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隨著電子行業的發展，電子產品得到了極其廣泛的應用。電子產品功能多樣化，室外應用環境也趨于復雜化，涌現出功能各異的電子產品。PCB設計朝著功能化發展，PCB作為電子元器件安裝和互連使用的印制電路板必須適應當前表面安裝技術（SMT）的迅速發展，現已普遍地把貼裝表面安裝元器件（SMD）的印制板稱作表面安裝印制板（SMB），它包括了較簡單的單面板、較為復雜的雙面印制板，也包括難度高、更為復雜的多層板。那么我們來看看為了順應電子行業的快速發展，生產SMD中新技術有哪些發展動態。 1、高精度照相底片制作技術 光繪機向高精度和高速度方向發展，采用激光繪圖系統代替普通光繪機，以色列Orbotech 公司的光繪系統是其代表，過去需十多小時繪成的照相底片，現只要十分鐘左右即可完成，而且精度提高，可達 O.O03mm，該系統由 CAM 工作站，激光繪圖儀和若干配套設備（如：自動上片機，自動下片機，自動顯影機等）組成，并配備功能強大的軟件，由于此設備價格昂貴且專業化程度高，因此已出現了激光光繪專業化公司。 2、小孔、微孔的鉆孔技術 由于 SMB 上的金屬化孔只作互連用，因此要求孔徑越小越好，鉆小孔和微孔需要小直徑高韌性硬質合金鉆頭；高轉速（12-16萬轉／分，最高已有35萬轉／分）、高穩定性、高精度的計算機數控鉆床；能夠減少鉆頭漂移和鉆孔發熱量的專用蓋板、墊板材料及啄鉆技術 （由于板厚，一個孔需分2-3次才鉆透，要求有高的重復精度）或采用激光鉆孔技術鉆出微孔，為了提高效率，國外已有自動上下料的數控鉆床。 3 、微小孔的深孔鍍技術 一般將板厚／孔徑比大于5:1的稱為深孔，（實際上已高達10:1、20:1），要使整個孔徑內得到鍍層均勻的金屬化孔是很困難的，因為孔直徑小，孔深，鍍液在孔內不易流動交換，易在孔壁產生氣泡， 因此， 微小孔的深孔鍍技術除采用高分散能力的鍍液外， 還要在電鍍設備上實現孔內鍍液暢通交換，這可采用強烈機械攪拌、振動、超聲攪動和水平噴鍍等技術，另外還要注意孔壁鍍前處理，設法提高孔壁的濕潤性。 解決微小孔深孔鍍的另一方法是采用化學鍍加成技術， 使孔壁鍍層不受電力線不均勻的影響，得到孔壁均勻的化學鍍層，還有采用直接電鍍技術、黑孔技術等等。直接電鍍有碳膜法， 鈀膜法和高分子導電膜法三大類。 碳膜法占主導地位。 直接電鍍技術不僅減少污染，而且降低生產成本，簡化工藝，提高層間互連質量和可靠性。 1994年全世界已有250條直接電鍍生產線，今后還將快速增長。 黑孔化工藝是采用含碳微粒的黑孔化溶液取代化學鍍銅工藝，碳粒子直徑在10——20μm左右，溶液含碳量約1.35-1.43％，此溶液不含絡合劑、不用甲醛，簡化了工藝步驟，減少了污染，是具有發展前途的工藝，黑孔工藝過程如下：清潔（60-65℃） --> 水洗 --> 微蝕--> 水洗 --> 浸入黑孔化溶液中 --> 烘干（100-150，20分） --> 微蝕去膜（30℃，30+/5秒） --> 水洗 --> 電鍍銅。 4 、細導線圖形外觀自動光學檢查（AOI）技術 當導線細至 O.1-0.15mm 時， 已無法用目視檢查導線上的缺口、 斷路、 針孔、 側蝕等缺 陷，必須采用自動光學檢測設備，特別對多層板內層細線條，采用 AOI 后可有效地提高成 品率，防止成品報廢，因此雖然設備很貴（30萬美元以上），但對于多層板生產還是合算的。 AOI 現已成為精細導線多層板生產中必備設備。 5、裸板通斷測試技術 SMB 給裸板測試技術帶來了兩個新問題： 1 測試點不再是金屬化孔而是焊盤，要求采用適于表面安裝測試用的插針。 2 由于裸板測試網絡從2.54mm 縮小到1.27、0.635mm，使針床上測試針過于密集，不少插針處于斜向狀態，裸板測試愈來愈困難，設備愈來愈復雜，價格愈來愈昂貴 （30萬美元以上），有美國 TRACE 公司9090系列、Probot 公司的 Six-D 系列以及 MANIA 公司、 Tibor Darvas 公司、 Circuit Line 等公司的產品， 近年來， 英國 BSL 公司和美國 Probot公司推出了不用針床的移動探針測試方法和設備（約20萬美元），有立式和平放式兩種。 6、真空層壓技術 為了徹底解決多層板壓制工藝中產生氣泡的問題， 提高層間粘合力， 采用真空層壓技術是必然趨勢，除了真空層壓機之外，也可采用較為簡單的真空框架實現真空層壓。 7、高精度、高密度、細線條成像技術 為了制造高精度、 高密度細線條， 首先要解決光致抗蝕劑問題， 最近有如下四個方面的進展 （1）干膜向薄型，無 Mylar 覆蓋膜，高速感光和專用途方向發展。 （2）使用液態光致抗蝕抗電鍍印料（也稱濕膜） （3）電沉積（ED）抗蝕劑和生產線 采用電沉積抗蝕劑是目前制作細導線的先進 PCB 工藝，一般工藝過程是：表面準備（除 去表面油污，雜質） --> ED 電沉積，10-20μm 厚 -->水洗（除去不必要的 ED）干燥 -->涂覆保護層（PVAl-3μm）厚 -->干燥 -->冷卻 -->感光成像。 （4）激光直接成像技術 激光掃描直接成像不需照相底片， 直接掃描在專門的激光感光干膜上成像， 由于它不需底片，從而避免了底片的缺陷產生的影響及修版，并可直接連接 CAD／CAM，縮短了生產周期，提高了定位精度，適用于小批量多品種生產。 以上幾種方法比較如下：一般干膜可做出0.1mm 的細導線；濕膜為0.075mm；特殊干膜（特薄型和無覆蓋層型）為0.05mm；ED 抗蝕劑和激光直接成像為0.05mm。 為制造高精度的細導線圖形， 除了要提高光致抗蝕劑性能外， 還必須注意覆銅板表面處理工藝， 由于尼龍磨料刷輥對銅箔表面有較深的劃痕， 影響細導線成像， 易形成斷線或缺口，因此發展了浮石粉擦板機和化學清洗設備以代替尼龍磨料刷輥型刷板機， 高精度、 細導線成像時還要注意曝光工藝，選擇合適的曝光機，采用平行光源設備進行曝光可提高精度。 8、SMB 表面處理技術 如上所述，SMB 上的連接盤表面處理采用熱熔的錫鉛合金電鍍層或垂直式熱風整平焊料涂覆層均使連接盤表面呈弧形和厚薄不均， 使貼裝 sMD 定位不準， 為此對雙面和多層 SMB要采用水平式熱風整平技術或化學鍍等其它鍍（涂）覆層， 使連接盤表面平整。 在裸銅上涂復新型水溶性耐熱預焊劑也可替代熱風整平工藝，平整度符合 SMB 要求，并具有防氧化和長期存放后有優良的可焊性。 9、液態感光阻焊膜自動生產技術 由于 SMB 上連接盤和導線尺寸變小，采用網印技術難于做成高精度的阻焊圖形，因此發展了幕簾式涂覆液體感光阻焊膜和感光阻焊油墨， 兩者在涂覆、 干燥后均采用照相底片曝光、顯影制得阻焊圖形，阻焊圖形精度高，能滿足 SMB 需要而被廣泛采用，國外已開發了幕簾式涂覆生產線、7kW 大功率真空曝光機、高噴壓顯影機等新設備。我國有幾家印制板廠已引進了美國 Ciba-Geigy 公司或 Svecia 公司或 Coates 公司的先進的簾涂阻焊生產線。 此外還有采用靜電噴涂感光阻焊膜。 10、新型覆銅箔基板材料 SMB 對 PCB 基材提出了更高的要求，要求高的尺寸穩定性、低的膨脹系數，高的耐熱性、 低的介電常數和低損耗； 超多層板為控制厚度和特性阻抗要求使用≤O.1mm 的薄銅箔板材和薄預浸材料；為適應制造細導線，減少側蝕，要求使用5μm，10μm 的超薄銅箔，國外已開發了聚酰亞胺、BT 樹脂和石英纖維、芳綸纖維等增強的新型覆銅箔基材，以滿足 SMB的需要。 11、計算機集成制造管理系統硬件和軟件 采用計算機聯網管理 PCB 工廠的生產經營全過程，使廠長、經理能及時掌握 PCB 生產實時運行情況和及時處理出現的問題，將工廠生產經營全過程處于嚴格和高效的管理控制下，從而提高工作效率，縮短生產周期，提高產品質量，使 PCB 企業獲得最佳經濟效益，美國 CIM-NET 系統公司專門為 PCB 企業開發了先進計算機集成制造系統及其相應的應用軟件系統。 12、CAD／CAM 系統 制造 SMB 需要有設計表面安裝印制板的先進 CAD 工作站硬件和 CAD／CAM 軟件、數據庫軟件、專家系統軟件和網絡系統軟件。 國外先進的 CAD 系統有：美國 Gerber 公司的 CAMPLAM 和 ECAM， Jadason 公司的PLANMASTER。以色列 Orbotech 公司的 Xpert l00工作站等。 13、潔凈技術 由于 SMB 高密度，高精度，細線條，細間距，必然對環境條件的要求極為嚴格，除廠房要求恒溫恒濕外， 照相間， 干膜間， 網印間， 多層板疊層間要求廠房空氣潔凈度達 l 萬級，國外專家認為生產 O.13mm 細線 PCB，必需有一個 l 萬級的潔凈室，對高檔次的 SMB，潔凈度要求更高，要求達到 lO00級， 而且要定期檢測， 對工藝用水也要求使用電阻大于1MΩ 的純水，并有相應的測試儀器。14、環境保護技術 當前我國 PCB 行業環境污染情況相當嚴重，大部分企業領導的環境保護意識薄弱。根本上解決環境污染還需開發無污染和少污染新工藝， 開發循環再生回收新工藝， 實行清潔生產，推行 ISO14000。在印制板生產全過程中，要求節約原材料和能源，取消有毒的原材料， 減少各種廢棄物的排放量和毒性。 最大限度減少工業生產對環境的負面影響， 使企業最大地獲得經濟效益。 清潔生產是工業污染由末端治理轉向生產過程控制的新的戰略性轉變。是實現工業可持續發展的重要手段。 以上即是總結的生產SMD中新技術的發展動態，更多行業信息可查閱快點學院訂閱號：eqpcb_cp。 隨著電子行業的發展，電子產品得到了極其廣泛的應用。電子產品功能多樣化，室外應用環境也趨于復雜化，涌現出功能各異的電子產品。PCB設計朝著功能化發展，PCB作為電子元器件安裝和互連使用的印制電路板必須適應當前表面安裝技術（SMT）的迅速發展，現已普遍地把貼裝表面安裝元器件（SMD）的印制板稱作表面安裝印制板（SMB），它包括了較簡單的單面板、較為復雜的雙面印制板，也包括難度高、更為復雜的多層板。那么我們來看看為了順應電子行業的快速發展，生產SMD中新技術有哪些發展動態。 1、高精度照相底片制作技術 光繪機向高精度和高速度方向發展，采用激光繪圖系統代替普通光繪機，以色列Orbotech 公司的光繪系統是其代表，過去需十多小時繪成的照相底片，現只要十分鐘左右即可完成，而且精度提高，可達 O.O03mm，該系統由 CAM 工作站，激光繪圖儀和若干配套設備（如：自動上片機，自動下片機，自動顯影機等）組成，并配備功能強大的軟件，由于此設備價格昂貴且專業化程度高，因此已出現了激光光繪專業化公司。 2、小孔、微孔的鉆孔技術 由于 SMB 上的金屬化孔只作互連用，因此要求孔徑越小越好，鉆小孔和微孔需要小直徑高韌性硬質合金鉆頭；高轉速（12-16萬轉／分，最高已有35萬轉／分）、高穩定性、高精度的計算機數控鉆床；能夠減少鉆頭漂移和鉆孔發熱量的專用蓋板、墊板材料及啄鉆技術 （由于板厚，一個孔需分2-3次才鉆透，要求有高的重復精度）或采用激光鉆孔技術鉆出微孔，為了提高效率，國外已有自動上下料的數控鉆床。 3 、微小孔的深孔鍍技術 一般將板厚／孔徑比大于5:1的稱為深孔，（實際上已高達10:1、20:1），要使整個孔徑內得到鍍層均勻的金屬化孔是很困難的，因為孔直徑小，孔深，鍍液在孔內不易流動交換，易在孔壁產生氣泡， 因此， 微小孔的深孔鍍技術除采用高分散能力的鍍液外， 還要在電鍍設備上實現孔內鍍液暢通交換，這可采用強烈機械攪拌、振動、超聲攪動和水平噴鍍等技術，另外還要注意孔壁鍍前處理，設法提高孔壁的濕潤性。 解決微小孔深孔鍍的另一方法是采用化學鍍加成技術， 使孔壁鍍層不受電力線不均勻的影響，得到孔壁均勻的化學鍍層，還有采用直接電鍍技術、黑孔技術等等。直接電鍍有碳膜法， 鈀膜法和高分子導電膜法三大類。 碳膜法占主導地位。 直接電鍍技術不僅減少污染，而且降低生產成本，簡化工藝，提高層間互連質量和可靠性。 1994年全世界已有250條直接電鍍生產線，今后還將快速增長。 黑孔化工藝是采用含碳微粒的黑孔化溶液取代化學鍍銅工藝，碳粒子直徑在10——20μm左右，溶液含碳量約1.35-1.43％，此溶液不含絡合劑、不用甲醛，簡化了工藝步驟，減少了污染，是具有發展前途的工藝，黑孔工藝過程如下：清潔（60-65℃） --> 水洗 --> 微蝕--> 水洗 --> 浸入黑孔化溶液中 --> 烘干（100-150，20分） --> 微蝕去膜（30℃，30+/5秒） --> 水洗 --> 電鍍銅。 4 、細導線圖形外觀自動光學檢查（AOI）技術 當導線細至 O.1-0.15mm 時， 已無法用目視檢查導線上的缺口、 斷路、 針孔、 側蝕等缺 陷，必須采用自動光學檢測設備，特別對多層板內層細線條，采用 AOI 后可有效地提高成 品率，防止成品報廢，因此雖然設備很貴（30萬美元以上），但對于多層板生產還是合算的。 AOI 現已成為精細導線多層板生產中必備設備。 5、裸板通斷測試技術 SMB 給裸板測試技術帶來了兩個新問題： 1 測試點不再是金屬化孔而是焊盤，要求采用適于表面安裝測試用的插針。 2 由于裸板測試網絡從2.54mm 縮小到1.27、0.635mm，使針床上測試針過于密集，不少插針處于斜向狀態，裸板測試愈來愈困難，設備愈來愈復雜，價格愈來愈昂貴 （30萬美元以上），有美國 TRACE 公司9090系列、Probot 公司的 Six-D 系列以及 MANIA 公司、 Tibor Darvas 公司、 Circuit Line 等公司的產品， 近年來， 英國 BSL 公司和美國 Probot公司推出了不用針床的移動探針測試方法和設備（約20萬美元），有立式和平放式兩種。 6、真空層壓技術 為了徹底解決多層板壓制工藝中產生氣泡的問題， 提高層間粘合力， 采用真空層壓技術是必然趨勢，除了真空層壓機之外，也可采用較為簡單的真空框架實現真空層壓。 7、高精度、高密度、細線條成像技術 為了制造高精度、 高密度細線條， 首先要解決光致抗蝕劑問題， 最近有如下四個方面的進展 （1）干膜向薄型，無 Mylar 覆蓋膜，高速感光和專用途方向發展。 （2）使用液態光致抗蝕抗電鍍印料（也稱濕膜） （3）電沉積（ED）抗蝕劑和生產線 采用電沉積抗蝕劑是目前制作細導線的先進 PCB 工藝，一般工藝過程是：表面準備（除 去表面油污，雜質） --> ED 電沉積，10-20μm 厚 -->水洗（除去不必要的 ED）干燥 -->涂覆保護層（PVAl-3μm）厚 -->干燥 -->冷卻 -->感光成像。 （4）激光直接成像技術 激光掃描直接成像不需照相底片， 直接掃描在專門的激光感光干膜上成像， 由于它不需底片，從而避免了底片的缺陷產生的影響及修版，并可直接連接 CAD／CAM，縮短了生產周期，提高了定位精度，適用于小批量多品種生產。 以上幾種方法比較如下：一般干膜可做出0.1mm 的細導線；濕膜為0.075mm；特殊干膜（特薄型和無覆蓋層型）為0.05mm；ED 抗蝕劑和激光直接成像為0.05mm。 為制造高精度的細導線圖形， 除了要提高光致抗蝕劑性能外， 還必須注意覆銅板表面處理工藝， 由于尼龍磨料刷輥對銅箔表面有較深的劃痕， 影響細導線成像， 易形成斷線或缺口，因此發展了浮石粉擦板機和化學清洗設備以代替尼龍磨料刷輥型刷板機， 高精度、 細導線成像時還要注意曝光工藝，選擇合適的曝光機，采用平行光源設備進行曝光可提高精度。 8、SMB 表面處理技術 如上所述，SMB 上的連接盤表面處理采用熱熔的錫鉛合金電鍍層或垂直式熱風整平焊料涂覆層均使連接盤表面呈弧形和厚薄不均， 使貼裝 sMD 定位不準， 為此對雙面和多層 SMB要采用水平式熱風整平技術或化學鍍等其它鍍（涂）覆層， 使連接盤表面平整。 在裸銅上涂復新型水溶性耐熱預焊劑也可替代熱風整平工藝，平整度符合 SMB 要求，并具有防氧化和長期存放后有優良的可焊性。 9、液態感光阻焊膜自動生產技術 由于 SMB 上連接盤和導線尺寸變小，采用網印技術難于做成高精度的阻焊圖形，因此發展了幕簾式涂覆液體感光阻焊膜和感光阻焊油墨， 兩者在涂覆、 干燥后均采用照相底片曝光、顯影制得阻焊圖形，阻焊圖形精度高，能滿足 SMB 需要而被廣泛采用，國外已開發了幕簾式涂覆生產線、7kW 大功率真空曝光機、高噴壓顯影機等新設備。我國有幾家印制板廠已引進了美國 Ciba-Geigy 公司或 Svecia 公司或 Coates 公司的先進的簾涂阻焊生產線。 此外還有采用靜電噴涂感光阻焊膜。 10、新型覆銅箔基板材料 SMB 對 PCB 基材提出了更高的要求，要求高的尺寸穩定性、低的膨脹系數，高的耐熱性、 低的介電常數和低損耗； 超多層板為控制厚度和特性阻抗要求使用≤O.1mm 的薄銅箔板材和薄預浸材料；為適應制造細導線，減少側蝕，要求使用5μm，10μm 的超薄銅箔，國外已開發了聚酰亞胺、BT 樹脂和石英纖維、芳綸纖維等增強的新型覆銅箔基材，以滿足 SMB的需要。 11、計算機集成制造管理系統硬件和軟件 采用計算機聯網管理 PCB 工廠的生產經營全過程，使廠長、經理能及時掌握 PCB 生產實時運行情況和及時處理出現的問題，將工廠生產經營全過程處于嚴格和高效的管理控制下，從而提高工作效率，縮短生產周期，提高產品質量，使 PCB 企業獲得最佳經濟效益，美國 CIM-NET 系統公司專門為 PCB 企業開發了先進計算機集成制造系統及其相應的應用軟件系統。 12、CAD／CAM 系統 制造 SMB 需要有設計表面安裝印制板的先進 CAD 工作站硬件和 CAD／CAM 軟件、數據庫軟件、專家系統軟件和網絡系統軟件。 CAM 應包括有 PCB 設計輸入，可對電路圖形進行編輯、校正、修理和拼版，以磁盤為介質材料，并輸出光繪、鉆孔和檢測（包括 AOI 和電氣檢測）的自動化數據。 國外先進的 CAD 系統有：美國 Gerber 公司的 CAMPLAM 和 ECAM， Jadason 公司的PLANMASTER。以色列 Orbotech 公司的 Xpert l00工作站等。 13、潔凈技術 由于 SMB 高密度，高精度，細線條，細間距，必然對環境條件的要求極為嚴格，除廠房要求恒溫恒濕外， 照相間， 干膜間， 網印間， 多層板疊層間要求廠房空氣潔凈度達 l 萬級，國外專家認為生產 O.13mm 細線 PCB，必需有一個 l 萬級的潔凈室，對高檔次的 SMB，潔凈度要求更高，要求達到 lO00級， 而且要定期檢測， 對工藝用水也要求使用電阻大于1MΩ 的純水，并有相應的測試儀器。14、環境保護技術 當前我國 PCB 行業環境污染情況相當嚴重，大部分企業領導的環境保護意識薄弱。根本上解決環境污染還需開發無污染和少污染新工藝， 開發循環再生回收新工藝， 實行清潔生產，推行 ISO14000。在印制板生產全過程中，要求節約原材料和能源，取消有毒的原材料， 減少各種廢棄物的排放量和毒性。 最大限度減少工業生產對環境的負面影響， 使企業最大地獲得經濟效益。 清潔生產是工業污染由末端治理轉向生產過程控制的新的戰略性轉變。是實現工業可持續發展的重要手段。 以上即是總結的生產SMD中新技術的發展動態，更多行業信息可查閱快點學院訂閱號：eqpcb_cp。 |
