鐵路PCB制造的4個(gè)關(guān)鍵工序

軌交鐵路行業(yè)的從業(yè)人員，在提及該行業(yè)的PCB時(shí)，馬上會(huì)聯(lián)想到許多行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，比如EN45545-2。然而，光是滿(mǎn)足這些標(biāo)準(zhǔn)，并不足以確保PCB的可靠性，在制造過(guò)程中，還必須使用合適的參數(shù)、設(shè)備和工藝，尤其是在與安全相關(guān)的應(yīng)用中。

在NCAB，我們制造PCB時(shí)，不僅遵循IPC要求，其中一些標(biāo)準(zhǔn)還比IPC 3級(jí)更嚴(yán)苛。在本文中，我們將深入探討用于鐵路設(shè)備的PCB制造過(guò)程中涉及的4個(gè)關(guān)鍵工序，重點(diǎn)介紹每個(gè)工序如何影響PCB的性能和整體可靠性。

層壓對(duì)許多參數(shù)的影響

層壓，是制造PCB的重要工序。通過(guò)層壓，將不同層的材料壓合到一起，形成多層PCB，并成為所有元器件的載體。層壓通過(guò)以下方式影響PCB的性能：

a)PCB的機(jī)械性能

PCB的厚度、材料、銅箔和抗分層能力、完全強(qiáng)度等，都是重要的機(jī)械性能；

樹(shù)脂流動(dòng)受層壓過(guò)程中使用的參數(shù)控制，不同的壓力、溫度和持續(xù)時(shí)間都會(huì)導(dǎo)致不同的介質(zhì)厚度，這也會(huì)影響阻抗；

X/Y軸膨脹也會(huì)影響圖形的位置精度。

b)消除內(nèi)應(yīng)力

消除內(nèi)應(yīng)力是層壓工藝中的一個(gè)關(guān)鍵步驟，內(nèi)應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致形變，如彎曲和扭曲。層壓后，層間對(duì)準(zhǔn)度至關(guān)重要，各層之間的對(duì)位偏差會(huì)導(dǎo)致圖形位置不一致，從而影響后續(xù)元件的貼裝。

c)熱可靠性

層壓后檢查T(mén)g值，一些Tg值較低的材料會(huì)有分層的風(fēng)險(xiǎn)。在層壓過(guò)程的前段，控制棕化、除濕和層壓過(guò)程中的參數(shù)，對(duì)避免分層非常重要。

d)電氣性能

層壓工藝還會(huì)影響阻抗、介電強(qiáng)度、LCR、微短路等。

總之，層壓是PCB品質(zhì)、可靠性和整體性能的關(guān)鍵因素，管控這一工藝對(duì)生產(chǎn)高品質(zhì)PCB至關(guān)重要。

鉆孔是PCB正常工作的關(guān)鍵

鉆孔工序的重要性不言而喻，通過(guò)鉆孔才能實(shí)現(xiàn)各種功能，包括元件貼裝、導(dǎo)通以及在PCB層間建立電氣連接。

首先，通過(guò)鉆孔工序，可以在PCB上建立連接，使電信號(hào)實(shí)現(xiàn)層間流動(dòng)，這一功能對(duì)PCB不可或缺。

其次，鉆孔位置必須精確，才能確保PCB的正確運(yùn)行，這取決于所使用的鉆機(jī)及參數(shù)，不正確的定位會(huì)影響裝配、導(dǎo)通和后續(xù)操作。

鉆孔工藝的另一個(gè)關(guān)鍵是孔徑公差。在某些情況下，如壓接孔，公差必須控制得非常嚴(yán)格，來(lái)確保后續(xù)正確裝配的同時(shí)不損傷PCB。對(duì)于其它用途的孔，較大的公差或許也是可以接受的。

孔的品質(zhì)也非常重要，因?yàn)榭變?nèi)的粗糙度會(huì)影響后續(xù)的沉積，進(jìn)而影響導(dǎo)電性、材料附著力甚至最終產(chǎn)品的耐用性。存在可靠性問(wèn)題和/或質(zhì)量差的孔會(huì)導(dǎo)致斷路問(wèn)題。

最后，鉆孔工藝的能力決定了可加工孔的特性。例如，機(jī)械鉆孔在孔徑和精度方面會(huì)受限，而激光鉆孔在小孔徑方面則更具優(yōu)勢(shì)。

選擇正確的電鍍方法

PCB使用導(dǎo)線(xiàn)、焊盤(pán)實(shí)現(xiàn)電子元件的電氣和機(jī)械連接，這些導(dǎo)線(xiàn)、焊盤(pán)由銅箔制成，壓合在非導(dǎo)電基板上。

什么是電鍍？

電鍍是在PCB的孔壁和導(dǎo)體上沉積上一層薄銅的過(guò)程，這層銅在PCB各層之間實(shí)現(xiàn)電氣連接，電鍍的方式有多種，比如電鍍或化學(xué)鍍。

電鍍的關(guān)鍵

沉銅+電鍍（電鍍通孔）：沉銅+電鍍（PTH）對(duì)于在Z軸上建立不同層的電氣連接至關(guān)重要，這可確保信號(hào)在各層之間流動(dòng)。

孔壁質(zhì)量：孔壁質(zhì)量（包括粗糙度和燈芯效應(yīng)）對(duì)電鍍工藝有影響。良好的金屬化孔壁（符合IPC-6012孔壁質(zhì)量）對(duì)于確保良好的導(dǎo)電性以及提高元件焊接后和使用過(guò)程中的通孔可靠性至關(guān)重要。

孔壁銅厚：孔壁銅厚對(duì)連接可靠性至關(guān)重要。例如，在熱應(yīng)力或熱沖擊測(cè)試中，銅厚不足會(huì)導(dǎo)致開(kāi)裂，造成連續(xù)性中斷和/或間接性故障。

銅厚均勻性：銅厚均勻性會(huì)影響線(xiàn)寬間距的公差，以及創(chuàng)造最小線(xiàn)寬間距的能力。

表面平整度對(duì)可焊性的影響

PCB的表面處理，是保護(hù)銅導(dǎo)體免受氧化的關(guān)鍵步驟，它還能確保元件在PCB上定位和焊接時(shí)的完美可焊性（符合IPC-610標(biāo)準(zhǔn)）。

表面處理的要點(diǎn)：

可裝配性：表面處理的品質(zhì)對(duì)于后續(xù)PCB的元件裝配非常關(guān)鍵，經(jīng)過(guò)良好處理（符合IPC標(biāo)準(zhǔn)）的表面有利于焊接，并確保焊點(diǎn)可靠性。

工藝管控：為了達(dá)到合適的金屬沉積厚度或化學(xué)電鍍厚度，需要對(duì)加工過(guò)程進(jìn)行精確控制，才可確保焊盤(pán)和通孔的表面處理達(dá)到所需的厚度，從而實(shí)現(xiàn)最佳的可焊性。

表面清潔：在表面處理之前，必須對(duì)表面進(jìn)行徹底脫氧和清潔，去除污染，正確的前處理工藝，可確保金屬或金屬沉積物良好附著在表面。

常見(jiàn)的表面處理方式：

OSP：一種浸漬或噴涂工藝，使用的有機(jī)化合物可選擇性地與銅結(jié)合，形成有機(jī)金屬保護(hù)層。OSP操作簡(jiǎn)單，成本低廉，但在儲(chǔ)存時(shí)間和焊接方面有其局限性。

HASL：這種方式是將錫/鉛或錫/銀/銅（用于HAL LF）浸入熔融合金溶液中進(jìn)行選擇性沉積，然后熱風(fēng)整平。HASL非常堅(jiān)固，但不能用于具有細(xì)間距元件（＜0.5mm）的電路或HDI電路板。

ENIG：ENIG在鎳層上鍍一層薄薄的金，具有良好的可焊性，適用于各種應(yīng)用和幾乎所有的焊接工藝。

總之，表面處理是影響PCB品質(zhì)、可靠性和性能的關(guān)鍵因素，表面處理方式的選擇取決于您的應(yīng)用規(guī)格和性能要求。

超越IPC標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于有阻抗要求的PCB，工廠將記錄線(xiàn)寬間距、每層的阻抗要求，然后測(cè)量成品的阻抗。

我們的標(biāo)準(zhǔn)檢查項(xiàng)，還包括PCB的外形尺寸和孔徑。在報(bào)告中，我們會(huì)將預(yù)期規(guī)格與實(shí)際結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，電路越復(fù)雜，需要的測(cè)量也就越多。

對(duì)于每批次產(chǎn)品，我們的工廠都會(huì)根據(jù)IPC-TM-650 2.3.25標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，確保HASL（含鉛和無(wú)鉛）產(chǎn)品的離子污染水平不超過(guò)氯化鈉當(dāng)量100ug/cm2，非HASL產(chǎn)品不超過(guò)0.80ug/cm2。這超出了IPC的要求，最終測(cè)試結(jié)果會(huì)記錄在我們的出貨報(bào)告中（目前僅適合亞洲工廠）。

最后，我們知道有些客戶(hù)希望獲得額外的PCB樣品，來(lái)幫助評(píng)估和參考?？蛻?hù)將收到一份“試錫板”和相應(yīng)的微切片（如果客戶(hù)需要，還將收到阻抗條）。

本文件封裝在NCAB包裝箱內(nèi)，在其箱頂纏繞藍(lán)色膠帶以示區(qū)分。

在軌道交通行業(yè)，故障是不容許發(fā)生的，尤其是在安全有關(guān)的模塊。PCB的制造是一系列機(jī)械操作和化學(xué)工藝的組合。如前所述，某些工藝會(huì)直接影響PCB的品質(zhì)，尤其是長(zhǎng)期使用的可靠性和惡劣環(huán)境下的可靠性。

正是出于這些原因，我們的工廠管理團(tuán)隊(duì)會(huì)定期對(duì)工廠進(jìn)行審核，來(lái)確保這些關(guān)鍵工序得到管控，并確保高水平的可靠性表現(xiàn)。

審核編輯 黃宇