如何選擇適合的PCB主板貼片加工工藝?
根據(jù)產(chǎn)品的功能和性能要求選擇
高頻高速電路:如果產(chǎn)品涉及高頻(如 5G 通信設(shè)備、雷達(dá)系統(tǒng))或高速數(shù)字信號(hào)(如高速計(jì)算機(jī)主板、服務(wù)器主板)傳輸,應(yīng)選擇能夠滿足高頻高速性能的加工工藝。
對(duì)于這類產(chǎn)品,通常采用微帶線、帶狀線等傳輸線結(jié)構(gòu)進(jìn)行布線,并且在加工過(guò)程中要嚴(yán)格控制導(dǎo)線的寬度、間距和介質(zhì)厚度,以實(shí)現(xiàn)精確的阻抗匹配。例如,在 5G 基站的 PCB 主板加工中,采用高精度的光刻工藝來(lái)確保微帶線的尺寸精度達(dá)到 ±0.01mm,從而保證信號(hào)在高頻下的低損耗傳輸。
同時(shí),要選擇低介電損耗和穩(wěn)定介電常數(shù)的板材,如羅杰斯(Rogers)系列板材,并且在加工時(shí)結(jié)合先進(jìn)的表面處理工藝,如化學(xué)鍍鎳 / 浸金(ENIG),以提高信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性和可靠性。
高功率電路:對(duì)于高功率電子產(chǎn)品(如功率放大器、電源模塊)的主板,重點(diǎn)考慮散熱和電流承載能力。
加工工藝方面,可采用厚銅箔工藝,銅箔厚度可以達(dá)到 70 - 105μm 甚至更厚,以提高電流承載能力。例如,在電源主板加工中,厚銅箔能夠有效降低線路的電阻,減少發(fā)熱。
在散熱方面,除了選擇具有良好導(dǎo)熱性的板材(如鋁基覆銅板),還可以在加工過(guò)程中添加散熱孔、散熱片等結(jié)構(gòu)。散熱孔的直徑、密度和排列方式要根據(jù)產(chǎn)品的功率和散熱需求進(jìn)行設(shè)計(jì),一般散熱孔直徑在 0.3 - 1mm 之間,通過(guò)合理的布局可以有效降低主板的溫度。
小型化產(chǎn)品:隨著電子產(chǎn)品向小型化發(fā)展(如可穿戴設(shè)備、微型傳感器),需要選擇能夠?qū)崿F(xiàn)高密度布線的加工工藝。
采用先進(jìn)的多層板(如 HDI - 高密度互連)加工技術(shù),通過(guò)盲孔、埋孔來(lái)增加布線空間。例如,在智能手機(jī)主板加工中,HDI 技術(shù)可以使主板的層數(shù)達(dá)到 10 - 12 層甚至更多,同時(shí)利用盲孔和埋孔實(shí)現(xiàn)不同層之間的短距離連接,大大提高了布線密度,滿足了小型化產(chǎn)品功能集成的需求。
選擇高精度的貼片機(jī)和印刷設(shè)備,能夠精確貼裝和印刷微小的元器件和線路圖案。例如,高精度貼片機(jī)的貼裝精度可以達(dá)到 ±0.025mm,能夠準(zhǔn)確地將 01005(英制)甚至更小尺寸的元器件貼裝在主板上。
考慮生產(chǎn)批量和成本因素
小批量生產(chǎn):對(duì)于小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品(如科研樣機(jī)、定制電子產(chǎn)品),靈活性和快速周轉(zhuǎn)是關(guān)鍵。
可以選擇手工貼片和簡(jiǎn)單的波峰焊或手工焊接相結(jié)合的加工工藝。這種方式設(shè)備投入成本低,對(duì)于一些形狀不規(guī)則或特殊要求的元器件能夠靈活處理。但是手工貼片效率相對(duì)較低,且質(zhì)量穩(wěn)定性可能稍差。
也可以考慮采用快速制板服務(wù),一些 PCB 制造商提供快速打樣服務(wù),使用激光切割或簡(jiǎn)單的數(shù)控鉆孔等工藝,能夠在較短時(shí)間內(nèi)(如 1 - 3 天)提供小批量的主板,滿足產(chǎn)品開(kāi)發(fā)初期的需求。
大批量生產(chǎn):對(duì)于大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品(如消費(fèi)電子產(chǎn)品),效率和成本控制是重點(diǎn)。
自動(dòng)化的貼片加工工藝是首選,如采用高速貼片機(jī)(貼裝速度可達(dá)每小時(shí)數(shù)萬(wàn)片元器件)和回流焊工藝。通過(guò)自動(dòng)化生產(chǎn)線可以大大提高生產(chǎn)效率,降低人工成本?;亓骱傅臏囟惹€要根據(jù)元器件和焊膏的特性進(jìn)行精確設(shè)置,以確保焊接質(zhì)量的一致性。
在板材選擇上,可以通過(guò)批量采購(gòu)和優(yōu)化設(shè)計(jì)來(lái)降低成本。例如,對(duì)于對(duì)性能要求不是極高的消費(fèi)電子產(chǎn)品主板,選擇性價(jià)比高的 FR - 4 板材,并根據(jù)生產(chǎn)批量合理設(shè)計(jì)主板的尺寸和形狀,減少板材浪費(fèi),從而降低整體生產(chǎn)成本。
結(jié)合產(chǎn)品的可靠性和質(zhì)量要求
高可靠性產(chǎn)品:對(duì)于可靠性要求高的產(chǎn)品(如航空航天、醫(yī)療設(shè)備),加工工藝必須確保產(chǎn)品質(zhì)量的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
在元器件貼裝方面,要采用高精度、高可靠性的貼片機(jī),并且在貼裝后進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè),如 X 光檢測(cè)可以檢測(cè)元器件內(nèi)部的焊接情況,自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)(AOI)可以檢查元器件的貼裝位置和焊接外觀質(zhì)量。
焊接工藝上,除了精確控制焊接溫度、時(shí)間等參數(shù)外,還要采用高質(zhì)量的焊料和助焊劑。例如,在醫(yī)療設(shè)備主板加工中,使用無(wú)鉛、符合醫(yī)療級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的焊料,并且在焊接后進(jìn)行清洗和三防(防潮、防霉、防鹽霧)處理,以提高主板的抗腐蝕能力和使用壽命。
一般質(zhì)量要求產(chǎn)品:對(duì)于一般質(zhì)量要求的產(chǎn)品(如普通消費(fèi)電子產(chǎn)品),在保證基本質(zhì)量的前提下,可以在加工工藝上適當(dāng)簡(jiǎn)化。
例如,在貼片精度要求上可以相對(duì)寬松一些,采用中低端的貼片機(jī)進(jìn)行加工。在檢測(cè)環(huán)節(jié),可以通過(guò)抽樣檢測(cè)的方式來(lái)控制質(zhì)量,如按照一定比例(如 5% - 10%)進(jìn)行 AOI 檢測(cè),既能保證產(chǎn)品質(zhì)量,又能降低檢測(cè)成本。
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