國外的PCB檢測技術(shù)和制造工藝介紹

目前，細導線化、窄間距化的印制電路板制造技術(shù)的發(fā)展方向，而國外在這方面的技術(shù)上要比國內(nèi)先進得多。
　　他們普遍采用CAD/CAM系統(tǒng)，從設計提供的數(shù)據(jù)通過制造系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成生產(chǎn)用的資料；在原材料方面采用薄銅箔和薄干膜光刻膠；由于窄間距要求印制電路板表面具有光面平坦的銅表面，以便制作微型焊盤和具有細線及其窄間距的電路圖形；所使用的基材應具有較高的熱沖擊能力，以使印制電路板在電裝過程中經(jīng)過多次也不會產(chǎn)生氣泡、分層及焊盤鼓起等缺陷，確保表面安裝組件的高可靠性；并采用高粘度銅箔和改性環(huán)氧樹脂確保在焊接溫度下保持其足夠的粘合強度、并還應具有高的尺寸穩(wěn)定性，確保制作過程精細電路圖形定位的一致性和準確性的要求。
　　所謂師夷長技以制夷，要趕上國際先進的技術(shù)標準，就要先了解他們。本文就簡要介紹國外在PCB板檢測技術(shù)和關(guān)鍵工藝上的發(fā)展動態(tài)。
　　一、國外的檢測技術(shù)
　　檢測技術(shù)是確保工藝實施的重要手段。根據(jù)電裝技術(shù)由引腳插裝技術(shù)向表面封裝技術(shù)（裸芯片直接安裝技術(shù)和精細間距技術(shù)），多芯片模塊（MCM）技術(shù)或多芯片封裝技術(shù)發(fā)展，使多層印制電路板電路圖形檢測更加困難。為此，國內(nèi)外都在開發(fā)和使用高精度、高穩(wěn)定的檢測設備。目前檢測設備有兩種即接觸式和非接觸式。
　　1、接觸式檢測技術(shù)與設備
　　對印制電路板的檢測方法，主要采用在線測試儀又稱靜態(tài)功能測試。目前型號有多種，先進設備能快速的對因制造過程的失誤而導致產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷（包括開路、短路）。有通用式的通斷路測試儀、專用通斷測試儀和飛針式的移動通斷測試儀。后一種適合小批量高密度、高精度雙面和多層印制電路板的電性能測試。
　　2、非接觸式檢測技術(shù)
　　檢測技術(shù)是印制電路板物理與化學性能數(shù)據(jù)提供的重手段。隨著印制圖形的精度和密度的變化，過去相當長的時間內(nèi)采用人工視覺方法已不適應高速發(fā)展的高科技需要，檢測技術(shù)和設備得到了飛速的發(fā)展，從使用功能上逐漸取代了人工目測來判斷產(chǎn)品質(zhì)量，它從對電路圖形的外觀檢測向內(nèi)層電路圖形的檢測，從而把單純的檢測推向工序間質(zhì)量的監(jiān)控和缺陷的修補相結(jié)合的方向發(fā)展。其主要特點是：使用和應用計算機軟硬件技術(shù)、高速圖象處理與模式識別技術(shù)、高速處理硬件、自動控制、精密機械及光學技術(shù)、是綜合多種高技術(shù)的產(chǎn)物。對檢測部件不接觸、不破壞、無損傷，能檢測接觸式檢測不到的地方。其中設備有以下幾種：
　　裸板外觀檢測技術(shù)與設備
　　即AOI（光學測試儀）。主要采用設計規(guī)范檢查法測試兩維數(shù)字化圖形，隨著表面安裝技術(shù)用和三維模壓印制電路板出現(xiàn)，設計規(guī)范檢查法將具有完全不同的內(nèi)涵。它不但能檢測導線和線間距寬度，還能檢測導線的高度。所以三維布局的存在，必然要更先進的傳感器和成像技術(shù)。非接觸式AOI測試技術(shù)是集X-射線、紅外技術(shù)、與其它檢測技術(shù)于一身產(chǎn)品。
　　X-光內(nèi)層透視檢測技術(shù)
　　早期使用的X光因焦距大至300μm的程度，其檢測精度只能達到0.05mm。目前焦距已達到微米級，已能進精度為10微米的測量。與圖象處理并用，能對多層印制電路板的內(nèi)層電路圖形進行高分辯率的透視和檢測。
　　二、國外在關(guān)鍵工藝技術(shù)發(fā)展動向
　　1、 底片制作及圖形轉(zhuǎn)移工藝
　　底片制作及圖形轉(zhuǎn)移質(zhì)量，直接影響制作精細電路圖形的品質(zhì)。所以，在制作底片時普遍采用計算機輔助設計系統(tǒng)（CAD），進行電路設計并與計算機輔助制造系統(tǒng)（CAM）接口通過數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換制作出高精度、高分辨率的光繪底片。由于導線密度高，導線寬度與間距0.10-0.05mm，為保證底片導線圖形的精度和準確度，以及電路圖形成像質(zhì)量，要求工作間的潔凈度較高，通常采用萬級或千級，才能確保底片成像的高質(zhì)量。
　　在圖形轉(zhuǎn)移工藝方面，成像采用的材料具有高解像度的薄光敏抗蝕劑、CD（電泳法）及阻焊采用液體光敏阻焊劑。其中電泳法涂布的光致抗蝕層，厚度5-30微米，可控，其分辨率達到0.05-0.03mm。對提高精細電路圖形和阻焊圖形的精確度和一致性起到了很大的作用。
　　在電路圖形轉(zhuǎn)移過程中，除了嚴格控制工藝參數(shù)外，同樣對工作間的潔凈程度要求也非常高，達到了萬級標準或更小些。為確保圖形轉(zhuǎn)移的高質(zhì)量，還要保證室內(nèi)工作條件，如控制室內(nèi)溫度在21±1℃、相對濕度55-60%。對所制作的底片和圖形轉(zhuǎn)移成像的半成品，都必須100%的進行檢查。
　　2、 鉆孔工藝技術(shù)
　　鉆孔質(zhì)量首先要保證電鍍通孔的高可靠性和高質(zhì)量，就必須嚴格控制鉆孔質(zhì)量。在這方面國內(nèi)外都十分重視。特別是表面封裝多層印制電路板的板厚與孔徑比較高，因此電鍍通孔的質(zhì)量成了提高表面封裝印制電路板合格率的關(guān)鍵。目前國外在通孔孔徑尺寸選擇上，采用直徑0.25-0.30mm。通孔的小徑化的關(guān)鍵是高精度、高穩(wěn)定性數(shù)控鉆床的開發(fā)和使用，近年來國外已開發(fā)和使用能鉆直徑為0.10mm孔的CNC鉆床和專用工具。在鉆孔方面，經(jīng)驗告訴我們，在研究基材的物理和化學性能的基礎(chǔ)上，正確地選擇鉆孔工藝參數(shù)是非常重要的。同時還要正確的選擇所采用的輔助材料及相配套的工夾具（如：上下墊板、定位方法、鉆頭等）。為適應微孔徑還采用激光打孔技術(shù)。
　　3、 孔金屬化技術(shù)
　　在孔金屬化技術(shù)方面，為了確?？捉饘倩|(zhì)量的高可靠性，在鉆孔后的預處理采用新型的凹蝕與去沾污的工藝方法即低堿性高錳酸鉀法，提供非常優(yōu)異的孔壁表面，消除了楔形槽和裂縫缺陷。并采用先進的直接電鍍工藝、真空金屬化工藝和其它工藝方法，適應多種類型印制電路板的小孔、微孔、盲孔和埋孔孔金屬化需要。
　　4、 真空層壓工藝
　　特別是制造多層壓印制電路板，國外普遍采用真空多層壓機。這是由于表面安裝多層印制電路板內(nèi)部圖形有特性阻抗（Z0）要求。因為特性阻抗與介質(zhì)層的厚度及導線寬度有關(guān)（見下列公式）：
　　Z0=60/ /ε.LN .4H/D0?????????????????????????????????????????????????????????????????????????
????? 注: ε為材料的介質(zhì)常數(shù)
　　H介質(zhì)材料的厚度
　　D0為導線的實際寬度
　　其中介質(zhì)常數(shù)和導線實際寬度已知，所以介質(zhì)材料的厚度，就成為特性阻抗的關(guān)鍵因素。采用真空層壓設備和計算機控制，使層壓質(zhì)量有著顯著的提高。因為真空層壓前多層印制電路板層與層之間已經(jīng)真空排氣，除去低分子揮發(fā)物，使層壓壓力有極為明顯的降低，僅是常規(guī)多層印制電路板層壓壓力1/4-1/2，從而使多層印制電路板導線圖形層之間的介質(zhì)材料厚度均勻、精度高、公差小，保證特性阻抗Z0在設計要求的范圍以內(nèi)的技術(shù)指標。同時，采用真空層壓工藝，對提高多層印制電路板的表面平整度、減少多層印制電路板質(zhì)量缺陷（如缺膠、分層、白斑及錯位等）。