PCB线路板的生产设备研发及应用

叶锦华+李鸿光+陈子安+文军

摘 要：PCB线路板是一种十分重要的设备，在所有的电子产品中，都是重要的载体。目前，电子产品的发展趋势是低成本性、高可靠性、高密度性、高功能性，体积也越来越短小、轻薄。因此，PCB线路板也需要更加精密，这就给PCB线路板生产设备的研发和应用带来了更大的困难。PCB线路板生产设备需要满足低成本、高稳定、高精、高速等要求，而传统的设计制造方法已经难以满足这些要求。基于此，本文对PCB线路板生产设备的研发及应用进行了研究。

关键词：PCB线路板；生产设备；研发及应用

前言：PCB是印制电路板，也叫做印刷线路板，是一种非常重要的电子部件，在所有的电子元器件当中，都发挥着重要的承载和支撑作用，同时也是电器元件中实现电气连接的主要载体。电子设备中应用印制板，能够发挥同类印制板一致性的特点，防止了人工接线的错误，能够实现电子元器件自动检测、焊锡、装贴、插装，对电子设备的质量保证十分有利，同时有助于降低成本，提高劳动生产率，提高维修效率等。因此，PCB线路板的生产设备研发及应用就显得更为重要。

1PCB线路板的应用发展趋势

随着电子产品的不断发展，在各种电子设备中，电子元器件正逐渐朝着集成化、小型化、精密化的方向发展，因此，对于高精密PCB线路板的需求也日益增加。在PCB线路板中，主要包括了导体部分和绝缘材料部分。由于电子产品的小型化和集成化发展需求，PCB线路板最为电子元器件的重要载体，其发展趋势主要包括了IC封装基板、高密度HDI/BUM板，以及软硬性板等[1]。其中，HDI板通常具有152.4um以下的孔径，同时具有0.25mm以下的孔环环径，布线密度在64mm/mm2以上，接点密度也在20/cm2以上，间距、线宽分别在76.2um以下。IC封装基板则是在HDI/BUM板的基础上发展而来，具有更高的密度化特性。软硬性板则包括了软板和硬板两部分，能够有效的节约空间、实现轻量化和高性能化的要求，同时避免了复杂接线的繁琐。

2PCB线路板生产设备的发展情况

随着PCB线路板需求量的不断增加，PCB线路板生产设备也面临着更高的要求。不过，由于PCB线路板生产设备的核心技术始终掌握在一些发达国家手中，而我国关于这一方面的研究起步较晚。虽然近年来通过不断的研发，产品的性能和质量都得到了较大的提升，但是与发达国家相比，在加工速度、加工精度、加工能力等方面，依然存在着一定的差距[2]。而在市场容量方面，业内市场中的市场份额占比也比较低，因而进行更加深入的研究和开发。

3PCB线路板生产设备的研发及应用

3.1研发要领

PCB电路板在使用前，需要合理设计出基本的路线和PCB的线路板形状。通常利用PCB电路板的主要目的是确保电路的小型化，设计出机器的大小和形状，明确元件的具体位置。如果对设计出来的电路形状不满意，可以结合自身的实际使用需求，做大幅度的变更调整，明确零件类位置后，再决定出配线的形状。电路配线是电路板在应用前必要要做好的工作，但是由于电路配线自身的限制性因素较大，如果设计方法不合理会降低电路板的使用寿命。通常在实际的设计过程中，会选择单面机构的FPC，如果选择的FPC线路过于复杂，需要观察能不能贯穿孔，防止贯穿孔对电镀的耐折性造成较大的影响。如果不用贯穿孔的话，曲折部分的贯穿孔不需要做镀铜处理。需要以单面板PCB另外制作曲折部分，确保双面的FPC能够与单面板PCB相互接合。

3.2 PCB电路板的具体应用

3.2.1 PCB电路板在生产中的应用

在PCB线路板的生产当中，激光钻孔、数控机械钻孔等都是主要的生产方法。随着技术的发展，更为先进的激光钻孔加工技术得到了较大的发展，不过，由于其对于被加工材料适应性较为有限，孔壁质量较低，设备成本较高，因而目前并没有得到广泛的普及，最为常用的仍然是机械钻孔技术。在当前大多数PCB线路板生产设备中，采用了六轴钻孔机设备，包括了主轴部件、工作台部件、运动导向部件、横梁、床身等基础部件，以及其它的一些功能辅助性部件。在生产过程中，设备在横向、纵向、垂直等方向上运动，主轴保持高速旋转的状态，能够确保PCB线路板不同的生产加工要求[3]。其中，横梁、床身等部件构成框架龙门式结构，对运动部件进行有效的支撑，并对设备运行中发生的振动进行吸收，通常的结构类型包括了人造花岗岩、天然花岗岩、钢板焊接、铸铁铸造等结构。

在橫向方向上，采用了多轴级联方式，能够使设备成本得以降低，运行效率得以提升。在纵向方向上，主要使对被加工PCB线路板进行承载，并对被加工件进行准确的前后定位固定。在垂直方向上，需确保良好的运动效率和较高的运动精度，以确保被加工件的质量和性能。在PCB线路板的生产当中，钻头是一个重要的部分。由于孔分布密度增加，孔径减小，因此在研发中，应度刃口粗糙度、钻头形状、刚度、精度、材质等进行妥善的设计，保证钻头的良好品质，以确保PCB线路板的生产质量。吸尘系统能够在加工过程中，及时的吸走加工产生的碎屑，并对钻头进行充分冷却[4]。在加工过程中，压脚能够确保PCB线路板压平，确保加工过程中，PCB的良好的平板状态，防止产生加工偏差。随着科技的发展，PCB线路板生产设备也取得了较大的进步，其研发样式不断增加，应用效果也更为理想。

3.2.2 PCB电路板在组装中的应用

PCB电路板的底部填充技术，主要是基于“毛细流动原理”的流行性和非流动性产生的，主要是通过毛细作用将业态的数值吸入到芯片底部和PCB之间的间隙，通过利用紫外线固化或加热方法，将被焊接芯片和PCB板固定在一起，对保护焊点，防止焊点出现严重的损伤，提高焊点的可靠性具有重要作用。在印制电路板时，主要是利用毛细管底部填充技术，主要是填充分散芯片，来提高整个印制电路板的可靠性。为了明确印制板印刷焊高的位置，需要将BGA、CSP等表面贴装芯片贴装到印刷焊膏位置，确保填充材料能够在印制电路板和填充芯片中保留一定的孔隙，有助于提高毛细管底部填充的可靠性，需要确保填充材料和应用设备的充足性，确保各项安装工作的精确性。