一、应用场景
PCB板广泛应用于工业控制领域,是工业控制领域是核心部件之一,工业领域线路板其主要有3个特点:高可靠性:工业电子线路板作为工业用途中的一部分,通常需要长时间、不间断的运行,所以可靠性是至关重要。高稳定性:工业类线路板具有高稳定性,能够满足在各种恶劣环境下工作并保持长期稳定的性能。尺寸大、层数高:工业板的尺寸通常较大,层数相对较多,这是由于工业用途广泛,例如,舞台,或者大型设备控制板,尺寸可能超过1.5米以上,又比如涉及芯片级测试的ATE测试线路板,层数可能达到上100层以上。
以下是PCB版在工业控制中的主要应用领域及具体场景:
PLC(可编程逻辑控制器):PCB用于主控板、I/O模块和通信模块,处理逻辑运算、信号采集和传输,要求多层板(4-8层)和抗干扰设计(如屏蔽层)。
伺服驱动器与变频器:高功率PCB需支持大电流(铜厚2-8 oz)、散热设计(金属基板或厚铜散热层),并集成IGBT/MOSFET驱动电路。
人机界面(HMI):触控屏驱动板(4-8层通孔)和通信板需高密度互联(HDI PCB)和EMI防护。
除此以外,还有个类传感器、各类控制器板、各类测试设备,工业摄像头、工业电脑、工业马达、CNC设备、AGV设备等均需要PCB板。
二、管控难点
工业控制类线路板因应用场景复杂、环境严苛,对可靠性和稳定性要求极高,其全生命周期管控需要考虑到:设计、制造、测试及维护等多个环节,其主要特点体现在PCB生产制造方面,需要做以下管控:
1、材料的选择:需要选择中Tg(如Tg≥150℃)和高Tg板料(如Tg≥170℃),和半固化片(PP)。避免在长期在高温环境工作过程中出现线路板变形,导致功能性失效。
2、电镀:需要严格按照客户的要求,保证面铜和孔铜的镀铜厚度,另外电镀的均匀性对线路信号影响比较大,也需要重点进行管控。
3、压合:压合主要涉及到3个方面:第一由于工控板高TG材料较多,需要精确控制升温速率,避免树脂固化不均导致内层空洞;第二由于部分工控类PCB板尺寸较大,内层芯板在压合过程中容易擦花,压合无车室洁净度不达标:导致有异物、或则水汽超标,容易导致分层爆板;第三是要控制好压合层间对位精度,避免出现开短路的状况。
4、信号完整性:由于工控板通常具有多组差分阻抗,对信号方面要求比较高。所需要控制好以下几点:线路板蚀刻,要控制好蚀刻精度;上文提到的要控制好电镀均匀性;压合需要管控好细节,控制好溢胶量和对位对位。
仁创艺是如何进行管控的?
我们最早于2006年获得了IS9001,ISO14001, UL等认证,又于2008获得TS16949认证,并且以5大管理工具为基本要求,我们建立严格的品质管理系统,确保做到:功能性问题0缺陷。以下为我司的管控措施:
材料方面:我们覆铜板选用:KB,生益,台湾南亚等国内国际一线品牌,TG值150℃起步、耐CAF板料。铜箔,铜球,油墨,干膜等物料也均采用国内外一线品牌。从源头确保质量。
制造方面:电镀工序我们都走正片工艺,避免孔无铜的情况出现;电镀均匀性方面,我们定期会做碳处理和均匀性测试,生产工控板时采用低电流慢镀铜时间的做法,最大限度保证电镀的均匀性好;压合方面,我们的压合设备是台湾活全的高温压机,最大问题可以达到280℃,温差可以达到1℃,可以避免压合高TG值板料稳定度不够,造成空洞的问题,也可以控制溢胶量从而使层间对位精度更好。
三、我们有哪些工业控制类客户?
凭借对工业控制领域深刻的技术理解,稳定的品质,灵活的交期,我们获得工业控制领域众多客户的信任,以下是我们部分工业控制类客户清单:
四、未来提升方向
工业控制类线路板的管控难点本质是:可靠性、一致性、环境适应性的平衡。随着工业4.0的继续推荐,智能化制造与数字化管理将为工业控制领域注入新的活力,但是也给PCB板生产制造带来新的要求,以下是我们的在该领域的技术规划:
领域 |
项目 |
制程能力(现在) |
制程能力(未来) |
工业控制 |
层数 |
样品36层,批量26层 |
样品48层,量产36层 |
铜厚 |
样品8OZ,量产3OZ |
样品8OZ,量产5OZ |
|
电镀均匀性 |
COV≤10% |
COV≤5% |
|
线路蚀刻公差 |
±10% / ±1.5mil |
可以满足未来需求 |
|
层间对位精度 |
≥2.0mil |
≥1.5mil |
|
阻抗控制 |
≥±10% |
≥±5% |