【導(dǎo)讀】師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加。而使用過的材料。均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文。不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)大學(xué)可以將本學(xué)位。印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。程序清單等），文科類論文正文字?jǐn)?shù)不少于。有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程。本文通過對生產(chǎn)中一些問題的分析，來闡述設(shè)計對制造生。產(chǎn)過程中的可靠性的影響，或者說，設(shè)計時要怎么考慮才能使得生產(chǎn)中有更高的可靠性。

　　

【正文】 或預(yù)先沒有準(zhǔn)備好插板架，轉(zhuǎn)換插板架時轉(zhuǎn)換的時間長，后面的板緊跟著又出來了撞到前面板的線路上。 因此，這些原因大多是由于人為操作和機器加工過程中的失誤造成的，在生產(chǎn)過程中留心注意還是容易避免的，尤其是劃傷和撞斷線開路，員工如果操作認(rèn)真，完全可以避免這一問題。但是，還是有許多是因為其他各種原因造成的，比如設(shè)計時沒有充分考慮，比如無孔化問題中的微蝕過度等，也叫粗化過度，主要原因是由于鍍孔銅厚度薄。另外，對于固定位開路問題中的沙眼問題，聯(lián)系到蝕刻不良問題中的沙眼缺口，我們可以推斷沙眼問題對開短路現(xiàn)象有不小的影響。 關(guān)于蝕刻這一工序，這里還有一個問題需要討論，即蝕刻對線路的影響。一個常識性的問題，理想中的 PCB板的線路其實是一個立體的長方體，如同導(dǎo)線一般無二。因此，設(shè)計者為了保證設(shè)計出來的 PCB的可靠性達(dá)到最大，就必須保證線路中能通過的電流強度能達(dá)到該板的應(yīng)用范圍的最大值，而這一點不難通過計算得到，也是因為 PCB 的線路是一個立體的幾何圖形。銅箔的厚度是已知的，則設(shè)計者只需要控制線寬，就可以保證能通過的電流強度達(dá)到所需要的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，前面也提到了，這只是理想狀態(tài)下，而在實際情況下，蝕刻出來的 PCB 線路不是一個標(biāo)準(zhǔn)的長方體，它的形狀類似如圖 12所示。 圖 12 蝕刻后線路橫截面圖 這個圖所示部分同樣也類似理論形狀，但相較于長方體來說已經(jīng)可以說明問題了。因為銅箔的厚度，以及化學(xué)藥劑的液體性，在蝕刻時，化學(xué)藥劑不可能出現(xiàn)垂直的蝕刻模式，也就是說蝕刻出來的線路是完全不可能出現(xiàn)一個垂直的橫切面，而是會向阻劑下面所覆蓋部分的銅箔延伸，從而出現(xiàn)一個類似于梯形的橫截面。事實上，加工出來的 PCB線路也不是一個完整的標(biāo)準(zhǔn)梯形，在它的兩腰部分還會出現(xiàn)向內(nèi)凹陷形成一個圓弧的樣子，生產(chǎn)中只是為了計算方便，才將其類似于標(biāo)準(zhǔn)的梯形。 這一現(xiàn)象對電流強度的計算造成了極大的影響，即橫截面積的 計算不能再按B 阻劑 銅線 路 D A C 基板 Undercut/Side=(BA)/2 Etching Factor=D/C 33 照長方體的模型來，而是按照梯形的公式來計算。顯然，這樣實際上的橫截面積要遠(yuǎn)小于理論值，因此生產(chǎn)出來的 PCB通線路導(dǎo)通電流強度的能力也要小于理論值，這就給 PCB的可靠性造成了影響，這一點是需要引起重視的。 線路不良和阻焊不良 如表 12和表 13所示，絲印中出現(xiàn)線路與阻焊不良原因依舊還是擦花和開短路占了重要的位置，兩者合起來的比重超過了 50%還有多。 表 12 線路不良率及不良項目統(tǒng)計 露銅 短路 擦花 開路 對偏 印刷 粘膠 鉆孔不良 油墨入孔 曝光不良 顯影不良 其他 合計 14 3 64 21 1 1 1 1 3 109 2 21 1 2 1 27 89 19 30 2 3 1 6 3 153 3 105 5 5 6 5 1 1 1 132 58 71 72 16 1 10 2 1 9 240 9 1 29 2 6 2 9 7 19 84 29 1 61 21 5 8 13 138 201 27 381 119 24 6 12 38 10 15 2 48 883 表 13 阻焊不良率及不良項目統(tǒng)計 露銅 垃圾 擦花 氧化 對偏 不下油 粘膠 油墨入孔 印刷不良 曝光不良 顯影不良 其他 合計 9 1 18 4 1 1 11 45 9 5 4 2 5 7 32 5 19 1 13 38 28 4 1 1 34 10 6 16 28 27 1 13 69 5 3 14 3 2 124 1 152 28 3 105 25 2 27 0 14 5 0 125 52 386 鉆孔不良與成型不良 相較于在實驗室中手工做板，鉆孔是最后一道工序，而在 PCB加工生產(chǎn)過程中，鉆孔這一工序是在大部分工序的前面，也就是說，生產(chǎn)流程是先鉆完孔，然后才開始后面的一系列工序。鉆孔這一工序完全是機器運行，工程部將客戶提供的底片資料轉(zhuǎn)換成鉆孔圖后，交由機器自動運行。 從表 14分析數(shù)據(jù)來看，鉆偏這一不良項目所占比率最大，達(dá)到了 %，其次就是漏鉆，然后是未鉆透，最后才是其他一些小問題。根據(jù)本人從公司得到的鉆孔方面的數(shù)據(jù)，該公司最小能加工 ，但是正如前面說的，孔 34 徑越小，可靠性越低，這主要體現(xiàn)在沉銅這一工序上，具體原因后文再說明。 表 14 鉆孔不良率及不良項目統(tǒng)計 鉆偏 漏鉆 披鋒 孔大 未鉆透 壓傷 孔小 銅絲 有灰 毛刺 其他 小計 10周 4 4 1 1 10 11周 5 2 3 10 12周 10 5 1 2 18 14周 13 4 1 3 1 22 15周 8 1 1 1 1 3 15 16周 9 4 2 1 1 1 18 17周 12 3 1 2 1 1 20 19周 7 6 1 2 2 18 合計 68 29 7 4 12 1 1 1 5 1 2 131 表 15 成型不良率及不良項目統(tǒng)計 銑大 銑偏 銑廢 未銑透 漏銑 漏 V V 偏 小計 14周 2 2 15周 1 2 3 6 16周 3 1 4 17周 2 2 0 合計 1 7 2 0 0 0 4 14 從表 15的數(shù)據(jù)來看，成型不良主要集中在了銑偏這一項目上。對 PCB進(jìn)行成型加工是為了讓板子符合客戶所要求的規(guī)格尺寸，而在加工中如果銑偏，則 PCB板成型出來尺寸不一，更有可能使得線路開短路，影響可靠性，對公司的效率也有一定程度上的影響。 35 第四章 主要問題的成因及結(jié)論 鉆孔 工廠進(jìn)行孔加工時，通過機械作業(yè)，工程部提供各種參數(shù)配置，在一塊覆銅板上，按照工程部提供的鉆孔參數(shù)圖進(jìn)行各種孔的加工。實際上，在一塊 PCB板上，孔徑不會完全一樣，因為有的孔是作為鍍通孔，而有的孔不需要鍍銅，這就導(dǎo)致了孔徑的大小的不同。同時 PCB板上的孔都是毫米級的單位，這就對機器有了很高的精度要求。 盡管如此，由于線路過于密集，孔與孔之間距離過近等原因，孔鉆偏這一現(xiàn)象屢屢發(fā)生，而且一直占據(jù)著不良項目的最大比重。正如前文所描述的設(shè)計原則，孔到線的距離以及孔與孔之間的距離有一個最佳的推薦范圍，這值得設(shè)計者們關(guān)注 并且在平時的設(shè)計里考慮進(jìn)去。同時，焊盤的大小對這一問題也有一定影響，例如說，焊盤設(shè)計得較為寬大，那么即便是孔稍微鉆偏一點，也不影響 PCB板的可靠性。當(dāng)然，焊盤的設(shè)計更要考慮到整體板面的布局，不能因為這個原因而使得布線超過了密度所允許的范圍，而引起了另外的問題，以至于對 PCB板的可靠性造成了同等的或者更大的影響。 沉銅 沉銅是 PCB工序中一個非常重要的部分，在 PCB生產(chǎn)中，雙面板以及多層板是生產(chǎn)最多的板型，而沉銅這一工序就顯得十分重要，他使得不同層次的板面連接起來，形成一個整體，因此，沉銅的成功率決 定了 PCB板生產(chǎn)的成品率的高低。 在前文已經(jīng)介紹了，沉銅主要是通過化學(xué)反應(yīng)讓板面的銅箔加厚，讓孔壁上留下一層薄薄的銅，以方便后面的電鍍工序。由于孔壁中需要鍍銅，這就決定了實際的孔徑大小與設(shè)計時的孔徑大小是不一樣的。而沉銅是通過化學(xué)反應(yīng)來完成的，我們只能通過一些參數(shù)，比如問題，溶液濃度等，來控制沉銅的程度與進(jìn)度，因此，這個精度就把握不是非常的精確，這就要求設(shè)計時，設(shè)計者們要充分考慮到這一工序客觀上存在的困難，來設(shè)計 PCB的布線圖，從而使得加工出來的板的可靠性能達(dá)到最大可能范圍。 另外，因為 PCB工廠的生產(chǎn)是規(guī) ?；模皇莻€體化，這就決定了生產(chǎn)過程中，工人不可能將每一塊正在生產(chǎn)加工的 PCB照顧到，因此，這就更加要求設(shè)計者們要充分考慮加工中的客觀困難。 工程資料 前文提到了，工廠在接到客戶的訂單以及布線圖后，需要將其轉(zhuǎn)化成能夠用于生產(chǎn)的各種圖紙，而隨著科技的發(fā)展， PCB的布線密度也越來越高，越來越精密，這對于工程師來說是一種考驗。 作為工程部的工程師，他們需要將原布線圖還原成幾份不同的資料，尤其是鉆孔圖，在設(shè)計中，孔是有不同的分類的，在多層板中，還有盲孔的分布，以及孔需不需要鍍銅的要求。為了提高 PCB生 產(chǎn)過程中的可靠性與成品率，就必須要 36 求設(shè)計者們將各個層面劃分清晰，各種孔類標(biāo)識清楚，布線規(guī)范合理，嚴(yán)格按照設(shè)計規(guī)范要求來操作，使各個設(shè)計參數(shù)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。 蝕刻 同樣在前面提到過，蝕刻后的銅線路不是一個標(biāo)準(zhǔn)的長方體，這就要求了設(shè)計者在考慮通過線路電流強度的范圍時，要將其當(dāng)成一個梯形的橫截面來看，也因為這個原因，線寬要比理論上的適當(dāng)放寬。實際上，這一步工作在工程這一環(huán)節(jié)中已經(jīng)做了，設(shè)計者們只需要考慮能否有足夠的地方讓工程部來將線寬擴(kuò)充，因此，在設(shè)計時，兩線之間的距離必須留有足夠的余地。 其他 在這還想說一下焊盤的問題，具體來說是焊盤與導(dǎo)線的連接。一般說來，焊盤與導(dǎo)線的連接設(shè)計為淚滴的形狀，具體原因前文有綜述，這里不再重復(fù)。但是，在工廠調(diào)研過程中，很多的設(shè)計者都沒有考慮到這個問題，在加工時不免造成了不良率的提高，引起了工廠的注意，在工程部的工作中，就加入了該項項目，以提高制造過程中的可靠性。 37 結(jié)論 本論文基于工廠實際生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，在設(shè)計對制造過程中產(chǎn)生的可靠性問題進(jìn)行了總結(jié)和分析?？偟膩碚f，在制造生產(chǎn)過程中，造成不可靠性產(chǎn)生的原因大多是加工過程中設(shè)備、人工操作等 因素引起的，但不缺少由于設(shè)計的不周密性而導(dǎo)致的制造中的不可靠性?？偨Y(jié)起來就是： 設(shè)計者們對于線寬、線距以及孔的位置的把握不周到； 設(shè)計者們在設(shè)計時沒有考慮到生產(chǎn)的可操作性。 例如加工過程中出現(xiàn)的最多的開短路問題，布線太細(xì)、布線太密都是導(dǎo)致這一現(xiàn)象的原因，這都應(yīng)該引起設(shè)計者們的注意。 事實上，到現(xiàn)在為止，設(shè)計者們設(shè)計 PCB的布線圖依舊缺乏對這方面的考慮，于是，這就需要生產(chǎn)廠商的工程部來盡最大可能解決相關(guān)銜接的問題，就更需要生產(chǎn)廠商與客戶之間進(jìn)行密切的溝通。在我調(diào)研過程中，品質(zhì)部的經(jīng)理就跟我談過，他們在與客戶就 一些生產(chǎn)達(dá)不到的問題進(jìn)行溝通時，一般都能達(dá)到雙方滿意的結(jié)果，當(dāng)然也有客戶一定要求按照設(shè)計的布線來做，而那個方案是該工廠的極限，那他們就只能專門安排技術(shù)人員專做這一個項目，效率不高，利潤也不大。由此，也能看出可靠性對生產(chǎn)的重要性。 38 結(jié)束語 我的論文性質(zhì)是調(diào)研報告，在這里首先要感謝長沙億佳有限公司，尤其是該公司的魏經(jīng)理，游經(jīng)理，以及品質(zhì)部與工程部的兩位負(fù)責(zé)人，謝謝他們提供的資料與數(shù)據(jù)，讓我的論文內(nèi)容有理有據(jù)，論證結(jié)構(gòu)清晰；也謝謝他們帶我參觀，給我講解具體的生產(chǎn)流程，并解答我的一系列疑問，給 了很大的幫助。更要謝謝蔣老師每周給我灌輸了不少新的知識，也給我的論文形成完整的思路提供了巨大的幫助，曾經(jīng)我對論文的構(gòu)思跑題了，蔣老師幫我糾正了回來。另外順便感謝下老大周彪同學(xué)，也幫我解答了一些問題。 參考文獻(xiàn) 周 敏著 .最新印制電路設(shè)計制作工藝與故障診斷、排除技術(shù)實用手冊 [M]，吉林：吉林音像出版社 黃志明 .PWB 製造流程簡介 .聯(lián)能科技有限公司 盧啟洪、林世清 .印制電路板（ PCB）設(shè)計規(guī)范 .和記奧普泰通信技術(shù)有限公司， 20200627 佑能工具（上海）有限公司 .鉆頭及鉆孔相關(guān)知識培訓(xùn) .佑能工具 （上海）有限公司， 2020年 9月 13日