PCB制板熱風(fēng)整平前處理過(guò)程的好壞對(duì)熱風(fēng)整平的質(zhì)量影響很大,該工序必須徹底清除焊盤(pán)上的油污,雜質(zhì)及氧化層,為浸錫提供新鮮可焊的銅表面?,F(xiàn)在較常采用的前處理工藝是機(jī)械式噴淋,首先是硫酸-雙氧水微蝕刻,微蝕后浸酸,然后是水噴淋沖洗,熱風(fēng)吹干,噴助焊劑,立即熱風(fēng)整平。前處理不良造成的露銅現(xiàn)象是不分類(lèi)型批次同時(shí)大量出現(xiàn)的,露銅點(diǎn)常常是分布整個(gè)板面,在邊緣上更是嚴(yán)重。使用放大鏡觀察前處理后的線路板將發(fā)現(xiàn)焊盤(pán)上有明顯殘留的氧化點(diǎn)和污跡。出現(xiàn)類(lèi)似情況應(yīng)對(duì)微蝕溶液進(jìn)行化學(xué)分析,檢查第二道酸洗溶液,調(diào)整溶液的濃度更換由于時(shí)間使用過(guò)長(zhǎng)污染嚴(yán)重的溶液,檢查噴淋系統(tǒng)是否通暢。適當(dāng)?shù)难娱L(zhǎng)處理時(shí)間也可提高處理效果,但需注意會(huì)出現(xiàn)的過(guò)腐蝕現(xiàn)象,返工的線路板經(jīng)熱風(fēng)整平后處理線再在5%的鹽酸溶液中處理一下,去除表面的氧化物。2.焊盤(pán)表面不潔,有殘余的阻焊劑污染焊盤(pán)。目前大部份的廠家采用全板絲網(wǎng)印刷液態(tài)感光阻焊油墨,然后通過(guò)曝光、顯影去除多余的阻焊劑,得到時(shí)間的阻焊圖形。在該過(guò)程中,預(yù)烘過(guò)程控制不好,溫度過(guò)高時(shí)間過(guò)長(zhǎng)都會(huì)造成顯影的困難。阻焊底片上是否有缺陷,顯影液的成份及溫度是否正確,顯影時(shí)的速度即顯影點(diǎn)是否正確,噴嘴是否堵塞及噴嘴的壓力是否正常,水洗是否良好,其中任何一點(diǎn)情況都會(huì)給焊盤(pán)上留下殘點(diǎn)。如由于底片的原因形成的露銅一般較有規(guī)律性,都在同一點(diǎn)上。該種情況使用放大鏡可發(fā)現(xiàn)在露銅處有阻焊物質(zhì)的殘留痕跡,PCB設(shè)計(jì)一般在固化工序前應(yīng)設(shè)立一崗位對(duì)圖形及金屬化孔內(nèi)部進(jìn)行檢查,保證送到下一工序的印刷線路板的焊盤(pán)和金屬化孔內(nèi)清潔無(wú)阻焊油墨殘留。3.助焊劑活性不夠助焊劑的作用是改善銅表面的潤(rùn)濕性,保護(hù)層壓板表面不過(guò)熱,且為焊料涂層提供保護(hù)作用。如助焊劑活性不夠,銅表面潤(rùn)濕性不好,焊料就不能完全覆蓋焊盤(pán),其露銅現(xiàn)象與前處理不佳類(lèi)似,延長(zhǎng)前處理時(shí)間可減輕露銅現(xiàn)象?,F(xiàn)在的助焊劑幾乎全為酸性助焊劑,內(nèi)含有酸性添加劑,如酸性過(guò)高會(huì)產(chǎn)生咬銅現(xiàn)象嚴(yán)重,造成焊料中的銅含量高引起鉛錫粗糙;酸性過(guò)低,則活性弱,會(huì)導(dǎo)致露銅。如鉛錫槽中的銅含量大要及時(shí)除銅。工藝技術(shù)人員選擇一個(gè)質(zhì)量穩(wěn)定可靠的助焊劑對(duì)熱風(fēng)整平有重要的影響,優(yōu)良的助焊劑的是熱風(fēng)整平質(zhì)量的保證。
隨著PCB設(shè)計(jì)復(fù)雜度的逐步提高,對(duì)于信號(hào)完整性的分析除了反射,串?dāng)_以及EMI之外,穩(wěn)定可靠的電源供應(yīng)也成為設(shè)計(jì)者們重點(diǎn)研究的方向之一。尤其當(dāng)開(kāi)關(guān)器件數(shù)目不斷增加,核心電壓不斷減小的時(shí)候,電源的波動(dòng)往往會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)致命的影響,于是人們提出了新的名詞:電源完整性,簡(jiǎn)稱PI(powerintegrity)。當(dāng)今國(guó)際市場(chǎng)上,IC設(shè)計(jì)比較發(fā)達(dá),但電源完整性設(shè)計(jì)還是一個(gè)薄弱的環(huán)節(jié)。因此本文提出了PCB板中電源完整性問(wèn)題的產(chǎn)生,分析了影響電源完整性的因素并提出了解決PCB板中電源完整性問(wèn)題的優(yōu)化方法與經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì),具有較強(qiáng)的理論分析與實(shí)際工程應(yīng)用價(jià)值。二、電源噪聲的起因及分析對(duì)于電源噪聲的起因我們通過(guò)一個(gè)與非門(mén)電路圖進(jìn)行分析。圖1中的電路圖為一個(gè)三輸入與非門(mén)的結(jié)構(gòu)圖,因?yàn)榕c非門(mén)屬于數(shù)字器件,它是通過(guò)“1”和“0”電平的切換來(lái)工作的。隨著IC技術(shù)的不斷提高,數(shù)字器件的切換速度也越來(lái)越快,這就引進(jìn)了更多的高頻分量,同時(shí)回路中的電感在高頻下就很容易引起電源波動(dòng)。如在圖1中,當(dāng)與非門(mén)輸入全為高電平時(shí),電路中的三極管導(dǎo)通,電路瞬間短路,電源向電容充電,同時(shí)流入地線。此時(shí)由于電源線和地線上存在寄生電感,我們由公式V=LdI/dt可知,這將在電源線和地線上產(chǎn)生電壓波動(dòng),如圖2中所示的電平上升沿所引入的ΔI噪聲。當(dāng)與非門(mén)輸入為低電平時(shí),此時(shí)電容放電,將在地線上產(chǎn)生較大的ΔI噪聲;而電源此時(shí)只有電路的瞬間短路所引起的電流突變,由于不存在向電容充電而使電流突變相對(duì)于上升沿來(lái)說(shuō)要小。從對(duì)與非門(mén)的電路進(jìn)行分析我們知道,造成電源不穩(wěn)定的根源主要在于兩個(gè)方面:一是器件高速開(kāi)關(guān)狀態(tài)下,瞬態(tài)的交變電流過(guò)大;
專業(yè)線路板貼片Via hole導(dǎo)通孔起線路互相連結(jié)導(dǎo)通的作用,電子行業(yè)的發(fā)展,同時(shí)也促進(jìn)PCB的發(fā)展,也對(duì)印制板制作工藝和表面貼裝技術(shù)提出更高要求。線路板貼片生產(chǎn)廠Via hole塞孔工藝應(yīng)運(yùn)而生,同時(shí)應(yīng)滿足下列要求:(一)導(dǎo)通孔內(nèi)有銅即可,阻焊可塞可不塞;(二)導(dǎo)通孔內(nèi)必須有錫鉛,有一定的厚度要求(4微米),不得有阻焊油墨入孔,造成孔內(nèi)藏錫珠;(三)導(dǎo)通孔必須有阻焊油墨塞孔,不透光,不得有錫圈,錫珠以及平整等要求。隨著電子產(chǎn)品向“輕、薄、短、小”方向發(fā)展,PCB也向高密度、高難度發(fā)展,因此出現(xiàn)大量SMT、BGA的PCB,而客戶在貼裝元器件時(shí)要求塞孔,主要有五個(gè)作用:(一)防止PCB過(guò)波峰焊時(shí)錫從導(dǎo)通孔貫穿元件面造成短路;特別是我們把過(guò)孔放在BGA焊盤(pán)上時(shí),就必須先做塞孔,再鍍金處理,便于BGA的焊接。(二)避免助焊劑殘留在導(dǎo)通孔內(nèi);(三)電子廠表面貼裝以及元件裝配完成后PCB在測(cè)試機(jī)上要吸真空形成負(fù)壓才完成:(四)防止表面錫膏流入孔內(nèi)造成虛焊,影響貼裝;
產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)表:網(wǎng)絡(luò)表是電路原理圖設(shè)計(jì)(SCH)與印制電路板設(shè)計(jì)(PCB)之間的一座橋梁,它是電路板自動(dòng)的靈魂。網(wǎng)絡(luò)表可以從電路原理圖中獲得,也可從印制電路板中提取出來(lái)。(3)印制電路板的設(shè)計(jì):印制電路板的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)PROTEL99的另外一個(gè)重要的部分PCB而言的,在這個(gè)過(guò)程中,我們借助PROTEL99提供的強(qiáng)大功能實(shí)現(xiàn)電路板的版面設(shè)計(jì),完成高難度的等工作。但在實(shí)踐中,具體主要以下面細(xì)分步驟為主:一、電路版設(shè)計(jì)的先期工作1、利用原理圖設(shè)計(jì)工具繪制原理圖,并且生成對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表。當(dāng)然,有些特殊情況下,如電路版比較簡(jiǎn)單,已經(jīng)有了網(wǎng)絡(luò)表等情況下也可以不進(jìn)行原理圖的設(shè)計(jì),直接進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng),在PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)中,可以直接取用零件封裝,人工生成網(wǎng)絡(luò)表。2、手工更改網(wǎng)絡(luò)表將一些元件的固定用腳等原理圖上沒(méi)有的焊盤(pán)定義到與它相通的網(wǎng)絡(luò)上,沒(méi)任何物理連接的可定義到地或保護(hù)地等。將一些原理圖和PCB封裝庫(kù)中引腳名稱不一致的器件引腳名稱改成和PCB封裝庫(kù)中的一致,特別是二、三極管等。二、畫(huà)出自己定義的非標(biāo)準(zhǔn)器件的封裝庫(kù)建議將自己所畫(huà)的器件都放入一個(gè)自己建立的PCB庫(kù)專用設(shè)計(jì)文件。三、設(shè)置PCB設(shè)計(jì)環(huán)境和繪制印刷電路的版框含中間的鏤空等1、進(jìn)入PCB系統(tǒng)后的第Y步就是設(shè)置PCB設(shè)計(jì)環(huán)境,包括設(shè)置格點(diǎn)大小和類(lèi)型,光標(biāo)類(lèi)型,版層參數(shù),布線參數(shù)等等。大多數(shù)參數(shù)都可以用系統(tǒng)默認(rèn)值,而且這些參數(shù)經(jīng)過(guò)設(shè)置之后,符合個(gè)人的習(xí)慣,以后無(wú)須再去修改。2、規(guī)劃電路版,主要是確定電路版的邊框,包括電路版的尺寸大小等等。在需要放置固定孔的地方放上適當(dāng)大小的焊盤(pán)。對(duì)于3mm的螺絲可用6.5~8mm的外徑和3.2~3.5mm內(nèi)徑的焊盤(pán)對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)板可從其它板或PCBizard中調(diào)入。注意-在繪制電路版地邊框前,一定要將當(dāng)前層設(shè)置成KeepOut層,即禁止布線層。四、打開(kāi)所有要用到的PCB庫(kù)文件后,調(diào)入網(wǎng)絡(luò)表文件和修改零件封裝這一步是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié),網(wǎng)絡(luò)表是PCB自動(dòng)布線的靈魂,也是原理圖設(shè)計(jì)與印象電路版設(shè)計(jì)的接口,只有將網(wǎng)絡(luò)表裝入后,才能進(jìn)行電路版的布線。在原理圖設(shè)計(jì)的過(guò)程中,ERC檢查不會(huì)涉及到零件的封裝問(wèn)題。因此,原理圖設(shè)計(jì)時(shí),零件的封裝可能被遺忘,在引進(jìn)網(wǎng)絡(luò)表時(shí)可以根據(jù)設(shè)計(jì)情況來(lái)修改或補(bǔ)充零件的封裝。當(dāng)然,可以直接在PCB內(nèi)人工生成網(wǎng)絡(luò)表,并且指定零件封裝。
這里主要是說(shuō)了從PCB設(shè)計(jì)封裝來(lái)解析選擇元件的技巧。元件的封裝包含很多信息,包含元件的尺寸,特別是引腳的相對(duì)位置關(guān)系,還有元件的焊盤(pán)類(lèi)型。當(dāng)然我們根據(jù)元件封裝選擇元件時(shí)還有一個(gè)要注意的地方是要考慮元件的外形尺寸。引腳位置關(guān)系:主要是指我們需要將實(shí)際的元件的引腳和PCB元件的封裝的尺寸對(duì)應(yīng)起來(lái)。我們選擇不同的元件,雖然功能相同,但是元件的封裝很可能不一樣。我們需要保證PCB焊盤(pán)尺寸位置正確才能保證元件能正確焊接。焊盤(pán)的選擇:這個(gè)是我們需要考慮的比較多的地方。首先包括焊盤(pán)的類(lèi)型。其類(lèi)型包括兩種,一是電鍍通孔,一種是表貼類(lèi)型。我們需要考慮的因素有器件成本、可用性、器件面積密度和功耗等因數(shù)。從制造角度看,表貼器件通常要比通孔器件便宜,而且一般可用性較高。對(duì)于我們一般設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),我們選擇表貼元件,不僅方便手工焊接,而且有利于查錯(cuò)和調(diào)試過(guò)程中更好的連接焊盤(pán)和信號(hào)。其次我們還應(yīng)該注意焊盤(pán)的位置。因?yàn)椴煌奈恢?,就代表元件?shí)際當(dāng)中不同的位置。我們?nèi)绻缓侠戆才藕副P(pán)的位置,很有可能就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)區(qū)域元件過(guò)密,而另外一個(gè)區(qū)域元件很稀疏的情況,當(dāng)然情況更糟糕的是由于焊盤(pán)位置過(guò)近,導(dǎo)致元件之間空隙過(guò)小而無(wú)法焊接,下面就是我失敗的一個(gè)例子,我在一個(gè)光耦開(kāi)關(guān)旁邊開(kāi)了通孔,但是由于它們的位置過(guò)近,導(dǎo)致光耦開(kāi)關(guān)焊接上去以后,通孔無(wú)法再放置螺絲了。