PCB高频板的定义:
高频板是指电磁频率较高的特种线路板,用于高频率(频率大于300MHZ或者波长小于1米)与微波(频率大于3GHZ或者波长小于0.1米)领域的PCB,是在微波基材覆铜板上利用普通刚性线路板制造方法的部分工序或者采用特殊处理方法而生产的电路板。一般来说,高频板可定义为频率在1GHz以上线路板。
随着科学技术的快速发展,越来越多的设备设计是在微波频段(>1GHZ)甚至与毫米波领域(77GHZ)以上的应用(例如现在很火的车载77GHz毫米波天线),这也意味着频率越来越高,对线路板的基材的要求也越来越高。比如说基板材料需要具有优良的电性能,良好的化学稳定性,随电源信号频率的增加在基材上的损失要求非常小,所以高频板材的重要性就凸现出来了。
如何选择高频高速板材
选择PCB板材必须在满足设计需求、可量产性、成本中间取得平衡点。简单而言,设计需求包含电气和结构可靠性这两部分。通常在设计非常高速的PCB板子(大于GHz的频率)时这板材问题会比较重要。例如,现在常用的FR-4材质,在几个GHz的频率时的介质损Df(Dielectricloss)会很大,可能就不适用。
举例来说,10Gb/S高速数字信号是方波,它可以看作是不同频率的正弦波信号的叠加。因此10Gb/S包含许多不同频率信号:5Ghz的基波信号、3阶15GHz、5阶25GHz、7阶35GHz信号等。保持数字信号的完整性以及上下沿的陡峭程度和射频微波(数字信号的高频谐波部分达到了微波频段)的低损耗低失真传输一样。因此,在诸多方面,高速数字电路PCB选材和射频微波电路的需求类似。
在实际的工程操作中,高频板材的选择看似简单但需要考虑的因素还是非常多的,通过本文的介绍,作为PCB设计工程师或者高速项目负责人,对板材的特性及选择有一定的了解。了解板材电性能、热性能、可靠性等。并合理使用层叠,设计出一块可靠性高、加工性好的产品,各种因素的考量达到较佳化。
PCB多层板解析
多层板的定义:
PCB多层板是指用于电器产品中的多层线路板,多层板用上了更多单面板或双面板的布线板。用一块双面作内层、二块单面作外层或二块双面作内层、二块单面作外层的印刷线路板,通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行互连的印刷线路板就成为四层、六层印刷电路板了,也称为多层印刷线路板。
随着SMT(表面安装技术)的不断发展,以及新一代SMD(表面安装器件)的不断推出,如QFP、QFN、CSP、BGA(特别是MBGA),使电子产品更加智能化、小型化,因而推动了PCB工业技术的重大改革和进步。自1991年IBM公司首先成功开发出高密度多层板(SLC)以来,各国各大集团也相继开发出各种各样的高密度互连(HDI)微孔板。这些加工技术的迅猛发展,促使了PCB的设计已逐渐向多层、高密度布线的方向发展。多层印制板以其设计灵活、稳定可靠的电气性能和优越的经济性能,现已广泛应用于电子产品的生产制造中。
PCB多层板与单面板、双面板较大的不同就是增加了内部电源层(保持内电层)和接地层,电源和地线网络主要在电源层上布线。但是,多层板布线主要还是以**层和底层为主,以中间布线层为辅。因此,多层板的设计与双面板的设计方法基本相同,其关键在于如何优化内电层的布线,使电路板的布线更合理,电磁兼容性更好。
多层板的结构:
层压,顾名思义,就是把各层线路薄板粘合成一个整体的工艺。其整个过程,包括吻压、全压、冷压。在吻压阶段,树脂浸润粘合面并填充线路中的空隙,然后进入全压,把所有的空隙粘合。所谓冷压,就是使线路板快速冷却,并使尺寸保持稳定。
层压工艺需要注意的事项,首先在设计上,必须符合层压要求的内层芯板,主要是厚度、外形尺寸、的定位孔等,需要按照具体的要求进行设计,总体上内层芯板要求无开、短、断路,无氧化,无残留膜。
其次,多层板层压时,需对内层芯板进行处理,处理的工艺有黑氧化处理和棕化处理。氧化处理是在内层铜箔上形成一层黑色氧化膜,棕化处理工艺是在内层铜箔上形成一层**膜。
最后,在进行层压时,需要注意温度、压力、时间三大问题。温度,主要是注意树脂的熔融温度和固化温度、热盘设定温度、材料实际温度及升温的速度变化等,这些参数都需要注意。至于压力方面,以树脂填充层间空洞,排尽层间气体和挥发物为基本原则。时间参数,主要是加压时机的控制、升温时机的控制、凝胶时间等方面。
多层板进行阻抗、层叠设计考虑的基本原则有哪些?
在进行阻抗、层叠设计的时候,主要的依据就是PCB板厚、层数、阻抗值要求、电流的大小、信号完整性、电源完整性等,一般参考的原则如下:
叠层具有对称性;
l 阻抗具有连续性;
l 元器件面下面参考层尽量是完整的地或者电源(一般是*二层或者倒数*二层);
l 电源平面与地平面紧耦合;
l 信号层尽量靠近参考平面层;
l 两个相邻的信号层之间尽量拉大间距。走线为正交;
l 信号上下两个参考层为地和电源,尽量拉近信号层与地层的距离;
l 差分信号的间距≤2倍的线宽;
l 板层之间的半固化片≤3张;
l 次外层至少有一张7628或者2116或者3313;
l 半固化片使用顺序7628→2116→3313→1080→106。
pcb多层板的优劣势是什么?
PCB多层板有什么优点,又有什么缺点呢?今天就为大家解释一下吧!
如果将PCB单面板和PCB多层板相比,先不讨论其内部质量如何,我们都可以通过表面看到差异。这些差异对于PCB在整个使用寿命内的耐久性和功能性非常重要。PCB多层板的主要优点:这种电路板具有抗氧化性。多样的结构、高密度、表面涂层技术,确保电路板的质量和安全,可以安全使用。以下是高可靠性多层板的重要特点,即PCB多层板的优缺点:
1.PCB多层板孔壁铜厚度为正常是25微米。
优点:增强的可靠性,包括改善的z轴扩展阻力。
缺点:但也存在着一定的风险:在实际使用的情况下,在吹出或脱气,组装过程中的电连接性(内层分离,孔壁破裂)或在负载条件下发生故障的可能性的问题。IPC Class2(大多数工厂的标准)要求PCB多层板镀铜少于20%。
2.无焊接修复或开路修复 。
优点:**的电路确保可靠性和安全性,*维护,无风险。
缺点:如果维修不当,PCB多层板是开放的。即使适当固定,在负载条件(振动等)下也可能存在故障的风险,这可能导致实际使用中的故障。
3.**出IPC规范的清洁度要求。
优点:提高PCB多层板清洁度可提高可靠性。
风险:接线板上的残留物,焊料的积聚会给防焊层带来风险,离子残留物会导致焊接表面被腐蚀和污染的风险,这可能导致可靠性问题(差焊接点/电气故障)并较终增加实际故障发生的概率。
4.严格控制每个表面处理的使用寿命。
优点:焊接,可靠性和降低水分侵入的风险。
风险:是旧PCB多层板的表面处理可能导致金相变化,可能会有焊锡性问题,而水分侵入可能导致组装过程中的问题或分层的实际使用,内壁和壁壁的分离(开路)等。
无论是在制造组装流程还是在实际使用中,PCB多层板都要具有可靠的性能,当然这个跟PCB打板工厂的设备、工艺技术水平都有一定的关联。
线路板PCB加工特殊制程
1、Additive Process 加成法
指非导体的基板表面,在另加阻剂的协助下,以化学铜层进行局部导体线路的直接生长制程(详见电路板信息杂志* 47 期 P.62)。电路板所用的加成法又可分为全加成、半加成及部份加成等不同方式。
2、Backpanels,Backplanes 支撑板
是 一种厚度较厚(如 0.093",0.125")的电路板,专门用以插接联络其它的板子。其做法是先插入多脚连接器(Connector)在紧迫的通孔中,但并不焊锡,而在 连接器穿过板子的各导针上,再以绕线方式逐一接线。连接器上又可另行插入一般的电路板。由于这种特殊的板子,其通孔不能焊锡,而是让孔壁与导针直接卡紧使 用,故其品质及孔径要求都特别严格,其订单量又不是很多,一般电路板厂都不愿也不易接这种订单,在美国几乎成了一种高品级的专门行业。
3、Build Up Process 增层法制程
这 是一种全新领域的薄形多层板做法,较早启蒙是源自 IBM 的SLC 制程,系于其日本的 Yasu 工厂 1989 年开始试产的,该法是以传统双面板为基础,自两外板面先全面涂布液态感光前质如Probmer 52,经半硬化与感光解像后,做出与下一底层相通的浅形"感光导孔"(Photo-Via) ,再进行化学铜与电镀铜的全面增加导体层,又经线路成像与蚀刻后,可得到新式导线及与底层互连的埋孔或盲孔。如此反复加层将可得到所需层数的多层板。此法 不但可免除成本昂贵的机械钻孔费用,而且其孔径更可缩小至10mil以下。过去5~6年间,各类打破传统改采逐次增层的多层板技术,在美日欧业者不断推动 之下,使得此等 Build Up Process 声名大噪,已有产品上市者亦达十余种之多。除上述"感光成孔"外;尚有去除孔位铜皮后,针对**板材的碱性化学品咬孔、雷射烧孔 ( Laser Ablation ) 、以及电浆蚀孔 ( Plasma Etching )等不同"成孔"途径。而且也可另采半硬化树脂涂布的新式"背胶铜箔" (Resin Coated Copper Foil ) ,利用逐次压合方式 ( Sequential Lamination ) 做成更细更密又小又薄的多层板。日后多样化的个人电子产品,将成为这种真正轻薄短小多层板的天下。
4、Cermet 陶金
将陶瓷粉末与金属粉末混合,再加入黏接剂做为种涂料,可在电路板面(或内层上)以厚膜或薄膜的印刷方式,做为"电阻器"的布着安置,以代替组装时的外加电阻器。
5、Co-Firing 共烧
是瓷质混成电路板(Hybrid)的一个制程,将小型板面上已印刷各式贵金属厚膜糊(Thick Film Paste)的线路,置于高温中烧制。使厚膜糊中的各种**载体被烧掉,而留下贵金属导体的线路,以做为互连的导线。
6、Crossover越交,搭交
板面纵横两条导线之立体交叉,交点落差之间填充有绝缘介质者称之。一般单面板绿漆表面另加碳膜跳线,或增层法之上下面布线均属此等"越交"。
7、Discreate Wiring Board散线电路板,复线板
即Multi-Wiring Board的另一说法,是以圆形的漆包线在板面贴附并加通孔而成。此种复线板在高频传输线方面的性能,比一般PCB经蚀刻而成的扁方形线路更好。
8、DYCOstrate电浆蚀孔增层法
是 位于瑞士苏黎士的一家Dyconex公司所开发的Build up Process。系将板面各孔位处的铜箔**蚀除,再置于密闭真空环境中,并充入CF4、N2、O2,使在高电压下进行电离形成活性较高的电浆 (Plasma),用以蚀穿孔位之基材,而出现微小导孔 (10mil以下) 的**方法,其商业制程称为DYCOstrate。
9、Electro-Deposited Photoresist电着光阻,电泳光阻
是一种新式的"感光阻剂"施工法,原用于外形复杂金属物品 的"电着漆"方面,较近才引进到"光阻"的应用上。系采电镀方式将感旋光性带电树脂带电胶体粒子,均匀的镀在电路板铜面上,当成抗蚀刻的阻剂。目前已在内 层板直接蚀铜制程中开始量产使用。此种ED光阻按操作方法不同,可分别放置在阳极或阴极的施工法,称为"阳极式电着光阻"及"阴极式电着光阻"。又可按其 感光原理不同而有"感光聚合"(负性工作Negative Working )及"感光分解"(正性工作Positive Working)等两型。目前负型工作的ED光阻已经商业化,但只能当做平面性阻剂,通孔中因感光因难故尚无法用于外层板的影像转移。至于能够用做外层板 光阻剂的"正型ED"(因属感光分解之皮膜,故孔壁上虽感光不足但并无影响),目前日本业者仍正在加紧努力,希望能够展开商业化量产用途,使细线路的制作 比较容易达成。此词亦称为"电泳光阻"(Electrothoretic Photoresist)。
10、Flush Conductor 嵌入式线路,贴平式导体
是 一外表全面平坦,而将所有导体线路都压入板材之中的特殊电路板。其单面板的做法是在半硬化(Semi Cured)的基材板上,先以影像转移法把板面部份铜箔蚀去而得到线路。再以高温高压方式将板面线路压入半硬化的板材之中,同时可完成板材树脂的硬化作 业,成为线路缩入表面内而呈全部平坦的电路板。通常这种板子已缩入的线路表面上,还需要再微蚀掉一层薄铜层,以便另镀0.3mil的镍层,及20微吋的铑 层,或10微吋的金层,使在执行滑动接触时,其接触电阻得以更低,也更容易滑动。但此法郄不宜做PTH,以防压入时将通孔挤破,且这种板子要达到表面完全 平滑并不容易,也不能在高温中使用,以防树脂膨胀后再将线路**出表面来。此种技术又称为Etch and Push法,其完工的板子称为Flush-Bonded Board,可用于RotarySwitch及Wiping Contacts等特殊用途。
11、Frit玻璃熔料
在厚膜糊 (Poly Thick Film, PTF)印膏中,除贵金属化学品外,尚需加入玻璃粉类,以便在高温焚熔中发挥凝聚与附着效果,使空白陶瓷基板上的印膏,能形成牢固的贵金属电路系统。
12、Fully-Additive Process 全加成法
是在完全绝缘的板材面上,以无电沉积金属法(绝大多数是化学铜),生长出选择性电路的做法,称之为"全加成法"。另有一种不太正确的说法是"Fully Electroless"法。
13、Hybrid Integrated Circuit 混成电路
是 一种在小型瓷质薄基板上,以印刷方式施加贵金属导电油墨之线路,再经高温将油墨中的**物烧走,而在板面留下导体线路,并可进行表面黏装零件的焊接。是一 种介乎印刷电路板与半导体集成电路器之间,属于厚膜技术的电路载体。早期曾用于军事或高频用途,近年来由于价格甚贵且**,且不易自动化生产,再加上 电路板的日趋小型化精密化之下,已使得此种 Hybrid 的成长大大不如早年。
14、Interposer互连导电物
指绝缘物体所承载之任何两层导体间,其待导通处经加填某些导电类填充物而得以导通者,均称为Interposer。如多层板之裸孔中,若填充银膏或铜膏等代替正统铜孔壁者,或垂直单向导电胶层等物料,均属此类Interposer。
15、Laser Direct Imaging,LDI 雷射直接成像
是 将已压附干膜的板子,不再用底片曝光以进行影像转移,而代以计算机指挥激光束,直接在干膜上进行快速扫瞄式的感光成像。由于所发出的是单束能量集中的平行 光,故可使显像后的干膜侧壁更为垂直。但因此法只能对每片板子单独作业,故量产速度远不如使用底片及传统曝光来的快。LDI 每小时只能生产 30 片中型面积的板子,因而只能在雏型打样或高单价的板类中偶有出现。由于先天性的成本高居不下,故很难在业界中推广。
16、Laser Maching 雷射加工法
电 子工业中有许多精密的加工,例如切割、钻孔、焊接、熔接等,亦可用雷射光的能量去进行,谓之雷射加工法。所谓 LASER 是指"Light Amplification Stimulated Emission of Radiation"的缩写,大陆业界译为"激光"为其意译,似较音译更为切题。Laser 是在 1959 年由美国物理学家 T.H.Maiman,利用单束光射到红宝石上而产生雷射光,多年来的研究已创造一种全新的加工方式。除了在电子工业外,尚可用于医疗及军事等方面。
17、Micro Wire Board微封线 (封包线)板
贴附在板面上的圆截面漆包线(胶封线),经制做PTH完成层间互连 的特殊电路板,业界俗称为 Multiwire Board"复线板",当布线密度甚大(160~250in/in2) ,而线径甚小(25mil以下)者,又称为微封线路板。
18、Moulded Circuit模造立体电路板
利用立体模具,以射出成型法(Injection Moulding)或转型法,完成立体电路板之制程,称为 Moulded circuit或 Moulded Interconnection Circuit。左图即为两次射出所完成MIC的示意图。
19、Multiwiring Board(or Discrete Wiring Board)复线板
是 指用较细的漆包线,直接在无铜箔的板面上进行立体交叉布线,再经涂胶固定及钻孔与镀孔后,所得到的多层互连电路板,称之为"复线板"。此系美商PCK 公司所开发,目前日商日立公司仍在生产。此种MWB可节省设计的时间,适用于复杂线路的少量机种 (电路板信息杂志* 60 期有专文介绍)。
20、Noble Metal Paste 贵金属印膏
是厚膜电路印刷用的导电印膏。当其以网版法印在瓷质的基板上,再以高温将其中**载体烧走,即出现固着的贵金属线路。此种印膏所加入的导电金属粉粒必须要为贵金属才行,以避免在高温中形成氧化物。商品中所使用者有金、铂、铑、钯或其它等贵金属。
21、Pads Only Board唯垫板
早 期通孔插装时代,某些高可靠度多层板为保证焊锡性与线路安全起见,特只将通孔与焊环留在板外,而将互连的线路藏入下一内层上。此种多出两层的板类将不印防 焊绿漆,在外观上特别讲究,品检较为严格。目前由于布线密度增大,许多便携式电子产品 (如大哥大手机),其电路板面只留下SMT焊垫或少许线路,而将互连的众多密线埋入内层,其层间也改采高难度的盲孔或"盖盲孔"(Pads On Hole),做为互连以减少全通孔对接地与电压大铜面的破坏,此种SMT密装板也属唯垫板类。
22、Polymer Thick Film (PTF) 厚膜糊
指陶瓷基材厚膜电路板,所用以制造线路的贵金属印膏,或形成印刷式电阻膜之印膏而言,其制程有网版印刷及后续高温焚化。将**载体烧走后,即出现牢固附着的线路系统,此种板类通称为混合电路板(Hybrid Circuits)。
23、Semi-Additive Process半加成制程
是 指在绝缘的底材面上,以化学铜方式将所需的线路先直接生长出来,然后再改用电镀铜方式继续加厚,称为"半加成"的制程。若全部线路厚度都采用化学铜法时, 则称为"全加成"制程。注意上述之定义是出自 1992.7. 发行之较新规范 IPC-T-50E,与原有的 IPC-T-50D(1988.11)在文字上已有所不同。早期之"D版"与业界一般说法,都是指在非导体的裸基材上,或在已有薄铜箔(Thin foil如 1/4 oz或 1/8 oz者)的基板上。先备妥负阻剂之影像转移,再以化学铜或电镀铜法将所需之线路予以加厚。新的50E并未提到薄铜皮的字眼,两说法之间的差距颇大,读者在 观念上似乎也应跟着时代进步才是。
PCB多层板制作工艺流程介绍
单双面板:按设计优化的大小进行开料 →打磨处理 → 钻孔 →压合电路板 → 电镀盲孔 → 做外层线路 → 线路油印刷 → 烤箱烘干 → smooth化处理 → 曝光机曝光(菲林定位)→暗室内显影机上显影→蚀刻etching → 印绿油 → 烘烤 →印白字、字符 → 锣边 →开短路功能测试→ 进入FQC→ 终检、目检 →清洗后真空包装。
多层电路板:压合之前需要自动光检和目检才能进入压合机进行排版压合(在真空的环境下)→ 排在固定大小模中 → 2小时冷压、2小时热压 →分割拆边 → 按设计优化的大小进行开料 → 打磨处理 →钻孔 →压合电路板 → 电镀盲孔 → 做外层线路 → 线路油印刷 → 烤箱烘干 → smooth化处理 → 曝光机曝光(菲林定位)→暗室内显影机上显影→蚀刻etching → 印绿油→ 烘烤→ 印白字、字符 → 锣边 →开短路功能测试 →进入FQC →终检、目检 →清洗后真空包装。
PCB电路板的各层作用简要介绍如下:
⑴信号层:主要用来放置元器件或布线。Protel DXP通常包含30个中间层,即Mid Layer1~Mid Layer30,中间层用来布置信号线,**层和底层用来放置元器件或敷铜。
⑵防护层:主要用来确保电路板上不需要镀锡的地方不被镀锡,从而保证电路板运行的可靠性。其中Top Paste和Bottom Paste分别为**层阻焊层和底层阻焊层;Top Solder和Bottom Solder分别为锡膏防护层和底层锡膏防护层。
⑶丝印层:主要用来在电路板上印上元器件的流水号、生产编号、公司名称等。
⑷内部层:主要用来作为信号布线层,Protel DXP*包含16个内部层。
⑸其他层:主要包括4种类型的层。
Drill Guide(钻孔方位层):主要用于印刷电路板上钻孔的位置。
Keep-Out Layer(禁止布线层):主要用于绘制电路板的电气边框。
Drill Drawing(钻孔绘图层):主要用于设定钻孔形状。
Multi-Layer(多层):主要用于设置多面层。绝缘材料:**树脂
绝缘树脂:环氧树脂(EP)
阻燃特性:VO板
绝缘层厚度:常规板
层数:多面
基材:铜
http://u919530.b2b168.com
欢迎来到深圳市赛孚电路科技有限公司网站, 具体地址是广东省深圳市东莞市长安镇睦邻路7号,联系人是陈生。
主要经营PCB线路板,PCB电路板,PCB多层板,HDI板,PCB打样,软硬结合板,PCB快板。
单位注册资金未知。
本公司主营:电子 PCB机元器件 多层电路板 等产品,是一家优秀的电子产品公司,拥有优秀的高中层管理队伍,他们在技术开发、市场营销、金融财务分析等方面拥有丰富的管理经验,选择我们,值得你信赖!