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HDI板介绍
HDI板(High Density Interconnector),即高密度互连板,是使用微盲埋孔技术的一种线路分布密度比较高的电路板。HDI板有内层线路和外层线路,再利用钻孔、孔内金属化等工艺,使各层线路内部实现连结。
HDI板一般采用积层法制造,积层的次数越多,板件的技术档次越高。普通的HDI板基本上是1次积层,高阶HDI采用2次或以上的积层技术,同时采用叠孔、电镀填孔、激光直接打孔等PCB技术。
当PCB的密度增加超过八层板后,以HDI来制造,其成本将较传统复杂的压合制程来得低。HDI板有利于构装技术的使用,其电性能和讯号正确性比传统PCB更高。此外,HDI板对于射频干扰、电磁波干扰、静电释放、热传导等具有更佳的改善。
电子产品不断地向高密度、发展,所谓“高”,除了提高机器性能之外,还要缩小机器的体积。高密度集成(HDI)技术可以使终端产品设计更加小型化,同时满足电子性能和效率的更高标准。目前流行的电子产品,诸如手机、数码(摄)像机、笔记本电脑、汽车电子等,很多都是使用HDI板。随着电子产品的更新换代和市场的需求,HDI板的发展会非常迅速。
存在盲埋孔的pcb板都叫做HDI板吗
HDI板即高密度互联线路板,盲孔电镀 再二次压合的板都是HDI板,分一阶、二阶、三阶、四阶、五阶等HDI,如iPhone 6 的主板就是五阶HDI。
单纯的埋孔不一定是HDI。
HDI PCB一阶和二阶和三阶如何区分
一阶的比较简单,流程和工艺都好控制。
二阶的就开始麻烦了,一个是对位问题,一个打孔和镀铜问题。二阶的设计有多种,一种是各阶错开位置,需要连接次邻层时通过导线在中间层连通,做法相当于2个一阶HDI。
第二种是,两个一阶的孔重叠,通过叠加方式实现二阶,加工也类似两个一阶,但有很多工艺要点要特别控制,也就是上面所提的。
第三种是直接从外层打孔至第3层(或N-2层),工艺与前面有很多不同,打孔的难度也更大。
对于三阶的以二阶类推即是。
深圳市赛孚电路科技有限公司成立于2011年,公司由多名电路板行业的级人士创建,是国内的PCB/FPC快件服务商之一。公司成立以来,一直专注样品,中小批量领域。快速的交付以及过硬的产品品质赢得了国内外客户的信任。公司是广东电路板行业协会会员企业,是深圳高新技术认证企业。拥有完善的质量管理体系,先后通过了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS认证。我们的产品包括:高多层PCB、HDI PCB、PCB高频板、软硬结合板、FPC等特种高难度电路板.
为了PCB板的生产质量,厂家在生产的过程中经过了多种检测方法,每种检测方法都会针对不同的PCB板的瑕疵。主要可分为电气测试法和视觉测试法两大类。
电气测试通常采用惠斯电桥测量各测试点间的阻抗特性的方法,来检测所有通导性(即开路和短路)。视觉测试通过视觉检查电子元器件的特征以及印刷线路的 特征找出缺陷。电气测试在寻找短路或断路瑕疵时比较准确,视觉测试可以更容易侦测到导体间不正确空隙的问题,并且视觉检测一般在生产过程的早期阶段进行, 尽量找出缺陷并进行返修,以高的产品合格率。
PCB板常用检测方法如下:
1、PCB板人工目测
使用放大镜或校准的显微镜,利用操作人员视觉检查来确定电路板合不合格,并确定什么时候需进行校正操作,它是传统的检测方法。它的主 要优点是低的预先成本和没有测试夹具,而它的主要缺点是人的主观误差、长期成本较高、不连续的缺陷发觉、数据收集困难等。目前由于PCB的产量增 加,PCB上导线间距与元件体积的缩小,这个方法变得越来越不可行。
2、PCB板在线测试
通过对电性能的检测找出制造缺陷以及测试模拟、数字和混合信号的元件,以它们符合规格,己有针床式测试仪和飞针测试仪等几种测试方 法。主要优点是每个板的测试成本低、数字与功能测试能力强、快速和的短路与开路测试、编程固件、缺陷覆盖率高和易于编程等。主要缺点是,需要测试夹 具、编程与调试时间、制作夹具的成本较高,使用难度大等问题。
3、PCB板功能测试
功能系统测试是在生产线的中间阶段和末端利用的测试设备,对电路板的功能模块进行全面的测试,用以确认电路板的好坏。功能测试可以 说是早的自动测试原理,它基于特定板或特定单元,可用各种设备来完成。有终产品测试、新实体模型和堆砌式测试等类型。功能测试通常不提供用于过程改 进的脚级和元件级诊断等深层数据,而且需要设备及设计的测试流程,编写功能测试程序复杂,因此不适用于大多数电路板生产线。
4、自动光学检测
也称为自动视觉检测,是基于光学原理,综合采用图像分析、计算机和自动控制等多种技术,对生产中遇到的缺陷进行检测和处理,是较新 的确认制造缺陷的方法。AOI通常在回流前后、电气测试之前使用,提高电气处理或功能测试阶段的合格率,此时纠正缺陷的成本远远低于终测试之后进行的成 本,常达到十几倍。
5、自动X光检查
利用不同物质对X光的吸收率的不同,透视需要检测的部位,发现缺陷。主要用于检测超细间距和密度电路板以及装配工艺过程中产生 的桥接、丢片、对准不良等缺陷,还可利用其层析成像技术检测IC芯片内部缺陷。它是现时测试球栅阵列焊接质量和被遮挡的锡球的方法。主要优点是能够检 测BGA焊接质量和嵌人式元件、无夹具成本;主要缺点是速度慢、高失效率、检测返工焊点困难、高成本、和长的程序开发时间,这是较新的检测方法,还有待于 进一步研究。
6、激光检测系统
它是PCB测试技术的新发展。它利用激光束扫描印制板,收集所有测量数据,并将实际测量值与预置的合格极限值进行比较。这种技术 己经在光板上得到证实,正考虑用于装配板测试,速度己足够用于批量生产线。快速输出、不要求夹具和视觉非遮盖访问是其主要优点;初始成本高、维护和使用问 题多是其主要缺点。
7、尺寸检测
利用二次元影像测量仪,测量孔位,长宽,位置度等尺寸。由于PCB属于小薄软类型的产品,接触式的测量,很容易产生变形以致于造成测量不准确,二次元影像测量仪就成为了佳的尺寸测量仪器。思瑞测量的影像测量仪通过编程之后,能实现全自动的测量,不仅测量精度高,还大大的缩短测量时间,提高测量效率。
深圳市赛孚电路科技有限公司成立于2011年,公司由多名电路板行业的级人士创建,是国内的PCB/FPC快件服务商之一。公司成立以来,一直专注样品,中小批量领域。快速的交付以及过硬的产品品质赢得了国内外客户的信任。公司是广东电路板行业协会会员企业,是深圳高新技术认证企业。拥有完善的质量管理体系,先后通过了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS认证。公司目前拥有员工300余人,厂房面积9000平米,月出货品种6000种以上,年生产能力为150000平方米。为了满足客户多样化需求,2017年公司成立了PCBA事业部,自有SMT生产线,为客户提供PCB+SMT一站式服务。 公司一直致力于“打造中国的PCB制造企业”。注重人才培养,倡导全员“自我经营”理念,拥有一支朝气蓬勃、敬业、经验丰富的技术、生产及管理队伍;专注于PCB的工艺技术的研究与开发,努力提升公司在PCB领域内的技术水平和制造能力.
公司产品广泛应用于通信、工业控制、计算机应用、航空航天、、医疗、测试仪器、电源等各个领域。我们的产品包括:高多层PCB、HDI PCB、PCB高频板、软硬结合板、FPC等特种高难度电路板,专注于多品种,中小批量领域。我们的客户分布各地,目前外销订单占比70%以上。
HDI PCB的一阶,二阶和三阶是如何区分的?
一阶的比较简单,流程和工艺都好控制。二阶的就开始麻烦了,一个是对位问题,一个打孔和镀铜问题。二阶的设计有多种,一种是各阶错开位置,需要连接次邻层时通过导线在中间层连通,做法相当于2个一阶HDI。第二中是,两个一阶的孔重叠,通过叠加方式实现二阶,加工也类似两个一阶,但有很多工艺要点要特别控制,也就是上面所提的。第三种是直接从外层打孔至第3层(或N-2层),工艺与前面有很多不同,打孔的难度也更大。对于三阶的以二阶类推即是。
6层板中一阶,二阶是针对需要激光钻孔的板子来说的,即指HDI板。
6层一阶HDI板指 盲孔:1-2,2-5,5-6. 即1-2,5-6需激光打孔。
6层二阶HDI板指 盲孔:1-2,2-3,3-4,4-5,5-6. 即需2次激光打孔.钻3-4的埋孔,接着压合2-5,然后次钻2-3,4-5的激光孔,接着第2次压合1-6,然后第二次钻1-2,5-6的激光孔.后才钻通孔.由此可见二阶HDI板经过了两次压合,两次激光钻孔。
另外二阶HDI板还分为:错孔二阶HDI板和叠孔二阶HDI板,错孔二阶HDI板是指盲孔1-2和2-3是错开的,而叠孔二阶HDI板是指盲孔1-2和2-3叠在一起,例如:盲:1-3,3-4,4-6。
依此类推三阶,四阶......都是一样的。
几阶指压合次数。
一阶板,一次压合即成,可以想像成普通的板。
二阶板,两次压合,以盲埋孔的八层板为例,先做2-7层的板,压好,这时候2-7的通孔埋孔已经做好了,再加1层和8层压上去,打1-8的通孔,做成整板。
三阶板就比上面更复杂,先压3-6层,再加上2和7层,后加上1到8层,一共要压合三次,一般厂家做不了。
深圳市赛孚电路科技有限公司成立于2011年,公司由多名电路板行业的级人士创建,是国内的HDI PCB/FPC快件服务商之一。公司HDI板高6阶HDI研发成功, 公司产品广泛应用于通信、工业控制、计算机应用、航空航天、、医疗、测试仪器、电源等各个领域。我们的产品包括:高多层PCB、HDI PCB、PCB高频板、软硬结合板、FPC等特种高难度电路板,专注于多品种,中小批量领域。我们的客户分布各地,目前外销订单占比70%以上。
FPC生产中常用的模切辅材,看看有哪些?
生产FPC的工序繁杂,从开料钻孔到包装出货,中间所需要的工序有20多道,在这漫长的生产过程中,根据客户需求,将用到多种辅材。FPC的基材一般为双面或单面铜箔,这是整个FPC的基础,FPC的电气性能都由它决定。其他辅材只是用来辅助安装与适应使用环境。主要有下面几种:
1、FR4-质地较硬,有0.15-2.0mm的不同厚度,主要用在FPC焊接处的反面,作为加强,方便焊接稳定可靠;
FR-4是一种耐燃材料等级的代号,所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态能够自行熄灭的一种材料规格,它不是一种材料名称,而是一种材料等级,因此目般电路板所用的FR-4等级材料就有非常多的种类,但是多数都是以所谓的四功能(Tera-Function)的环氧树脂加上填充剂(Filler)以及玻璃纤维所做出的复合材料。
2、PI胶带-质地较软,可弯曲,主要用在金手指区域的加厚加强,便于插拔;
PI胶带,全名是聚酰亚胺胶带。PI胶带是以聚酰亚胺薄膜为基材,采用进口有机硅压敏胶粘剂,具有耐高低温、耐酸碱、耐溶剂、电气绝缘(H级)、防辐射等性能。适用于电子线路板波峰焊锡遮蔽、保护金手指和电器绝缘、马达绝缘,以及锂电池正负极耳固定。
3、钢片-质地硬,功能与FR4一样,用于焊接处补强,比FR4美观,可接地,硬度较FR4高;
钢片,材料为原装进口不锈钢经热处理精磨加工制成,具有精密度高、拉力度强、光洁度好、有韧性、不易折断的特点。
4、TPX阻胶膜-一款耐高温的树脂阻挡离型膜,用于线路板压合工序,经的工艺设计,可用于阻挡树脂溢出后埋孔和盲通孔的多次层压工序上,具有良好的阻胶、塞孔效果。
5、EIM电磁膜-贴于FPC表面,用于屏蔽信号干扰;
EIM电磁膜是一种通过真空溅射的方法,可以在不同衬底的(PET/PC/玻璃等)基材上镀屏蔽材料,以极低的电阻实现EMI电磁干扰屏蔽。
6、导电胶-用于钢片与FPC的连接压合,导电,可实现钢片接地功能;
导电胶是一种固化或干燥后具有一定导电性的胶粘剂。主要由树脂基体、导电粒子和分散添加剂、助剂等组成。它可以将多种导电材料连接在一起,使被连接材料间形成电的通路。在电子工业中,导电胶已成为一种的新材料。
7、3M胶纸-主要用作于0.4mm及以上厚度的FR4与FPC粘贴,以及FPC与客户产品组装固定;
FPC辅材的使用,终要根据客户的使用环境与功能要求来决定。
PCB电路板沉金与镀金工艺的区别?
镀金,一般指的是“电镀金”、“电镀镍金”、“电解金”等,有软金和硬金的区分(一般硬金是用于金手指的),原理是将镍和金(俗称金盐)溶化于化学药水中,将线路板浸在电镀缸内并接通电流而在电路板的铜箔面上生成镍金镀层,电镍金因镀层硬度高,耐磨损,不易氧化的优点在电子产品中得到广泛的应用。
沉金是通过化学氧化还原反应的方法生成一层镀层,一般厚度较厚,是化学镍金金层沉积方法的一种,可以达到较厚的金层。
沉金与镀金的区别:
1、沉金与镀金所形成的晶体结构不一样,沉金对于金的厚度比镀金要厚很多,沉金会呈金黄色,较镀金来说更黄(这是区分镀金和沉金的方法之一)。
2、沉金比镀金更容易焊接,不会造成焊接不良。
3、沉金板的焊盘上只有镍金,信号的趋肤效应是在铜层上传输,不会对信号产生影响。
4、沉金比镀金的晶体结构更致密,不易产生氧化。
5、镀金容易使金线短路。而沉金板的焊盘上只有镍金,因此不会产生金线短路。
6、沉金板的焊盘上只有镍金,因此导线电阻和铜层的结合更加牢固。
7、沉金板的平整性与使用寿命较镀金板要好。
超实用的高频PCB电路设计70问答之一
1、如何选择PCB 板材?
选择PCB板材在满足设计需求和可量产性及成本中间取得平衡点。设计需求包含电气和机构这两部分。通常在设计非常高速的 PCB 板子(大于 GHz 的频率)时这材质问题会比较重要。例如,现在常用的 FR-4 材质,在几个GHz 的频率时的介质损耗(dielectric loss)会对信号衰减有很大的影响,可能就不合用。就电气而言,要注意介电常数(dielectric constant)和介质损在所设计的频率是否合用。
2、如何避免高频干扰?
避免高频干扰的基本思路是尽量降低高频信号电磁场的干扰,也就是所谓的串扰(Crosstalk)。可用拉大高速信号和模拟信号之间的距离,或加 ground guard/shunt traces 在模拟信号旁边。还要注意数字地对模拟地的噪声干扰。
3、在高速设计中,如何解决信号的完整性问题?
信号完整性基本上是阻抗匹配的问题。而影响阻抗匹配的因素有信号源的架构和输出阻抗(output impedance),走线的特性阻抗,负载端的特性,走线的拓朴(topology)架构等。解决的方式是靠端接(termination)与调整走线的拓朴。
4、差分布线方式是如何实现的?
差分对的布线有两点要注意,一是两条线的长度要尽量一样长,另一是两线的间距(此间距由差分阻抗决定)要一直保持不变,也就是要保持平行。平行的方式有两种,一为两条线走在同一走线层(side-by-side),一为两条线走在上下相邻两层(over-under)。一般以前者 side-by-side(并排, 并肩) 实现的方式较多。
5、对于只有一个输出端的时钟信号线,如何实现差分布线?
要用差分布线一定是信号源和接收端也都是差分信号才有意义。所以对只有一个输出端的时钟信号是无法使用差分布线的。
6、接收端差分线对之间可否加一匹配电阻?
接收端差分线对间的匹配电阻通常会加, 其值应等于差分阻抗的值。这样信号质量会好些。
7、为何差分对的布线要靠近且平行?
对差分对的布线方式应该要适当的靠近且平行。所谓适当的靠近是因为这间距会影响到差分阻抗(differential impedance)的值, 此值是设计差分对的重要参数。需要平行也是因为要保持差分阻抗的一致性。若两线忽远忽近, 差分阻抗就会不一致, 就会影响信号完整性(signal integrity)及时间延迟(timing delay)。
8、如何处理实际布线中的一些理论冲突的问题
基本上, 将模/数地分割隔离是对的。 要注意的是信号走线尽量不要跨过有分割的地方(moat), 还有不要让电源和信号的回流电流路径(returning current path)变太大。
晶振是模拟的正反馈振荡电路, 要有稳定的振荡信号, 满足loop gain 与 phase 的规范, 而这模拟信号的振荡规范很容易受到干扰, 即使加 ground guard traces 可能也无法完全隔离干扰。而且离的太远,地平面上的噪声也会影响正反馈振荡电路。 所以, 一定要将晶振和芯片的距离进可能靠近。
确实高速布线与 EMI 的要求有很多冲突。但基本原则是因 EMI 所加的电阻电容或 ferrite bead, 不能造成信号的一些电气特性不符合规范。 所以, 好先用安排走线和 PCB 迭层的技巧来解决或减少 EMI的问题, 如高速信号走内层。后才用电阻电容或 ferrite bead 的方式, 以降低对信号的伤害。
9、如何解决高速信号的手工布线和自动布线之间的矛盾?
现在较强的布线软件的自动布线器大部分都有设定约束条件来控制绕线方式及过孔数目。各家 EDA公司的绕线引擎能力和约束条件的设定项目有时相差甚远。 例如, 是否有足够的约束条件控制蛇行线(serpentine)蜿蜒的方式, 能否控制差分对的走线间距等。 这会影响到自动布线出来的走线方式是否能符合设计者的想法。 另外, 手动调整布线的难易也与绕线引擎的能力有的关系。 例如, 走线的推挤能力,过孔的推挤能力, 甚至走线对敷铜的推挤能力等等。 所以, 选择一个绕线引擎能力强的布线器, 才是解决之道。
10、关于 test coupon。
test coupon 是用来以 TDR (Time Domain Reflectometer) 测量所生产的 PCB 板的特性阻抗是否满足设计需求。 一般要控制的阻抗有单根线和差分对两种情况。 所以, test coupon 上的走线线宽和线距(有差分对时)要与所要控制的线一样。 重要的是测量时接地点的位置。 为了减少接地引线(ground lead)的电感值, TDR 探棒(probe)接地的地方通常非常接近量信号的地方(probe tip), 所以, test coupon 上量测信号的点跟接地点的距离和方式要符合所用的探棒。
11、在高速 PCB 设计中,信号层的空白区域可以敷铜,而多个信号层的敷铜在接地和接电源上应如何分配?
一般在空白区域的敷铜绝大部分情况是接地。 只是在高速信号线旁敷铜时要注意敷铜与信号线的距离, 因为所敷的铜会降低一点走线的特性阻抗。也要注意不要影响到它层的特性阻抗, 例如在 dual strip line 的结构时。
12、是否可以把电源平面上面的信号线使用微带线模型计算特性阻抗?电源和地平面之间的信号是否可以使用带状线模型计算?
是的, 在计算特性阻抗时电源平面跟地平面都视为参考平面。 例如四层板: 顶层-电源层-地层-底层,这时顶层走线特性阻抗的模型是以电源平面为参考平面的微带线模型。
13、在高密度印制板上通过软件自动产生测试点一般情况下能满足大批量生产的测试要求吗?
一般软件自动产生测试点是否满足测试需求看对加测试点的规范是否符合测试机具的要求。另外,如果走线太密且加测试点的规范比较严,则有可能没办法自动对每段线都加上测试点,当然,需要手动补齐所要测试的地方。
14、添加测试点会不会影响高速信号的质量?
至于会不会影响信号质量就要看加测试点的方式和信号到底多快而定。基本上外加的测试点(不用在线既有的穿孔(via or DIP pin)当测试点)可能加在在线或是从在线拉一小段线出来。前者相当于是加上一个很小的电容在在线,后者则是多了一段分支。这两个情况都会对高速信号多多少少会有点影响,影响的程度就跟信号的频率速度和信号缘变化率(edge rate)有关。影响大小可透过仿真得知。原则上测试点越小越好(当然还要满足测试机具的要求)分支越短越好。
15、若干 PCB 组成系统,各板之间的地线应如何连接?
各个 PCB 板子相互连接之间的信号或电源在动作时,例如 A 板子有电源或信号送到 B 板子,一定会有等量的电流从地层流回到 A 板子 (此为 Kirchoff current law)。这地层上的电流会找阻抗小的地方流回去。所以,在各个不管是电源或信号相互连接的接口处,分配给地层的管脚数不能太少,以降低阻抗,这样可以降低地层上的噪声。另外,也可以分析整个电流环路,尤其是电流较大的部分,调整地层或地线的接法,来控制电流的走法(例如,在某处制造低阻抗,让大部分的电流从这个地方走),降低对其它较敏感信号的影响。
16、能介绍一些国外关于高速 PCB 设计的技术书籍和数据吗?
现在高速数字电路的应用有通信网路和计算器等相关领域。在通信网路方面,PCB 板的工作频率已达 GHz 上下,叠层数就我所知有到 40 层之多。计算器相关应用也因为芯片的进步,无论是一般的 PC 或服务器(Server),板子上的高工作频率也已经达到 400MHz (如 Rambus) 以上。因应这高速高密度走线需求,盲埋孔(blind/buried vias)、mircrovias 及 build-up 制程工艺的需求也渐渐越来越多。 这些设计需求都有厂商可大量生产。
17、两个常被参考的特性阻抗公式:
微带线(microstrip) Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] 其中,W 为线宽,T 为走线的铜皮厚度,H 为走线到参考平面的距离,Er 是 PCB 板材质的介电常数(dielectric constant)。此公式在0.1<(W/H)<2.0 及 1<(Er)<15 的情况才能应用。
带状线(stripline) Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W)]} 其中,H 为两参考平面的距离,并且走线位于两参考平面的中间。此公式在 W/H<0.35 及 T/H<0.25 的情况才能应用。
18、差分信号线中间可否加地线?
差分信号中间一般是不能加地线。因为差分信号的应用原理重要的一点便是利用差分信号间相互耦合(coupling)所带来的好处,如 flux cancellation,抗噪声(noise immunity)能力等。若在中间加地线,便会破坏耦合效应。
19、刚柔板设计是否需要设计软件与规范?国内何处可以承接该类电路板加工?
可以用一般设计 PCB 的软件来设计柔性电路板(Flexible Printed Circuit)。一样用 Gerber 格式给 FPC厂商生产。由于制造的工艺和一般 PCB 不同,各个厂商会依据他们的制造能力会对小线宽、小线距、小孔径(via)有其**。除此之外,可在柔性电路板的转折处铺些铜皮加以补强。至于生产的厂商可上网“FPC”当关键词查询应该可以找到。
20、适当选择 PCB 与外壳接地的点的原则是什么?
选择 PCB 与外壳接地点选择的原则是利用 chassis ground 提供低阻抗的路径给回流电流(returning current)及控制此回流电流的路径。例如,通常在高频器件或时钟产生器附近可以借固定用的螺丝将 PCB的地层与 chassis ground 做连接,以尽量缩小整个电流回路面积,也就减少电磁辐射。