PCB印制电路板的生产流程品质管理分析(毕业论文)67
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PCB印制电路板的生产流程品质管理分析(毕业论文)67
目录；摘要......................；第一章PCB概述................；第二章PCB的结构及作用............；第三章PCB流程制作..............；第四章多层板成型段...............；第五章多层板后续流程..............；§5.2；§5.3；§5.4；第六章防焊.......
要 .................................................................................................................................................................. 1第一章
PCB概述 ............................................................................................................................................. 2 §1.1 PCB的发展史 ................................................................... 2 §1.2
PCB发展前景 .................................................................. 3 §1.3
PCB的设计 .................................................................... 3第二章
PCB的结构及作用 ............................................................................................................................. 5 §2.1 PCB的分类 ..................................................................... 5 §2.2 PCB的作用 ..................................................................... 7第三章 PCB流程制作 ..................................................................................................................................... 8 §3.1
PCB制作的准备 ................................................................ 8 §3.2 PCB流程制作 ................................................................. 10第四章 多层板成型段 .................................................................................................................................... 14 §4.1
内层线路板压合 ............................................................... 14 §4.2
内层线路板钻孔 ............................................................... 16 §4.3 内层线路板镀铜 ............................................................... 16 §4.4 外层线路板成型 ............................................................... 17第五章 多层板后续流程 ................................................................................................................................ 19 §5.1§5.2§5.3§5.4第六章 防焊......................................................................... 19 文字......................................................................... 19 加工......................................................................... 20 成型......................................................................... 21 品质管理分析 ................................................................................................................................ 23 §6.1 工艺审查和准备 ............................................................... 23 §6.2 基材的准备 ................................................................... 24 §6.3 数控钻孔 ..................................................................... 24结 束 语 ........................................................................................................................................................ 26 致
谢 .............................................................................................................................错误！未定义书签。参 考 文 献 ...................................................................................................................................................... 27摘
要电子设备要求高性能化、高速化和轻薄短小化，而作为多学科行业，PCB是高端电子设备最关键技术。PCB产品中无论刚性、挠性、刚-挠结合多层板，以及用于IC封装基板的模组基板，为高端电子设备做出巨大贡献。PCB行业在电子互连技术中占有重要地位。PCB是电子工业重要的电子部件之一，几乎每种电子设备，小到电子手表，计算器，大到计算机，通讯电子设备，军用的武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间电气互连，都要使用印制板。在较大型的电子产品研制过程中，最基本的成功因素是该产品的印制板的设计、文件编制的制造。PCB的功能为提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子电路零件接合的基地，以组成一个具特定功能的模块或成品。所以PCB在整个电子产品中，扮演了整合连结总其成所有功能的角色，也因此时常电子产品功能故障时，最先被质疑往往就是PCB。PCB制造行业作为电子信息行业的上游行业，近两年受消费类电子尤其是手机、PC等的拉动，国际和国内的PCB行业都进入了景气上升阶段，未来随着3G手机的应用和数字电视销量的迅猛增长，PCB行业的景气度将进一步高涨。关键词：电子部件; PCB; 品质分析；PCB成型 第一章
PCB概述§1.1 PCB的发展史印制电路板的发明者是奥地利人保罗?爱斯勒（Paul Eisler），他于1936年在一个收音机装置内采用了印刷电路板。1943年，美国人将该技术大量使用于军用收音机内。1948年，美国正式认可这个发明用于商业用途。自20世纪50年代中期起，印刷电路版技术才开始被广泛采用。在印制电路板出现之前，电子元器件之间的互连都是依靠电线直接连接实现的。而现在，电路面包板只是作为有效的实验工具而存在；印刷电路板在电子工业中已经占据了绝对统治的地位。印制电路基本概念在本世纪初已有人在专利中提出过，1947年美国航空局和美国标准局发起了印制电路首次技术讨论会，当时列出了26种不同的印制电路制造方法。并归纳为六类:涂料法、喷涂法、化学沉积法、真空蒸发法、模压法和粉压法。当时这些方法都未能实现大规模工业化生产，直到五十的年代初期，由于铜箔和层压板的粘合问题得到解决，覆铜层压板性能稳定可靠，并实现了大规模工业化生产，铜箔蚀刻法，成为印制板制造技术的主流，一直发展至今。六十年代，孔金属化双面印制和多层印制板实现了大规模生产，七十年代收于大规模集成电路和电子计算机和迅速发展，八十年代表面安装技术和九十年代多芯片组装技术的迅速发展推动了印制板生产技术的继续进步，一批新材料、新设备、新测试仪器相继涌现。印制电路生产动手术进一步向高密度，细导线，多层，高可靠性、低成本和自动化连续生产的方向发展。我国从五十年代中期开始了单面印制板的研制。六十年代中自力更生地开发了我国的覆箔板基材，使铜箔蚀刻法成为我国PCB生产的主导工艺。六十年代已能大批量地生产单面板，小批量生产双面金属化孔印制 ，并在少数几个单位开始研制多层板。七十年代在国内推广了图形电镀蚀刻法工艺，但由于受到各种干扰，印制电路专用材料和专用设备没有及时跟上，整个生产技术水平落后于国外先进水平。到了八十年代，由于改革、开放政策的批引，不仅引进了大量具有国外八十年代先进水平的单面、双面、多层印制板生产线，而且经过十多年消化、吸收，较快地提高了我国印制电路生产技术水平。§1.2
PCB发展前景电子信息产品从产业链角度应分为三个层次：最上面的一个层次是电子整机产品，如计算机产品，各类通信整机产品，各类音视频整机产品等，它们的用户是国民经济的各个领域与千家万户的消费者；中间一个层次是成千上万种的电子基础产品，包括种类繁多的集成电路，电子显视器件，电子元器件和机电组件等，它们经过组合装配形成了各种电子整机，最下面的一个层次是支撑着电子整机组装和电子基础产品生产的电子专用设备，电子测量器和电子信息材料，它们是电子信息产品的基础。电子基础产品是电子信息产品产业链中十分重要的一环，也是关系到我国电子强国战略目标能否实现的重要领域之一，对国民经济的发展和国家安全具有十分重要的战略意义。PCB产业既是电子基础产品的重要部分，又是各种电子整机产品组装过程的一部分，在产业链中起着承上启下，至关重要的作用。目前硬板及软板在境外生产均有一定的比重，而载板境外生产的比重则是相当低，不到一成。针对台湾境内生产载板的厂商，预计接下来的几年其会扩大载板的业务比重，而将其它产线外移，甚至接下来也会有部份厂商会将较低阶的载板外移至境外生产。进一步分析境内硬板各项产品别比重，以4-8层板约占四成为最大，其次为HDI板、双面板、单面板以及10层以上板。境内生产硬板规模较大的厂商，近年持续进行境内及境外产能重配置，持续调整其在境内产线，扩大载板比重，减少传统PCB比重；规模中型的厂商，境外产能于近二年开出，初期其将较低阶单面板及双面板产线部份外移，未来预计此部份产线其会大量外移，境内比重会再大幅减少，甚至目前境内生产单面板厂商己大幅减少，境内目前主要单面板产量多集中于少数几家厂商。在全行业的共同努力下，2004年我国PCB总产值达到81.5亿美元，同比增长35%，已占到世界产值的21%，成为全球第二大生产国，这是一个非常了不起的成绩，但是，我们同时也必须清醒地认识到，面对飞速发展的国内外市场，我们还存在着不小的差距。2004年我国PCB的进出口贸易逆差12.50亿美元,逆差额位居电子元件领域的第四位;我们PCB产品普遍挡次偏低,竞争力较差;我国PCB领域的产业链建设滞后,专用设备和材料不能满足技术改造的需要......展望未来,任重道远,在刚刚进入&十一五&的时候.全面的分析我国PCB产业所面临的市场趋势和技术发展趋势,认真地总结经验教训,找准行业发展的重点,对在今后一段时间内加速发展我国PCB产业是十分重要的.§1.3
PCB的设计PCB的实际制造过程是在PCB工厂里完成的，工厂是不管设计的，设计工作由专门的公司进行，它们的设计结果叫做原理图，原理图再由专业的布线公司进行线路图的设计，得到的线路图就被交到PCB工厂制作。工厂的任务就是将工作站中的线路图变成现实中的实物板。印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局、内部电子组件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以用手工实现，复杂的版图设计需要借助计算机辅助设计（CAD）实现。 包含各类专业文献、高等教育、生活休闲娱乐、各类资格考试、中学教育、行业资料、应用写作文书、PCB印制电路板的生产流程品质管理分析(毕业论文)67等内容。　
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93pcb钻铣床的毕业设计-8
第三章机床的工作装置及其数控装置；在本章中，将对本次设计的数控机床所采用的工作装置；3.1机床的工作装置的设计；3.1.1机床的计算转速的确定；机床的计算转速是指主轴传递全部功率是的最大转速；图3-1主轴的转速――功率曲线；由于本数控机床采用专用钻铣电主轴进行无级变速，由；nj=nmaxnmin（3.1）；其中，nmax、nmin分别为电主轴最大、最小转；）
机床的工作装置及其数控装置在本章中，将对本次设计的数控机床所采用的工作装置（即主传动系统）进行设计，特别是对电主轴的选择计算。此外，还将对本机床所采用的数控装置（包括CNC软件和硬件）进行选择和分析说明。由于本次设计的重要内容在于对PCB数控四轴钻铣床的机械部分的设计，而涉及到的数控部分的设计只是要求了解，并不是这次设计的重点，故在这一章没有详细介绍。3.1
机床的工作装置的设计3.1.1 机床的计算转速的确定机床的计算转速是指主轴传递全部功率是的最大转速。从这一转速起至主轴最高转速都能传递全部功率，而且扭矩随着转矩的增加而减少，此为恒功率区工作范围；低于主轴计算转速的各级转速所能传递的扭矩与计算转速下的扭矩相等，它是该机床的最大传动扭矩，而功率随转矩的减小而减小，此为恒扭矩工作范围（图3-1所示）：图3-1
主轴的转速――功率曲线 由于本数控机床采用专用钻铣电主轴进行无级变速，由无级变速知识得：nj=nmaxnmin
（3.1） 其中，nmax 、nmin分别为电主轴最大、最小转速，由前计算知：钻2r/min，铣1r/min，将以上数据代入式（3.1）中，得电主轴的计算转矩为：钻削：铣削：
nj=2=44567r/minnj=×r/min3.1.2 主轴传动系统的选择本数控机床工作时，由于刀具直径很小，为此刀具的转速很高，以防止刀具损坏，因此对主传动系统的选择要求很高。本数控机床的主传动系统采用专用钻铣电主轴的结构形式，即主轴与电动机转子合为一体。这样不仅大大简化了主轴部件的设计，使其机构紧凑、重量轻、惯性小，而且可以提高机床启动、停止的响应度，有利于控制震动和噪声。其缺点是电动机运转的热量容易使主轴产生热变形，因此温度的控制和冷却是其电主轴解决的主要问题。1) 数控机床对主轴电机的要求⑴ 所选电主轴应能满足机床的切削要求；⑵ 根据要求的主轴加减速时间计算出的电机功率不功率不应超过电机的最大输出功率；⑶ 在要求主轴频繁起、制动的场合，必须计算出平均功率，其值不能超过电机的连续额定输出功率。⑷ 在要求有恒表面转速控制的场合，则恒表面速度控制所需的切削功率和加速所需功率两者之和应在电机能够提供的功率范围之内。2) 机床切削功率的计算a) 铣削速度由文献查得如下计算公式：Ve=πDmne
（3.2）式中：Ve――铣削速度（mm/min）；Dm――铣刀半径（mm），取Ve=2.4mm；ne――主轴转速（r/min），取ne=34611r/min。由公式（3.2）计算得：Ve=3.=260828mm/minb) 由文献查得进给速度的计算公式如下：Fm=FtNne
（3.3） 式中：Fm――进给速度（mm/min）；Ft――铣刀的每个刀齿进给量（mm），取Ft=0.105mm/齿；N――铣刀齿数，取N=6；Ne――主轴转速（r/min），取ne=34611r/min。由公式（3.3）计算得：Fm=0.=21805mm/minc) 由文献查得切削能力的计算公式如下：Q=WdNne/1000
（3.4） 式中：Q――切削能力（cm3/min）W――铣削宽度（mm），取W=0.5mmD――铣削深度（mm），取W=1.6mmFt――铣刀齿数，取Ft=0.105mm/齿由公式（3.3）计算得：Q=0.531.630./cm3/mind) 由文献查得主轴电机的输出功率计算公式如下：Pm=Q/ηMrm
（3.5） 式中：Pm――主轴电机的输出功率（kw）Mrm――每千瓦功率的切削能力（cm3/min3kw），一般Mrm=20
η――传动功率，取η=0.99由公式（3.5）计算得：Pm=17.44/（0.99320）=0.88kw3) 钻削时的功率计算：⑴ 钻削速度由公式（3.2）计算得：Ve=3.=279880mm/min⑵ 进给速度由公式（3.3）计算得：Fm=0.=4678.5mm/min⑶ 切削能力由公式（3.4）计算得：⑷ 主轴电机的输出功率由公式（3.5）计算得：Pm=14.69/（0.99320）=0.742KW4) 电主轴的选择根据上面的计算结果，本数控机床决定选用洛阳轴承研究院所生产的专用钻铣电主轴。其中,钻削选用QDZ80A型，电动马达额定功率为1kw，最大转速为80000r/min；铣削选用DZ80X型，电动马达额定功率为1kw，最大转速为80000r/min，其加速时间小于30ms，拥有良好的过载能力。3.2
机床的数控装置由于本次设计的重要内容在于对PCB数控四轴钻铣床的机械部分的设计，而涉及到的数控部分的设计只是要求了解，并不是这次设计的重点，故在这一节就CNC数控系统的组成、原理、特点、工作流程等做简单地介绍。 3.2.1 CNC数控系统1) CNC数控系统的组成数控机床在数控系统的控制下，自动的按给定的程序进行机械零件的加工。数控系统是由程序、输入输出设备、计算机数字控制装置、可编程控制器（PC）、主轴驱动装置和进给驱动装置等组成一个系统，即CNC系统。CNC系统的结构框图如图3-2。图3-2
CNC系统结构框图 数控机床的核心是计算机数字控制装置（即：CNC系统）。从50年代数控机床问世到90年代，数字控制装置已经发展为计算机控制装置，这与半导体技术、计算机技术的发展密切相关。微处理机和微型计算机应用于数控装置后，使得计算机数字控制装置的性能和可靠性的不断提高，成本不断下降，其优越的性能价格比，大大地推动了数控机床的发展。2) CNC装置的组成计算机数字控制（CNC装置），不同于以前的NC装置，NC装置由各种逻辑元件、记忆软件组成逻辑电路，是固定接线的硬件结构，主要由硬件来实现数控功能。CNC装置是采用存储程序的专用计算机，由软件来实现全部或主要的数控功能，具有良好的柔性，很容易通过软件来更改或扩展其功能。 包含各类专业文献、生活休闲娱乐、外语学习资料、幼儿教育、小学教育、行业资料、中学教育、93pcb钻铣床的毕业设计等内容。　
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PCB数控钻铣床控制系统解决方案
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一．两头钻孔机半闭环解决方案：
采用DMC1842 PCI总线4轴数字运动控制卡，其中2个轴用于X、Y 工作台运动控制，另外2个轴用于控制两个钻孔头的进给运动。 DMC1842既可与伺服电机相连接构成半闭环控制，也可与步进电机相连接以开环方式工作，或者是二者的任意组合。因此对于精度和速度要求不高的两个钻孔头的进给，可以采用步进电机驱动，以降低整机成本。板上有32位高速处理器、Flash、RAM，依靠自身软硬件形成闭环，实现多轴定位、轮廓、插补控制，不占用主机时间，与主机之间通过32位PCI总线交换信息数据（通信）。有关DMC1842各项性能指标如下：
● 接收12MHz伺服编码器反馈信号，2MHz步进电机命令（脉冲+方向）。
● 带速度及加速度前馈、积分限制、Notch及低通滤波器的PID。采样周期62.5&s/轴
● 运动方式：JOG，PTP定位，轮廓，直线、圆弧插补，电子齿轮，ECAM
● 2M非易失存储器: 存储应用程序，变量, 阵列；2M RAM
● 每轴正、反向限位及回零输入
● 通用I/O：8/8
● 高速位置锁存及比较（0.1&s）
● 无刷伺服电机正弦波换向控制
●上电自动程序运行
二．3～6头钻孔机全闭环/半闭环解决方案：
采用DMC21x2系列Ethernet/RS232总线5～8轴独立型数字运动控制卡，其中2个轴用于X、Y工作台运动控制，另外3～6个轴用于控制3～6个钻孔头的进给运动。所谓独立型，是指控制卡由外部电源供电，通过Ethernet或RS232接口与主机通信，当用户程序、参数、变量等设置完成后并下载后可以脱离主机工作，当需要人机界面（HMI）时，主机（IPC或PLC触摸屏）与控制卡通过Ethernet或RS232接口相连接，用于实时显示程序执行状态、各坐标轴运动数据、监控信息及其它工艺参数。
由于DMC21x2具有双编码器接口，因此既可以用于全闭环控制场合，以其获得更高的控制精度，又可以用于半闭环控制场合（只用主编码器接口（main encoder））。对于精度和速度要求不高的几个钻孔头的进给，也可以采用步进电机驱动，从而既可以满足加工精度要求，又可以降低整机成本。有关DMC21x2各项性能指标如下：
1. 运动控制
●运动方式：JOG、PTP定位控制、轮廓、直线/圆弧插补、电子齿轮同步控制、ECAM（电子凸轮）
●伺服回环采样速率: 62.5us/轴
●脉冲编码器反馈速率: 12MHz
●步进电机指令速率: 3MHz
●软件PID控制算法: 带速度、加速度前馈，偏置补偿，积分限位，凹陷滤波、低通滤波, 超声陶瓷马达控制（选择）
●防冲击运动平滑处理
●直线/圆弧插补、椭圆比例缩放, 拐角过渡, 无限线段进给, 进给率修调
●双坐标系同时执行
2. 输入/输出 （I/O）
●8路通用缓存输入 （1～4轴）, 16路通用缓存输入（5～8轴）; 8路TTL输出（1～4轴）, 16路TTL输出 （5～8轴）
●正/负限位、原点返回输入 （TTL）
●高速位置锁存, 位置比较
●I/O 扩充: 智能型Ethernet I/O 控制器IOC-7007或DB-14064扩展模块
●板上NRAM: 存储应用程序、变量及数组
●可编程事件触发: 时间、位置、速度、输入
●上电后程序自动运行
●200余条易学易懂的双字符命令集,可由控制器直接执行
●多任务: 可同时执行8个应用程序
●Flash EEPROM: 存储控制程序, 可升级更新
●软件工具: 伺服性能自动调整、分析软件WSDK; Visual Basic 开发用ActiveX 控件
●扩展DLLs和C/C++编程用库函数
●函数支持Linux, QNX, DOS 及当前所有版本的Windows 操作系统
●通信方式: ASCII或二进制码
4. 物理参数
●控制轴数:1～8轴
●电机种类: 步进电机、伺服电机或二者任意组合
●板上正弦波换向控制: 用于无刷电机
●通信接口: Ethernet 10Base-T, RS232 （19.2kb）
●控制接口：DMC-21x2：100pin 高密度连接器，每4轴使用一个
DMC-21x3：96pin DIN连接器，每4轴使用一个
●外形尺寸：1～4轴：108mmX178mm 5～8轴：108mmX273mm
●安装形式：螺栓或DIN滑轨安装座（选件）
●工作电源：+5V，&12V；DC/DC转换器（单电源18V～36V DC 供电时）（选件）。
GALIL公司在世界上被公认为运动控制领域的先驱及领导者。精密、使用方便、价格低廉及技术支持有力是GALIL产品区别于业内同行的特点所在。中宝伦自动化公司作为美国GALIL公司在中国的代表机构，为中国用户提供一整套售前、售后服务、技术支持，并为各行业广大用户提供完整的应用配套和解决方案。从中国PCB行业现状来看，以上两种方案既经济又实用。
三．相关配套部件：
1．互联模块（PICM-2900）：
PICM-2900是DMC与外部所有控制信号的互联接口部件，对DMC的所有数字I/O信号进行光电隔离处理，使用户可以很方便地与外部控制信号进行接口，连接形式为Pheonix接线端子，每4轴使用一块PICM-2900。有关PICM-2900详细说明请参阅PICM-2900使用说明书。
2．互联电缆（Cable-100-1M）：
Cable-100-1M是DMC与互联模块之间的100pin双绞屏蔽互联电缆，用于DMC与互联模块之间的信号连接。标准长度有3种，分别为1M、2M和4M。用户可以根据实际需要选择其适当长度。
3．交流伺服系统：
中宝伦公司代理经营如下两种品牌高性能全数字交流伺服系统：
4．微细分步进电机及驱动器：
中宝伦公司代理美国Parker公司和韩国DAAD公司微细分步进电机及驱动器。分辨率：200～50000 step/rev，相驱动电流：2.5A～8A（峰值）。
5．高精密行星齿轮减速机：
中宝伦公司代理德国ALPHA公司高精密行星齿轮减速机。德国ALPHA公司是世界上著名的高精密行星齿轮减速机生产厂家，许多知名的伺服电机生产厂家均指定配套该公司产品，如Siemens、ABB、LENZE、KEB等等，该公司产品有三个系列，分别为：LP系列，经济实用型系列；SP系列，普及型系列；TP系列，高精度、高刚性系列。
无论哪种系列，均可与世界上任何一家的伺服电机或步进电机的法兰盘相匹配。
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应用与方案分类
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