在制造中提高PCB质量的方法

电子电路的复杂性一直在增长，新兴的新技术提高了这些产品的门槛。作为电子设备组成部分的PCB（印刷电路板）的参数也必须符合要求。因此，PCB设计人员应了解他们可以使用哪些解决方案，其优势和局限性是什么，以及如何最好地利用它们。

本文介绍了在HDI电路中应用的先进技术和要求，以及采用非标准加工方法的其他外部涂层的应用。本文的结尾部分说明了哪些参数定义了制成的PCB的质量。

保存与保护

图1.可剥离面膜的示例应用。

PCB通常在苛刻的环境条件下工作，这些条件要求施加额外的涂层（即掩模）以保护产品免受环境因素的影响并提高其可靠性。有时足以为选定的PCB区域提供临时保护，例如仅在组装阶段就可以，并且在PCB经过数次自动焊接循环后尤其适用。该区域由可剥离的掩模保护，其示例应用程序如图1所示。它是一种特殊涂层，其主要功能是保护PCB（及其孔内）中的选定区域免受焊接和直接作用。化学过程，例如在自动PCB组装过程中。加工后可以很容易地将它们除去，并且没有残留物。

通过手动控制，键盘，LCD显示器等组装的PCB，通过碳打印可以提高焊盘的耐用性和导电性（见图2）。该涂层由经过丝网印刷和固化的导电石墨浆料制成。一些设计人员将该解决方案用作沿着PCB外部放置的附加且简单的导体层。

某些PCB中的过孔必须得到永久保护，免受环境影响。例如，当将组件直接组装在通孔上方时，这样做是为了防止出现焊接，短路等情况，并且会造成污染物或焊料进入的危险。这个问题在μBGA电路中非常关键。设计人员当前可能使用许多方法来遮盖或填充通孔。正确的方法取决于必须避免的风险类型。最简单的解决方案是覆盖通孔，在该通孔中焊接掩膜会掩盖它们。但是，这不能保证正确填充。它仅覆盖环和内壁。这提供了基本保护级别，该级别主要在焊接期间有效，因为焊料无法润湿通孔。更高级的方法包括使用在制造过程中固化的特殊填充化合物来构建堵塞的通孔，然后将覆盖层作为掩模层。此过程可保护通孔免受上述所有危害。

图2.碳印刷的示例应用。

微孔和压配过程

PCB的复杂性不断增长，迫使人们使用确保增加使用PCB区域的技术，例如直径为0.15毫米或更小的微孔。盲孔和埋孔也可用作微孔，这些通孔的主要优点在于，可以在不增加层数或不增大PCB尺寸的情况下提高互连密度。由于设计设备要求的EMC，有时也需要这种包装密度。

电子设备通常带有连接器，这些连接器提供其他设备模块的电连接并允许快速交换模块（例如由于维修原因）。如果连接器的耐热性差，则不能焊接。它们通过压配合过程组装。该过程包括通过将连接器压入专用通孔中来安装连接器，这些通孔的直径公差减小了（标准值为±0.05 mm）。压配合过程不需要特定的设计方法；尽管如此，设计工程师仍应确保PCB制造商确切知道哪些孔必须专用于压装装配。

加工

图3. z路由示例

FR4层压板的非标准加工方法之一是z布线，即将特定的层压板区域铣削到规定的深度。Z形布线（参见图3）允许组装非典型的高组件，沉头螺钉的沉孔或将PCB安装在非标准（低）外壳中。订购需要Z布线的PCB时，必须向PCB制造商提供明确规定的层压加工面和深度。请注意，z路径具有其自身的加工公差，通常与常规铣削相似。Techno-Service默认使用±50μm的公差。

另一种非标准的加工方法是对PCB边缘进行金属化（电镀）（见图4）。与通孔类似，可以电镀边缘以形成永久而可靠的导电层。该解决方案主要用于提高电子设备的EMC。该过程还用于在主PCB与非标准组件（例如，更高版本）或其他PCB（其无法通过标准工艺组装）之间构建适配器。在这种情况下，将电镀边缘制成留给下游组装的半孔。该过程的另一个应用是其进行定制边缘连接的能力。

图4.带有电镀边缘的PCB示例

依靠质量提供可靠的PCB

许多电子设备必须提供高可靠性。这些需求转化为高质量的应用组件，组件和PCB。在这种情况下，质量由各种行业标准定义，其中最相关的是IPC标准系列（A-600、6010、6012、6013等）。这些文件提供了PCB的标准化和公认标准。这些标准将PCB分为考虑许多参数的性能（制造）质量类别：最小的孔镀层厚度，最小的导体宽度，尺寸公差等。大多数PCB制造商将IPC类的PCB制成二按标准。PCB制造商很少，其中包括技术服务，提供更高性能质量的PCB：III类。如果设计人员需要此类PCB，则需要在采购订单中指定。

PCB的质量也可以通过UL证书来证明，该证书声明了成品PCB及其材料的不燃性等级。最高不燃性等级为94V-0，这意味着从火中取出的测试样品将在10秒内自动熄灭，滴下的熔融材料也不会燃烧。

由于主题的范围广，本文仅介绍市场上最常见的非标准技术，以及PCB质量的基本介绍。尽管使用非标准技术可能会增加PCB的成本，但它通常可以避免组装困难和成品设备的操作问题。如果您想要高质量的PCB，最好选择具有此处讨论的技术和质量参数的制造商。与该PCB制造商的合作，尤其是在其丰富经验的支持下，无疑会防止许多设计错误，从而节省时间和金钱。此外，设计人员还应该充分了解所选供应商的处理能力，并跟踪其范围内的所有变化，同时在需要时要求更多的处理解决方案。