國外的PCB檢測技術(shù)和制造工藝介紹

目前，細(xì)導(dǎo)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(jìn)得多。
　　他們普遍采用CAD/CAM系統(tǒng)，從設(shè)計(jì)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(xì)線及其窄間距的電路圖形；所使用的基材應(yīng)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(huì)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(qiáng)度、并還應(yīng)具有高的尺寸穩(wěn)定性，確保制作過程精細(xì)電路圖形定位的一致性和準(zhǔn)確性的要求。
　　所謂師夷長技以制夷，要趕上國際先進(jìn)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，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(dòng)態(tài)。
　　一、國外的檢測技術(shù)
　　檢測技術(shù)是確保工藝實(shí)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(xì)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(shè)備。目前檢測設(shè)備有兩種即接觸式和非接觸式。
　　1、接觸式檢測技術(shù)與設(shè)備
　　對(duì)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(hào)有多種，先進(jìn)設(shè)備能快速的對(duì)因制造過程的失誤而導(dǎo)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(dòng)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(xué)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(dāng)長的時(shí)間內(nèi)采用人工視覺方法已不適應(yīng)高速發(fā)展的高科技需要，檢測技術(shù)和設(shè)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(duì)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(bǔ)相結(jié)合的方向發(fā)展。其主要特點(diǎn)是：使用和應(yīng)用計(jì)算機(jī)軟硬件技術(shù)、高速圖象處理與模式識(shí)別技術(shù)、高速處理硬件、自動(dòng)控制、精密機(jī)械及光學(xué)技術(shù)、是綜合多種高技術(shù)的產(chǎn)物。對(duì)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(shè)備有以下幾種：
　　裸板外觀檢測技術(shù)與設(shè)備
　　即AOI（光學(xué)測試儀）。主要采用設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)規(guī)范檢查法將具有完全不同的內(nèi)涵。它不但能檢測導(dǎo)線和線間距寬度，還能檢測導(dǎo)線的高度。所以三維布局的存在，必然要更先進(jìn)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(dá)到0.05mm。目前焦距已達(dá)到微米級(jí)，已能進(jìn)精度為10微米的測量。與圖象處理并用，能對(duì)多層印制電路板的內(nèi)層電路圖形進(jìn)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(dòng)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(xì)電路圖形的品質(zhì)。所以，在制作底片時(shí)普遍采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)（CAD），進(jìn)行電路設(shè)計(jì)并與計(jì)算機(jī)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(dǎo)線密度高，導(dǎo)線寬度與間距0.10-0.05mm，為保證底片導(dǎo)線圖形的精度和準(zhǔn)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(jí)或千級(jí)，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(dá)到0.05-0.03mm。對(duì)提高精細(xì)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(yán)格控制工藝參數(shù)外，同樣對(duì)工作間的潔凈程度要求也非常高，達(dá)到了萬級(jí)標(biāo)準(zhǔn)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(duì)濕度55-60%。對(duì)所制作的底片和圖形轉(zhuǎn)移成像的半成品，都必須100%的進(jìn)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(yán)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(yàn)告訴我們，在研究基材的物理和化學(xué)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(shí)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(yīng)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，為了確保孔金屬化質(zhì)量的高可靠性，在鉆孔后的預(yù)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(jìn)的直接電鍍工藝、真空金屬化工藝和其它工藝方法，適應(yīng)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(jī)。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?yàn)樘匦宰杩古c介質(zhì)層的厚度及導(dǎo)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(dǎo)線的實(shí)際寬度
　　其中介質(zhì)常數(shù)和導(dǎo)線實(shí)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(shè)備和計(jì)算機(jī)控制，使層壓質(zhì)量有著顯著的提高。因?yàn)檎婵諏訅呵岸鄬佑≈齐娐钒鍖优c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(dǎo)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(shè)計(jì)要求的范圍以內(nèi)的技術(shù)指標(biāo)。同時(shí)，采用真空層壓工藝，對(duì)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(cuò)位等）。