电路板的分层改善方法的分析

李性珂，王 辉

（郑州职业技术学院，河南 郑州450121）

研究电路板的分层改善方法时，以钻孔作为电路板单个分层影响因子分析的示例，所选择的研究思路应当为：第一步，确定研究因子的水平范围；第二步，确定电路板分层试验下的因子以及水平等级；第三步，基于系统思想研究电路板的分层解决方案；第四步，在综合对成本因素考量的背景下实现对电路板整体品质以及费用的兼顾处理。其具体分析如下。

1 钻孔参数影响因子及水平分析

会影响孔壁粗糙度的指标包括：（1）钻机主轴正常运行下的转动速度取值；（2）钻孔过程中进刀速度的控制标准；（3）钻孔状态下钻嘴的返磨次数。在电路板分层改善中，最理想的状态为：在不造成电路板制造成本增加的同时，实现对孔壁粗糙度指标的灵活控制。对于板厚为1．6 mm，钻嘴为0．4 mm 的四层板而言，现行标准中所试验因子与水平设计之间的对应关系如表1所示。

表1 钻孔试验因子与水平设计对应关系示意表

结合表1来看，当前在电路板制造中使用作为频繁与普遍的方案应当为：A2－B2－C3组合方案。AB因子水平设计在标准基础之上调节±20%比例。在A／B／C三项因子作用之下，共得出27种组合方案。进一步根据MIMTAB分析的方式得出9类组合方案，具体配合标准分别为：1）第一种：A1－B1－C1；2）第二种：A1－B2－C2；3）第三种：A1－B3－C3；4）第四种：A2－B1－C2；5）第一种：A2－B2－C3；6）第六种：A2－B3－C1；7）第七种：A3－B1－C3；8）第八种：A3－B2－C1；9）第九种：A3－B3－C2。

2 分层试验方案设计分析

工作人员可以继续按照以上因子组合方法，对影响分层的因子所对应的局部最优解进行分析与研究。然后从成本控制的角度入手，充分考量电路板中分层的重要价值。以叠板结构为例，成本增加比例大致在2．8%左右；以钻孔作业为例，成本增加比例大致在2．4%左右；以包装方案为例，成本增加比例大致在0．1%左右；以板材更改为例，成本增加比例大致在4．1%左右；以压合工序为例，成本增加比例大致在1．2%左右；以烤板工序为例，成本增加比例大致在0．3%左右。结合以上数据，从分层因子对成本的影响角度入手，将叠板结构、钻孔作业、板材更改、以及压合工序作为实验研究因子。

3 试验方案实施分析

（1）钻孔参数试验方案：使用AGP卡BD39821作为实验对象，按照常规操作流程以及材料选择标准制作900张板材进入钻孔工序当中。前期共确定9种方案，每组分别制造板材为100张。使用1#钻机进行钻孔作业，试验前根据相关参数对设备运行性能进行调整，复核无误后合理安排生产作业。考虑到孔壁粗糙度需要通过制作板材切片的方式，在100倍以上标准显微镜下观察读数，故而分别在板材板角以及中心共五个点位取对应数据，每组检验数据共1 000个（2×5×100）。

（2）分层操作试验方案：使用AGP卡BD39821作为实验对象，按照常规操作流程以及材料选择标准制作板材，每个试验制作大板均为100张，每张板材对应48单元。按照IPC－020标准设计回流焊曲线图，三次回流焊测试下均无分层现象认为制造板材合格。为了能够使分层情况更加的清晰、明确，将最高回流温度设计为270．0℃，以外观检查的方式对分层板擦的数量进行记录。

4 试验结果分析

根据以上方法展开试验的过程中，根据算术平均处理以及极差分析的方式，对应的钻孔参数实验数据结果如表2所示。

表2 钻孔参数实验数据示意表

结合表2中的相关数据分析可知：从孔壁粗糙度的角度来说，最佳的水平因子组合模式为A3－B1－C1组合，这一组合结果与以往的实践工作经验是基本一致的。在本组合方案下展开钻孔作业，能够确保转动速度稳定、快速，实现对进刀量的合理控制，并通过减少钻头返磨次数的方式，达到改善孔壁粗糙度的目的。从生产电路板跟进情况的角度上来说，R值反应因子A、因子B的影响明显高于因子C。

根据以上试验分析数据，针对相关的影响因子设置不同的改善方案，如表3所示。

表3 电路板分层改善方案示意表

结合表3中的相关数据总结可知：

（1）对于方案1而言（选择项目包括1～11），以药用以及军事等为典型代表的产品需要使用该套改善方案，整体成本增加在每平方英尺单位5．73元左右，成本增加率在11．5%左右。但方案1组合下所生产的电路板可靠度水平相当高，对于杜绝分层问题有确切的价值；（2）对于方案2而言（选择项目包括1、4～11），以普通重要客户为典型代表的产品需要使用该套改善方案。整体成本增加在每平方英尺单位3．13元左右，成本增加率在6．5%左右，基本能够达到杜绝分层的效果；（3）对于方案3而言（选择项目包括1、4、6～11），以一般客户电子产品为代表的产品需要使用该套改善方案，整体成本增加在每平方英尺单位1．13元左右，成本增加率在2．0%左右，该方案下有可能会出现零星、分散的分层问题。

5 结束语

本文通过试验方式，探究单个因子的优化方案，同时配合成本约束的方式，提出了具有不同特点以及不同适用性的电路板分层解决方案，在合理控制分层问题的同时，达到控制成本增长，兼顾良好经济效益的目的。

［1］ 张 静，叶玉堂，谢 煜，等．采用Gerber文档的印刷电路板表观检测［J］．光学精密工程，2013，21（10）：2679－2687．

［2］ 沈月伟，侯媛彬，秦学斌，等．基于虚拟仪器的电路板自动测试系统的软件实现［J］．国外电子测量技术，2009，28（2）：53－55．

［3］ 金 轶，何为，苏新虹，等．多层印制电路板网印内埋电阻技术研究［J］．电子元件与材料，2011，30（12）：38－41．