軌交鐵路行業的從業人員，在提及該行業的PCB時，馬上會聯想到許多行業標準，比如EN45545-2。然而，光是滿足這些標準，并不足以確保PCB的可靠性，在制造過程中，還必須使用合適的參數、設備和工藝，尤其是在與安全相關的應用中。

在NCAB，我們制造PCB時，不僅遵循IPC要求，其中一些標準還比IPC 3級更嚴苛。在本文中，我們將深入探討用于鐵路設備的PCB制造過程中涉及的4個關鍵工序，重點介紹每個工序如何影響PCB的性能和整體可靠性。

層壓對許多參數的影響

層壓，是制造PCB的重要工序。通過層壓，將不同層的材料壓合到一起，形成多層PCB，并成為所有元器件的載體。層壓通過以下方式影響PCB的性能：

a)PCB的機械性能

PCB的厚度、材料、銅箔和抗分層能力、完全強度等，都是重要的機械性能；

樹脂流動受層壓過程中使用的參數控制，不同的壓力、溫度和持續時間都會導致不同的介質厚度，這也會影響阻抗；

X/Y軸膨脹也會影響圖形的位置精度。

b)消除內應力

消除內應力是層壓工藝中的一個關鍵步驟，內應力會導致形變，如彎曲和扭曲。層壓后，層間對準度至關重要，各層之間的對位偏差會導致圖形位置不一致，從而影響后續元件的貼裝。

c)熱可靠性

層壓后檢查Tg值，一些Tg值較低的材料會有分層的風險。在層壓過程的前段，控制棕化、除濕和層壓過程中的參數，對避免分層非常重要。

d)電氣性能

層壓工藝還會影響阻抗、介電強度、LCR、微短路等。

總之，層壓是PCB品質、可靠性和整體性能的關鍵因素，管控這一工藝對生產高品質PCB至關重要。

鉆孔是PCB正常工作的關鍵

鉆孔工序的重要性不言而喻，通過鉆孔才能實現各種功能，包括元件貼裝、導通以及在PCB層間建立電氣連接。

首先，通過鉆孔工序，可以在PCB上建立連接，使電信號實現層間流動，這一功能對PCB不可或缺。

其次，鉆孔位置必須精確，才能確保PCB的正確運行，這取決于所使用的鉆機及參數，不正確的定位會影響裝配、導通和后續操作。

鉆孔工藝的另一個關鍵是孔徑公差。在某些情況下，如壓接孔，公差必須控制得非常嚴格，來確保后續正確裝配的同時不損傷PCB。對于其它用途的孔，較大的公差或許也是可以接受的。

孔的品質也非常重要，因為孔內的粗糙度會影響后續的沉積，進而影響導電性、材料附著力甚至最終產品的耐用性。存在可靠性問題和/或質量差的孔會導致斷路問題。

最后，鉆孔工藝的能力決定了可加工孔的特性。例如，機械鉆孔在孔徑和精度方面會受限，而激光鉆孔在小孔徑方面則更具優勢。

選擇正確的電鍍方法

PCB使用導線、焊盤實現電子元件的電氣和機械連接，這些導線、焊盤由銅箔制成，壓合在非導電基板上。

什么是電鍍？

電鍍是在PCB的孔壁和導體上沉積上一層薄銅的過程，這層銅在PCB各層之間實現電氣連接，電鍍的方式有多種，比如電鍍或化學鍍。

電鍍的關鍵

沉銅+電鍍（電鍍通孔）：沉銅+電鍍（PTH）對于在Z軸上建立不同層的電氣連接至關重要，這可確保信號在各層之間流動。

孔壁質量：孔壁質量（包括粗糙度和燈芯效應）對電鍍工藝有影響。良好的金屬化孔壁（符合IPC-6012孔壁質量）對于確保良好的導電性以及提高元件焊接后和使用過程中的通孔可靠性至關重要。

孔壁銅厚：孔壁銅厚對連接可靠性至關重要。例如，在熱應力或熱沖擊測試中，銅厚不足會導致開裂，造成連續性中斷和/或間接性故障。

銅厚均勻性：銅厚均勻性會影響線寬間距的公差，以及創造最小線寬間距的能力。

表面平整度對可焊性的影響

PCB的表面處理，是保護銅導體免受氧化的關鍵步驟，它還能確保元件在PCB上定位和焊接時的完美可焊性（符合IPC-610標準）。

表面處理的要點：

可裝配性：表面處理的品質對于后續PCB的元件裝配非常關鍵，經過良好處理（符合IPC標準）的表面有利于焊接，并確保焊點可靠性。

工藝管控：為了達到合適的金屬沉積厚度或化學電鍍厚度，需要對加工過程進行精確控制，才可確保焊盤和通孔的表面處理達到所需的厚度，從而實現最佳的可焊性。

表面清潔：在表面處理之前，必須對表面進行徹底脫氧和清潔，去除污染，正確的前處理工藝，可確保金屬或金屬沉積物良好附著在表面。

常見的表面處理方式：

OSP：一種浸漬或噴涂工藝，使用的有機化合物可選擇性地與銅結合，形成有機金屬保護層。OSP操作簡單，成本低廉，但在儲存時間和焊接方面有其局限性。

HASL：這種方式是將錫/鉛或錫/銀/銅（用于HAL LF）浸入熔融合金溶液中進行選擇性沉積，然后熱風整平。HASL非常堅固，但不能用于具有細間距元件（＜0.5mm）的電路或HDI電路板。

ENIG：ENIG在鎳層上鍍一層薄薄的金，具有良好的可焊性，適用于各種應用和幾乎所有的焊接工藝。

總之，表面處理是影響PCB品質、可靠性和性能的關鍵因素，表面處理方式的選擇取決于您的應用規格和性能要求。

超越IPC標準

對于有阻抗要求的PCB，工廠將記錄線寬間距、每層的阻抗要求，然后測量成品的阻抗。

我們的標準檢查項，還包括PCB的外形尺寸和孔徑。在報告中，我們會將預期規格與實際結果進行對比，電路越復雜，需要的測量也就越多。

對于每批次產品，我們的工廠都會根據IPC-TM-650 2.3.25標準進行測試，確保HASL（含鉛和無鉛）產品的離子污染水平不超過氯化鈉當量100ug/cm2，非HASL產品不超過0.80ug/cm2。這超出了IPC的要求，最終測試結果會記錄在我們的出貨報告中（目前僅適合亞洲工廠）。

最后，我們知道有些客戶希望獲得額外的PCB樣品，來幫助評估和參考。客戶將收到一份“試錫板”和相應的微切片（如果客戶需要，還將收到阻抗條）。

本文件封裝在NCAB包裝箱內，在其箱頂纏繞藍色膠帶以示區分。

在軌道交通行業，故障是不容許發生的，尤其是在安全有關的模塊。PCB的制造是一系列機械操作和化學工藝的組合。如前所述，某些工藝會直接影響PCB的品質，尤其是長期使用的可靠性和惡劣環境下的可靠性。

正是出于這些原因，我們的工廠管理團隊會定期對工廠進行審核，來確保這些關鍵工序得到管控，并確保高水平的可靠性表現。

審核編輯 黃宇