PCB的质量如何提高

　　在现代电子世界中，印制板正朝着高精度、高密度和高可靠性等方向发展。但大家对印制板的外观要求也越来越严。随着印刷电路基板(PCB)的封装密度高密度化，锡膏网版印刷制程作业质量也要求提高。PCB电路板是电子产品的重要组成环节，PCB的质量如何决定着电子产品能否长期正常可靠工作。因此提高PCB的焊接质量对电子产品非常重要。

一、提高网版印刷质量

网版印刷质量是指网版印刷的网孔堵塞造成锡膏未被印刷，或是印刷渗透至网版与印刷电路基板之间，与邻近接地(Land)形成牵丝(Bridge)等致命性缺陷，无法达成均匀、无分布不均、长时间连续、稳定的锡膏网版印刷质量，因此作业上要求利用专用锡膏检查设备，使锡膏印刷量作数量化的定量管理，而不是传统外观检查、目视检查等定性管理。利用专用锡膏检查设备，使锡膏印刷量作数量化的管理手法。

锡膏印刷检查设备大致上分成二次元检查与三次元检查两种，二次元检查设备只从表面观察锡膏印刷形状，它可以根据表面观察结果取得面积数据，不过却无法获得立体性体积数据与锡膏高度数据。 相较之下三次元检查设备可以同时获得体积、面积、高度等数据，以往基于检查方便性、处理速度、价格等理由，二次元检查设备一直是市场主流，近几年随着高密度封装后的组件小型化，单位铜箔面积的锡膏印刷减少，立体性形状差异造成微细锡膏量的不同，可能会对封装质量造成致命性问题，因此改用三次元检查设备的情况似乎有增加的趋势。

二、提高PCB阻焊剂的外观质量

用户对印制板的外观要求也越来越严。阻焊剂就象是印制板的“外衣”，除要求其有一定的厚度和硬度、耐溶剂性试验和附着力试验符合标准外，还要求其表面颜色均匀、有光泽表面无垃圾、无多余印记。下面从阻焊剂丝印、曝光、显影和后固化四个方面谈谈如何提高其外观质量。

1、丝印：

感光阻焊油墨的丝印过程中，刮刀的平整度、丝印间环境的净化度、丝印时使用的封网胶带以及油墨的配制丝印压力、丝印前的刷板等都会对外观质量造成影响。

丝印阻焊油墨时，由于丝印表面凸凹不平，经过一段时间的丝印后，刮刀表面会变得不平整，这样在阻焊剂表面会留下刮刀印记。因此，操作者必须随时注意观察表面状况，一旦发现刮刀印记，应立即对刮刀进行复磨，以保证其平整度。

针对阻焊剂表面胶粒的问题，实际生产中必须注意阻焊油墨与封网胶带的兼容性，避免产生表面胶粒。

要想得到外观质量好的印制板，丝印间环境的净化度起着很关键的作用。凡是与印制板接触的地方（包括台面、网框、吸墨纸、封网胶带等）以及印制板本身都要用除尘辊进行除尘，周转车必须清洁且是净化间专用，操作者进入净化间必须穿专用工作服、戴工作帽、并按规定进行风浴。同时，保护整个工厂周围的空气净化也是必不可少的。如有条件，可定时在工厂周围洒水进行除尘。

2、曝光：

阻焊油墨曝光过程中，由于阻焊剂还没有完全固化，阻焊底片与阻焊剂粘在一起时容易产生印记，这是影响阻焊剂外观质量的主要原因。

阻焊油墨曝光时如何解决粘底片的问题是提高印制板外观质量的关键。这主要得从设备上来进行考虑。首先要保证连续曝光后框架上玻板表面的温度不能超过30℃，如果是风冷式小功率曝光机（低于7KW）其曝光时间较长，玻板表面温度会上升很快，这时应采取降温措施（如吹冷气、隔热等）以保证玻板表面温度不超过30℃。其次要控制正确的真空度，过高的真空度会使底片粘在阻焊剂上，造成底片印记。通过对不同的真空度范围进行了试验，结果表明真空度控制在70~80%时效果好。
后值得一提的是曝光框架上的MYLAR膜必须是曝光机专用的，且好使用平版膜（而不是干膜曝光时的凸凹膜），以减小底片相对阻焊剂的影响。

3、显影：

目前阻焊油墨显影一般采用水平传递式显影，由于阻焊剂还没有完全固化，显影机的传动轮、压轮等易对其表面造成伤害，产生辊轮印记，从而影响阻焊剂外观质量。另外，不正确的曝光能量也会影响阻焊剂的光泽度，但这一点可以通过光楔表加以控制。

阻焊剂在显影时表面还没有完全固化，很容易留下辊轮印记，因此应从设备上进行考虑。首先传动辊必须选用软的材料或在辊轮外套，软质PVC“O”形圈，压辊、挤水辊选用软质橡胶辊；其次要保证整个传动系统的平稳性；后要定期对显影段的压辊和挤水辊进行清洗，将粘在辊轮上的污垢去掉，这样可防辊轮印记的产生。

4、后固化：

阻焊剂后固化时温度不均匀容易造成阻焊剂颜色不均匀，温度过高时甚至造成局部变黄、变黑、影响阻焊剂外观。

后固化过程主要是必须保证烘箱温度的均匀性。应定期对烘箱的温度均匀性进行测试，一般要在工作状态下测量9个点（8个顶点和一个中心点）的温度，其值差多不超过5℃。此外，对每个烘箱的装板量以及板子的摆放方向要做出规定，避免因热风循环不良而造成阻焊剂受热泪盈眶不均，使阻焊剂颜色变黄而外观不良。

三、通过在线机器视觉检测提高PCB的质量

为了有助于在电路板生产工艺实施的早期阶段就能够发现所产生的缺陷，目前很多筛网印刷设备中综合了在线机器视觉技术。内置的视觉系统能够实现三个主要目标：

1、 能够在印刷操作实施以后直接发现所存在的缺陷情况，在主要的制造成本被添加上电路板以前，可以让操作者能及时处理有关的问题。该步骤一般包含在电路板从印刷装置上移下来的时候、在清洗剂中清冼好了以后、以及在返修好了返回生产线的时候。

2、因为在该阶段发现了有关的缺陷，所以可以预防有缺陷的电路板送达生产线的后端。于是预防了返修现象或者在有些场合所形成的废弃现象。

3、也许是重要的：能够给操作者以及时的反馈，使之明了正在操作中的印刷工艺操作是否良好，进而可以有效地防止缺陷的产生。

为了能够在这一层面的工艺操作过程中提供有效的控制，配置在线视觉系统能够检测焊膏涂覆好了以后的PCB上焊盘的情况，以及相应的印刷模板缝隙是否存在堵塞或者拖尾现象。当消除了所可能产生的问题的时候，在检测方面所化费的这点时间还是值得的。

四、通过摄像机定位和检测提高PCB的质量

在一般常规的在线视觉检测应用中，摄像机被安置在电路板的上方，用以获取印刷位置的图像，并且能够将有关的图像发送到视觉检测设备的处理系统中去。在那里，图像分析软件将对所获取的图像与存贮于设备存储器中相同位置的参考图像进行对比。这样，系统可以确认所施加的焊膏是多了还是少了，也可以揭示出在焊盘上的焊膏位置是否对准了，可以发现在两个焊盘之间是否有多余的焊膏形成“桥接”现象。

先进的在线视觉系统的一个关键功能是能够对具有高反射性的PCB电路板和焊盘表面实施检测，以及在不均匀的光环境下或者在干燥的焊膏结构造成差异的条件下进行检测。要获取高质量的图像，合适的照明也扮演着一个非常重要的角色。光线必须能够“瞄准”电路板的基准和焊盘，转而使其它的不易察觉的特征变为清楚可识别的形状。这样下一步可以使用视觉软件规则系统，以充分发挥出它们的潜在能力。
在一些特定的场合，视觉系统能够用来检测焊盘上焊膏的高度或者体积的大小，有时可能仅采用离线的检测系统来做这些事情。采用该程序意味着在给定的印刷模板中形成一个相应的堆积度，以确认在相同的焊盘上焊膏的体积是否缺失。

五、通过焊膏的检测提高PCB的质量

主要检测印刷区域、印刷偏移和桥接现象。对印刷区域的检测是指在每个焊盘上面的焊膏面积。过量的焊膏可能会引发桥接现象的发生，而过小的焊膏也会引发焊接点不牢固的现象产生。对印刷偏移的检测是针对位于焊盘上的焊膏数量与规定的位置是否有不同。对桥接现象的检测是针对在相邻两个焊盘之间所施加的焊膏是否超过了规定的数量。这些多余的焊膏可能会引发电气短路现象。

对印刷模板的检测主要为针对阻塞和拖尾现象的检测。对阻塞的检测是指检测在印刷模板上的孔中是否堆积了焊膏。如果孔被堵塞住了的话，那么在下一个印刷点上可能所施加的焊膏会显得太少。对拖尾的检测是指是否有过量的焊膏堆积在印刷模板的表面上。这些过量的焊膏可能会施加在电路板上不应导通的位置上面，从而引发电气连接问题。

六、结束语

要提高PCB板的质量，需从网版印刷质量、PCB阻焊剂的外观质量、在线机器视觉检测、摄像机定位和检测、焊膏的检测等各项严加监控。才能从总体上提高PCB板的质量。