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問(wèn)題背景和目標 隨著(zhù)電子信息產(chǎn)品的精度和復雜 度越來(lái)越高，對PCB和PCBA的設計、 制作，以及PCBA組裝都會(huì )帶來(lái)新的 挑戰和難度。而在我們的工作當中， 因為缺乏對PCB和PCBA量化的評估， 不知道如何區分普通和復雜的PCB和 PCBA的設計，并采用什么樣的方式來(lái)處理。 基于上述考慮， 我們參考了業(yè) 界已有的作法， 設計了一個(gè)P C B 和 PCBA的工藝復雜度計算公式以解決這 方面的問(wèn)題。另一個(gè)方面，在工程能 力方面，做了一些針對性的工作，來(lái) 達到高質(zhì)量和低成本的這樣一個(gè)目標。 高復雜PCB的特點(diǎn) 從我們的具體情況看，高復雜度 PCB有以下特點(diǎn)：大尺寸、高層數（ 18層以上）、1+10+1甚至1+16+1的 H D I設計、線(xiàn)寬線(xiàn)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），以及采 用了一些新的表面處理方式（如化學(xué) 錫、化學(xué)銀）。這樣的板子我們定義 為高復雜度的PCB。 PCB復雜度的量化 那么，我們現在給出的高復雜度 PCB定義有四個(gè)條件：1、層數＞18的 （背板層數＞20）；2、有HDI、機械 埋盲孔、平面埋容、背鉆等特殊工藝 的；3、厚徑比＞10：1的；4、外形 尺寸接近極限的（最小線(xiàn)寬線(xiàn)間距＜ 4mil；孔到線(xiàn)的距離，包括內層孔到線(xiàn) 的距離＜10mil）。 高復雜PCBA的特點(diǎn) 從我們目前的情況看， 高復雜 PCBA的有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1、器件總 數多，最多達到7,000-8,000個(gè)；2、 結構件安裝復雜；3、面陣列器件多， 甚至一塊板子有60多個(gè)面陣列器件， 包括CSP和BGA；4、雙面布局；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復雜度量化公式 我們開(kāi)始采用PCBA復雜性指數的 計算公式就是考慮這幾個(gè)因素：1、元 件和焊點(diǎn)的數量；2、單面還是雙面布 局；3、是否有很多混合組裝；4、焊 點(diǎn)密度。 PCBA復雜性指數 Ci＝[(元件數量 +焊點(diǎn)數量)/100]×S×M×D 其中： S = P C B 的面數（ 對于 雙面P C B ， S = 1 ； 對于單面P C B ， S = 1 / 2）；M=工藝混合程度（混合 程度高時(shí)，M = 1；混合程度低時(shí)， M=1/2）；D=焊點(diǎn)密度，焊點(diǎn)數/每平 方英寸/100。 在這幾個(gè)因素之外，我們還考慮 了另外三個(gè)方面的問(wèn)題，1、是否采用 了以前未用過(guò)的組裝工藝？2、是否用 了新的板材或輔料？3、有無(wú)特殊的裝 配和裝聯(lián)的要求？從這三個(gè)方面按照 不同的權重進(jìn)行加分。 復雜度小于50的，就是非常簡(jiǎn)單 的板；復雜度為50～125，屬于中等復 雜板；復雜度大于125的，就屬于高復 雜度板了。這個(gè)定義大家可以根據自 己的情況進(jìn)行調整。例如，我們最早 的時(shí)候對于復雜度大于80的板子就認 為很復雜了，但是現在隨著(zhù)能力的提 升，大于125才算是比較復雜的板子。 如何做好高復雜PCB與PCBA 我們通過(guò)量化PCB和PCBA的復雜 度，也就確定了需要重點(diǎn)關(guān)注的PCB和 PCBA，接下來(lái)需要從兩個(gè)方面進(jìn)行努 力：一是從工程設計時(shí)做好這些PCB和 PCBA的DFM；二是針對這些PCB和 PCBA需要選擇工程能力特別強的供應 商。 高復雜PCB的DFM 我們在做高復雜度的P C B 的 DFM時(shí)，需要在供應商、材料、設計 等方面特別注意，比如說(shuō)在PCB設計 時(shí)，層數越多，層對位精度就會(huì )下降， 因此，在考慮孔徑和孔到線(xiàn)的距離時(shí)要 特別小心。同樣，過(guò)孔的孔寬尺寸也要 加大，因為對位不精確，鉆孔的時(shí)候就 有可能會(huì )破盤(pán)。因此，我們在設計層數 較多的板子時(shí)，要適當加大內層的孔盤(pán) 直徑。此外，我們在考慮孔壁到走線(xiàn)的 距離時(shí)，要特別注意高Tg板在熱沖擊條 件下的縮孔問(wèn)題。 高復雜度PCB設計時(shí)，還要小心表 面處理的問(wèn)題。從我們目前使用的情況 來(lái)看，熱風(fēng)整平對高層數、大尺寸高復 雜度板是不太適合的。對于ENIG，由 于在高復雜度板上的一些細間距、密間 距的器件，焊盤(pán)的尺寸非常小，這樣會(huì ) 對黑盤(pán)的敏感性大大增加，所以我們現 在高復雜度的板子上，已經(jīng)基本上禁止 使用ENIG表面處理。對于OSP，需要 考慮它對ICT測試的適應性問(wèn)題。 高復雜PCBA的DFM 對PCBA的DFM方面，優(yōu)先選擇回 流焊接的工藝路線(xiàn)，少量插件，如同 軸連接器、電纜連接器等考慮使用通 孔回流焊接。在插件數量較多時(shí)，應 考慮集中布局，采用回流焊接加局部 波峰焊或選擇性波峰焊的工藝路線(xiàn)， 避免手工補焊。 此外，在圖形定位精度、器件種 類(lèi)的多樣性對組裝過(guò)程和鋼網(wǎng)設計的 影響、設備的組裝能力和保養等各個(gè) 方面都要有相應的要求。 EMS廠(chǎng)家的高復雜PCBA組 裝工程能力 對EMS廠(chǎng)家來(lái)說(shuō)，我們遇到的最 大問(wèn)題是EMS廠(chǎng)是不分級的，從人員 素質(zhì)、設備能力、現場(chǎng)工藝控制能力 看是否適合做高復雜度板，沒(méi)有一個(gè) 明確的定位。我們曾經(jīng)也考慮過(guò)對不 同的供應商采用不同的辦法，例如采 用定線(xiàn)的辦法來(lái)解決。但是，能不能 對整個(gè)EMS廠(chǎng)能力的提高，以及人員 能力的提升是否有一個(gè)明確的要求？ 而且，你定的那條線(xiàn)，能力是否可以 量化也存在問(wèn)題。比如一個(gè)復雜度在 200以上的板子，對應的人員的技術(shù)能 力、設備能力到底是什么樣的一個(gè)對 應關(guān)系，現在也說(shuō)不太清楚。 高復雜PCBA組裝要求 無(wú)論是提供組裝服務(wù)的E M S 廠(chǎng) 家，還是我們自己做加工，對于高復 雜度PCBA的控制來(lái)說(shuō)，都可以量化為五個(gè)方面——人、機、料、法、環(huán)。 人：指定專(zhuān)門(mén)的生產(chǎn)線(xiàn)加工高復 雜度板，對其設備保養和操作人員制 定嚴格的規定和要求，包括培訓、考 試、上崗標準等等。 機：對每條高復雜度產(chǎn)品生產(chǎn)線(xiàn) 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： 控制和減少管式物料； 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(lèi)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范圍內等等。 法：對于工藝規程的控制，我們 現在是對高復雜度PCBA的組裝有一個(gè) 30多頁(yè)的控制規程，每個(gè)步驟，包括上 板之前，到印錫、錫漿的更換和添加， 到鋼網(wǎng)的上機前的檢查，還有擦網(wǎng)紙、 洗板水等等都有嚴格的控制要求。 環(huán)：在物料存儲的環(huán)境條件、防 靜電管理、潮濕敏感器件管理、IC類(lèi) 器件的存儲和周轉分發(fā)等各個(gè)方面都 要進(jìn)行嚴格的控制。 PCB與PCBA復雜度量化方法的應用價(jià)值 E M S 廠(chǎng)家對于不同的復雜度 PCBA，在人員組成、設備配置、過(guò)程 控制上采用不同策略，形成分層的加 工能力，滿(mǎn)足不同客戶(hù)需求；可以根 據不同的PCBA復雜度，要求不同的加 工費用。 通過(guò)高復雜PCB與PCBA的運作， ODM廠(chǎng)家PCB制作成品率與PCBA組 裝質(zhì)量提升明顯，減少了返工的成本 與可靠性隱患，取得了很好的經(jīng)濟效 益，還可用于評估人員投入、工藝設 計策略、管理模式優(yōu)化。 目前，PCB與PCBA的量化標準有 少數公司在應用，但還沒(méi)有得到業(yè)界 的廣泛認可與應用；而且量化標準所 涉及的項目還不夠完善，有待于進(jìn)一 步優(yōu)化，需要業(yè)界同行一起參與，形 成統一的PCB與PCBA的量化標準并在 行業(yè)中推行。 |
