PCBA细节大全
基本介绍中文名:PCBA mbth:印刷电路板+组装工艺:PCB坯板采用SMT或DIP插件程序贴装本质:生产工艺基板:胶木板、玻璃纤维板金属镀层:铜-锡-金-镍电路板、发展历史、实用性、范围、新项目、基板、金属镀层、电路设计、基本生产、简介、减法、加法工艺、层压法、ALIVH、生产模式、简介、DIP、工业现状、简介、北美、日本、台湾省、转移到中国、应用、简介、智能手机、触摸屏、计算机英文常用的PCB(印刷电路板)是一种重要的电子元器件，是电子元器件的支持者，也是电子元器件电路连接的提供者。因为是用电子印刷技术制作的，所以被称为“印刷”电路板。在印刷电路板出现之前，电子元件之间的互连依赖于导线的直接连接，形成完整的电路。现在电路面包板只是作为有效的实验工具而存在，印刷电路板已经成为电子行业的绝对主导地位。20世纪初，为了简化电子机器的制造，减少电子零件之间的布线，降低制造成本，人们开始研究用印刷代替布线的方法。在过去的30年里，工程师们不断提出在绝缘基板上使用金属导体作为布线。最成功的是，在1925年，美国的查尔斯·杜卡斯在绝缘衬底上印制了电路图案，然后通过电镀成功地建立了用于布线的导体。[1]直到1936，奥地利人保罗·艾斯勒在英国发表了箔膜技术[1]，他在一个无线电装置中使用了印刷电路板；在日本，宫本茂之助通过喷涂布线方法“メタリコンンンン”成功申请了专利(专利号119384)".[2]保罗·艾斯勒的方法最类似于现在的印刷电路板。这种做法叫减法，去掉不需要的金属；Charles Ducas和Hayashi Miyamoto的方法是只添加所需的布线，这被称为添加工艺。即便如此，由于当时电子零件发热量大，两者的基板很难一起使用[1]，所以没有正式的实际工作，但也让印刷电路技术更进一步。发展史1941年，美国用铜膏涂滑石作为布线制作近炸引信。在1943中，美国人在军用无线电中广泛使用了这项技术。1947年，环氧树脂开始用于制造基板。同时，NBS开始研究印刷电路技术形成的线圈、电容、电阻的制造技术。1948年，美国正式承认该发明用于商业用途。自20世纪50年代以来，低热值的晶体管已在很大程度上取代了真空管，印刷电路板技术被广泛采用。当时蚀刻箔技术是主流[1]。1950年，日本在玻璃基板上使用银漆作为布线；并且铜箔被用作由酚醛树脂制成的纸酚醛基板(CCL)上的布线。在[1] 1951中，聚酰亚胺的出现进一步提高了树脂的耐热性，聚酰亚胺基板也被制造出来。[1] 1953，摩托罗拉开发了双面板电镀通孔法。这种方法也适用于后来的多层电路板。[1]印刷电路板被广泛使用。10年后，60年代技术越来越成熟。自从摩托罗拉的双面板出现后，多层印刷电路板开始出现，使得布线占基板面积的比例更高。在1960中，V. Dahlgreen通过在热塑性塑料中粘贴带有印刷电路的金属箔膜制成了柔性印刷电路板。在[1] 1961中，美国哈泽泰公司参照电镀通孔法制作了多层板。[1] 1967，增层方法之一“镀上技术”发表。[1][3] 1969，FD-R用聚酰亚胺做了一个柔性印刷电路板。[1] 1979，Pactel发表了“Pactel方法”，这是加层的方法之一。[1] 1984，NTT开发了用于薄膜电路的“铜聚酰亚胺法”。西门子公司开发了微布线基板的附加层印刷电路板。[1] 1990，IBM开发了增层印刷电路板(SLC)。松下电器开发了ALIVH的多层印刷电路板。[1] 1996，东芝开发B2it多层印刷电路板。【1】实用性就在1990年代末，很多加层印刷电路板的方案被提出，加层印刷电路板直到现在才正式大批量投入使用。为大规模和高密度印刷电路板组件(PCBA)开发一种鲁棒的测试策略以确保与设计的一致性和功能是非常重要的。除了建立和测试这些复杂的组件之外，仅投资在电子部件上的钱就可能很高——当一个单元最终被测试时，它可能达到25，000美元。由于如此高的成本，寻找和修理组件的问题现在比过去更加重要。今天更复杂的组装大概是18平方英寸，18层；上下共有2900多个组件；包含6000个电路节点；有20，000多条焊缝需要测试。范围是朗讯的加速制造工厂(N. Andover，MA)，制造和测试艺术级PCBA和完整的传输系统。超过5000个节点的组件是我们关心的问题，因为它们接近我们现有ICT(在线测试)设备的资源极限(图1)。我们现在制造大约800种不同的PCBA或“节点”。在这800种节点中，约有20种在5000~6000节点范围内。然而，这一数字迅速增加。新项目新开发项目需要更复杂、更大的PCBA和更紧凑的包装。这些需求挑战了我们构建和测试这些单元的能力。此外，具有更小元件和更多节点的更大电路板可以继续存在。比如正在绘制一个电路板图的设计，大约有116000个节点，5100多个元器件，37800多个焊点需要测试或确认。这个单元上下也有BGA，BGA是跟。使用传统针床来测试这种尺寸和复杂程度的电路板，ICT是不可能的。在制造过程中，特别是在测试中，PCBA的日益增加的复杂性和密度并不是一个新问题。意识到增加ICT测试夹具中的测试引脚数量不是我们要走的方向，我们开始观察替代电路验证方法。看到每百万非接触探针的数量，我们发现在5000个节点上，许多错误(小于31)可能是由于探针接触问题而不是实际的制造缺陷(表1)。因此，我们着手减少测试针的数量，而不是增加。尽管如此，我们生产过程的质量还是受到了整个PCBA的评价。我们认为传统ICT和X射线分层的结合是一个可行的解决方案。基板基板通常由基板的绝缘部分来分类。常见的原材料有胶木、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”。常见的基材和主要成分有:FR-1-酚醛棉纸，俗称胶木(比FR-2更经济)FR-2-酚醛棉纸。FR-3-棉纸、环氧树脂FR-4-玻璃纤维布、环氧树脂FR-5-玻璃纤维布、环氧树脂FR-6-磨砂玻璃、聚酯G-10-玻璃纤维布、环氧树脂CEM-1-环氧树脂(非阻燃)CEM-3-玻璃纤维布、环氧树脂CEM-4-玻璃纤维布、环氧树脂CEM-5-玻璃纤维布、多元酯ain-氮化铝sic-碳化硅金属涂层不仅是基板上的布线，也是电路的所在此外，不同的金属也有不同的价格，这将直接影响生产成本；不同的金属也有不同的可焊性和接触性，也有不同的电阻值，这些都会直接影响元件的性能。常用的金属镀层有:铜和锡的厚度通常为5-15μm[4]，铅锡合金(或锡铜合金)为焊料，厚度通常为5-25μm，锡的含量约为63%[4]。一般只在接口上镀金[4]，或者一般只在接口上镀银，或者印刷电路板以电子电路图为基础，设计整体也是银的合金电路，以满足电路使用者的需求。印刷电路板的设计主要是指版图设计，需要考虑内部电子元器件、金属布线、通孔和外部布线的布局、电磁防护、散热、串扰等多种因素。优秀的电路设计可以节约生产成本，实现良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以手工实现，但复杂的电路设计一般需要借助计算机辅助设计(CAD)，著名的设计软件有Protel、OrCAD、PowerPCB、FreePCB等。根据技术的不同，基本的生产导入可以分为淘汰和添加两大类。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)上不需要的地方去掉，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(最简单的方法就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，再把空白的电路板涂上感光颜料。将准备好的薄膜掩膜放在电路板上，用强光照射几分钟。去掉掩膜后，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。在加成工艺中，加成工艺一般是将光刻胶(D/F)覆盖在预先镀好薄铜的基板上，用紫外光曝光，然后显影，使需要的地方曝光。然后通过电镀将电路板上官方电路的铜厚度加厚到需要的规格，再镀上一层金属薄锡。最后去除光刻胶(这个过程叫剥离)，刻蚀掉光刻胶下面的铜箔层。层压法[1]层压法是制造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。内层层压(即粘合不同层的动作)，层压完成(减去含有金属箔膜的外层；加法工艺)钻孔减法面板电镀整个PCB在要保留表面的地方电镀一层抗蚀剂层。图案电镀方法通过蚀刻去除阻挡层以防止其被蚀刻。要求的表面电镀到一定厚度。通过蚀刻去除阻挡层，直到不必要的金属箔膜消失。加成工艺使表面完全粗糙。添加工艺(全添加)在不需要导体的地方添加阻挡层，形成无电解铜的电路部分添加工艺(半)。-添加剂)用化学镀铜覆盖整个PCB，在没有导体的地方加一层阻挡层，用电镀铜的方法去除阻挡层，蚀刻直到化学镀铜在阻挡层下面消失。加层法是制造多层印刷电路板的方法之一，顾名思义就是将印刷电路板一层一层的加起来。每一层都被加工成所需的形状。Alivh [1] Alivh(任意层断续过孔，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。将纤维布浸入环氧树脂中成为“preg”激光钻孔，外层填充导电胶并粘贴铜箔通过蚀刻制作电路图案，将第二步中的半成品粘贴在铜箔上进行层压，然后重复第五至第七步，直到B2IT [1] B2IT(埋凸点互连技术)是东芝开发的层压技术。首先制作双面板或多层板，在铜箔上印刷锥形银浆，将粘合片放在银浆上，并使银浆穿过粘合片，将上一步的粘合片粘贴在第一步的板上，用蚀刻法将粘合片的铜箔做成电路图案，然后不断重复第二至第四步，直到导入生产模式。SMT和DIP都是在PCB上集成零件的方式，主要区别在于SMT不需要在PCB上钻孔，而在DIP中，零件的引脚脚需要插入钻孔中。SMT(表面贴装技术)表面贴装技术主要是利用贴片机在PCB板上贴装一些微型的零件，其生产流程为:PCB板定位、印刷焊膏、贴片机贴装、回流焊炉、制造检验。随着科技的发展，SMT还可以贴装一些大尺寸的零件，比如一些大尺寸的机械零件可以贴装在主板上。SMT集成对定位和零件尺寸非常敏感，锡膏质量和印刷质量也起着关键作用。DIP DIP即“插件”，即将零件插入PCB，由于零件尺寸较大，不适合贴装或厂商生产工艺无法使用SMT技术，零件以插件的形式集成在一起。目前业内实现手动插电程序和机器人插电程序有两种方式，主要生产工艺有:贴背胶(防止锡镀错地方)、插电、检验、波峰焊、印刷(去除过炉过程中留下的污渍)、制造检验。简单介绍一下行业现状，由于印刷电路板的生产处于电子设备制造的下半场，因此被称为电子行业的下游行业。几乎所有的电子设备都需要印刷电路板的支撑，所以印刷电路板是全球电子元器件中市场占有率最高的产品。目前，日本、中国大陆、中国台湾省、西欧和美国是主要的PCB制造基地。得益于新终端产品和新市场的支持，全球PCB市场成功复苏和增长。据香港PCB协会(HKPCA)统计，2011年全球PCB市场将稳步发展，预计增长6-9%，中国预计增长9-12%。台工研(IEK)的分析报告预测，2065年全球PCB产值将增长10.36%，438+01.5亿美元。根据Pri *** ark公司的分析数据和兴业证券R&D中心发布的报告，PCB应用结构和产品结构的变化反映了行业未来的发展趋势。近年来，随着单/双板和多层板产值的下降，HDI板、封装板和柔性板产值有所增长，表明用于电脑主板、通讯背板和汽车板的HDI板、封装板和柔性板增长相对缓慢，而用于高端手机、笔记本电脑等“薄而短”电子产品的HDI板、封装板和柔性板将继续快速增长。北美美国印刷电路板协会(IPC)公布，2011年2月北美整体印刷电路板制造商的账面/账单比率为0.95，这意味着该月出货100美元的每种产品，只会收到价值95美元的新订单。B/B值连续第五个月低于1，北美工业景气度没有实质性回升。日日地震短期影响部分PCB原料供应，中长期有利于产能向台湾省和大陆转移。高端PCB厂商加速在内地扩产，技术、产能、订单向内地转移是大势所趋。台湾省钟石电子报报道，日本供应链断裂，中韩PCB厂将是大赢家。据台湾省台湾技术研究所(IEK)分析师预测，受益于全球整体经济复苏和新兴国家的消费支持，台湾省PCB产业有望在2011年增长29%，并向中国转移。根据中投顾问的分析报告，在国内销售增长和全球产能持续转移的形势下，中国印刷电路板行业将进入高速增长期。到2014年，中国印刷电路板产业规模将提升至全球41.92%。计算机及相关产品、通讯产品和消费电子产品等3C产品是PCB的主要应用领域。根据美国消费电子协会(CEA)公布的数据，2011年全球消费电子产品销售额将达到9640亿美元，同比增长10%。2011的数据已经相当接近1万亿美元了。东航表示，最大的需求来自智能手机和笔记本电脑，其他销售非常明显的产品包括数码相机、液晶电视等产品。智能手机根据Markets和Markets发布的最新市场研究报告，2015年全球手机市场规模将增长至341.4亿美元，其中智能手机的销售收入将达到2589亿美元，占整个手机市场总收入的76%；苹果将以26%的市场份额领跑全球手机市场。IPhone 4 PCB采用任意层HDI板，任意高密度线路板。为了将iPhone 4正反面的所有芯片都装在非常小的PCB面积上，使用任意层HDI板可以避免机环钻孔造成的空间浪费，达到导通任意层的目的。随着iPhone和iPad的普及，触控面板风靡全球，预测触控趋势将成为软板的下一个增长驱动引擎。DisplaySearch预测2016年平板电脑触摸屏出货量将达到2.6亿块，比2011年增长333%。电脑Gartner分析师指出，笔记本电脑是过去五年个人电脑市场的增长引擎，年均增长率接近40%。基于笔记本电脑需求疲软的预期，Gartner预测2011年全球PC出货量将达到3.878亿台，2012年将达到4.406亿台，与2011年相比增长13.6%。东航表示，2011年，包括平板电脑在内的便携式电脑销售额将达到2200亿美元，台式电脑销售额将达到960亿美元，个人电脑总销售额将达到316亿美元。IPad 2于2011年3月3日正式发布，PCB制造工艺将采用4阶Any Layer HDI。苹果iPhone 4和iPad 2采用的Any Layer HDI将引发行业热潮。预计未来任何一层HDI都会在越来越多的高端手机和平板电脑中得到应用。根据DIGITIMES Research的预测，2013年全球电子书出货量有望达到2800万台，2008年至2013年复合年增长率为386%。分析指出，到2013年，全球电子书市场将达到30亿美元。电子书用PCB板的设计趋势:一是要求增加层数；二是需要盲孔埋孔技术；第三，需要适合高频信号的PCB基板。ISuppli表示，随着市场趋于饱和，数码相机的产量将在2014年开始停滞。预计2014年出货量将下降0.6%，至65438+3.54亿台，低端数码相机将遭遇拍照手机的强劲竞争。然而，该行业的一些领域仍然可以增长，例如混合高清(HD)相机、未来的3D相机和数字单目(DSLR)相机。数码相机的其他增长领域包括GPS和Wi-Fi功能的集成，以提高其吸引力和日常使用潜力。进一步推动柔性板市场，其实任何轻薄短小的电子产品都对柔性板有着强烈的需求。液晶电视市场研究公司DisplaySearch预测，2065年全球液晶电视出货量将达到215万台，同比增长13%。2011年，由于厂商对液晶电视背光的逐步替代，LED背光模组将逐渐成为主流，这将给LED散热基板带来技术趋势:高散热、尺寸精确的散热基板；严格的线对准精度和高质量的金属线附着力；第三，采用黄色光刻技术制作薄膜陶瓷散热基板，提高LED的大功率。LED照明DIGITIMES Research分析师指出，因应2012年禁止生产销售白炽灯，2011年LED灯泡出货量将大幅增加，产值估计高达约80亿美元。此外，北美、日本、韩国等国家将对LED照明等绿色产品实施补贴政策。以及卖场、店铺、作坊更换LED照明的意愿较高等因素，全球LED照明市场渗透率在产值上有很大机会超过10%。2011腾飞的LED照明，必将带动铝基板的大量需求。未来五大发展趋势大力发展高密度互连技术(HDI)——HDI体现了当代PCB最先进的技术，为PCB带来了精细布线和微孔径。生命力强的元器件嵌入技术——元器件嵌入技术是PCB功能集成电路的一大变革，PCB厂商需要在包括设计、设备、测试、仿真在内的系统中增加资源才能保持旺盛的生命力。符合国际标准的PCB材料——高耐热性、高玻璃化转变温度(Tg)、低热膨胀系数和低介电常数。光电PCB前景广阔——利用光路层和电路层传输信号。这项新技术的关键是制造光路层(光波导层)。它是通过光刻、激光烧蚀和反应离子蚀刻形成的有机聚合物。更新制造工艺，引进先进的生产设备。随着全球环保意识的提高，节能减排已经成为国家和企业的当务之急。作为污染物排放率较高的PCB企业，应该是节能减排的重要响应者和参与者。在制造PCB预浸料时，发展微波技术，减少溶剂和能量的用量，开发新的树脂体系，如水性环氧材料，减少溶剂的危害；从植物或微生物等可再生资源中提取树脂，减少油基树脂的使用，寻找可以替代含铅焊料的材料，开发新的可重复使用的密封材料，以确保器件和封装的可回收性，并确保长期制造商必须投入资源来提高PCB的精度——减小PCB的尺寸。宽度和空间轨迹。PCB的耐久性-符合国际标准。PCB的高性能-降低阻抗和改进盲孔掩埋技术。先进的生产设备。从日本、美国、台湾省和欧洲进口的生产设备，如自动电镀线、镀金线、机械和激光打孔机、大型层压机、自动光学检测、激光绘图仪和线路测试设备。人力资源素质-包括技术和管理人员。环境污染治理。