技术改造是PCB制造企业生存以及持续发展的手段
时间:09-12-24 点击:
随着中国十一届三中全会的方针政策,改革开放号角的吹响,作为电子行业基础或重要部件的印制电路板(PCB),上世纪八十年代初外商(这里不指港台),港商,台商或合资开始,较有规模的在中国大陆投资建厂,当时生益电子,深南电路,美维,普林,珠海多层,添利和其他较小规模的单双面板厂等等。近三十年来,从无到有,从弱到强,在技术上,管理上,产品成本档次上,规模上都有令人鼓舞的进展。每年2位数的增长,2007,2008年年产值将近160亿USD,占全球近1/3,全球第一。
全球2000多家PCB工厂中,中国有900百多家,加上非全流程,实际是更多。真正拥有高,新,尖技术的还是日系,美资,台资为主,其次,港资,其他外资,大型国有PCB企业。在开始影响PCB企业金融风暴中的2008下半年和2009年,本土企业经受巨大的考验,一夜之间PO骤然下降,裁员,甚至关门大吉,五花八门。本土PCB企业在技术,管理,规模,市场方向等都有很大的空间,向先进企业学习,是一个有效的手段。要改变产品方向,提升产品档次,争得市场占用额,关键手段之一还是要提升制造技术,实行技术改造。
下面借鉴了很多同行和前辈的信息资料,对一些技术问题作粗浅的介绍:
(一)板材技术
轻,薄,短小化携带型电子产品所用的积层法多层板(即HDI板)用基板材料,需要薄基材(3MIL或以下),薄铜(1/3OZ,1/4OZ等)来实行小孔,细线和高层薄成品;通信设备如基站,通信终端如手机,蓝牙等,需用低介电常数(Dk)、低介质损失角正切值(Df)性的基板材料来实现高传输和低损耗,确保信号顺畅;汽车电子产品需用高耐热、高可靠性的基板材料,确保稳定性;半导体封装(PKG)需用形成微细电路,高平整度要求和窄小孔间距、高可靠性的封装基板材料等;电源用板需厚铜要求(3OZ以上)。
(二)微孔技术
据一些技术文章报道,PCB业界采用过的成孔方式有:机械钻孔、机械冲孔、激光钻孔、光致成孔、化学蚀刻、等离子蚀孔、射流喷砂、导电柱穿孔、绝缘置换、导电粘接片,而实际应用中相对比较广泛和成熟的成孔技术有:机械钻孔和激光钻孔(CO2激光和UV激光)。
就通常而言,孔径在0.25mm(10MIL)及以下业界称其为微孔。对于微孔钻孔,目前常用的方法有1,机械钻孔,主要用在通孔过孔,目前,PCB常用微孔钻头直径规格一般有0.1(4MIL)、0.15(6MIL)、0.2(8MIL)和0.25(10MIL)mm;2,CO2激光钻孔,主要用于HDI盲孔打基材;3,UV激光钻孔,主要用于HDI盲孔 烧铜皮。
由于孔径越来越小,给电镀带来了挑战,对产品稳定性和精度同样是挑战!
(三)光绘技术
CAD技术的出现,使PCB产品精度及难度,制造效率等方面都上了一个台阶。现在的光绘机DPI20000,可以实现细线宽细间距的要求。一分钟以内出一张24“×30”的菲林,在九十年代是不可思议,当时一张几乎要一小时。
目前CAD软件有几十种,多数PCB制造厂会要求客户提供GERBER光绘标准格式。一般的PC(CAM350)基本可以实现这些编辑功能,达成客户要求与实际生产相结合,当然功能更强大的工作站,可以实现更多的编辑功能如GENESIS2000,但价格昂贵。客户提供的原始数据主要以GERBER为主,其他如说明文件,钻铣文件,网络,外型文件等,通常有格式如下。
(1) Gerber (RS274D&RS274X);
(2)HPGL1/2 (HP Graphic Layer);
(3)Dxf&Dwg (Autocad for Windows);
(4)Protel format (DDB\pcb\sch\prj);
(5)Oi5000 (Orbotech output format);
(6)Excellon1/2 (drill\rot);
(7)IPC-D350 (netlist);
(8)
(9)Aperture table (Dcode)。
(四)电镀技术
电镀主要问题是微电子技术的飞速发展,印制电路板制造向多层化、积层化、功能化和集成化方向迅速的发展,促使印制电路设计大量采用微小孔、窄间距、细导线进行电路图形的构思和设计,使得印制电路板制造技术难度更高,特别是多层板通孔的纵横比超过5:1及积层板中大量采用的较深的盲孔,使常规的垂直电镀工艺(电源主要是直流电)不能满足高质量、高可靠性互连孔的技术要求。
特别是积层板微盲孔数量增加,不但要采用水平电镀系统进行电镀,还要采用超声波震动来促进微盲孔内镀液的更换及流通,并利用反脉冲电流及实际测试的的数据来调正可控参数,达成产品技术需求。水平电镀技术可以解决高纵横比通孔和均匀性的产品电镀的需要。
(五)层压和定位技术
多层板在物理方面的主要问题是:层压热压均匀性和结合力,还有定位系统。
在加热方式上,除了常用的电加热和热油加热外,还有利用铜箔电阻直接加热的层压技术,确保层压质量。无销钉定位技术代替销钉定位技术,并应用X—Ray射线定位钻孔,提高了多层板对叠定位精度。
(六)完成工艺表面处理技术
1. 热风整平 (HAL或HASL)
热风整平最为常用,优点是非常普遍和价格较低,保存时间长。缺点是平整度受限制。有铅HAL成分比例,63%的锡和37%的铅,锡铅合金的熔点低于任何其它合金的熔点,为183℃。由于环保问题,目前要求要无铅,而采用无铅HAL,熔点为217℃,对SMT技术也是一个挑战。设备由 传统的垂直转为水平HAL。
2. 有机涂覆 (OSP)
有机涂覆工艺简单、成本低廉,平整度好,优越于HAL,但保留时间较短,业界为一个月,要求是开包即用。
3. 化学沉镍/金 (Immersion Ni/Au)
化学沉镍/金工艺复杂,有一整套湿法流程,平整度好,但价格贵。有薄金体系和厚金体系。
4. 沉银 (Immersion Ag)
沉银工艺主要的优点是能够提供好的电性能,接触电阻小,平整度好。银是便宜的、安全的、共面的、最适合于高速信号传输和RF(射频)板、工艺简单、较少污染、具有长的货架寿命、能被褪去和再次应用的、不影响最终孔径尺寸、不会招致附加相对于印制电路板的热偏移、对于装配来说是一种简单的工艺,并且能允许制造者和装配者进行多次返工。
5. 沉锡 (Immersion Tin)
由于目前所有的焊料都是以锡为基础的,所以锡层能与任何类型的焊料相匹配。在沉锡溶液中加入了有机添加剂,可使得锡层结构呈颗粒状结构,解决了以前的PCB经沉锡工艺后出现锡须,在焊接过程中锡须和锡迁徙会带来可靠性问题,而且还具有好的热稳定性和可焊性。
(七)检测技术
阻抗测试仪解决了通讯及高频板等要求的阻抗检测要求;AOI(自动光学测试),解决了内外层线路蚀刻后线路可能出现的问题,并快速修理,提高了产品最终合格,降低了生产成本;二次元,三次元,提高了产品检测精度;多品种,小批量产品也是目前的需求,最终测试以前要排队,一个一个做测试架,目前飞针测试解决了这个突出问题,保证通过电性能OPEN/SHORT测试,等等。
只有和市场匹配,提升技术水平,企业也许才会有更大的的发展空间。不断优化企业技术水平,提升企业竞争力,PCB企业会走得更远,走得更稳。