PCBA技術 - 高難度PCB與PCBA特點與製造

隨著電子資訊產品的精度和複雜度越來越高，對PCB和PCBA的設計、製造，以及PCBA組裝都會帶來新的挑戰和難度。

高難度PCB的特點

從我們的具體情況看，高難度度PCB有以下特點：大尺寸、高層數（18層以上）、1+10+1甚至1+16+1的HDI設計、線寬線距密（例如3/3、3/4、4/4）、高孔厚徑比（例如10:1以上，最多達到13.5:1），以及採用了一些新的表面處理管道（如化學錫、化學銀）。 這樣的板子我們定義為高難度PCB。

PCB製造

高難度PCBA的特點

從我們現時的情况看，高難度PCBA的有以下幾個特點：1、器件總數多，最多達到7000-8000個。 2、結構件安裝複雜。 3、面陣列器件多，甚至一塊板子有60多個面陣列器件，包括CSP和BGA。 4、雙面佈局。 5、阻容匹配器件多，而且基本上都是0402或者0805的阻/容排。 6、SMT和THT混合。

PCBA難度性指數Ci＝[（元件數量+焊點數量）/100]×S×M×D其中：S=PCB的面數（對於雙面PCB，S=1。對於單面PCB，S=1/2）。 M=工藝混合程度（混合程度高時，M=1。混合程度低時，M=1/2）。 D=焊點密度，焊點數/每平方英寸/100。

在這幾個因素之外，還考慮另外三個方面的問題，1、是否採用了以前未用過的組裝工藝？ 2、是否用了新的板材或輔料？ 3、有無特殊的裝配和裝聯的要求？ 從這三個方面按照不同的權重進行加分。

複雜度小於50的，就是非常簡單的板。 複雜度為50～125，屬於中等複雜板。 複雜度大於125的，就屬於高難度度板了。 這個定義大家可以根據自己的情况進行調整。 例如，我們最早的時候對於複雜度大於80的板子就認為很複雜了，但是現在隨著能力的提升，大於125才算是高難度PCBA。

如何做好高難度PCB與PCBA？

高難度PCB的DFM

我們在做高難度度的PCB的DFM時，需要在供應商、資料、設計等方面特別注意，比如說在PCB設計時，層數越多，層對位精度就會下降，囙此，在考慮孔徑和孔到線的距離時要特別小心。 同樣，過孔的孔寬尺寸也要加大，因為對位不精確，鑽孔的時候就有可能會破盤。 囙此，我們在設計層數較多的板子時，要適當加大內層的孔盤直徑。 此外，我們在考慮孔壁到走線的距離時，要特別注意高Tg板在熱衝擊條件下的縮孔問題。

高難度度PCB設計時，還要小心表面處理的問題。 從我們現時使用的情况來看，熱風整平對高層數、大尺寸高難度度板是不太適合的。 對於ENIG，由於在高難度度板上的一些細間距、密間距的器件，焊盤的尺寸非常小，這樣會對黑盤的敏感性大大新增，所以我們現在高難度度的板子上，已經基本上禁止使用ENIG表面處理。 對於OSP，需要考慮它對ICT測試的適應性問題。

對PCBA的DFM方面，優先選擇回流焊接的工藝路線，少量挿件，如同軸連接器、電纜連接器等考慮使用通孔回流焊接。 在挿件數量較多時，應考慮集中佈局，採用回流焊接加局部波峰焊或選擇性波峰焊的工藝路線，避免手工補焊。

此外，在圖形定位精度、器件種類的多樣性對組裝過程和鋼網設計的影響、設備的組裝能力和保養等各個方面都要有相應的要求。

PCBA DFM

EMS廠商的高難度PCBA組裝工程能力

對EMS廠商來說，我們遇到的最大問題是EMS廠是不分級的，從人員素質、設備能力、現場工藝控制能力看是否適合做高難度度板，沒有一個明確的定位。 我們曾經也考慮過對不同的供應商採用不同的辦法，例如採用定線的辦法來解决。 但是，能不能對整個EMS廠能力的提高，以及人員能力的提升是否有一個明確的要求？ 而且，你定的那條線，能力是否可以量化也存在問題。 比如一個複雜度在200以上的板子，對應的人員的科技能力、設備能力到底是什麼樣的一個對應關係，現在也說不太清楚。

高難度PCBA組裝要求

無論是提供組裝服務的EMS廠商，還是我們自己做加工，對於高難度度PCBA的控制來說，都可以量化為五個方面——人、機、料、法、環。

人：指定專門的生產線加工高難度度板，對其設備保養和操作人員製定嚴格的規定和要求，包括培訓、考試、上崗標準等等。

機：對每條高難度度產品生產線的每臺設備都有嚴格的控制要求，包括嚴格的操作指引、檢查要求等都有詳細的規定。

料：控制和减少管式物料。 0402、0201微型器件的尺寸穩定性、焊端一致性要好。 注意檢查PCB是否有明顯變形。 各種類型的器件鍍層、焊端對焊接溫度的要求要基本一致。 大尺寸連接器與模塊封裝回流焊接變形的尺寸要在允許的範圍內等等。

法：對於工藝規程的控制，我們現在是對高難度度PCBA的組裝有一個30多頁的控制規程，每個步驟，包括上板之前，到印錫、錫漿的更換和添加，到鋼網的上機前的檢查，還有擦網紙、洗板水等等都有嚴格的控制要求。

環：在物料存儲的環境條件、防靜電管理、潮濕敏感器件管理、IC類器件的存儲和周轉分發等各個方面都要進行嚴格的控制。

EMS廠商對於不同的複雜度PCBA，在人員組成、設備配置、過程控制上採用不同策略，形成分層的加工能力，滿足不同客戶需求。 可以根據不同的PCBA複雜度，要求不同的加工費用。

通過高難度PCB與PCBA的運作，ODM廠商PCB製造率與PCBA組裝質量提升明顯，减少了返工的成本與可靠性隱患，取得了很好的經濟效益，還可用於評估人員投入、工藝設計策略、管理模式優化。