无论是在制造组装流程还是在实际使用中，PCB都要具有可靠的性能，这一点至关重要。除相关成本外，组装过程中的缺陷可能会由PCB带进最终产品，在实际使用过程中可能会发生故障，导致索赔。因此，从这一点来看，可以毫不为过地说，一块优质PCB的成本是可以忽略不计的。

在所有细分市场，特别是生产关键应用领域的产品的市场里，此类故障的后果不堪设想。

对比PCB价格时，应牢记这些方面。虽然可靠、有保证和长寿命产品的初期费用较高，但从长期来看还是物有所值的。

高可靠性的线路板的14个最重要的特征

1、25微米的孔壁铜厚

好处：增强可靠性，包括改进z轴的耐膨胀能力。

不这样做的风险

吹孔或除气、组装过程中的电性连通性问题(内层分离、孔壁断裂)，或在实际使用时在负荷条件下有可能发生故障。IPCClass2(大多数工厂所采用的标准)规定的镀铜要少20%。

2、无焊接修理或断路补线修理

好处：完美的电路可确保可靠性和安全性，无维修，无风险

不这样做的风险

如果修复不当，就会造成电路板断路。即便修复‘得当’，在负荷条件下(振动等)也会有发生故障的风险，从而可能在实际使用中发生故障。

3、超越IPC规范的清洁度要求

好处：提高PCB清洁度就能提高可靠性。

不这样做的风险

线路板上的残渣、焊料积聚会给防焊层带来风险，离子残渣会导致焊接表面腐蚀及污染风险，从而可能导致可靠性问题(不良焊点/电气故障)，并最终增加实际故障的发生概率。

4、严格控制每一种表面处理的使用寿命

好处：焊锡性，可靠性，并降低潮气入侵的风险

不这样做的风险

由于老电路板的表面处理会发生金相变化，有可能发生焊锡性问题，而潮气入侵则可能导致在组装过程和/或实际使用中发生分层、内层和孔壁分离(断路)等问题。

5、使用国际知名基材–不使用“当地”或未知品牌

好处：提高可靠性和已知性能

不这样做的风险

机械性能差意味着电路板在组装条件下无法发挥预期性能，例如：膨胀性能较高会导致分层、断路及翘曲问题。电特性削弱可导致阻抗性能差。

6、覆铜板公差符合IPC4101ClassB/L要求

好处：严格控制介电层厚度能降低电气性能预期值偏差。

不这样做的风险

电气性能可能达不到规定要求，同一批组件在输出/性能上会有较大差异。

7、界定阻焊物料，确保符合IPC-SM-840ClassT要求

好处：NCAB集团认可“优良”油墨，实现油墨安全性，确保阻焊层油墨符合UL标准。

不这样做的风险

劣质油墨可导致附着力、熔剂抗耐及硬度问题。所有这些问题都会导致阻焊层与电路板脱离，并最终导致铜电路腐蚀。绝缘特性不佳可因意外的电性连通性/电弧造成短路。

8、界定外形、孔及其它机械特征的公差

好处：严格控制公差就能提高产品的尺寸质量–改进配合、外形及功能

不这样做的风险

组装过程中的问题，比如对齐/配合(只有在组装完成时才会发现压配合针的问题)。此外，由于尺寸偏差增大，装入底座也会有问题。

9、NCAB指定了阻焊层厚度，尽管IPC没有相关规定

好处：改进电绝缘特性，降低剥落或丧失附着力的风险，加强了抗击机械冲击力的能力–无论机械冲击力在何处发生!

不这样做的风险

阻焊层薄可导致附着力、熔剂抗耐及硬度问题。所有这些问题都会导致阻焊层与电路板脱离，并最终导致铜电路腐蚀。因阻焊层薄而造成绝缘特性不佳，可因意外的导通/电弧造成短路。

10、界定了外观要求和修理要求，尽管IPC没有界定

好处：在制造过程中精心呵护和认真仔细铸就安全。

不这样做的风险

多种擦伤、小损伤、修补和修理–电路板能用但不好看。除了表面能看到的问题之外，还有哪些看不到的风险，以及对组装的影响，和在实际使用中的风险呢?

11、对塞孔深度的要求

好处：高质量塞孔将减少组装过程中失败的风险。

不这样做的风险

塞孔不满的孔中可残留沉金流程中的化学残渣，从而造成可焊性等问题。而且孔中还可能会藏有锡珠，在组装或实际使用中，锡珠可能会飞溅出来，造成短路。

12、PetersSD2955指定可剥蓝胶品牌和型号

好处：可剥蓝胶的指定可避免“本地”或廉价品牌的使用。

不这样做的风险

劣质或廉价可剥胶在组装过程中可能会起泡、熔化、破裂或像混凝土那样凝固，从而使可剥胶剥不下来/不起作用。

13、NCAB对每份采购订单执行特定的认可和下单程序

好处：该程序的执行，可确保所有规格都已经确认。

不这样做的风险

如果产品规格得不到认真确认，由此引起偏差可能要到组装或最后成品时才发现，而这时就太晚了。

14、不接受有报废单元的套板

好处：不采用局部组装能帮助客户提高效率。

不这样做的风险

带有缺陷的套板都需要特殊的组装程序，如果不清楚标明报废单元板(x-out)，或不把它从套板中隔离出来，就有可能装配这块已知的坏板，从而浪费零件和时间。

对于电路板行业的激光切割或者钻孔，只需几瓦或十多瓦的UV 激光即可，无需千瓦级别的激光功率，在消费类电子产品、汽车行业或机器人制造技术中，柔性电路板的使用变得日趋重要。由于UV激光加工系统具有柔性的加工方式、高精度的加工效果以及灵活可控的加工过程，因而成为了柔性电路板以及薄型PCB 激光钻孔与切割的首选。

图1：CO2激光(左)与 UV 激光(右)的切割槽比较。UV 激光产生热效应较小，其切割边沿干净、整齐

如今，激光系统配置的长寿命激光源已基本接近免维护，在生产过程中，激光等级为1级，安全无需其他保护装置。LPKF激光系统配备吸尘装置，不会造成有害物质的排放。加上其直观易操作的软件控制，使得激光技术正在取代传统机械工艺，节省了特殊刀具的成本。

CO2激光还是UV 激光?

例如PCB分板或切割时，可以选择波长约为10.6μm 的 CO2 激光系统。其加工成本相对较低，提供的激光功率也可达数千瓦。但是它会在切割过程中产生大量热能，从而造成边缘严重碳化。

UV 激光波长为355 nm。这种波长的激光束非常容易光学聚焦。小于20瓦激光功率的UV 激光聚焦后光斑直径只有20μm – 而其产生的能量密度甚至可媲美太阳表面。

UV 激光加工的优势

UV 激光尤其适用于硬板、软硬结合板、软板及其辅料的切割以及打标。那么这种激光工艺究竟有哪些优点呢?

在SMT行业的电路板分板以及PCB行业的微钻孔等领域，UV 激光切割系统展现出极大的技术优势。 根据电路板材料厚度的不同，激光沿着所需的轮廓一次或者多次切割。材料越薄，切割的速度越快。如果累积的激光脉冲低于穿透材料所需的激光脉冲，只会在材料表面上出现划痕;因此，可以在材料上进行二维码或者条形码的打标，以便后续制程的信息追踪。

图2：一个基板多个元器件，即使紧贴线路也可安全分板

UV激光的脉冲能量仅在材料上作用微秒级的时间，在切口旁的几微米处，已无明显热影响，因此无需考虑其产生的热量对元件造成的损坏。靠近边缘的线路和焊点完好无损，无毛刺。

此外，LPKF UV激光系统集成CAM 软件可直接导入从CAD中导出的数据，对激光切割路径进行编辑，形成激光切割轮廓，选择适用于不同材料的加工参数库，就可以直接激光加工。该激光系统既适合大批量的量产加工，也适用于试样生产。

钻孔应用

电路板中的通孔用于连接双面板的正反面间线路，或用于连接多层板中任意层间线路。为了其导电，需要在钻孔后将孔壁镀上金属层。如今采用传统的机械方法已经无法满足钻孔直径越来越小的要求：尽管提高了主轴转速，但精密钻孔刀具的径向速度会因直径太小而降低，甚至无法完成要求的加工效果。另外，从经济层面考虑，易于磨损的刀具耗材也是一个限制性因素。

针对柔性电路板的钻孔，LPKF公司研发了一种新型的激光钻孔系统。LPKFMicroLine 5000激光设备配有533mm x 610 mm的工作台面，可以卷对卷的自动化作业。钻孔时，激光可以先从孔的中心出发切出微孔轮廓，这比普通方法更为精确。系统可以在高径深比的情况下，在有机或非有机的基板上钻制最小直径为20μm的微孔。柔性电路板、IC基板或HDI电路板都非常需要这样的精度。

半固化片切割

在电子组件制造过程中，哪些情况要求切割半固化片材料?早在初期，半固化片材料就已经被应用于多层电路板中。多层电路板中的各个电路层通过半固化片的作用被压合在一起;根据电路设计，一些区域的半固化片需要事先切割开窗然后被压合。

图3：通过激光工艺可以在敏感的覆盖层上形成精确的轮廓

类似的过程也适用于FPC覆盖膜。覆盖膜通常由聚酰亚胺以及厚度为25μm或12.5μm的胶层构成，且容易变形。单个区域(例如焊盘)无需覆盖膜遮盖，以便后期进行装配、连接等工作。

这种薄性材料对于机械应力非常敏感——靠非接触式的激光加工可以轻松完成。同时，真空吸附台能够很好固定其位置，保持其平整度。

软硬结合板加工

在软硬结合板中，将刚性PCB与柔性PCB压合一起形成多层板。压合过程时，柔性PCB上方并没有和刚性PCB压合粘接在一起，通过激光定深切割把覆盖在柔性PCB上面的刚性盖子切割、分离，留下柔性部分，形成软硬结合板。

这样的定深加工同样适用于多层板中表面嵌入集成元件的盲槽加工。UV激光会精确切割从多层电路板中分离出来的目标层的盲槽。在该区域内，目标层与其上面所覆盖的材料不可形成连接。

PCB和FPC的高效分板

SMT后分板即切割多种电子元器件已被装配的电路板，该工序已经处在生产链的末端。对于分板，可选择不同的技术：对于通常用的PCB，优先考虑使用传统的刀切、冲压和轮廓铣削等工艺。对于较为复杂的电子线路以及薄型基板尤其是对机械应力、粉尘和尺寸偏差非常敏感的情况，则采用UV激光切割分板更有优势。以下三个图表从不同因素对这三种方法进行了评估。

图4：分板方法比较：其他方法无法达到 UV激光器的分板质量

对于完整轮廓的切割，德国LPKF公司会根据使用的不同激光源，建议切割材料厚度不超过1.6mm。针对某些较厚的材料，以及价格昂贵的装配组件，优先考虑安全和质量层面，而切割时长则是其次。

图5 ： 在Tab-Cut中，激光切割断点分板

切割断点分板，激光系统会通过一个前面所述的加工过程切断连接点。这个切割过程可紧挨靠近边缘的元器件进行，对于较厚的电路板来说也是非常经济的。

其他应用领域

由于UV激光波长较短，可适用于大多数的材料加工。例如，在电子工业领域可将其用于：

● 加工TCO/ITO玻璃且基底无损伤

● 在柔性或薄型材料上钻孔

● 阻焊层或覆盖膜开窗

● 刚柔/柔性电路板分板

● 开槽

● 已装配或未装配电路板的返修

● 切割烧结陶瓷

● 精密切割 LTCC

不仅限于对电路板的加工，UV激光系统还可在一个加工作业中同时完成LTCC组件的切割、直写和钻孔。

电子设备工作时产生的热量，使设备内部温度迅速上升，若不及时将该热量散发，设备会持续升温，器件就会因过热失效，电子设备的可靠性将下降。因此，对电路板进行散热处理十分重要。

一、印制电路板温升因素分析

引起印制板温升的直接原因是由于电路功耗器件的存在，电子器件均不同程度地存在功耗，发热强度随功耗的大小变化。

印制板中温升的2种现象：

(1)局部温升或大面积温升;

(2)短时温升或长时间温升。

在分析PCB热功耗时，一般从以下几个方面来分析。

1.电气功耗

(1)分析单位面积上的功耗;

(2)分析PCB电路板上功耗的分布。

2.印制板的结构

(1)印制板的尺寸;

(2)印制板的材料。

3.印制板的安装方式

(1)安装方式(如垂直安装，水平安装);

(2)密封情况和离机壳的距离。

4.热辐射

(1)印制板表面的辐射系数;

(2)印制板与相邻表面之间的温差和他们的绝对温度;

5.热传导

(1)安装散热器;

(2)其他安装结构件的传导。

6.热对流

(1)自然对流;

(2)强迫冷却对流。

从PCB上述各因素的分析是解决印制板的温升的有效途径，往往在一个产品和系统中这些因素是互相关联和依赖的，大多数因素应根据实际情况来分析，只有针对某一具体实际情况才能比较正确地计算或估算出温升和功耗等参数。

二、电路板散热方式

1、高发热器件加散热器、导热板

当PCB中有少数器件发热量较大时(少于3个)时，可在发热器件上加散热器或导热管，当温度还不能降下来时，可采用带风扇的散热器，以增强散热效果。当发热器件量较多时(多于3个)，可采用大的散热罩(板)，它是按PCB板上发热器件的位置和高低而定制的专用散热器或是在一个大的平板散热器上抠出不同的元件高低位置。将散热罩整体扣在元件面上，与每个元件接触而散热。但由于元器件装焊时高低一致性差，散热效果并不好。通常在元器件面上加柔软的热相变导热垫来改善散热效果。

2、通过PCB板本身散热

目前广泛应用的PCB板材是覆铜/环氧玻璃布基材或酚醛树脂玻璃布基材，还有少量使用的纸基覆铜板材。这些基材虽然具有优良的电气性能和加工性能，但散热性差，作为高发热元件的散热途径，几乎不能指望由PCB本身树脂传导热量，而是从元件的表面向周围空气中散热。但随着电子产品已进入到部件小型化、高密度安装、高发热化组装时代，若只靠表面积十分小的元件表面来散热是非常不够的。同时由于QFP、BGA等表面安装元件的大量使用，元器件产生的热量大量地传给PCB板，因此，解决散热的最好方法是提高与发热元件直接接触的PCB自身的散热能力，通过PCB板传导出去或散发出去。

3、采用合理的走线设计实现散热

由于板材中的树脂导热性差，而铜箔线路和孔是热的良导体，因此提高铜箔剩余率和增加导热孔是散热的主要手段。

评价PCB的散热能力，就需要对由导热系数不同的各种材料构成的复合材料一一PCB用绝缘基板的等效导热系数(九eq)进行计算。

4.、对于采用自由对流空气冷却的设备，最好是将集成电路(或其他器件)按纵长方式排列，或按横长方式排列。

5.、同一块印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列，发热量小或耐热性差的器件(如小信号晶体管、小规模集成电路、电解电容等)放在冷却气流的最上流(入口处)，发热量大或耐热性好的器件(如功率晶体管、大规模集成电路等)放在冷却气流最下游。

6.、在水平方向上，大功率器件尽量靠近印制板边沿布置，以便缩短传热路径;在垂直方向上，大功率器件尽量靠近印制板上方布置，以便减少这些器件工作时对其他器件温度的影响。

7、对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的区域(如设备的底部)，千万不要将它放在发热器件的正上方，多个器件最好是在水平面上交错布局。

8、设备内印制板的散热主要依靠空气流动，所以在设计时要研究空气流动路径，合理配置器件或印制电路板。空气流动时总是趋向于阻力小的地方流动，所以在印制电路板上配置器件时，要避免在某个区域留有较大的空域。整机中多块印制电路板的配置也应注意同样的问题。

9.、避免PCB上热点的集中，尽可能地将功率均匀地分布在PCB板上，保持PCB表面温度性能的均匀和一致。往往设计过程中要达到严格的均匀分布是较为困难的，但一定要避免功率密度太高的区域，以免出现过热点影响整个电路的正常工作。如果有条件的话，进行印制电路的热效能分析是很有必要的，如现在一些专业PCB设计软件中增加的热效能指标分析软件模块，就可以帮助设计人员优化电路设计。

10、将功耗最高和发热最大的器件布置在散热最佳位置附近。不要将发热较高的器件放置在印制板的角落和四周边缘，除非在它的附近安排有散热装置。在设计功率电阻时尽可能选择大一些的器件，且在调整印制板布局时使之有足够的散热空间。

11、高热耗散器件在与基板连接时应尽能减少它们之间的热阻。为了更好地满足热特性要求，在芯片底面可使用一些热导材料(如涂抹一层导热硅胶)，并保持一定的接触区域供器件散热。

12、器件与基板的连接：

(1) 尽量缩短器件引线长度;

(2)选择高功耗器件时，应考虑引线材料的导热性，如果可能的话，尽量选择引线横段面最大;

(3)选择管脚数较多的器件。

13、器件的封装选取：

(1)在考虑热设计时应注意器件的封装说明和它的热传导率;

(2)应考虑在基板与器件封装之间提供一个良好的热传导路径;

(3)在热传导路径上应避免有空气隔断，如果有这种情况可采用导热材料进行填充。