電路板的分層改善方法的分析

李性珂，王 輝

（鄭州職業技術學院，河南 鄭州450121）

研究電路板的分層改善方法時，以鉆孔作為電路板單個分層影響因子分析的示例，所選擇的研究思路應當為：第一步，確定研究因子的水平范圍；第二步，確定電路板分層試驗下的因子以及水平等級；第三步，基于系統思想研究電路板的分層解決方案；第四步，在綜合對成本因素考量的背景下實現對電路板整體品質以及費用的兼顧處理。其具體分析如下。

1 鉆孔參數影響因子及水平分析

會影響孔壁粗糙度的指標包括：（1）鉆機主軸正常運行下的轉動速度取值；（2）鉆孔過程中進刀速度的控制標準；（3）鉆孔狀態下鉆嘴的返磨次數。在電路板分層改善中，最理想的狀態為：在不造成電路板制造成本增加的同時，實現對孔壁粗糙度指標的靈活控制。對于板厚為1．6 mm，鉆嘴為0．4 mm 的四層板而言，現行標準中所試驗因子與水平設計之間的對應關系如表1所示。

表1 鉆孔試驗因子與水平設計對應關系示意表

結合表1來看，當前在電路板制造中使用作為頻繁與普遍的方案應當為：A2－B2－C3組合方案。AB因子水平設計在標準基礎之上調節±20%比例。在A／B／C三項因子作用之下，共得出27種組合方案。進一步根據MIMTAB分析的方式得出9類組合方案，具體配合標準分別為：1）第一種：A1－B1－C1；2）第二種：A1－B2－C2；3）第三種：A1－B3－C3；4）第四種：A2－B1－C2；5）第一種：A2－B2－C3；6）第六種：A2－B3－C1；7）第七種：A3－B1－C3；8）第八種：A3－B2－C1；9）第九種：A3－B3－C2。

2 分層試驗方案設計分析

工作人員可以繼續按照以上因子組合方法，對影響分層的因子所對應的局部最優解進行分析與研究。然后從成本控制的角度入手，充分考量電路板中分層的重要價值。以疊板結構為例，成本增加比例大致在2．8%左右；以鉆孔作業為例，成本增加比例大致在2．4%左右；以包裝方案為例，成本增加比例大致在0．1%左右；以板材更改為例，成本增加比例大致在4．1%左右；以壓合工序為例，成本增加比例大致在1．2%左右；以烤板工序為例，成本增加比例大致在0．3%左右。結合以上數據，從分層因子對成本的影響角度入手，將疊板結構、鉆孔作業、板材更改、以及壓合工序作為實驗研究因子。

3 試驗方案實施分析

（1）鉆孔參數試驗方案：使用AGP卡BD39821作為實驗對象，按照常規操作流程以及材料選擇標準制作900張板材進入鉆孔工序當中。前期共確定9種方案，每組分別制造板材為100張。使用1#鉆機進行鉆孔作業，試驗前根據相關參數對設備運行性能進行調整，復核無誤后合理安排生產作業。考慮到孔壁粗糙度需要通過制作板材切片的方式，在100倍以上標準顯微鏡下觀察讀數，故而分別在板材板角以及中心共五個點位取對應數據，每組檢驗數據共1 000個（2×5×100）。

（2）分層操作試驗方案：使用AGP卡BD39821作為實驗對象，按照常規操作流程以及材料選擇標準制作板材，每個試驗制作大板均為100張，每張板材對應48單元。按照IPC－020標準設計回流焊曲線圖，三次回流焊測試下均無分層現象認為制造板材合格。為了能夠使分層情況更加的清晰、明確，將最高回流溫度設計為270．0℃，以外觀檢查的方式對分層板擦的數量進行記錄。

4 試驗結果分析

根據以上方法展開試驗的過程中，根據算術平均處理以及極差分析的方式，對應的鉆孔參數實驗數據結果如表2所示。

表2 鉆孔參數實驗數據示意表

結合表2中的相關數據分析可知：從孔壁粗糙度的角度來說，最佳的水平因子組合模式為A3－B1－C1組合，這一組合結果與以往的實踐工作經驗是基本一致的。在本組合方案下展開鉆孔作業，能夠確保轉動速度穩定、快速，實現對進刀量的合理控制，并通過減少鉆頭返磨次數的方式，達到改善孔壁粗糙度的目的。從生產電路板跟進情況的角度上來說，R值反應因子A、因子B的影響明顯高于因子C。

根據以上試驗分析數據，針對相關的影響因子設置不同的改善方案，如表3所示。

表3 電路板分層改善方案示意表

結合表3中的相關數據總結可知：

（1）對于方案1而言（選擇項目包括1～11），以藥用以及軍事等為典型代表的產品需要使用該套改善方案，整體成本增加在每平方英尺單位5．73元左右，成本增加率在11．5%左右。但方案1組合下所生產的電路板可靠度水平相當高，對于杜絕分層問題有確切的價值；（2）對于方案2而言（選擇項目包括1、4～11），以普通重要客戶為典型代表的產品需要使用該套改善方案。整體成本增加在每平方英尺單位3．13元左右，成本增加率在6．5%左右，基本能夠達到杜絕分層的效果；（3）對于方案3而言（選擇項目包括1、4、6～11），以一般客戶電子產品為代表的產品需要使用該套改善方案，整體成本增加在每平方英尺單位1．13元左右，成本增加率在2．0%左右，該方案下有可能會出現零星、分散的分層問題。

5 結束語

本文通過試驗方式，探究單個因子的優化方案，同時配合成本約束的方式，提出了具有不同特點以及不同適用性的電路板分層解決方案，在合理控制分層問題的同時，達到控制成本增長，兼顧良好經濟效益的目的。

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