盲埋孔电路板加工
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面议
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。
常用的高速板材(厂家)
1、罗杰斯Rogers
RO4003、RO3003、RO4350、RO5880等。
RO3000系列:基于陶瓷填充的PTFE电路材料,型号有:RO3003、RO3006、RO3010、RO3035高频层压板。
RT6000系列:基于陶瓷填充的PTFE电路材料,为需要高介电常数的电子电路和微波电路而设计的,型号有:RT6006介电常数6.15,RT6010介电常数10.2。
TMM系列:基于陶瓷、碳氢化合物、热固型聚合物的复合材料,型号:TMM3 、TMM4、TMM6、TMM10、TMM10i、TMM13i。等等
2、泰康利Taconic
TLX系列,TLY系列等
3、松下Panasonic
Megtron4、Megtron6等
4、Isola
FR408HR、IS620、IS680等
5、依用途分
FR408HR、IS620、IS680等
6、Nelco
N4000-13、N4000-13EPSI等
7、台耀TUC
Tuc862、872SLK、883、933等
东莞生益、泰州旺灵、泰兴微波、常州中英等。
当然还有很多其他高频板材未一一列出。其中,Arlon(已被罗杰斯收购,也是老品牌射频微波板厂)。
如何选择高频高速板材
选择PCB板材在满足设计需求、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佳化。
抗ESD的PCB布局与布线设计
尽可能使用多层PCB板结构,在PCB板内层布置的电源和地平面。采用旁路和退耦电容。尽量将每一个信号层都紧靠一个电源层或地线层,对于顶层和底层表面都有元器件、具有很短连接线以及许多填充地的高密度PCB,可以考虑使用内层走线。
确保每一个功能电路和各功能电路之间的元器件布局尽可能紧凑,对易受ESD影响的电路或敏感元器件,应该放在靠近PCB板中心的区域,这样其它的电路可以为它们提供一定的屏蔽作用。在能被ESD直接击中的区域,每一个信号线附近都要布一条地线。
在ESD容易进入的设备I/0接口处以及人手经常需要触摸或操作的位置,比如复位键、通讯口、开/关机键、功能按键等。通常在接收端放置瞬态保护器、串联电阻或磁珠。
要确保信号线尽可能短,信号线的长度大于12inch(30cm)时,一定要平行布一条地线。
确保信号线和相应回路之间的环路面积尽可能小,对于长信号每隔几厘米或几英寸调换信号线和地线的位置来减小环路面积。
确保电源和地之间的环路面积尽可能小,在靠近集成电路芯片(IC)每一个电源管脚的地方放置一个高频电容。
在可能的情况下,要用地填充未使用的区域,每隔<2inch(5cm)距离将所有层的填充地连起来。
电源或地平面上开口长度超过8mm时,要用窄的导线将开口两侧连接起来。
复位线、中断信号线、或者边沿触发信号线不能布置在靠近PCB板边沿的地方。
在PCB板的整个外围四周布置环形地通路,尽可能使所有层的环形地宽度大于100mil。每隔500mil用过孔将所有层的环形地连接起来,信号线距离环形地>20mil(0.5mm)。
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顶层和底层为主,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,在设计上,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有机膜。
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(一般是第二层或者倒数第二层);
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。
FPC挠性印制电路板加工工艺知识
一、FPC挠性印制电路板概述
印制电路板是电子行业的基础产品,广泛应用于通讯设备、计算机、汽车电子和工业装备及各种家用电器等电子产品,其主要功能是支撑电路元件和互连电路元件。FPC挠性印制电路板是印制电路板中一个大类,如图1、图2。根据FPC挠性印制电路板的结构,按导体层数可分为单面板、双面板、多层板。
1、FPC柔性电路板的挠曲性和可靠性
目前FPC柔性电路板有:单面、双面、多层柔性板和刚柔性板四种。
①单面柔性板是成本低,当对电性能要求不高的印制板。在单面布线时,应当选用单面柔性板。其具有一层化学蚀刻出的导电图形,在柔性绝缘基材面上的导电图形层为压延铜箔。绝缘基材可以是聚酰亚胺,聚对苯二甲酸乙二醇酯,芳酰胺纤维酯和聚氯乙烯。
②双面柔性板是在绝缘基膜的两面各有一层蚀刻制成的导电图形。金属化孔将绝缘材料两面的图形连接形成导电通路,以满足挠曲性的设计和使用功能。而覆盖膜可以保护单、双面导线并指示元件安放的位置。
③多层柔性板是将3层或更多层的单面或双面FPC柔性电路板层压在一起,通过钻孑L、电镀形成金属化孔,在不同层间形成导电通路。这样,不需采用复杂的焊接工艺。多层电路在更高可靠性,更好的热传导性和更方便的装配性能方面具有的功能差异。在设计布局时,应当考虑到装配尺寸、层数与挠性的相互影响。
④传统的刚柔性板是由刚性和柔性基板有选择地层压在一起组成的。结构紧密,以金属化孑L形成导电连接。如果一个印制板正、反面都有元件,刚柔性板是一种很好的选择。但如果所有的元件都在一面的话,选用双面柔性板,并在其背面层压上一层FR4增强材料,会更经济。
⑤混合结构的FPC柔性电路板是一种多层板,导电层由不同金属构成。一个8层板使用FR-4作为内层的介质,使用聚酰亚胺作为外层的介质,从主板的三个不同方向伸出引线,每根引线由不同的金属制成。康铜合金、铜和金分别作立的引线。这种混合结构大多用在电信号转换与热量转换的关系及电性能比较苛刻的低温情况下,是惟一可行的解决方法。
可通过内连设计的方便程度和总成本进行评价,以达到佳的性能价格比。
2、FPC柔性电路板的经济性
如果电路设计相对简单,总体积不大,而且空间适宜,传统的内连方式大多要便宜很多。如果线路复杂,处理许多信号或者有特殊的电学或力学性能要求,FPC柔性电路板是一种较好的设计选择。当应用的尺寸和性能超出刚性电路的能力时,柔性组装方式是经济的。在一张薄膜上可制成内带5mil通孔的12mil焊盘及3mil线条和间距的FPC柔性电路板。因此,在薄膜上直接贴装芯片更为可靠。因为不含可能是离子钻污源的阻燃剂。这些薄膜可能具有防护性,并在较高的温度下固化,得到较高的玻璃化温度。柔性材料比起刚性材料节省成本的原因是免除了接插件。
高成本的原材料是FPC柔性电路板价格居高的主要原因。原材料的价格差别较大,成本低的聚酯FPC柔性电路板所用原材料的成本是刚性电路所用原材料的1.5倍;的聚酰亚胺FPC柔性电路板则高达4倍或更高。同时,材料的挠性使其在制造过程中不易进行自动化加工处理,从而导致产量下降;在后的装配过程中易出现缺陷,这些缺陷包括剥下挠性附件、线条断裂。当设计不适合应用时,这类情况更容易发生。在弯曲或成型引起的高应力下,常常需选择增强材料或加固材料。尽管其原料成本高,制造麻烦,但是可折叠、可弯曲以及多层拼板功能,会使整体组件尺寸减小,所用材料随之减少,使总的组装成本降低。
FPC柔性电路板产业正处于规模小但迅猛发展之中。聚合物厚膜法是一种、低成本的生产工艺。该工艺在廉价的柔性基材上,选择性地网印导电聚合物油墨。其代表性的柔性基材为PET。聚合物厚膜法导体包括丝印金属填料或碳粉填料。聚合物厚膜法本身很清洁,使用无铅的SMT胶黏剂,不必蚀刻。因其使用加成工艺且基材成本低,聚合物厚膜法电路是铜聚酰亚胺薄膜电路价格的1/10;是刚性电路板价格的1/2~1/3。聚合物厚膜法尤其适用于设备的控制面板。在移动电话和其他的便携产品上,聚合物厚膜法适合将印制电路主板上的元件、开关和照明器件转变成聚合物厚膜法电路。既节省成本,又减少能源消耗。
一般说来,FPC柔性电路板的确比刚性电路的花费大,成本较高。柔性板在制造时,许多情况下不得不面对这样一个事实,许多的参数超出了公差范围。制造FPC柔性电路板的难处就在于材料的挠性,下面看下工艺。