印制板焊盘电气能？印制电路板制作流程

印制电路板制作流程

印制电路板（英文名：Printed Circuit Board，简称PCB），又称印刷线路板，它是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。印制电路板的制作流程14步走：

注册客户编号；

开料。流程：大板料→按MI要求切板→锔板→啤圆角\磨边→出板；

钻孔。流程：叠板销钉→上板→钻孔→下板→检查\修理；

沉铜。流程：粗磨→挂板→沉铜自动线→下板→浸%稀H2SO4→加厚铜；

图形转移。流程：（蓝油流程）：磨板→印第一面→烘干→印第二面→烘干→爆光→冲影→检查；（干膜流程）：麻板→压膜→静置→对位→曝光→静置→冲影→检查；

图形电镀。流程：上板→除油→水洗二次→微蚀→水洗→酸洗→镀铜→水洗→浸酸→镀锡→水洗→下板；

退膜。流程：水膜：插架→浸碱→冲洗→擦洗→过机；干膜：放板→过机；

蚀刻。是利用化学反应法将非线路部位的铜层腐蚀去除；

绿油。流程：磨板→印感光绿油→锔板→曝光→冲影；磨板→印第一面→烘板→印第二面→烘板；

字符。流程：绿油终锔后→冷却静置→调网→印字符→后锔

镀金手指。流程：上板→除油→水洗两次→微蚀→水洗两次→酸洗→镀铜→水洗→镀镍→水洗→镀金；镀锡板(并列的一种工艺)，流程：微蚀→风干→预热→松香涂覆→焊锡涂覆→热风平整→风冷→洗涤风干；

成型。通过模具冲压或数控锣机锣出客户所需要的形状；

测试。流程：上模→放板→测试→合格→FQC目检→不合格→修理→返测试→OK→REJ→报废；

终检。流程：来料→查看资料→目检→合格→FQA抽查→合格→包装→不合格→处理→检查OK。

印刷电路板是什么

印刷电路板是电子产品的重要部件之一。小到电子手表，大到探测海洋、宇宙的电子产品，只要存在电子元器件，它们之间的电气互连就要使用印制电路板。

随着电子技术的发展，电子产品的功能、结构变得越来越复杂，元件布局、互连布线都不能像以往那样随便，否则检查起来就会眼花缭乱。因此，就在一块板子上钉上铆钉和接线柱作连接点，用导线把元器件跟接点连接起来，在板的一面布线，一面装元件，这就是最原始的电路板。

单面敷铜板的发明，成为电路板设计与制作新时代的标志，先在敷铜板上用模板印刷防腐蚀膜图，然后腐蚀刻线，这种技术就像在纸上印刷那么简便，“印刷电路板”因此得名。

1印刷电路板的结构和种类

1）敷铜板的结构

印刷电路板的母材是敷铜板。敷铜板是在绝缘的基板上，敷以电解铜箔，再经热压而成。

绝缘基板的材料有酚醛纸层压板、环氧酚醛玻璃布层压板、环氧玻璃布和聚四氟乙烯玻璃布层压板等，一般厚度为0.1mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、3.0mm等。

国产电路板的铜箔厚度为35μm。国外开始使用18μm、10μm和5μm等超薄铜箔。铜箔薄，加工时刻蚀时间短，侧面腐蚀小，易钻孔，还可以节约铜材。

在一定尺寸的敷铜板上，通过专门的工艺，按预定设计印制导线和小孔，就可以制作成可实现元器件之间相互连接和安装的印刷电路板（Print Circuit Board，缩写为PCB）。

2）印刷电路板的种类

（1）单面板：在印刷电路板上只有一面有印制导线的称为单面印刷电路板，简称单面板，如图3-5（a）所示。单面板的结构简单且成本低廉，因此适用于对电气性能要求不高、线路简单的场合。

（2）双面板：双面印刷电路板是两面都有印制导线的电路板，如图3-5（b）所示。由于两面都有印制导线，一般采用金属孔来连接两面的印制导线。双面板的布线密度比单面板高，使用也更方便，适用于对电气性能要求较高的通信设备、计算机、仪器仪表等。

图3-5单面板和双面板

1—焊锡；2—焊接面；3—焊盘；4—环氧板；5—插针元件；6—元件面；7—铜膜导线

（3）多面板：多面板是在绝缘基板上制成三层以上印制导线的印刷电路板，它由几层较薄的单面或双面板叠合压制而成。多层电路板的内部设置有电源层、内部接地层和中间布线层。为了将夹在中间的印制导线引出，安装元件的孔要进行金属化处理，使之与中间各层沟通。随着电子技术的迅速发展，在电路很复杂且对电路板要求严格时，单面板和双面板就无法实现理想的布线，这时，就必须采用多面板。

2印刷电路板的常用术语

如图3-6所示，印刷电路板的常用术语如下：

图3-6印刷电路板的常用术语

1—安装孔；2—丝印层；3—焊盘；4—过孔；5—印制导线

元件面——大多数元件都安装在其上的那一面。

焊接面——与元件面相对的另一面。

元件封装——实际元件焊接到印制电路板时的外观与引脚位置（焊点位置）。元件封装在印制电路板的设计中扮演着主要角色，因为各元件在印制电路板上都是以元件封装的形式体现的。不知道元件的封装，就无法进行电路板的设计。

焊盘——用于连接印制导线和焊接元件，由安装孔及其周围的铜箔组成。

印制导线——一个焊点到另一个焊点的连线。导线宽度不同，通过的电流是不一样的。信号线一般都设计得较细，而电源线和公共地线都设计得较宽。

安全距离——导线与导线之间、导线与焊点之间、焊点与焊点之间所保持的绝缘间距。

金属化孔——也称为过孔，是孔壁沉积有金属的孔，主要用于层间导电图形的电气连接。

助焊（层）膜——助焊（层）膜是涂于焊盘上的用于提高可焊性能的合金层（膜）。

阻焊（层）膜——为了使制成的板子适应波峰焊等焊接形式，要求板子上没有焊盘处的铜箔不能粘锡，在焊盘外的各部位涂覆一层绿色阻焊剂。阻焊剂是一种耐高温涂料，除了焊盘和元器件的安装孔外，印制电路板的其他部位均在阻焊层之下。

丝印层——是印制在元件面上的一种不导电的图形，代表一些元器件的符号和标号，用于标注元器件的安装位置，一般通过丝印的方法，将绝缘的白色涂料印制在元件面上。

PCB印制板在焊接的过程中冒泡

波峰焊是将熔化的焊料，经电动泵或电磁泵喷流成设计要求的焊料波峰，使预先装有电子元器件的印制板通过焊料波峰，实现元器件焊端或引脚与印制板焊盘之间机械与电气连接的软钎焊。波峰焊用于印制板装联已有20多年的历史，现在已成为一种非常成熟的电子装联工艺技术，目前主要用于通孔插装组件和采用混合组装方式中的插装组件的焊接，图1是典型波峰焊外观图。

2波峰焊工艺技术介绍

波峰焊有单波峰焊和双波峰焊之分。采用单波峰焊时，由于焊料的"遮蔽效应"容易出现较严重的质量问题，如漏焊、桥接和焊缝不充实等缺陷。而双波峰则较好地克服了这个问题，大大减少漏焊、桥接和焊缝不充实等缺陷，因此目前在表面组装中广泛采用双波峰焊工艺和设备。

双波峰焊的结构组成见图2。

波峰锡过程：治具安装→喷涂助焊剂系统→预热→一次波峰→二次波峰→冷却。下面分别介绍各步内容及作用。

2．1治具安装

治具安装是指给待焊接的PCB板安装夹持的治具，可以限制基板受热形变的程度，防止冒锡现象的发生，从而确保浸锡效果的稳定。

2．2助焊剂系统

助焊剂系统是保证焊接质量的第一个环节，其主要作用是去除PCB和元器件焊接表面的氧化层和防止在焊接过程中再氧化。助焊剂的涂覆一定要均匀，尽量不要产生堆积，否则将导致焊接短路或开路。

涂覆助焊剂的方式有多种，包括喷雾式、喷流式和发泡式。目前一般使用喷雾式助焊系统，采用免清洗助焊剂。这是因为免清洗助焊剂中固体含量极少(不挥发无含量只有1／5～1／20)，所以必须采用喷雾式助焊系统涂覆助焊剂。在助焊剂系统中，一般都添加有防氧化系统，以防止氧化，避免焊接中造成助焊剂量不足，而导致焊料桥接和拉尖。

喷雾式有两种方式：一是采用超声波击打助焊剂，使其颗粒变小，再喷涂到PCB板上；二是采用微细喷嘴，在一定空气压力下喷雾助焊剂，这种喷涂均匀、粒度小，易于控制。

喷雾高度／宽度可自动调节，是今后发展的主流。

2．3预热系统

2．3．1预热系统的作用

助焊剂中的溶剂成份在通过预热器时，将会受热挥发。从而避免溶剂成份在经过液面时高温气化导致炸裂现象发生，最终消除产生锡粒的品质隐患。

待浸锡产品搭载的部件在通过预热器时的缓慢升温，可避免过波峰时因骤热产生的物理作用造成部件损伤的情形发生。

预热后的部件或端子在经过波峰时不会因自身温度较低的因素大幅度降低焊点的焊接温度，从而确保焊接在规定的时间内达到温度要求。

2．3．2预热方法

波峰焊机中常见的预热方法有三种：空气对流加热；红外加热器加热；热空气和辐射相结合的方法加热。

2．3．3预热温度

一般预热温度为180℃～210℃，预热时间为1min～3min。预热温度控制得好，可防止虚焊、拉尖和桥接，减小焊料波峰对基板的热冲击，可有效地避免焊接过程中PCB板翘曲、分层、变形问题。

2．4焊接系统

焊接系统一般采用双波峰。在波峰焊接时，PCB板先接触第一个波峰，然后接触第二个波峰。第一个波峰是由窄喷嘴喷流出的"湍流"波峰，流速快，对组件有较高的垂直压力，使焊料对尺寸小、插装密度高的元器件的焊端有较好的渗透性；通过湍流的熔融焊料在所有方向擦洗组件表面，从而提高了焊料的润湿性，并克服了由于元器件的复杂形状和取向带来的问题；同时也克服了焊料的"遮蔽效应"。湍流波向上的喷射力足以使焊剂气体排出，因此，即使印制板上不设置排气孔也不存在焊剂气体的影响，从而大大减少了漏焊、桥接和焊缝不充实等焊接缺陷，提高了焊接可靠性。经过第一个波峰的产品，因浸锡时间短以及部件自身的散热等因素，浸锡后存在着很多的短路、锡多、焊点光洁度不正常以及焊接强度不足等不良内容。因此，紧接着必须进行浸锡不良的修正，这个动作由喷流面较平较宽阔、波峰较稳定的二级喷流进行。这是一个"平滑"的波峰，流动速度慢，有利于形成充实的焊缝，同时也可有效地去除焊端上过量的焊料，并使所有焊接面上焊料润湿良好，修正了焊接面，消除了可能的拉尖和桥接，获得充实无缺陷的焊缝，最终确保了组件焊接的可靠性。双波峰基本原理如图4。

2．5冷却

浸锡后适当的冷却有助于增强焊点接合强度，同时，冷却后的产品更利于炉后操作人员的作业。因此，浸锡后产品需进行冷却处理。

3提高波峰焊接质量的方法和措施

分别从焊接前的质量控制、生产工艺材料及工艺参数这三个方面探讨了提高波峰焊质量的有效方法。

3．1焊接前对印制板质量及元件的控制

3．1．1焊盘设计

在设计插件元件焊盘时，焊盘大小尺寸设计应合适。焊盘太大，焊料铺展面积较大，形成的焊点不饱满，而焊盘太小，形成的焊点为不浸润焊点。孔径与元件引线的配合间隙太大，容易虚焊，当孔径比引线宽0．05mm-0．2mm，焊盘直径为孔径的2～2．5倍时是焊接比较理想的条件。

在设计贴片元件焊盘时，应考虑以下几点：

·为了尽量去除"阴影效应"，元件焊端或引脚应正对着锡流的方向，以利于与锡流的接触，减少虚焊和漏焊。波峰焊时推荐采用的元件布置方向图如图5所示。

·波峰焊接不适合于细间距QFP、PLCC、BGA和小间距SOP器件焊接，也就是说在要波峰焊接的这一面尽量不要布置这类元件。

·较小的元件不应排在较大元件后，以免较大元件妨碍锡流与较小元件的焊盘接触，造成漏焊。

3．1．2 PCB平整度控制

波峰焊接对印制板的平整度要求很高，一般要求翘曲度要小于0．5mm。如果大于0．5mm要做平整处理。尤其是某些印制板厚度只有1．5mm左右，其翘曲度要求就更高，否则无法保证焊接质量。

3．1．3妥善保存并缩短储存周期

在焊接中，无尘埃、油脂、氧化物的铜箔及元件引线有利于形成合格的焊点，因此印制板及元件应保存在干燥、清洁的环境下，并且尽量缩短储存周期。对于放置时间较长的印制板，其表面一般要做清洁处理，这样可提高可焊性，减少虚焊和桥接，对表面有一定程度氧化的元件引脚，应先除去其表面氧化层。

3．2生产工艺材料的质量控制

在波峰焊接中，使用的生产工艺材料有：助焊剂和焊料。分别讨论如下：

3．2．1助焊剂质量控制

助焊剂在焊接质量的控制上举足轻重，其作用是：

·除去焊接表面的氧化物；

·防止焊接时焊料和焊接表面再氧化；

·降低焊料的表面张力；

·有助于热量传递到焊接区。

目前，波峰焊接所采用的多为免清洗助焊剂。选择助焊剂时有以下要求：

·熔点比焊料低；

·浸润扩散速度比熔化焊料快；

·黏度和比重比焊料小；

·在常温下贮存稳定。

3．2．2焊料的质量控制

铅锡焊料在高温下(250℃)锡会不断被氧化，使锡锅中铅一锡焊料含锡量不断下降，偏离共晶点，导致流动性差，出现连焊、虚焊、焊点强度不够等质量问题。可采用以下几个方法来解决这个问题：

①添加氧化还原剂，使已氧化的SnO还原为Sn，减小锡渣的产生；

②不断除去浮渣；

③每次焊接前添加一定量的锡；

④采用抗氧化(含磷)的焊料；

⑤采用氮气保护，让氮气把焊料与空气隔绝开来，取代普通气体，这样就避免了浮渣的产生。这种方法要求对设备改型，并提供氮气。

目前最好的方法是在氮气保护的氛围下使用含磷的焊料，可将浮渣率控制在最低程度，焊接缺陷最少、工艺控制最佳。

3．3焊接过程中的工艺参数控制

焊接工艺参数对焊接表面质量的影响比较复杂，并涉及到较多的技术范围。

3．3．1预热温度的控制

预热的作用：

1使助焊剂中的溶剂充分挥发，以免印制板通过焊锡时，影响印制板的润湿和焊点的形成；

2使印制板在焊接前达到一定温度，以免受到热冲击产生翘曲变形。

一般预热温度控制在180℃～210℃，预热时间1min～3min。

3．3．2焊接轨道倾角

轨道倾角对焊接效果的影响较为明显，特别是在焊接高密度器件时更是如此。当倾角太小时，较易出现桥接，特别是焊接中，器件的"遮蔽区"更易出现桥接；而倾角过大，虽然有利于桥接的消除，但焊点吃锡量太小，容易产生虚焊。轨道倾角应控制在5°-8°之间。

3．3．3波峰高度

波峰的高度会因焊接工作时间的推移而有一些变化，应在焊接过程中进行适当的修正，以保证在理想高度进行焊接；压锡深度为PCB厚度的1／3～1／2为准。

3．3．4焊接温度

焊接温度是影响焊接质量的一个重要的工艺参数。焊接温度过低时，焊料的扩展率、润湿性能变差，使焊盘或元器件焊端由于不能充分地润湿，从而产生虚焊、拉尖、桥接等缺陷；焊接温度过高时，则加速了焊盘、元器件引脚及焊料的氧化，易产生虚焊。焊接温度应控制在250℃±5℃。

4常见焊接缺陷及排除

影响焊接质量的因素是很多的，表1列出的是一些常见缺陷及排除方法，以供参考。