高頻高速板PCB定制,電路板

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PCB多層板表面處理方式

1.熱風(fēng)整平涂布在PCB表面的熔融錫鉛焊料和加熱壓縮空氣流平（吹氣平整）過程。使其形成抗銅氧化涂層,可提供良好的可焊性。熱風(fēng)焊料和銅在結(jié)合處形成銅 - 錫金屬化合物,其厚度約為1～2mil；


2.有機抗氧化（OSP）通過化學(xué)方法在清潔的裸銅表面上生長一層有機涂層。這種PCB多層板薄膜具有抗氧化,耐熱沖擊,防潮,以保護銅表面在正常環(huán)境下不再生銹（氧化或硫化等）;同時,在隨后的焊接溫度下,焊接用焊劑很容易快速去除；

3.鎳金化學(xué)在銅表面,涂有厚實,良好的鎳金合金電性能,可以保護PCB多層板。很長一段時間不像OSP,它只用作防銹層,它可以用于長期使用PCB并獲得良好的電能。此外,它還具有其他表面處理工藝所不具備的環(huán)境耐受性；

4.化學(xué)鍍銀沉積在OSP與化學(xué)鍍鎳/鍍金之間,PCB多層板工藝簡單快速。暴露在炎熱,潮濕和污染的環(huán)境中仍然提供良好的電氣性能和良好的可焊性,但失去光澤。由于銀層下沒有鎳,沉淀的銀不具有化學(xué)鍍鎳/浸金的所有良好的物理強度；

5.在PCB多層板表面導(dǎo)體上鍍鎳金,首先鍍一層鎳然后鍍一層金,鍍鎳主要是為了防止金與銅之間的擴散。有兩種類型的鍍鎳金：軟金（純金,這意味著它看起來不亮）和硬金（光滑,堅硬,耐磨,鈷和其他元素,表面看起來更亮）。軟金主要用于芯片包裝金線；硬金主要用于非焊接電氣互連。

6.PCB混合表面處理技術(shù)選擇兩種或兩種以上表面處理方法進行表面處理,常見的形式有：鎳金防氧化,鍍鎳金沉淀鎳金,電鍍鎳金熱風(fēng)整平,常見形式有：鎳金防 - 氧化,鍍鎳金沉淀鎳金,電鍍鎳金熱風(fēng)整平,重鎳和金熱風(fēng)平整。盡管PCB多層板表面處理過程的變化并不顯著,并且似乎有些牽強,但應(yīng)該注意的是,長期緩慢的變化將導(dǎo)致巨大的變化。隨著對環(huán)境保護的需求不斷增加,PCB的表面處理工藝必將在未來發(fā)生巨大變化。


? ?深圳市賽孚電路科技有限公司成立于2011年，公司由多名電路板行業(yè)的專家級人士創(chuàng)建，是國內(nèi)專業(yè)高效的PCB/FPC快件服務(wù)商之一。公司成立以來，一直專注樣品，中小批量領(lǐng)域?？焖俚慕桓兑约斑^硬的產(chǎn)品品質(zhì)贏得了國內(nèi)外客戶的信任。公司是廣東電路板行業(yè)協(xié)會會員企業(yè)，是深圳高新技術(shù)認證企業(yè)。擁有完善的質(zhì)量管理體系，先后通過了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS認證。

在PCB板的設(shè)計和制作過程中，工程師不僅需要防止PCB板在制造加工時出現(xiàn)意外，還需要避免設(shè)計失誤的問題出現(xiàn)。本文就這些常見的PCB問題進行匯總和分析，希望能夠?qū)Υ蠹业脑O(shè)計和制作工作帶來一定的幫助。

問題一：PCB板短路


這一問題是會直接造成PCB板無法工作的常見故障之一，而造成這種問題的原因有很多，下面我們逐一進行分析。

造成PCB短路的最大原因，是焊墊設(shè)計不當(dāng)，此時可以將圓形焊墊改為橢圓形，加大點與點之間的距離，防止短路。

PCB零件方向的設(shè)計不適當(dāng)，也同樣會造成板子短路，無法工作。如SOIC的腳如果與錫波平行，便容易引起短路事故，此時可以適當(dāng)修改零件方向，使其與錫波垂直。

還有一種可能性也會造成PCB的短路故障，那就是自動插件彎腳。由于IPC規(guī)定線腳的長度在2mm以下及擔(dān)心彎腳角度太大時零件會掉，故易因此而造成短路，需將焊點離開線路2mm以上。

除了上面提及的三種原因之外，還有一些原因也會導(dǎo)致PCB板的短路故障，例如基板孔太大、錫爐溫度太低、板面可焊性不佳、阻焊膜失效、板面污染等，都是比較常見的故障原因，工程師可以對比以上原因和發(fā)生故障的情況逐一進行排除和檢查。



問題二：PCB開路

當(dāng)跡線斷裂時，或者焊料僅在焊盤上而不在元件引線上時，會發(fā)生開路。在這種情況下，元件和PCB之間沒有粘連或連接。就像短路一樣，這些也可能發(fā)生在生產(chǎn)過程中或焊接過程中以及其他操作過程中。振動或拉伸電路板，跌落它們或其他機械形變因素都會破壞跡線或焊點。同樣，化學(xué)或濕氣會導(dǎo)致焊料或金屬部件磨損，從而導(dǎo)致組件引線斷裂。


問題三：元器件的松動或錯位


在回流焊過程中，小部件可能浮在熔融焊料上并最終脫離目標(biāo)焊點。移位或傾斜的可能原因包括由于電路板支撐不足，回流爐設(shè)置，焊膏問題，人為錯誤等引起焊接PCB板上元器件的振動或彈跳。


問題四：焊接問題

以下是由于不良的焊接做法而引起的一些問題：

受干擾的焊點：由于外界擾動導(dǎo)致焊料在凝固之前移動。這與冷焊點類似，但原因不同，可以通過重新加熱進行矯正，并保證焊點在冷卻時而不受外界干擾。
冷焊：這種情況發(fā)生在焊料不能正確熔化時，導(dǎo)致表面粗糙和連接不可靠。由于過量的焊料阻止了完全熔化，冷焊點也可能發(fā)生。補救措施是重新加熱接頭并去除多余的焊料。

焊錫橋：當(dāng)焊錫交叉并將兩條引線物理連接在一起時會發(fā)生這種情況。這些有可能形成意想不到的連接和短路，可能會導(dǎo)致組件燒毀或在電流過高時燒斷走線。

焊盤：引腳或引線潤濕不足。太多或太少的焊料。由于過熱或粗糙焊接而被抬高的焊盤。

?深圳市賽孚電路科技有限公司成立于2011年，公司由多名電路板行業(yè)的專家級人士創(chuàng)建，是國內(nèi)專業(yè)高效的PCB/FPC快件服務(wù)商之一。 ? 公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)控制、計算機應(yīng)用、航空航天、軍工、醫(yī)療、測試儀器、電源等各個領(lǐng)域。我們的產(chǎn)品包括：高多層PCB、HDI PCB、PCB高頻板、軟硬結(jié)合板、FPC等特種高難度電路板，專注于多品種，中小批量領(lǐng)域。我們的客戶分布全球各地，目前外銷訂單占比70%以上。

PCB失效分析技術(shù)及部分案例

作為各種元器件的載體與電路信號傳輸?shù)臉屑~，PCB已經(jīng)成為電子信息產(chǎn)品的最為重要而關(guān)鍵的部分，其質(zhì)量的好壞與可靠性水平?jīng)Q定了整機設(shè)備的質(zhì)量與可靠性。但是由于成本以及技術(shù)的原因，PCB在生產(chǎn)和應(yīng)用過程中出現(xiàn)了大量的失效問題。

? ?深圳市賽孚電路科技有限公司成立于2011年，公司由多名電路板行業(yè)的專家級人士創(chuàng)建，是國內(nèi)專業(yè)高效的PCB/FPC快件服務(wù)商之一。公司成立以來，一直專注樣品，中小批量領(lǐng)域?？焖俚慕桓兑约斑^硬的產(chǎn)品品質(zhì)贏得了國內(nèi)外客戶的信任。公司是廣東電路板行業(yè)協(xié)會會員企業(yè)，是深圳高新技術(shù)認證企業(yè)。擁有完善的質(zhì)量管理體系，先后通過了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS認證。公司目前擁有員工300余人，廠房面積9000平米，月出貨品種6000種以上，年生產(chǎn)能力為150000平方米。

對于這種失效問題，我們需要用到一些常用的失效分析技術(shù)，來使得PCB在制造的時候質(zhì)量和可靠性水平得到一定的保證，本文總結(jié)了十大失效分析技術(shù)，供參考借鑒。

1.外觀檢查

外觀檢查就是目測或利用一些簡單儀器，如立體顯微鏡、金相顯微鏡甚至放大鏡等工具檢查PCB的外觀，尋找失效的部位和相關(guān)的物證，主要的作用就是失效定位和初步判斷PCB的失效模式。外觀檢查主要檢查PCB的污染、腐蝕、爆板的位置、電路布線以及失效的規(guī)律性、如是批次的或是個別，是不是總是集中在某個區(qū)域等等。另外，有許多PCB的失效是在組裝成PCBA后才發(fā)現(xiàn)，是不是組裝工藝過程以及過程所用材料的影響導(dǎo)致的失效也需要仔細檢查失效區(qū)域的特征。

2.切片分析

切片分析就是通過取樣、鑲嵌、切片、拋磨、腐蝕、觀察等一系列手段和步驟獲得PCB橫截面結(jié)構(gòu)的過程。通過切片分析可以得到反映PCB（通孔、鍍層等）質(zhì)量的微觀結(jié)構(gòu)的豐富信息，為下一步的質(zhì)量改進提供很好的依據(jù)。但是該方法是破壞性的，一旦進行了切片，樣品就必然遭到破壞；同時該方法制樣要求高，制樣耗時也較長，需要訓(xùn)練有素的技術(shù)人員來完成。要求詳細的切片作業(yè)過程，可以參考IPC的標(biāo)準(zhǔn)IPC-TM-650 2.1.1和IPC-MS-810規(guī)定的流程進行。

深圳市賽孚電路科技有限公司成立于2011年， 公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)控制、計算機應(yīng)用、航空航天、軍工、醫(yī)療、測試儀器、電源等各個領(lǐng)域。我們的產(chǎn)品包括：高多層PCB、HDI PCB、PCB高頻板、軟硬結(jié)合板、FPC等特種高難度電路板，專注于多品種，中小批量領(lǐng)域。我們的客戶分布全球各地，目前外銷訂單占比70%以上。



PCB失效分析技術(shù)方法（續(xù)）

3.掃描聲學(xué)顯微鏡

目前用于電子封裝或組裝分析的主要是C模式的超聲掃描聲學(xué)顯微鏡，它是利用高頻超聲波在材料不連續(xù)界面上反射產(chǎn)生的振幅及位相與極性變化來成像，其掃描方式是沿著Z軸掃描X-Y平面的信息。因此，掃描聲學(xué)顯微鏡可以用來檢測元器件、材料以及PCB與PCBA內(nèi)部的各種缺陷，包括裂紋、分層、夾雜物以及空洞等。如果掃描聲學(xué)的頻率寬度足夠的話，還可以直接檢測到焊點的內(nèi)部缺陷。典型的掃描聲學(xué)的圖像是以紅色的警示色表示缺陷的存在，由于大量塑料封裝的元器件使用在SMT工藝中，由有鉛轉(zhuǎn)換成無鉛工藝的過程中，大量的潮濕回流敏感問題產(chǎn)生，即吸濕的塑封器件會在更高的無鉛工藝溫度下回流時出現(xiàn)內(nèi)部或基板分層開裂現(xiàn)象，在無鉛工藝的高溫下普通的PCB也會常常出現(xiàn)爆板現(xiàn)象。此時，掃描聲學(xué)顯微鏡就凸現(xiàn)其在多層高密度PCB無損探傷方面的特別優(yōu)勢。而一般的明顯的爆板則只需通過目測外觀就能檢測出來。

4.X射線透視檢查

對于某些不能通過外觀檢查到的部位以及PCB的通孔內(nèi)部和其他內(nèi)部缺陷，只好使用X射線透視系統(tǒng)來檢查。X光透視系統(tǒng)就是利用不同材料厚度或是不同材料密度對X光的吸濕或透過率的不同原理來成像。 該技術(shù)更多地用來檢查PCBA焊點內(nèi)部的缺陷、通孔內(nèi)部缺陷和高密度封裝的BGA或CSP器件的缺陷焊點的定位。目前的工業(yè)X光透視設(shè)備的分辨率可以達到一個微米以下，并正由二維向三維成像的設(shè)備轉(zhuǎn)變，甚至已經(jīng)有五維（5D）的設(shè)備用于封裝的檢查，但是這種5D的X光透視系統(tǒng)非常貴重，很少在工業(yè)界有實際的應(yīng)用。

PCB失效分析技術(shù)方法（接上）

5.掃描電子顯微鏡分析

掃描電子顯微鏡（SEM）是進行失效分析的一種最有用的大型電子顯微成像系統(tǒng)，其工作原理是利用陰極發(fā)射的電子束經(jīng)陽極加速，由磁透鏡聚焦后形成一束直徑為幾十至幾千埃（A）的電子束流，在掃描線圈的偏轉(zhuǎn)作用下，電子束以一定時間和空間順序在試樣表面作逐點式掃描運動，這束高能電子束轟擊到樣品表面上會激發(fā)出多種信息，經(jīng)過收集放大就能從顯示屏上得到各種相應(yīng)的圖形。激發(fā)的二次電子產(chǎn)生于樣品表面5~10nm范圍內(nèi)，因而，二次電子能夠較好的反映樣品表面的形貌，所以最常用作形貌觀察；而激發(fā)的背散射電子則產(chǎn)生于樣品表面100~1000nm范圍內(nèi)，隨著物質(zhì)原子序數(shù)的不同而發(fā)射不同特征的背散射電子，因此背散射電子圖象具有形貌特征和原子序數(shù)判別的能力，也因此，背散射電子像可反映化學(xué)元素成分的分布?，F(xiàn)時的掃描電子顯微鏡的功能已經(jīng)很強大，任何精細結(jié)構(gòu)或表面特征均可放大到幾十萬倍進行觀察與分析。


在PCB或焊點的失效分析方面，SEM主要用來作失效機理的分析，具體說來就是用來觀察焊盤表面的形貌結(jié)構(gòu)、焊點金相組織、測量金屬間化物、可焊性鍍層分析以及做錫須分析測量等。與光學(xué)顯微鏡不同，掃描電鏡所成的是電子像，因此只有黑白兩色，并且掃描電鏡的試樣要求導(dǎo)電，對非導(dǎo)體和部分半導(dǎo)體需要噴金或碳處理，否則電荷聚集在樣品表面就影響樣品的觀察。此外，掃描電鏡圖像景深遠遠大于光學(xué)顯微鏡，是針對金相結(jié)構(gòu)、顯微斷口以及錫須等不平整樣品的重要分析方法。



6.X射線能譜分析

上面所說的掃描電鏡一般都配有X射線能譜儀。當(dāng)高能的電子束撞擊樣品表面時，表面物質(zhì)的原子中的內(nèi)層電子被轟擊逸出，外層電子向低能級躍遷時就會激發(fā)出特征X射線，不同元素的原子能級差不同而發(fā)出的特征X射線就不同，因此，可以將樣品發(fā)出的特征X射線作為化學(xué)成分分析。同時按照檢測X射線的信號為特征波長或特征能量又將相應(yīng)的儀器分別叫波譜分散譜儀（簡稱波譜儀，WDS）和能量分散譜儀（簡稱能譜儀，EDS），波譜儀的分辨率比能譜儀高，能譜儀的分析速度比波譜儀快。由于能譜儀的速度快且成本低，所以一般的掃描電鏡配置的都是能譜儀。



隨著電子束的掃描方式不同，能譜儀可以進行表面的點分析、線分析和面分析，可得到元素不同分布的信息。點分析得到一點的所有元素；線分析每次對指定的一條線做一種元素分析，多次掃描得到所有元素的線分布；面分析對一個指定面內(nèi)的所有元素分析，測得元素含量是測量面范圍的平均值。



在PCB的分析上，能譜儀主要用于焊盤表面的成分分析，可焊性不良的焊盤與引線腳表面污染物的元素分析。能譜儀的定量分析的準(zhǔn)確度有限，低于0.1%的含量一般不易檢出。能譜與SEM結(jié)合使用可以同時獲得表面形貌與成分的信息，這是它們應(yīng)用廣泛的原因所在。


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盲埋孔板件疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

1 對于芯板厚度對所有用0.10mm芯板、孔徑在0.25mm以下的一階盲孔，使用100um的RCC，對所有用0.13mm芯板、孔徑在0.25mm以下的盲孔，建議客戶采用100T的RCC

2 對于N+結(jié)構(gòu)的盲埋孔板件，疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)遵循厚度一致或相近（厚度差小于0.20mm），當(dāng)N或M層疊層結(jié)構(gòu)中介質(zhì)層厚度≥0.40mm，應(yīng)采用內(nèi)層芯板代替，對于多次壓合的盲埋孔板件，工程在設(shè)計時必須考慮最后一次壓合厚度的匹配性。

3 對于盲埋孔電鍍控制銅厚請工程備注：平均20um，單點大于18um。

4對于常規(guī)FR4材料，如果單張芯板沒有盲埋孔結(jié)構(gòu)，不可以使用芯板直接壓合方式進行疊層設(shè)計，應(yīng)采用PP+內(nèi)層芯板方式設(shè)計

5 對于二階HDI流程的板件外層必須采用負片電鍍工藝。（即：外層電鍍采用負片電鍍、外層圖形采用負片工藝，采用內(nèi)層蝕刻線加工外層線路）
6、對于存在多次壓合板件內(nèi)層芯板預(yù)放比例相關(guān)規(guī)定參照《HDI、機械盲埋孔預(yù)放比例事宜》。
7.對于采用PP+內(nèi)層芯板壓合方式的內(nèi)層板，板件有盲埋孔設(shè)計與表面銅厚要求完成1OZ銅厚的用12um銅箔或12um銅箔的RCC，在負片電鍍后即可達到要求；
9.對內(nèi)層要求完成HOZ銅厚用12um銅箔或12um銅箔的RCC，走內(nèi)層電鍍孔工藝，然后走負片工藝蝕刻。
10.板件沒有盲埋孔只有銅厚要求的板件，直接用客戶所需的銅箔厚度加工即可，不需進行沉銅、電鍍加工流程。
11.對于芯板直接壓合的板件，如板件需要進行電鍍流程，內(nèi)層芯板盡量采用陰陽銅結(jié)構(gòu)。
12.對于多次壓合板件外層補償請參照《盲孔板外層線路補償?shù)难a充規(guī)定》。
13.對所有類型的鍍孔工藝（通孔、盲孔、埋孔等），不分板厚、孔徑，鍍孔菲林焊盤大小統(tǒng)一為：鉆刀直徑+3mil（即在單邊加大1.5mil）。
14.二階HDI板件不可以含有外層表面處理方式為全板鍍金（水金）、金屬化包邊、金屬化槽孔、負焊盤工藝，如有以上要求請溝通。


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