賽孚電路板,四層PCB定制

賽孚電路板,四層PCB定制

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，是國內專業(yè)高效的HDI PCB/軟硬結合板服務商之一。

線路板中無論剛性、撓性、剛撓結合多層板,以及用于IC封裝基板的模組基板,為高端電子設備做出巨大貢獻。線路板行業(yè)在電子互連技術中占有重要地位。

HDI板,是指High Density Interconnect,即高密度互連板,是PCB行業(yè)在20世紀末發(fā)展起來的一門較新的技術。就是采用增層法及微盲埋孔所制造的多層板。

微孔：在PCB中,直徑小于6mil（150um）的孔被稱為微孔。

埋孔：BuriedViaHole,埋在內層的孔,在成品看不到,主要用于內層線路的導通,可以減少信號受干擾的幾率,保持傳輸線特性阻抗的連續(xù)性。由于埋孔不占PCB的表面積,所以可在PCB表面放置更多元器件。

盲孔：Blind Via,連接表層和內層而不貫通整版的導通孔。

傳統的PCB板的鉆孔由于受到鉆刀影響,當鉆孔孔徑達到0.15mm時,成本已經非常高,且很難再次改進。而HDI板的鉆孔不再依賴于傳統的機械鉆孔,而是利用激光鉆孔技術（所以有時又被稱為鐳射板。）

HDI板的鉆孔孔徑一般為3-5mil(0.076-0.127mm),線路寬度一般為3-4mil(0.076-0.10mm),焊盤的尺寸可以大幅度的減小所以單位面積內可以得到更多的線路分布,高密度互連由此而來。

HDI技術的出現,適應并推進了FPC/PCB行業(yè)的發(fā)展。使得在HDI板內可以排列上更加密集的BGA、QFP等。目前HDI技術已經得到廣泛地運用,其中1階的HDI已經廣泛運用于擁有0.5PITCH的BGA的PCB制作中。

HDI技術的發(fā)展推動著芯片技術的發(fā)展,芯片技術的發(fā)展也反過來推動HDI技術的提高與進步。

材料的分類
1、銅箔：導電圖形構成的基本材料
2、芯板(CORE)：線路板的骨架,雙面覆銅的板子,即可用于內層制作的雙面板。
3、半固化片(Prepreg):多層板制作不可缺少的材料,芯板與芯板之間的粘合劑,同時起到絕緣的作用。
4、阻焊油墨：對板子起到防焊、絕緣、防腐蝕等作用。
5、字符油墨：標示作用。
6、表面處理材料：包括鉛錫合金、鎳金合金、銀、OSP等等。

當前對應HDI多層板技術進步的基板材料及所用環(huán)氧樹脂的重點發(fā)展課題。HDI多層板技術發(fā)展在未來幾年內的發(fā)展重點是：導電電路寬度/間距更加微細化、導通孔更加微小化、基板的絕緣層更加薄型化。

這一發(fā)展趨勢給基板材料制造業(yè)提出了以下兩大方面的重要課題：如何在HDI多層板的窄間距、微孔化不斷深入發(fā)展的情況下,保證它的基板絕緣可靠性、通孔可靠性；如何實現高性能CCL的更加薄型化。

第一方面課題歸結為基板材料的可靠性問題,它由CCL基本性能(包括耐熱性、耐離子遷移性、耐濕性、耐TCP性、介電性等)與基板加工性(微孔加工性、電鍍加工性)兩方面性能的綜合體現,而所提及的CCL各方面具體性能都是與CCL用樹脂性能相關。

所謂與樹脂的相關性,就是環(huán)氧樹脂應達到3個層的要求：要實現對樹脂所需的性能指標；要在一些條件變化下確保這些性能的穩(wěn)定；要有與其它高性能樹脂的共存性好(即互溶性、或反應性、或聚合物合金性好)。


實現CCL薄型化中對其所用的環(huán)氧樹脂性能要求的技術含量較高。CCL薄型化技術主要是要解決板的剛性提高(便于工藝操作性,保證機械強度等)、翹曲變形減小的突出問題,薄型化CCL在工藝研發(fā)中,除了在半固化片加工工藝上需要有所改進、創(chuàng)新外,于樹脂組成和增強材料技術也是十分關鍵的方面。

臺灣媒體報道,因為目前全球 HDI 板供應短缺,蘋果公司已經決定買下欣興電子（Unimicron）全部產能的 HDI 板。

作為蘋果的供應商,雖然要承擔一定的風險,但因為獲利也很多,所以業(yè)界也十分關心蘋果訂單的流向,特別是蘋果 A 系列芯片訂單的動向。


去年欣興電子方面表示,為了滿足蘋果訂單 2015 年他們的資本支出將增長至 106.7 億新臺幣（約合 3.41 億美元）,以提高生產能力。自松下電子退出 PCB 行業(yè)之后,欣興電子就變成全球最大的 HDI 生產商,去年他們重回蘋果供應鏈之中。

另外欣興的球門陣列（BGA）覆晶（Flip Chip）技術獲得英特爾的認證,所以目前他們也是英特爾的供應商。其他方面,可成科技今年可能獲得蘋果 iPhone 13% 的金屬外殼訂單。消息表示,蘋果外殼供應商 Zeniya 遭遇財政和生產問題,可成科技可能因此獲得蘋果訂單。
? ?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，是國內專業(yè)高效的HDI PCB/軟硬結合板服務商之一。公司成立以來，一直專注樣品，中小批量領域?？焖俚慕桓兑约斑^硬的產品品質贏得了國內外客戶的信任。公司是廣東電路板行業(yè)協會會員企業(yè)，是深圳高新技術認證企業(yè)。擁有完善的質量管理體系，先后通過了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS認證。

PCB多層板表面處理方式

1.熱風整平涂布在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。熱風焊料和銅在結合處形成銅 - 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.化學鍍銀沉積在OSP與化學鍍鎳/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鍍鎳/浸金的所有良好的物理強度；

5.在PCB多層板表面導體上鍍鎳金,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,電鍍鎳金熱風整平,重鎳和金熱風平整。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,但應該注意的是,長期緩慢的變化將導致巨大的變化。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，是國內專業(yè)高效的PCB/FPC快件服務商之一。公司成立以來，一直專注樣品，中小批量領域?？焖俚慕桓兑约斑^硬的產品品質贏得了國內外客戶的信任。公司是廣東電路板行業(yè)協會會員企業(yè)，是深圳高新技術認證企業(yè)。擁有完善的質量管理體系，先后通過了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS認證。

在PCB板的設計和制作過程中，工程師不僅需要防止PCB板在制造加工時出現意外，還需要避免設計失誤的問題出現。本文就這些常見的PCB問題進行匯總和分析，希望能夠對大家的設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，是焊墊設計不當，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零件方向的設計不適當，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，化學或濕氣會導致焊料或金屬部件磨損，從而導致組件引線斷裂。


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，是國內專業(yè)高效的PCB/FPC快件服務商之一。 ? 公司產品廣泛應用于通信、工業(yè)控制、計算機應用、航空航天、軍工、醫(yī)療、測試儀器、電源等各個領域。我們的產品包括：高多層PCB、HDI PCB、PCB高頻板、軟硬結合板、FPC等特種高難度電路板，專注于多品種，中小批量領域。我們的客戶分布全球各地，目前外銷訂單占比70%以上。

如果數字邏輯電路的頻率達到或者超過45MHZ~50MHZ,而且工作在這個頻率之上的電路已經占到了整個電子系統一定的份量(比如說1/3),通常就稱為高頻電路。高頻電路設計是一個非常復雜的設計過程,其布線對整個設計至關重要!



【第一招】多層板布線



高頻電路往往集成度較高,布線密度大,采用多層板既是布線所必須,也是降低干擾的有效手段。在PCB Layout階段,合理的選擇一定層數的印制板尺寸,能充分利用中間層來設置屏蔽,更好地實現就近接地,并有效地降低寄生電感和縮短信號的傳輸長度,同時還能大幅度地降低信號的交叉干擾等,所有這些方法都對高頻電路的可靠性有利。



有資料顯示,同種材料時,四層板要比雙面板的噪聲低20dB。但是,同時也存在一個問題,PCB半層數越高,制造工藝越復雜,單位成本也就越高,這就要求我們在進行PCB Layout時,除了選擇合適的層數的PCB板,還需要進行合理的元器件布局規(guī)劃,并采用正確的布線規(guī)則來完成設計。


【第二招】高速電子器件管腳間的引線彎折越少越好

高頻電路布線的引線最好采用全直線,需要轉折,可用45度折線或者圓弧轉折,這種要求在低頻電路中僅僅用于提高銅箔的固著強度,而在高頻電路中,滿足這一要求卻可以減少高頻信號對外的發(fā)射和相互間的耦合。


【第三招】高頻電路器件管腳間的引線越短越好

信號的輻射強度是和信號線的走線長度成正比的,高頻的信號引線越長,它就越容易耦合到靠近它的元器件上去,所以對于諸如信號的時鐘、晶振、DDR的數據、LVDS線、USB線、HDMI線等高頻信號線都是要求盡可能的走線越短越好。


【第四招】高頻電路器件管腳間的引線層間交替越少越好

所謂“引線的層間交替越少越好”是指元件連接過程中所用的過孔(Via)越少越好。據側,一個過孔可帶來約0.5pF的分布電容,減少過孔數能顯著提高速度和減少數據出錯的可能性。


【第五招】注意信號線近距離平行走線引入的“串擾”

高頻電路布線要注意信號線近距離平行走線所引入的“串擾”,串擾是指沒有直接連接的信號線之間的耦合現象。由于高頻信號沿著傳輸線是以電磁波的形式傳輸的,信號線會起到天線的作用,電磁場的能量會在傳輸線的周圍發(fā)射,信號之間由于電磁場的相互耦合而產生的不期望的噪聲信號稱為串擾(Crosstalk)。



PCB板層的參數、信號線的間距、驅動端和接收端的電氣特性以及信號線端接方式對串擾都有一定的影響。所以為了減少高頻信號的串擾,在布線的時候要求盡可能的做到以下幾點：


在布線空間允許的條件下,在串擾較嚴重的兩條線之間插入一條地線或地平面,可以起到隔離的作用而減少串擾。


當信號線周圍的空間本身就存在時變的電磁場時,若無法避免平行分布,可在平行信號線的反面布置大面積“地”來大幅減少干擾。


在布線空間許可的前提下,加大相鄰信號線間的間距,減小信號線的平行長度,時鐘線盡量與關鍵信號線垂直而不要平行。


如果同一層內的平行走線幾乎無法避免,在相鄰兩個層,走線的方向務必卻為相互垂直。


在數字電路中,通常的時鐘信號都是邊沿變化快的信號,對外串擾大。所以在設計中,時鐘線宜用地線包圍起來并多打地線孔來減少分布電容,從而減少串擾。


對高頻信號時鐘盡量使用低電壓差分時鐘信號并包地方式,需要注意包地打孔的完整性。


閑置不用的輸入端不要懸空,而是將其接地或接電源(電源在高頻信號回路中也是地),因為懸空的線有可能等效于發(fā)射天線,接地就能抑制發(fā)射。實踐證明,用這種辦法消除串擾有時能立即見效。


【第六招】集成電路塊的電源引腳增加高頻退藕電容

每個集成電路塊的電源引腳就近增一個高頻退藕電容。增加電源引腳的高頻退藕電容,可以有效地抑制電源引腳上的高頻諧波形成干擾。


【第七招】高頻數字信號的地線和模擬信號地線做隔離

模擬地線、數字地線等接往公共地線時要用高頻扼流磁珠連接或者直接隔離并選擇合適的地方單點互聯。高頻數字信號的地線的地電位一般是不一致的,兩者直接常常存在一定的電壓差,而且,高頻數字信號的地線還常常帶有非常豐富的高頻信號的諧波分量,當直接連接數字信號地線和模擬信號地線時,高頻信號的諧波就會通過地線耦合的方式對模擬信號進行干擾。



所以通常情況下,對高頻數字信號的地線和模擬信號的地線是要做隔離的,可以采用在合適位置單點互聯的方式,或者采用高頻扼流磁珠互聯的方式。


【第八招】避免走線形成的環(huán)路

各類高頻信號走線盡量不要形成環(huán)路,若無法避免則應使環(huán)路面積盡量小。


【第九招】必須保證良好的信號阻抗匹配

信號在傳輸的過程中,當阻抗不匹配的時候,信號就會在傳輸通道中發(fā)生信號的反射,反射會使合成信號形成過沖,導致信號在邏輯門限附近波動。


消除反射的根本辦法是使傳輸信號的阻抗良好匹配,由于負載阻抗與傳輸線的特性阻抗相差越大反射也越大,所以應盡可能使信號傳輸線的特性阻抗與負載阻抗相等。同時還要注意PCB上的傳輸線不能出現突變或拐角,盡量保持傳輸線各點阻抗連續(xù),否則在傳輸線各段之間也將會出現反射。這就要求在進行高速PCB布線時,必須要遵守以下布線規(guī)則：


USB布線規(guī)則：要求USB信號差分走線,線寬10mil,線距6mil,地線和信號線距6mil。


HDMI布線規(guī)則：要求HDMI信號差分走線,線寬10mil,線距6mil,每兩組HDMI差分信號對的間距超過20mil。


LVDS布線規(guī)則要求LVDS信號差分走線,線寬7mil,線距6mil,目的是控制HDMI的差分信號對阻抗為100+-15%歐姆DDR布線規(guī)則。DDR1走線要求信號盡量不走過孔,信號線等寬,線與線等距,走線必須滿足2W原則,以減少信號間的串擾,對DDR2及以上的高速器件,還要求高頻數據走線等長,以保證信號的阻抗匹配。


【第十招】保持信號傳輸的完整性

保持信號傳輸的完整性,防止由于地線分割引起的“地彈現象”。


? ?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，是國內專業(yè)高效的PCB/FPC快件服務商之一。公司成立以來，一直專注樣品，中小批量領域?？焖俚慕桓兑约斑^硬的產品品質贏得了國內外客戶的信任。公司是廣東電路板行業(yè)協會會員企業(yè)，是深圳高新技術認證企業(yè)。擁有完善的質量管理體系，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，年生產能力為150000平方米。

PCB失效分析技術方法（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，其工作原理是利用陰極發(fā)射的電子束經陽極加速，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，經過收集放大就能從顯示屏上得到各種相應的圖形。激發(fā)的二次電子產生于樣品表面5~10nm范圍內，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)的背散射電子則產生于樣品表面100~1000nm范圍內，隨著物質原子序數的不同而發(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判別的能力，也因此，背散射電子像可反映化學元素成分的分布?，F時的掃描電子顯微鏡的功能已經很強大，任何精細結構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構、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電，對非導體和部分半導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顯微鏡，是針對金相結構、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。當高能的電子束撞擊樣品表面時，表面物質的原子中的內層電子被轟擊逸出，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確度有限，低于0.1%的含量一般不易檢出。能譜與SEM結合使用可以同時獲得表面形貌與成分的信息，這是它們應用廣泛的原因所在。


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