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某消费电子 PCB 车间 ——ISO 7 级核心区 + ISO 8 级辅助区洁净方案

本案例为国内 PCB 制造企业建设的专业化生产车间,总建筑面积 2000㎡,专注服务于消费电子领域 PCB(如手机主板、智能穿戴设备电路板)的全流程生产,覆盖 “基材裁剪→钻孔→线路制作(曝光 / 蚀刻)→阻焊印刷→字符丝印→成品检测” 环节。项目严格遵循 《洁净厂房设计规范》(GB 50073-2013) 及 《印制电路板验收标准》(IPC-A-600),采用低级别洁净分级设计(ISO 7 级核心制程区 + ISO 8 级辅助区),核心目标是解决 PCB 生产中 “粉尘导致线路短路、油墨污染影响焊接、温湿度波动降低印刷精度” 等问题,将 PCB 成品良率从改造前的 88% 提升至 95% 以上,满足消费电子对 PCB 的高可靠性要求。

1. 功能分区:按 制程污染敏感度分级管控

结合 PCB 生产 线路制作 / 阻焊印刷需控尘防污,基材处理 / 成品检测对洁净要求较低的特性,划分 6 大功能区,核心区聚焦关键环节,辅助区简化设计降低成本:

 

功能区域

核心生产 / 辅助功能

洁净度等级

关键设计要点

线路制作区

PCB 曝光显影、蚀刻(形成导电线路,防粉尘短路)

ISO 7 级(万级)

采用垂直乱流气流(天花板安装 H13 FFU,覆盖率 60%),换气次数≥25 /h;配备防曝光黄灯系统(波长 550-600nm,避免光刻胶提前固化),温湿度控制 25±2℃RH 50-55%(保障蚀刻精度);地面为环氧树脂自流平(防积尘、易清洁),设备间距≥1.5m(便于维护与气流流通)

阻焊印刷区

PCB 表面阻焊油墨印刷、预固化(防焊接短路)

ISO 7 级(万级)

设局部排风系统(配合 FFU 循环),去除油墨挥发异味(配备活性炭吸附模块,异味去除率≥85%);印刷工位上方设小型单向流罩(风速 0.3m/s),避免油墨颗粒污染线路;油墨储存柜控温 20±1℃(防止油墨变质)

基材裁剪区

覆铜板裁剪、磨边(预处理环节,粉尘较多)

ISO 8 级(十万级)

配备数控裁剪机(自带粉尘收集装置,捕集率≥90%),车间设机械排风(换气次数≥15 /h),空气经 初效(G4+ 中效(F8二级过滤;地面铺防滑地砖(耐磨损,便于清理裁剪废料)

钻孔区

PCB 基材钻孔(用于元器件焊接,需控碎屑)

ISO 8 级(十万级)

钻孔机上方设局部吸尘罩(风量≥800m³/h),收集钻孔产生的铜屑 / 树脂碎屑;设备下方设废料收集盒(每日清理),空气净化同基材裁剪区,温湿度控制 26±3℃RH 45-65%(避免基材热胀冷缩影响钻孔精度)

成品检测区

PCB 线路导通测试、外观检测(辅助环节)

ISO 8 级(十万级)

检测工位配备防静电工作台(表面电阻 10⁶-10⁹Ω,避免静电损伤 PCB),背景噪声≤50dB(保障检测人员专注力);空气经中效过滤,车间保持微正压(相对于室外 + 5Pa,防外部粉尘渗入)

人员 / 物料通道

人员更衣、PCB 半成品传递

ISO 8 级(十万级)

人员通道:换鞋一次更衣风淋(30s流程,风淋风速≥20m/s;物料通道:设双门互锁传递窗(带紫外线消毒,消毒时间≥20min),半成品 PCB 用防静电周转箱存放(避免搬运中划伤)

2. 核心净化系统:针对性解决 PCB 生产痛点

• 分级空气净化系统:平衡洁净需求与成本

针对不同区域污染风险,采用差异化净化配置,避免过度设计:

◦ ISO 7 级核心区(线路制作 / 阻焊印刷):配置 初效(G4+ 中效(F8+ 高效(H13三级过滤,FFU 工艺需求分布(线路制作区 FFU 覆盖设备操作面,闲置区域装盲板),确保洁净空气优先覆盖关键工位;回风采用侧下回风(避免地面粉尘二次扬起),核心区与辅助区保持 + 8Pa 压差(防低洁净度空气渗入);

◦ ISO 8 级辅助区(基材 / 钻孔 / 检测):简化为 初效 + 中效二级过滤,换气次数 15-20 /h,新风补充量 20%(降低能耗);钻孔区、基材裁剪区额外增设局部除尘 / 吸尘装置,针对性处理制程粉尘(避免全车间高净化浪费成本)。

• 温湿度与污染防控:适配 PCB 工艺特性

◦ 温湿度控制:核心区(线路制作 / 阻焊印刷)采用 变频冷水机组 + 电极式加湿器,精度达 25±2℃RH 50-55%—— 避免温度过高导致光刻胶固化不均,湿度过低引发静电(PCB 线路间距最小 0.1mm,静电易导致线路击穿);辅助区温湿度精度放宽至 26±3℃RH 45-65%,降低运行成本;

◦ 粉尘 / 异味防控:线路制作区每日用无尘布蘸 75% 乙醇擦拭设备表面(去除残留粉尘),阻焊印刷区每 2 小时清理排风活性炭(避免异味堆积);钻孔产生的铜屑、裁剪产生的覆铜板废料分类收集(铜屑回收再利用,降低废料成本);

◦ 静电防护:全车间接地电阻≤1Ω,操作人员穿戴防静电服、防静电手环(静电电压<100V),PCB 周转箱、工作台均为防静电材质,避免静电吸附粉尘或损伤线路。

3. 施工与验收标准:贴合低级别洁净要求

• 关键施工规范

a. FFU 安装:ISO 7 级核心区 FFU 采用卡扣式固定(便于后期维护),安装后做 PAO 检漏(漏过率≤0.1%,符合 H13 级要求);

b. 地面施工:核心区环氧树脂自流平地面平整度误差≤3mm/2m(避免积尘与设备摆放倾斜),辅助区地砖接缝做防水处理(防止裁剪废料堵塞缝隙);

c. 排风系统:阻焊印刷区排风管道与活性炭吸附装置无缝连接(避免异味泄漏),管道内壁做防腐处理(抵抗油墨挥发物腐蚀)。

• 合规性验收

a. 洁净度检测:第三方机构用激光粒子计数器检测,ISO 7 级核心区≥0.5μm 微粒浓度≤35200 /m³ISO 8 级辅助区≤352000 /m³,符合分级要求;

b. 工艺适配验证:连续 72 小时模拟生产,线路制作区蚀刻后线路合格率≥99%,阻焊印刷区油墨附着力达标(3M 胶带测试无脱落);

c. 安全认证:通过《防静电工作区技术要求》(SJ/T 10694)验收,静电防护指标全部达标。

4. 运行成效

• 良率与品质提升PCB 成品良率从改造前的 88% 提升至 95.3%,其中 粉尘导致线路短路的缺陷率从 5% 降至 0.8%阻焊油墨污染的缺陷率从 4% 降至 0.5%

• 成本与效率优化:低级别洁净设计使车间建设成本比全 ISO 7 级方案降低 30%,运行能耗(空调、FFU)降低 25%(年节省电费约 18 万元);

稳定性表现:连续 12 个月运行数据显示,核心区洁净度、温湿度无一次超标,PCB 产品通过客户(消费电子厂商)抽检合格率 100%,无因洁净环境问题导致的退货

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