印刷电路板的制造

基板一般以基板的绝缘部分来分类,常见的原料有电木、玻璃纤维板和各种塑料板。PCB厂商一般采用玻璃纤维、无纺布和树脂组成的绝缘件,然后用环氧树脂和铜箔压制成“预浸料”。

Xgs游戏机电路设计的常见基板和主要元件有:

FR-1 ──酚醛棉纸,俗称胶木(比FR-2经济)。

FR-2 ──酚醛棉纸,

FR-3 ──棉纸、环氧树脂

FR-4 ──环氧树脂玻璃纤维织物

FR-5 ──玻璃布与环氧树脂

FR-6 &磨砂玻璃和聚酯

G-10 ──环氧树脂玻璃布

CEM-1 ──棉纸和环氧树脂(阻燃)

CEM-2 ──棉纸和环氧树脂(非阻燃)

CEM-3 ──玻璃布和环氧树脂

CEM-4 ──玻璃布和环氧树脂

CEM-5 ──玻璃布和聚酯

氮化铝

SiC-SiC金属镀层不仅是基板上的布线,也是基板的电路与电子元器件焊接的地方。另外,不同金属的价格不同,直接影响生产成本。另外,每种金属的可焊性、接触性、电阻等都不一样,也会直接影响到元器件的性能。

常用的金属镀层有:铜、锡(通常厚度为5至15μm)、铅锡合金(或锡铜合金,即焊料,厚度为5至25μm,锡含量约为63%)、金(通常只镀在界面上)和银(通常只镀在界面上,或整体含银的合金)。根据技术的不同,可以分为消元和加法两大类。

减法

减色法是用化学药品或机械将一块空白电路板(即覆盖有一整块金属箔的电路板)上不需要的部分去掉,剩下的就是方便需要的电路。

丝网印刷:将预先设计好的电路图做成丝网掩模,丝网上不需要的电路部分会被蜡或不透水的材料覆盖,然后将丝网掩模放在空白电路板上,在丝网上涂上不会腐蚀的保护剂,将电路板放入腐蚀液中,未被保护剂覆盖的部分会被腐蚀掉,最后清洗保护剂。

感光板:把预先设计好的电路图做在透明的薄膜掩膜上(最简单的方法是用打印机把幻灯片打印出来),然后把需要的部分打印成不透明的颜色,然后在空白的电路板上涂上感光颜料,把准备好的薄膜掩膜放在电路板上用强光照射几分钟,去掉掩膜用显影液把图案显示在电路板上,最后像丝网印刷一样腐蚀电路。

雕刻:使用铣床或激光雕刻机直接去除空白电路上不需要的部分。

加法过程

在加成工艺中,常见的是用光刻胶(D/F)预先覆盖一层薄铜的基板,用紫外光曝光后显影,露出需要的地方,然后用电镀将电路板上正式电路的铜厚度加厚到需要的规格,再涂上一层金属薄锡,最后去除光刻胶(这个过程叫剥离),再蚀刻掉光刻胶下的铜箔层。

层压方法

层压法是制作多层印刷电路板的方法之一。内层做好之后再包外层,然后用减法或加法工艺加工外层。当使用顺序层压方法时,重复层压方法的操作,可以获得多层印刷电路板。

1.内层制造

2.叠层针织(即粘合不同层的动作)

3.层压完成(减去金属箔膜的外层;加法过程)

钻孔

面板法

1.整板电镀

2.在要保留表面的地方添加抗蚀剂(防止被蚀刻)。

蚀刻

4.移除阻挡层

模式方法

1.在不保留曲面的地方添加一个阻挡层。

2.将要求的表面电镀到一定厚度。

3.移除阻挡层

4.蚀刻直到不需要的金属箔膜消失。

完全加成过程

1.在不需要导体的地方增加阻挡层。

2.电路由化学镀铜组成。

添加过程的一部分

1.用化学镀铜覆盖整个PCB。

2.在不需要导体的地方加一个阻挡层。

3.电镀铜

4.移除阻挡层

5.蚀刻直到阻挡层下没有电解铜消失。

ALIVH

Alivh(任意层间歇通孔,任意层IVA)是松下电器开发的加层技术。这是基于芳纶纤维布。

1.将纤维布浸泡在环氧树脂中成为“预浸料”。

2.激光钻孔

3.用导电胶填满这个洞。

4.在外层贴上铜箔

5.通过蚀刻在铜箔上制作电路图案。

6.将第二步后的半成品贴在铜箔上。

第七步:组合编织

8.重复步骤5至7,直到完成。

B2it

B2it(掩埋凸点互连技术)是东芝开发的加层技术。

1.首先做一个双面板或者多层板。

2.在铜箔上印刷锥形银浆

3.将粘合片放在银浆上,使银浆流过粘合片。

4.将上一步的粘合片粘在第一步的板上。

5.通过蚀刻将粘合片的铜箔制成电路图案。

6.重复步骤2-4,直到更密集的PCB、更高的总线速度和模拟RF电路都对测试提出了前所未有的挑战。在这种环境下的功能测试需要仔细的设计、深思熟虑的测试方法和适当的工具来提供可信的测试结果。

在和夹具供应商打交道的时候,要把这些问题记在心里,想想产品会在哪里制造,这是很多测试工程师会忽略的地方。例如,让我们假设测试工程师在加利福尼亚,但是产品是在泰国制造的。测试工程师会认为产品需要昂贵的自动夹具,因为加州的工厂很贵,需要的测试人员越少越好,使用自动夹具减少高科技高薪操作人员的雇佣。但在泰国,这两个问题都不存在,所以人工解决这些问题更便宜,因为这里的人力成本很低,地价也很便宜,大工厂不是问题。所以有时候一流的设备在一些国家可能不受欢迎。

工程水平

在高密度UUT中,如果需要校准或诊断,很可能需要人工探查。这是因为针床接触有限,测试速度更快(用探针测试UUT可以快速收集数据,而不是将信息反馈给边缘连接器),所以需要操作人员探索UUT上的测试点。无论在哪里,都要确保考点标注清楚。

探头类型和普通操作人员还应注意以下问题:

探针是否大于测试点?探针是否有短路几个测试点并损坏UUT的危险?对操作人员是否有触电危险?

每个操作人员能否快速找出测试点并进行检查?考点大吗,容易识别吗?

操作员将探针压在测试点上需要多长时间才能得到准确的读数?如果时间过长,在小的测试区域会有一些麻烦,比如操作者的手会因为测试时间过长而打滑,建议扩大测试区域来避免这个问题。

考虑上述问题后,测试工程师应重新评估测试探头的类型,修改测试文档以更好地确定测试点的位置,甚至改变对操作人员的要求。

自动检测

在某些情况下,将需要自动探测,例如,当人工探测PCB很困难时,或由于操作人员的技术水平而大大降低测试速度时,则应考虑自动方法。

自动检测可以消除人为误差,减少几个测试点短路的可能性,加快测试操作。但是,我们应该知道,自动探测可能存在一些限制,这些限制根据供应商的设计而有所不同,包括:

UUT的面积

同步探测器的数量

两个考点有多近?

测试探头的定位精度

系统能探测到两边的UUT吗?

探头移动到下一个测试点的速度有多快?

探头系统要求的实际间距是多少?一般来说比离线功能测试系统大。

自动检测通常不使用针床夹具接触其他测试点,一般比生产线慢,所以可能需要走两步:如果检测仪只用于诊断,可以考虑在生产线上使用传统的功能测试系统,检测仪可以放在生产线旁边作为诊断系统;如果探测器的目的是UUT校准,那么唯一真正的解决方案是使用多个系统,这比手动操作要快得多。

如何融入生产线也是必须研究的关键问题。生产线上有空间吗?系统可以连接到传送带上吗?幸运的是,许多新的检测系统都兼容SMEMA标准,因此它们可以在在线环境中工作。

边界扫描

这项技术应该早在产品设计阶段就进行讨论,因为它需要特殊的组件来执行这项任务。在以数字电路为主体的UUT,可以购买到支持IEEE1194(边界扫描)的器件,这样大部分诊断问题都可以在很少检测或不检测的情况下解决。边界扫描会降低UUT的整体功能,因为它会增加每个兼容器件的面积(每个芯片4 ~ 5个管脚和一些线),所以选择这种技术的原则是成本要提高诊断结果。应该记住,边界扫描可用于编程UUT上的闪存和PLD设备,这进一步增加了选择这种测试方法的理由。

如何应对一个有限的设计?

如果UUT设计已经完成并最终确定,此时的选择是有限的。当然,你也可以要求在下一次改版或者新产品中进行修改,但是流程改进总是需要一些时间的,你还是要应对目前的情况。