信息與通信PCBA介紹

ConceptionofPCBA

什么是PCBAPCBA

是英文PrintedCircuitBoard+Assembly

的簡稱，也就是說PCB空板經(jīng)過SMT等工藝上件，再經(jīng)過DIP插件的整個(gè)制程，簡稱PCBAPCBIntroductionPCB介紹PCB（PrintedCircuitBoard）

中文名稱為印制電路板，又稱印刷電路板、印刷線路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的提供者。由于它是采用電子印刷術(shù)制作的，故被稱為“印刷”電路板PCB板的分類根據(jù)材質(zhì)分：a.有機(jī)材質(zhì)酚醛樹脂、玻璃纖維/環(huán)氧樹脂、Polyimide、BT/Epoxy等皆屬之。b.無機(jī)材質(zhì)鋁、Copper-invar-copper、ceramic等皆屬之。主要取其散熱功能根據(jù)電路層數(shù)分類：

分為單面板SSB(見圖1）、雙面板DSB（見圖2）和多層板MLB（見圖3）

。常見的多層板一般為4層板或6層板，復(fù)雜的多層板可達(dá)幾十層根據(jù)軟硬進(jìn)行分類：

分為剛性電路板RPC和柔性電路板FPC(見圖4)、軟硬結(jié)合板(見圖5

)依用途分：通信/耗用性電子/軍用/計(jì)算機(jī)/半導(dǎo)體/電測(cè)板…,（見圖6）BGA圖2圖5圖3圖4圖1.圖5圖6單面板（Single-SidedBoards）在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，導(dǎo)線則集中在另一面上。因?yàn)閷?dǎo)線只出現(xiàn)在其中一面，所以這種PCB叫作單面板（Single-sided）。因?yàn)閱蚊姘逶谠O(shè)計(jì)線路上有許多嚴(yán)格的限制（因?yàn)橹挥幸幻妫季€間不能交叉而必須繞獨(dú)自的路徑），所以只有早期的電路才使用這類的板子雙面板（Double-SidedBoards）

這種電路板的兩面都有布線，不過要用上兩面的導(dǎo)線，必須要在兩面間有適當(dāng)?shù)碾娐愤B接才行。這種電路間的“橋梁”叫做導(dǎo)孔（via）。導(dǎo)孔是在PCB上，充滿或涂上金屬的小洞，它可以與兩面的導(dǎo)線相連接。因?yàn)殡p面板的面積比單面板大了一倍，而且因?yàn)椴季€可以互相交錯(cuò)（可以繞到另一面），它更適合用在比單面板更復(fù)雜的電路上

多層板（Multi-LayerBoards）

為了增加可以布線的面積，多層板用上了更多單或雙面的布線板。用一塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層或二塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層的印刷線路板，通過定位系統(tǒng)及絕緣粘結(jié)材料交替在一起且導(dǎo)電圖形按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行互連的印刷線路板就成為四層、六層印刷電路板了，也稱為多層印刷線路板。板子的層數(shù)就代表了有幾層獨(dú)立的布線層，通常層數(shù)都是偶數(shù)，并且包含最外側(cè)的兩層。大部分的主機(jī)板都是4到8層的結(jié)構(gòu)，不過技術(shù)上理論可以做到近100層的PCB板。PCB板制作流程收到客戶資料--Gerber，制作規(guī)格單資料處理--數(shù)據(jù)裝換，排版底片制作--線路底片材料準(zhǔn)備--覆銅基板（FR-4），環(huán)氧樹脂，防焊漆GERBER預(yù)清洗Clear--將基板上的雜志清洗干凈涂膜--將感光干膜均勻涂抹在基板上曝光--蓋上線路底片進(jìn)行曝光，感光干膜受到光的照射后開始硬化，緊緊包裹在基板表面的銅箔，形成線路顯影--使用碳酸鈉溶液洗去未硬化的感光干膜，讓不需干膜保護(hù)的銅箔露出來蝕刻--使用蝕銅液對(duì)沒有干膜保護(hù)的銅箔進(jìn)行蝕刻去膜（脫膜）--將剩余感光干膜去除檢測(cè)--使用AOI進(jìn)行基板檢測(cè)Inner內(nèi)層定位黑（棕）氧化，烘烤—其目的在于使內(nèi)層線路板表面上形成一層高抗撕裂強(qiáng)度的黑（棕）氧化銅，以增加內(nèi)層板在進(jìn)行層壓時(shí)的結(jié)合能力排版，壓版磨邊

Laminating壓合定位--以插梢將基板固定于鉆孔上數(shù)控鉆--使用精密數(shù)控鉆床出要的導(dǎo)通孔去毛邊，通孔電--先以重度刷磨及高壓沖洗方式清理孔壁中的毛邊及粉屑，再以高錳酸鉀溶液去除孔壁同面上的膠渣，而后再將基板浸于化學(xué)銅溶液中，借著金屬的催化作用將銅離子還原沉積于孔壁，形成通孔電路

Drilling鉆孔將整個(gè)印刷電路板電鍍一層銅先將線路板作適當(dāng)?shù)拇只幚碓賹⒏泄饩G漆涂覆于板面上預(yù)烘干燥冷卻后送入紫外線曝光機(jī)中曝光以溶劑去除未曝光區(qū)域的綠漆高溫烘烤使綠漆完全硬化將客戶所需的文字，商標(biāo)，零件標(biāo)號(hào)以網(wǎng)版印刷方式印在版面上再用熱烘（或紫外線照射)方式讓文字漆墨硬化鍍銅、防焊、文字常見的Finish有

1）噴錫--成本低，但是表面不平整，易造成制程問題，多用于電腦主機(jī)板

2）OSP（護(hù)銅劑）--成本低但是易氧化

3）鍍金--品質(zhì)穩(wěn)定但成本高

4）化金--可焊性壽命比OSP更久，但有墨墊（BlackPad）問題

5）化銀--可焊性壽命比OSP更久，但比化金較差

6）化錫—在化錫板的制程中必須加入硫脲（Thiourea）方能使錫離子逆向取代銅，但是硫脲卻有致癌的危險(xiǎn)性。此外，硫脲會(huì)攻擊印刷電路板的防焊層（Soldermask），且銅與錫在室溫下即會(huì)發(fā)生反應(yīng)，因此化錫板也有保存性不佳的疑慮

7）選化（化金+OSP）--結(jié)合兩者優(yōu)點(diǎn)，制程較復(fù)雜且費(fèi)時(shí)間PCBsurfacefinish表面處理將PCB以CNC成型機(jī)械切割成客戶所需要的外形尺寸，最后再將PCB上的粉屑及表面離子污染物洗凈電流測(cè)試（ICT–InCircuitTesting）最后視覺檢測(cè)（VisionInspection）包裝，出貨（packaging，shipping）成型電測(cè)檢驗(yàn)出貨PCBManufactureProcessPCB制造流程PCBManufactureProcessPCB制造流程PCBManufactureProcessPCB制造流程制造出合格的PCB板PCBAssemblyTypes

PCB組裝方式PCBAssemblyTypesPCB組裝方式

Unavailabilityofoddshaped,highpower,andspecializedcomponents.

奇怪形狀，高功率，和一些特殊的元件不能用單一的組裝技術(shù)。MoreinvestmentrequiredtosetupafullSMTprocess

建立一個(gè)全套的SMT制程需要更多的投資。Inmanycasesitischeapertousethroughholecomponents

插件元件在許多情況下是便宜的THTismorerobustandisnecessaryincertainapplication

插件在某些應(yīng)用中更可靠和必要WhymixedtechnologyPCBassembly?

為什么有混合PCB組裝技術(shù)SMTandMixedTechnologyAssemblyTypes

SMT和混合組裝技術(shù)類型

WhySurfaceMountTechnology?為什么有表面粘貼技術(shù)

Enablessignificantsizeandweightreduction可顯著減少尺寸和重量Providesimprovementinelectricalperformance改善電氣性能OffersreasonablesolutionforhighpincountICs提供高引腳數(shù)集成電路合理的解決方案Manufacturingassemblyismoreeasilyautomated生產(chǎn)裝配更容易自動(dòng)化Offersthepotentialforsignificantcostreductions提供了降低成本的巨大潛力SurfaceMountTechnology(SMT)

表面粘貼技術(shù)(SMT)

SurfaceMountTechnologyPerformance–表面粘貼技術(shù)性能

Primemotivationisincreaseddensityandboardareareduction。主要目的是提高板密度和減少面積Smallerdevices(activesandpassives)小體積的主動(dòng)元件和被動(dòng)元件DIPsover40pinswereimpractical超過40支腳的插件元件是不切實(shí)際的Two-sidedmounting兩面粘貼SMTresultsinabetterproductSMT可以生產(chǎn)出一個(gè)更好的產(chǎn)品Samefunctionsforlessspace小的空間可以得到同樣的功能Morefunctionsforsamespace同樣的空間，更多的功能Lesselectricalsignaldelays信號(hào)延遲少Lessmass,bettervibrationresistance更好的抗震性SurfaceMountTechnology(SMT)

表面粘貼技術(shù)(SMT)SurfaceMountTechnology(SMT)

表面粘貼技術(shù)(SMT)SMTComponentsSMT元件SurfaceMountTechnology(SMT)

表面粘貼技術(shù)(SMT)SMTComponentsSMT元件直插式封裝直插式封裝集成電路是引腳插入印制板中，然后再焊接的一種集成電路封裝形式，主要有單列式封裝和雙列直插式封裝。其中單列式封裝有單列直插式封裝(SingleInlinePackage，縮寫為SIP和單列曲插式封裝(Zig-ZagInlinePackage，縮寫為ZIP)，雙列直插式封裝又稱DIP封裝(DualInlinePackage)，這種封裝的集成電路具有兩排引腳。適合PCB的穿孔安裝；貼片封裝這種封裝的集成電路引腳很小，可以直接焊接在印制電路板的印制導(dǎo)線上。貼片封裝的集成電路主要有薄型QFP(TQFP)、細(xì)引腳間距QFP(VQFP)、縮小型QFP(SQFP)、塑料QFP(PQFP)、金屬Q(mào)FP(MetalQFP)、載帶QFP(TapeQFP)、J型引腳小外形封裝(SOJ)、薄小外形封裝(TSOP)、甚小外形封裝(VSOP)、縮小型SOP(SSOP)、薄的縮小型SOP(TSSOP)及小外形集成電路(SOIC)等派生封裝。BGA封裝(BallGridArrayPackage)又名球柵陣列封裝，BGA封裝的引腳以圓形或柱狀焊點(diǎn)按陣列形式分布在封裝下面。采用該封裝形式的集成電路主要有CPU以及南北橋等的高密度、高性能、多功能集成電路。厚膜封裝厚膜集成電路就是把專用的集成電路芯片與相關(guān)的電容、電阻元件都集成在一個(gè)基板上，然后在其外部采用標(biāo)準(zhǔn)的封裝形式，并引出引腳的一種模塊化的集成電路常用的集成電路封裝方法HowarePCBsassembled?PCBA怎樣組裝？

WaveSolder波峰焊HandPlacement手?jǐn)[放VisualInspection目檢ICT在線測(cè)試PCBPreparationPCB準(zhǔn)備PCBA測(cè)試RawComponent原始零件FT功能測(cè)試OverviewofSMTProcessSMT制程概述SMTProcessSMTSolderPrinting錫膏印刷Pick&Place選擇和放置零件PostReflow回流焊SolderPrinting錫膏印刷Whatissolderprinting?什么是錫膏印刷ProcessoftransferringsolderpasteontothepadsofaPCB,byforcingitthroughmatingaperturesonastencil,usingasqueegee。

用刮刀使用壓力，使錫膏通過匹配的模具上的小孔，轉(zhuǎn)移到PCB的焊盤的過程.CircuitBoard線路板Usetoprovideinterconnecttracesbetweencomponents提供元件間的相互連接

Stencil鋼板Vehiclebywhichthevolumeandplacementlocationofsolderpastedepositioniscontrolled控制錫膏流量和放置位置的媒介

SolderPaste錫膏Mixtureofsolderspheresandfluxdepositedontopadsofcircuitboardonacontrolledvolume.Afterreflowprovideselectrical,mechanicalandthermaldissipativeconnectionbetweencomponentandboard焊料和助焊劑的混合，定量的轉(zhuǎn)化到線路板的焊盤上。經(jīng)過回流，提供元件和線路板之間的電氣，機(jī)械和熱耗散連接SolderPrinting錫膏印刷Squeegee刮刀Criticaltoolusedto“push”pastethroughthedesignatedopenings.Variationsinhardness,flatness,speed,angleandpressurecriticallyimpactqualityoftheprint

用于通過指定的開孔推動(dòng)錫膏的關(guān)鍵工具。硬度，平整度，速讀，角度和壓力關(guān)鍵變量影響印刷的質(zhì)量。Printer印刷機(jī)Machinewhichdepositssolderpasteontopadsonthecircuitboard將錫膏放到線路板上的機(jī)器SolderPrinting錫膏印刷Pick&PlaceProcess選擇和放置零件AflexiblemachinethatplacesmanydifferenttypesofcomponentsonaPCB靈活的機(jī)器，可以在一塊PCB上放置許多不同類型的元件MostimportantpieceofequipmentintheSMTassemblyprocess在SMT組裝制程中最重要的一種設(shè)備。Veryexpensive很昂貴Withouttheuseofappropriatefeedersandamachinevisionsystem,theplacementequipmentwillnotbeabletopick&placecomponents如果沒有適當(dāng)?shù)倪M(jìn)料器和機(jī)器視覺系統(tǒng)的使用，安置設(shè)備將無法取放組件。Itincludesfeaturessuchas:它包括以下的功能：Reliableplacementaccuracy可靠的放置精度Vacuumpickupcapability真空提取能力Automaticcomponentrealignment元件自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)Visionsystem視覺系統(tǒng)TransportationsystemforPCBsPCBs運(yùn)輸系統(tǒng)Pick&PlaceProcess選擇和放置零件FactorsinfluencingtheuseofautomatedplacementequipmentinSMT

在SMT中影響自動(dòng)貼裝設(shè)備的使用的因素

Handlingofcomponents,especiallysmallchipsandultra-finepitchleadeddevices元件的手動(dòng)搬運(yùn)和操作，尤其是小芯片和超細(xì)間距引線的器件Throughputrequirements吞吐量需求ReliabilityandAccuracy可靠性和準(zhǔn)確性Quality質(zhì)量Flexibility靈活性Pick&PlaceProcess選擇和放置零件零件進(jìn)料PCB搬運(yùn)育齡艦對(duì)準(zhǔn)板辦對(duì)準(zhǔn)放置頭機(jī)械手

機(jī)殼

Pick&PlaceProcess選擇和放置零件NormalPickUp正常的提取Z-AxismovestillcomponentistouchedZ-軸移動(dòng)直到接觸到元件ThenZ-Axismovesbackandcomponentispickedup，然后，Z-軸移回原來的地方，元件被提起來TouchlessPickUp無接觸的提取Z-AxismovestoafixedheightabovethecomponentZ-軸移動(dòng)到元件上方一個(gè)固定的高度Componentissuckedoutofthepocket元件被吸出袋外PostReflowProcess回流焊Whatispostreflowprocess?什么是回流焊？Processofjoiningmetallicsurfacesthroughthemassheatingofsolderorsolderpaste是通過大量加熱，使錫膏受熱融化從而讓表面貼裝元器件和PCB焊盤通過焊錫膏合金可靠地結(jié)合在一起的制程。CreatesamechanicalandelectricalconnectionbetweenthecomponentsandPCB在PCB和元件之間創(chuàng)建一種機(jī)械和電器的連接Surfacemountcomponentsaresecuredonthesurfaceandaredependentonsoldervolumeformechanicalstrength表面粘貼元件依靠一定量的錫膏由于機(jī)械強(qiáng)度被固定在表面Solderalloymetalismeltedtoformtheconnection合金焊料融化后，形成連接Liquidsolderattachestothebasemetalsbyformingintermetalliccompounds,throughtheprocessofwetting液態(tài)焊料由金屬化合物，通過潤濕流程附著在金屬表面。PostReflowProcess回流焊Requirementforsoldering–回流焊的需求SourceofSolder–Alloy焊料-合金SourceofHeat熱源Flux助焊劑（通常是以松香為主要成分的混合物）CompatibleMetallization兼容金屬CleanSurfaces表面清潔ControlledProcess被控制的流程PostReflowProcess回流焊SurfaceMountandThroughHoleSolderJoints表面焊接和通孔焊接PostReflowProcess回流焊Inthesolderingprocess,threedifferentheatingmethodsareused三種不同的加熱模式用在焊接制程中。Conduction熱傳導(dǎo)Convention熱對(duì)流InfraredRadiation(IR)紅外輻射

Differentheattransfermethodsofferdifferentadvantagesanddisadvantages不同的熱傳輸模式有不同的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)Conduction熱傳導(dǎo)Conductionoccurswhentwosolidmassesofdifferenttemperaturesareincontactwitheachother熱傳導(dǎo)發(fā)生在不同溫度下的兩個(gè)固體相互的接觸

Providesuniformproductheatingasheatwillconductfromahotspottoacoldspotintheproduct供給均勻的熱，由于熱能將從熱的一端傳到冷的一端。PostReflowProcess回流焊Convection--熱對(duì)流

Convectionheattransferoccurswhenafluid(suchasairornitrogen)flowsovertheobjecttobeheated熱對(duì)流發(fā)生在氣體吹過目標(biāo)物（如空氣或氮?dú)猓wotypes-NaturalConvectionandForcedConvection兩種方式-自然對(duì)流和強(qiáng)制性對(duì)流Naturalconvectionoccurswhennoflowisbeingforcedovertheobject自然對(duì)流發(fā)生于沒有氣體被強(qiáng)制流過目標(biāo)物。Forcedconvectionrequiresanexternalforcethatpushesorpullstheflowovertheobject強(qiáng)制對(duì)流需要一種外部的壓力推動(dòng)或拉動(dòng)氣流流過目標(biāo)物。Mostsolderingovenstodayuseforcedconvectionastheprimaryheattransfermethod今天大多數(shù)焊接烤箱使用強(qiáng)制對(duì)流作為換熱模式預(yù)熱的主要方法PostReflowProcess回流焊PostReflowProcess回流焊InfraredRadiation(IR)紅外輻射

Infraredradiation(IR)occurswhentwobodiesofdifferenttemperaturesareinsightofeachother紅外輻射發(fā)生與當(dāng)兩種不同溫度的物體在相互的視野內(nèi)Heatistransferredbytheelectromagneticwavesgeneratedbythehotbody熱被產(chǎn)生于熱物體的電磁波轉(zhuǎn)換。Twoimportantphenomenonwithradiation:兩種重要的輻射現(xiàn)象Absorbtivity:PercentageofinfraredabsorbedbythePCBandcomponents吸收：被PCB和元件吸收的百分比BlackBody:Abodythatabsorbsallradiationincidentuponitssurface黑體：吸收所有表面輻射的物體PostReflowProcess回流焊SolderingSurfaceMountComponents表面粘貼元件SolderingReflowVaporPhaseIRForcedConvectionWaveSoldering焊接回流焊波峰焊蒸氣

紅外輻射強(qiáng)制對(duì)流AllthesolderedconnectsArecreatedinasinglestep所有的焊接在一個(gè)步驟完成ThesolderedconnectionsareCreatedoneafteranother焊接在一個(gè)步驟接著另一個(gè)步驟地完成SolderingThroughHoleComponents插件元件PostReflowProcess回流焊SolderingthroughHoleComponentsSimultaneousSequential插件元件一次性的連續(xù)性的SimultaneousDipsolderingWaveSolderingwithsolderresistPostReflowProcess回流焊SimultaneousSoldering一次性的浸焊

有防焊的波峰焊SequentialIronSolderingMini-flowsolderingLightSolderingLaserSolderingFlameSolderingPostReflowProcess回流焊SequentialSoldering連續(xù)性的焊接持續(xù)性焊接烙鐵焊小熱風(fēng)焊光波焊接鐳射焊接火焰焊接波峰焊是指將熔化的軟釬焊料（鉛錫合金，錫銀銅合金等），經(jīng)電動(dòng)泵或電磁泵噴流成設(shè)計(jì)要求的焊料波峰,亦可通過向焊料池注入氮?dú)鈦硇纬?，使預(yù)先裝有元器件的印制板通過焊料波峰，實(shí)現(xiàn)元器件焊端或引腳與印制板焊盤之間機(jī)械與電氣連接的軟釬焊。根據(jù)機(jī)器所使用不同幾何形狀的波峰，波峰焊系統(tǒng)可分許多種。

波峰焊流程：將元件插入相應(yīng)的元件孔中→預(yù)涂助焊劑→預(yù)烘（溫度90-1000C，長度1-1.2m）→波峰焊（220-2400C）→切除多余插件腳→檢查WaveSolder波峰焊WaveSolder波峰焊Wave-soldermachinemodule波峰焊機(jī)器模組Conveyor傳送帶Sp