印刷电路板生产方法及其半成品阻抗检测方法与流程

本发明涉及电路板生产技术领域，特别是涉及一种印刷电路板生产方法及其半成品阻抗检测方法。

背景技术：

pcb(printedcircuitboard，印刷电路板)制造一般经过如下步骤：前工序→钻孔→沉铜→板镀→外层干膜→曝光→显影→图形电镀→退膜→外层蚀刻→后工序，得到半成品印刷电路板，半成品印刷电路板再经过印刷油墨和其他相关步骤得到成品印刷电路板。由于空气的介电常数为1.0005，而现有常规油墨的介电常数和损耗因子分别为3.9和0.03左右，因此，与半成品印刷电路板裸露的外层线路相比，覆盖油墨后成品印刷电路板的外层线路传输环境发生了较大变化。设计印刷电路板时，只对成品印刷电路板的外层线路阻抗提出要求，对半成品不做要求。实际生产当中，印刷电路板半成品阻抗值与成品阻抗值密切相关，所以需要对半成品阻抗值进行管控。

pcb样板厂中，现有的半成品(指外层线路蚀刻后的板)阻抗管控，大多采用两种方式，一种是针对所有阻抗线盖阻焊的产品给出同一的控制标准，例如单端阻抗统一按成品阻抗值加3ohm控制，差分阻抗加8ohm来控制，这种方法忽略了线宽及间距的影响，会造成半成品满足要求时，成品并达不到要求；第二种是专利号为cn201610224965所提到的考虑到线宽间距等多种因素的影响，对半成品阻抗(专利文件描述为“首板”)规定了一个范围，但该范围需要人工识别和判定的条件较多，往往会降低生产进度。

技术实现要素：

基于此，有必要针对目前印刷电路板半成品阻抗管控不当的问题，提供一种印刷电路板生产方法及其半成品阻抗检测方法。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种印刷电路板半成品阻抗检测方法，包括以下步骤：

获取某一批次印刷电路板相应的生产信息；

根据获得的所述生产信息，按照预先设定的公式计算出该批次印刷电路板的半成品阻抗值和公差范围，所述计算公式为：

半成品阻抗值＝成品阻抗值+成品阻抗值*覆盖油墨后阻抗减小百分比

半成品阻抗公差＝成品阻抗公差*(1-油墨对阻抗影响百分比)；

获取该批次印刷电路板的实际半成品阻抗值，并将实际值与计算得出的理论值比较，得出检测结果。

在其中一个实施例中，使用信息采集设备获取所述生产信息；每张或每批印刷电路板对应设置有存储所述生产信息的数据存储设备，所述信息采集设备能够获取数据存储设备当中的所述生产信息。

在其中一个实施例中，所述信息采集设备为读卡器，所述数据存储设备为ic感应卡或数据存储卡。

在其中一个实施例中，所述生产信息包括成品阻抗值、成品阻抗值公差范围、阻抗所在层别、阻抗类型、油墨类型、油墨厚度、线宽和线距。

在其中一个实施例中获得所述生产信息后进行以下步骤：

a、根据所述生产信息当中的阻抗所在层别，判断阻抗是否为外层阻抗，如果不是，则覆盖油墨后阻抗减小百分比为0，油墨对阻抗影响百分比为0，输出结果；如果是，则进行步骤b；

b、根据所述生产信息当中的油墨类型，判断阻抗线上是否覆盖油墨，如果不覆盖油墨，则覆盖油墨后阻抗减小百分比为0，油墨对阻抗影响百分比为0，输出结果；如果覆盖油墨，则进行步骤c；

c、根据所述生产信息当中的阻抗类型，判断阻抗类型，如果阻抗为单端阻抗，则进行步骤d；如果阻抗为差分阻抗，则进行步骤e；

d、根据所述生产信息当中的成品阻抗值、成品阻抗值公差范围、油墨类型、油墨厚度和线宽，确定覆盖油墨后阻抗减小百分比和油墨对阻抗影响百分比，计算半成品阻抗值及半成品阻抗值公差范围并输出结果；

e、根据所述生产信息当中的成品阻抗值、成品阻抗值公差范围、油墨类型、油墨厚度、线宽和线距，确定覆盖油墨后阻抗减小百分比和油墨对阻抗影响百分比，计算半成品阻抗值及半成品阻抗值公差范围并输出结果。

在其中一个实施例中，还包括显示输出设备，所述显示输出设备用于向外输出所述判断结果。

本发明还提供了一种印刷电路板生产方法，包括以下步骤：

获取某一批次需蚀刻的印刷电路板相应的生产信息；

根据获得的所述生产信息，计算出该批次印刷电路板的半成品阻抗值和公差范围；

在该批次印刷电路板中挑出一块印刷电路板并按照一定的蚀刻速度做出一首板；

获取该批次印刷电路板的实际半成品阻抗值和理论半成品阻抗值及公差范围，并将实际值与计算得出的理论值比较，得出检测结果；

根据所述首板的检测结果决定调整生产参数重新检测或直接批量生产。

在其中一个实施例中，根据所述首板的检测结果决定调整生产参数重新检测或直接批量生产的步骤包括：

当首板实际测得的阻抗值在所述半成品阻抗值公差范围之内时，则判断该首板为合格的首板，并且将该批次的其余印刷电路板均按照合格的首板对应的蚀刻速度蚀刻；

当首板实际测得的阻抗值大于所述半成品阻抗值公差范围时，则在该批次的印刷电路板中挑选出另一块印刷电路板并且加快蚀刻速度重新做出新的首板，直至新的首板实际测得的阻抗值在所述半成品阻抗值公差范围之内时，则判断该新的首板为合格的首板，并且将该批次的其余印刷电路板均按照合格的首板对应的蚀刻速度进行蚀刻；

当实际测得的阻抗值小于所述半成品阻抗值公差范围时，则在该批次的印刷电路板中挑选出另一块印刷电路板并且减慢蚀刻速度重新做出新的首板，直至新的首板实际测得的阻抗值在所述半成品阻抗值公差范围之内时，则判断新的首板为合格的首板，并且将该批次的其余印刷电路板均按照合格的首板对应的蚀刻速度进行蚀刻。

在其中一个实施例中，当首板实际测得的阻抗值大于所述半成品阻抗值公差范围时，则将该首板印刷油墨加厚再进行阻抗测试，直至该首板实际测得的阻抗值在所述半成品阻抗值公差范围之内。

在其中一个实施例中，当首板实际测得的阻抗值小于所述半成品阻抗值公差范围时，则加快蚀刻速度并再次对该首板进行蚀刻，直至该首板实际测得的阻抗值在所述半成品阻抗值公差范围之内。

本发明的有益效果是：

本发明提供了一种印刷电路板半成品阻抗检测方法，获取一批次印刷电路板的生产信息，计算得到理论半成品阻抗值及半成品阻抗值公差范围，并与测量得到的实际半成品阻抗值进行比较，判断印刷电路板的半成品阻抗值是否合格。利用该方法计算理论阻抗值和公差范围，降低了对操作人员的技能要求，提高了生产效率。

本发明还提供了一种印刷电路板生产方法，通过试制首件测量实际半成品阻抗值的方式，并将实际值与理论值进行比较，根据比较结果调整批量生产时的加工参数，可以有效避免因参数设置不当而导致大批量电路印刷版报废，提高了电路印刷版的良品率，降低了报废率。

附图说明

图1为本发明中印刷电路板生产流程图；

图2为本发明中印刷电路板半成品阻抗测试流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参阅图1至图2，本发明提供了一种印刷电路板半成品阻抗检测方法，包括以下步骤：

s01：获取某一批次印刷电路板相应的生产信息；

s03：根据获得的所述生产信息，按照预先设定的公式计算出该批次印刷电路板的半成品阻抗值和公差范围，所述计算公式为：

半成品阻抗值＝成品阻抗值+成品阻抗值*覆盖油墨后阻抗减小百分比

半成品阻抗公差＝成品阻抗公差*(1-油墨对阻抗影响百分比)；

s05：获取该批次印刷电路板的实际半成品阻抗值和理论半成品阻抗值及公差范围，并将实际值与计算得出的理论值比较，得出检测结果。

该方法通过检测系统实现，检测系统包括信息采集设备、数据处理设备和数据比较设备。信息采集设备用于获取与印刷电路板相对应的生产信息并录入数据处理设备；数据处理设备获取生产信息，并计算出相对应的印刷电路板的半成品阻抗值和公差范围；数据比较设备将实际测得的印刷电路板阻抗值与数据处理设备计算得出的阻抗值进行比较并判断，产生比较结果。使用该方法计算印刷电路板的阻抗值，能够快速地计算出一个精确的数值范围，降低了对员工技能熟练度的要求，提高了生产效率，尤其适用于生产印刷电路板样本等批量小、种类多、生产信息复杂多变的情况。

在一个实施例当中，信息采集设备为扫描设备，该扫描设备可以是红外线扫码枪、激光扫码枪等常见数据扫描设备。相应的，每张印刷电路板对应有一个信息码，该信息码可以通过激光蚀刻、丝印油墨等方式直接标识在印刷电路板上，也可记录在印刷电路板相应的生产资料当中，例如产品订单、生产流程单等；该信息码可以是条形码、二维码或数字码。相关生产人员使用扫描设备扫描印刷电路板对应的信息码，即可获得印刷电路板相对应的生产信息，并将生产信息录入印刷电路板数据处理设备内。

在一个实施例当中，信息采集设备为人体输入设备，该人体输入设备可以是键盘、触摸屏幕等常见数据录入设备。相应的，每张印刷电路板对应有一个信息码，该信息码可以通过激光蚀刻、丝印油墨等方式直接标识在印刷电路板上，也可记录在印刷电路板相应的生产资料当中，例如产品订单、生产流程单等；该信息码可以是数字码、字母编码或文字描述等。相关生产人员使用人体输入设备将生产信息录入数据处理设备内。

在一个实施例当中，信息采集设备为ic卡感应器、usb接口或其他常见数据接收装置，相应的，印刷电路板的相关生产信息记录于ic卡、u盘等常用数据存储装置中，相关人员通过数据接受装置将数据存储装置当中记录的生产信息录入至数据处理设备当中。

在一个实施例当中，印刷电路板对应的生产信息包括：印刷电路板板厚、印刷电路板叠构、线宽、线距等，其中与线路阻抗有关的生产信息包括：成品阻抗值、成品阻抗值公差范围、阻抗所在层别、阻抗类型、线宽和线距。将这些生产信息录入数据处理设备后，数据处理设备经过以下步骤可计算出理论半成品阻抗值和公差范围：

a、根据所述生产信息当中的阻抗所在层别，判断阻抗是否为外层阻抗，如果不是，则覆盖油墨后阻抗减小百分比为0，油墨对阻抗影响百分比为0，输出结果；如果是，则进行步骤b；

b、根据所述生产信息当中的油墨类型，判断阻抗线上是否覆盖油墨，如果不覆盖油墨，则覆盖油墨后阻抗减小百分比为0，油墨对阻抗影响百分比为0，输出结果；如果覆盖油墨，则进行步骤c；

c、根据所述生产信息当中的阻抗类型，判断阻抗类型，如果阻抗为单端阻抗，则进行步骤d；如果阻抗为差分阻抗，则进行步骤e；

d、根据所述生产信息当中的成品阻抗值、成品阻抗值公差范围、油墨类型、油墨厚度和线宽，确定覆盖油墨后阻抗减小百分比和油墨对阻抗影响百分比，计算半成品阻抗值及半成品阻抗值公差范围并输出结果；

e、根据所述生产信息当中的成品阻抗值、成品阻抗值公差范围、油墨类型、油墨厚度、线宽和线距，确定覆盖油墨后阻抗减小百分比和油墨对阻抗影响百分比，计算半成品阻抗值及半成品阻抗值公差范围并输出结果。

对于步骤a，由于本发明中印刷电路板半成品阻抗检测方法只对外层阻抗进行检测，故对于内层阻抗不做要求，数据处理设备首先判断阻抗是内层阻抗还是外层阻抗，如果是外层阻抗则进行步骤b，如果是内层阻抗则输出结果，内层阻抗覆盖油墨后不会变化；

对于步骤b，由于空气的介电常数为1.0005，而现有常规油墨的介电常数和损耗因子分别为3.9和0.03左右，因此，与裸露的外层线路相比，覆盖油墨后线路的传输环境发生了较大变化。在线路上印刷油墨，是导致电路印刷板半成品和成品阻抗发生变化主要原因，不覆盖油墨时阻抗线的阻抗基本不会发生变化，故在步骤b当中，如果判断出外层线路没有覆盖油墨，则输出结果：半成品阻抗＝成品阻抗，半成品阻抗公差范围＝成品阻抗公差范围。如果判断出外层线路覆盖油墨，则进行步骤c；

对于步骤c，由于外层线路的类别不同，线路的阻抗类型分为单端阻抗和差分阻抗。如果判断外层阻抗为单端阻抗，则进行步骤d；如果判断外层阻抗为差分阻抗，则进行步骤e；

对于步骤d和步骤e，计算半成品阻抗值均是通过生产信息按照公式计算出阻抗变化率，并根据以下公式计算：

半成品阻抗值＝成品阻抗值+成品阻抗值*覆盖油墨后阻抗减小百分比

其中，覆盖油墨后阻抗减小百分比＝覆盖油墨后阻抗减小值/成品阻抗值。覆盖油墨后阻抗减小值与成品阻抗值、线宽和线距有关。

在一个实施例当中，为确定覆盖油墨后阻抗减小百分比，需根据成品阻抗值、阻抗类型、线宽和线距等生产信息设计实验，统计出这些生产信息与覆盖油墨后阻抗减小百分比之间的关系，并根据实验收集到数据划分覆盖油墨后阻抗减小百分比的设定区间。例如，针对单端阻抗线，其覆盖特定种类的油墨，当其覆盖油墨的厚度一定时，将线宽作为变化参数，设计一系列实验，收集实验数据，根据实验数据确定覆盖油墨后阻抗减小百分比的值，并划分这些数值相对应的线宽区间。

具体的，某种印刷电路板外层电镀铜厚35um，油墨厚度为50um，理论阻抗设计为单端25ohm～75ohm，通过调整不同线宽下实测盖油墨后的阻抗减小值，设计线宽包含3.9mil～13.5mil的单端线，根据统计，两者的阻抗波动幅度有以下关系：

表1-1单端阻抗覆盖油墨后的影响

表1-1当中，成品阻抗值单位为ohm；线宽单位为mil。根据表1-1中数据，由表格中的实际数据结果，对不同线宽范围的阻抗减小百分比进行划分，得到外层单端阻抗线盖阻焊的阻抗减小百分比与线宽的对应关系，如下表：

表1-2单端阻抗覆盖油墨后减小百分比设定值

在一个实施例当中，某种印刷电路板外层电镀铜厚35um，油墨厚度为50um，理论阻抗设计为单端50ohm，设计线宽为4mil的单端线，则其半成品阻抗值应为54ohm。

在一个实施例当中，某种印刷电路板外层电镀铜厚35um，油墨厚度为50um，理论阻抗设计为单端30ohm，设计线宽为15mil的单端线，则其半成品阻抗值应为31.5ohm。

在一个实施例当中，某种印刷电路板外层电镀铜厚35um，油墨厚度为50um，理论阻抗设计为差分90ohm～120ohm，通过调整不同线宽下实测盖油墨后的阻抗减小值，设计线宽3mil～20mil、间距4mil～12mil的差分线，根据统计，两者的阻抗波动幅度有以下关系：

表1-3差分阻抗覆盖油墨后的影响

表1-3当中，成品阻抗值单位为ohm；线宽、间距单位为mil。根据表1-3中数据，由表格中的实际数据结果，对不同线宽范围的阻抗减小百分比进行划分，得到外层差分阻抗线盖阻焊的阻抗减小百分比与线宽的对应关系，如下表：

表1-4差分阻抗覆盖油墨后减小百分比设定值

在一个实施例当中，某种印刷电路板外层电镀铜厚35um，油墨厚度为50um，理论阻抗设计为差分100ohm，设计线宽为4mil、间距为7mil的差分线，则其半成品阻抗值应为111ohm。

在一个实施例当中，某种印刷电路板外层电镀铜厚35um，油墨厚度为50um，理论阻抗设计为差分90ohm，设计线宽为3.5mil、间距为4mil的差分线，则其半成品阻抗值应为102.6ohm。

应当理解的是，对于实验时控制的变量参数，上述实施例当中以线宽和成品阻抗值为变量举例说明，但不应以此为限。设计实验时，也可保持其他参数不变，只改变生产信息当中的一种或几种参数。例如保持成品阻抗值、阻抗类型、线宽、线厚、油墨厚度等生产信息一定，只改变油墨类型进行试验。又如保持阻抗类型、油墨类型、油墨厚度等生产信息一直，只改变线宽和成品阻抗值进行试验。

对于步骤d和步骤e，计算半成品阻抗值公差范围时，按照以下公式计算：

半成品阻抗公差＝成品阻抗公差*(1-a)

其中，a为油墨厚度及油墨dk值(介电常数)波动对阻抗的影响度百分比，其值在0～1之间。对于常见印刷电路板，可根据经验取a＝0.3。

在一个实施例当中，某种印刷电路板外层电镀铜厚35um，油墨厚度为50um，理论阻抗设计为单端50ohm，设计公差为±5ohm，设计线宽为4mil的单端线，则其半成品阻抗值应为54ohm，公差为±3.5ohm。

在一个实施例当中，某种印刷电路板外层电镀铜厚35um，油墨厚度为50um，理论阻抗设计为差分100ohm，设计公差为±10ohm，设计线宽为4mil、间距为7mil的差分线，则其半成品阻抗值应为111ohm，公差为±7ohm。

上述利用印刷电路板半成品阻抗检测方法自动生成理论半成品阻抗值和公差范围的方式，解决了现有技术中管控半成品阻抗时对人员熟练度要求高，计算理论半成品阻抗值程序复杂，容易出错的问题，提高了生产效率和精确率。

在一个实施例当中，数据处理设备将计算出的理论半成品阻抗值和公差输出到数据比较设备，数据比较设备将实际测量得到的实际半成品阻抗值与理论半成品阻抗值和公差进行比较，判断实际半成品阻抗值是否落在理论半成品阻抗值公差范围内，并将结果输出到显示设备、下一流程生产设备或其他相关设备当中。例如，当实际半成品阻抗值不在理论半成品阻抗值公差范围内时，显示设备显示结果为“不合格”以及理论值和实测值；当实际半成品阻抗值在理论半成品阻抗值公差范围内时，显示设备显示结果为“合格”以及理论值和实测值。通过显示设备输出比较结果，可使相关操作人员知晓结果并选择如何进行下一步处理；也可将输出结果直接输出至相关设备当中，由设备根据结果自动判断并选择下一步操作。

在一个实施例当中，需要对一批印刷电路板进行蚀刻加工，首先将该批印刷电路板的生产信息输入数据处理设备中，由设备自动计算生成理论半成品阻抗值及公差范围；然后在该批次需蚀刻的印刷电路板中挑出一块印刷电路板并按照一定的蚀刻速度做出一首板，在首板蚀刻后进行阻抗测试，得到实际半成品阻抗值；

当首板实际测得的阻抗值在半成品阻抗值公差范围之内时，则判断该首板为合格的首板，并且将该批次的其余印刷电路板均按照合格的首板对应的蚀刻速度蚀刻；

当首板实际测得的阻抗值大于半成品阻抗值公差范围时，则在该批次的印刷电路板中挑选出另一块印刷电路板并且加快蚀刻速度重新做出新的首板，直至新的首板实际测得的阻抗值在半成品阻抗值公差范围之内时，则判断该新的首板为合格的首板，并且将该批次的其余印刷电路板均按照合格的首板对应的蚀刻速度进行蚀刻；

当实际测得的阻抗值小于半成品阻抗值公差范围时，则在该批次的印刷电路板中挑选出另一块印刷电路板并且减慢蚀刻速度重新做出新的首板，直至新的首板实际测得的阻抗值在半成品阻抗值公差范围之内时，则判断新的首板为合格的首板，并且将该批次的其余印刷电路板均按照合格的首板对应的蚀刻速度进行蚀刻；

通过这种试制首板并根据首板测试结果调整批量制作时加工参数的方式，可以有效避免因参数设置不当而导致大批量电路印刷版报废，提高了电路印刷版的良品率，降低了报废率。

在一个实施例当中，对于某些批量较小、造价较高的电路印刷版，为了进一步提高良品率，对测试不合格的首板进行再次处理：

当首板实际测得的阻抗值大于半成品阻抗值公差范围时，则将该首板印刷油墨加厚再进行阻抗测试，直至该首板实际测得的阻抗值在半成品阻抗值公差范围之内；

当首板实际测得的阻抗值小于半成品阻抗值公差范围时，则加快蚀刻速度并再次对该首板进行蚀刻，直至该首板实际测得的阻抗值在半成品阻抗值公差范围之内。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。