的循环是上一级循环的落实和具体化。每个PDCA循环，都不是在原地周而复始运转，而是象爬楼梯那样，每一循环都有新的目标和内容，这意味着质量管理，经过一次循环，解决了一批问题，质量水平有了新的提高，如图8-5所示。在PDCA循环中，A是一个循环的关键。贯标中的应用：GB/T 19001、GB/T 28001标准的管理思路【P（策划）】：GB/T 19001：工作计划、策划（职责 目标 人、机、料、法、环、测 5W1H）；GB/T 28001：包括三个方面的策划（危险源识别、法律法规识别、目标指标和方案制订）【D（执行）】： 明确职责（部门/岗位的质量、安保职责） 资源保证（能力、意识，特种作业人员上岗资格，GB/T 28001：安全员，消防、安全监控、防盗、防雷设施等）编写文件（强调两标融贯）信息交流和沟通（对内、对外） 执行：符合性 痕迹管理GB/T 28001：运行控制（重点消防安全、防盗抢（财产和资金）、交通安全、信息安全） 应急准备和响应（预案文件的演练和执行）【C（检查）、A（行动）】：检查和持续改进日常工作（质量）检查、安全检查目标、指标完成情况的定期验证安全管理绩效的检查法律法规符合性评价对不合格（品）的整改，（GB/T 28001）事故的调查和处理。小结：PDCA：是最早由美国质量统计控制之父Shewhat（休哈特)提出的PDS（Plan Do See）演化而来，由美国质量管理专家戴明改进成为PDCA模式，所以又称为“戴明环”。PDCA的含义如下：P（ PLAN）-计划；D（Do)-执行；C（CHECK)-检 查；A（Action)-行动，对总结检查的结果进行 处理，成功的经验加以肯定并适当推广、标准化 ；失败的教训加以总结，未解决的问题放到下一 个PDCA循环里。以上四个过程不是运行一次就结束，而是周而复始的进行，一个循环完了，解决一些问题，未解决的问题进入下一个循环，这样阶梯式上升的。PDCA循环实际上是有效进行任何一项工作的合乎逻辑的工作程序。在质量管理中，因此有人称其为质量管理的基本方法。PDCA循环特点处理阶段是PDCA循环的关键。因为处理阶段就是解决存在问题，总结经验和吸取教训的阶段。该阶段的重点又在于修订标准，包括技术标准和管理制度。没有标准化和制度化，就不可能使PDCA循环转动向前。 PDCA循环，可以使我们的思想方法和工作步骤更加条理化、系统化、图像化和科学化。它具有如下特点： (1)大环套小环，小环保大环，推动大循环 PDCA循环作为质量管理的基本方法，不仅适用于整个工程项目，也适应于整个企业和企业内的科室、工段、班组以至个人。各级部门根据企业的方针目标，都有自己的PDCA循环，层层循环，形成大环套小环，小环里面又套更小的环。大环是小环的母体和依据，小环是大环的分解和保证。各级部门的小环都围绕着企业的总目标朝着同一方向转动。通过循环把企业上下或工程项目的各项工作有机地联系起来，彼此协同，互相促进。以上特点。 (2)不断前进、不断提高 PDCA循环就像爬楼梯一样，一个循环运转结束，生产的质量就会提高一步，然后再制定下一个循环，再运转、再提高，不断前进，不断提高。 (3)形象化 PDCA循环是一个科学管理方法的形象化。 SMT DIP流程SMT)->进板->锡膏印刷->锡膏检查->贴片作业->贴片检查->回焊作业->终检作业->(DIP)->人工插件->波峰焊接->补焊作业->手焊作业->检查作业->ICT测试->组装->成品(最终)测试(FT：Final Test)->终检->包装QC:Quality Controll品管OQC:Output Quality Controll出货品管IQC:Input Quality Controll进料品管IPQC:In Process Quality Controll制程中品管QE:Quality Engineer品管工程师SQE:Supplier Quality Engineer供应商品质管理工程师PE:Procss Engineer or Electronic Engineer制程工程师或电子工程师ME:Material Engineer or Mechanics Engineer材料工程师或机构工程师IE:Industrial Engineer工业工程师PM:Project Manager专案经理比较完整的流程有：进板->锡膏印刷->锡膏检查->贴片作业->贴片检查->回焊作业->终检作业->(DIP)->人工插件->波峰焊接->补焊作业->手焊作业->检查作业->ICT测试->组装->成品(最终)测试(FT：Final Test)->终检->包装一般smt工厂的流程有：进板-焊膏印刷-贴片-贴片检测-回流焊-ict-人工插件-波峰焊-人工检测-补焊-功能测试-抽检-包装QA-品管OQC-产线抽检CQE、SQE-供应商品管PE-产品工程师或工艺工程师ME-设备工程师IE-工业工程师