软硬结合板的优缺点:
软硬结合板,就是柔性线路板与硬性线路板,经过压合等工序,按相关工艺要求组合在一起,形成的具有FPC特性与PCB特性的线路板。
因为软硬结合板是FPC与PCB的组合,软硬结合板的生产应同时具备FPC生产设备与PCB生产设备。
,由电子工程师根据需求画出软性结合板的线路与外形,然后,下发到可以生产软硬结合板的工厂,经过CAM工程师对相关文件进行处理、规划,然后安排FPC产线生产所需FPC、PCB产线生产PCB,这两款软板与硬板出来后,按照电子工程师的规划要求,将FPC与PCB经过压合机无缝压合,再经过一系列细节环节,终就制成了软硬结合板。
很重要的一个环节,应为软硬结合板难度大,细节问题多,在出货之前,一般都要进行全检,因其价值比较高,以免让供需双方造成相关利益损失。
优点:软硬结合板同时具备FPC的特性与PCB的特性,因此,它可以用于一些有特殊要求的产品之中,既有一定的挠性区域,也有一定的刚性区域,对节省产品内部空间,减少成品体积,提高产品性能有很大的帮助。
缺点:软硬结合板生产工序繁多,生产难度大,良品率较低,所投物料、人力较多,因此,其价格比较贵,生产周期比较长。
软硬结合板的涨缩问题:
涨缩产生的根源由材料的特性所决定,要解决软硬结合板涨缩的问题,先对挠性板的材料聚酰亚胺(Polyimide)做个介绍:
(1)聚酰亚胺具有优良的散热性能,可承受无铅焊接高温处理时的热冲击;
(2)对于需要更强调讯号完整性的小型装置,大部份设备制造商都趋向于使用挠性电路;
(3)聚酰亚胺具有较高的玻璃转移温度与高熔点的特性,一般情况下要在350 ℃以上进行加工;
(4)在有机溶解方面,聚酰亚胺不溶解于一般的有机溶剂。
挠性板材料的涨缩主要跟基体材料PI和胶有关系,也就是与PI的亚胺化有很大关系,亚胺化程度越高,涨缩的可控性就越强。
按照正常的生产规律,挠性板在开料后,在图形线路形成,以及软硬结合压合的过程中均会产生不同程度的涨缩,在图形线路蚀刻后,线路的密集程度与走向,会导致整个板面应力重新取向,终导致板面出现一般规律性的涨缩变化;在软硬结合压合的过程中,由于表面覆盖膜与基体材料PI的涨缩系数不一致,也会在一定范围内产生一定程度的涨缩。
从本质原因上说,任何材料的涨缩都是受温度的影响所导致的,在PCB冗长的制作过程中,材料经过诸多 热湿制程后,涨缩值都会有不同程度的细微变化,但就长期的实际生产经验来看,变化还是有规律的。
如何控制与改善?
从严格意义上说,每一卷材料的内应力都是不同的,每一批生产板的过程控制也不会是完全相同的,因此,材料涨缩系数的把握是建立在大量的实验基础之上的,过程管控与数据统计分析就显得尤为重要了。具体到实际操作中,挠性板的涨缩是分阶段的:
是从开料到烘烤板,此阶段涨缩主要是受温度影响所引起的:
要烘烤板所引起的涨缩稳定,要过程控制的一致性,在材料统一的前提下,每次烘烤板升温与降 温的操作一致化,不可因为一味的追求效率,而将烤完的板放在空气中进行散热。只有这样,才能大程度的消除材料的内部应力引起的涨缩。
第二个阶段发生在图形转移的过程中,此阶段的涨缩主要是受材料内部应力取向改变所引起的。
要线路转移过程的涨缩稳定,所有烘烤好的板就不能进行磨板操作,直接通过化学清洗线进行表面前处理,压膜后表面须平整,曝光前后板面静置时间须充分,在完成线路转移以后,由于应力取向的改变,挠性板都会呈现出不同程度的卷曲与收缩,因此线路菲林补偿的控制关系到软硬结合精度的控制,同时,挠性板的涨缩值范围的确定,是生产其配套刚性板的数据依据。
第三个阶段的涨缩发生在软硬板压合的过程中,此阶段的涨缩主要压合参数和材料特性所决定。
此阶段的涨缩影响因素包含压合的升温速率,压力参数设置以及芯板的残铜率和厚度几个方面。总的来说,残铜率越小,涨缩值越大;芯板越薄,涨缩值越大。但是,从大到小,是一个逐渐变化的过程,因此,菲林补偿就显得尤为重要。另外,由于挠性板和刚性板材料本质的不同,其补偿是需要额外考虑的一个因素。
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。
高速PCB设计指南之一
篇 PCB布线
在PCB设计中,布线是完成产品设计的重要步骤,可以说前面的准备工作都是为它而做的,在整个PCB中,以布线的设计过程限定高,技巧细、工作量大。PCB布线有单面布线、双面布线及多层布线。布线的方式也有两种:自动布线及交互式布线,在自动布线之前,可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线,输入端与输出端的边线应避免相邻平行,以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离,两相邻层的布线要互相垂直,平行容易产生寄生耦合。
自动布线的布通率,依赖于良好的布局,布线规则可以预先设定,包括走线的弯曲次数、导通孔的数目、步进的数目等。一般行探索式布线,快速地把短线连通,然后进行迷宫式布线,先把要布的连线进行全局的布线路径优化,它可以根据需要断开已布的线。并试着重新再布线,以改进总体效果。
对目前高密度的PCB设计已感觉到贯通孔不太适应了,它浪费了许多宝贵的布线通道,为解决这一矛盾,出现了盲孔和埋孔技术,它不仅完成了导通孔的作用,还省出许多布线通道使布线过程完成得更加方便,更加流畅,更为完善,PCB 板的设计过程是一个复杂而又简单的过程,要想很好地掌握它,还需广大电子工程设计人员去自已体会,才能得到其中的真谛。
1 电源、地线的处理
既使在整个PCB板中的布线完成得都很好,但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,有时甚至影响到产品的成功率。所以对电、地线的布线要认真对待,把电、地线所产生的噪音干扰降到低限度,以产品的质量。
对每个从事电子产品设计的工程人员来说都明白地线与电源线之间噪音所产生的原因,现只对降低式抑制噪音作以表述:
(1)、众所周知的是在电源、地线之间加上去耦电容。
(2)、尽量加宽电源、地线宽度,好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,通常信号线宽为:0.2~0.3mm,细宽度可达0.05~0.07mm,电源线为1.2~2.5mm
对数字电路的PCB可用宽的地导线组成一个回路, 即构成一个地网来使用(模拟电路的地不能这样使用)
(3)、用大面积铜层作地线用,在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。或是做成多层板,电源,地线各占用一层。
2 数字电路与模拟电路的共地处理
现在有许多PCB不再是单一功能电路(数字或模拟电路),而是由数字电路和模拟电路混合构成的。因此在布线时就需要考虑它们之间互相干扰问题,特别是地线上的噪音干扰。
数字电路的频率高,模拟电路的敏感度强,对信号线来说,高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件,对地线来说,整人PCB对外界只有一个结点,所以在PCB内部进行处理数、模共地的问题,而在板内部数字地和模拟地实际上是分开的它们之间互不相连,只是在PCB与外界连接的接口处(如插头等)。数字地与模拟地有一点短接,请注意,只有一个连接点。也有在PCB上不共地的,这由系统设计来决定。
3 信号线布在电(地)层上
在多层印制板布线时,由于在信号线层没有布完的线剩下已经不多,再多加层数就会造成浪费也会给生产增加一定的工作量,成本也相应增加了,为解决这个矛盾,可以考虑在电(地)层上进行布线。应考虑用电源层,其次才是地层。因为好是保留地层的完整性。
4 大面积导体中连接腿的处理
在大面积的接地(电)中,常用元器件的腿与其连接,对连接腿的处理需要进行综合的考虑,就电气性能而言,元件腿的焊盘与铜面满接为好,但对元件的焊接装配就存在一些不良隐患如:①焊接需要大功率加热器。②容易造成虚焊点。所以兼顾电气性能与工艺需要,做成十字花焊盘,称之为热隔离(heat shield)俗称热焊盘(Thermal),这样,可使在焊接时因截面过分散热而产生虚焊点的可能性大大减少。多层板的接电(地)层腿的处理相同。
5 布线中网络系统的作用
在许多CAD系统中,布线是依据网络系统决定的。网格过密,通路虽然有所增加,但步进太小,图场的数据量过大,这必然对设备的存贮空间有更高的要求,同时也对象计算机类电子产品的运算速度有的影响。而有些通路是无效的,如被元件腿的焊盘占用的或被安装孔、定位孔所占用的等。网格过疏,通路太少对布通率的影响。所以要有一个疏密合理的网格系统来支持布线的进行。
标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸(2.54mm),所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸(2.54mm)或小于0.1英寸的整倍数,如:0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。
6 设计规则检查(DRC)
布线设计完成后,需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则,同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求,一般检查有如下几个方面:
(1)、线与线,线与元件焊盘,线与贯通孔,元件焊盘与贯通孔,贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理,是否满足生产要求。
(2)、电源线和地线的宽度是否合适,电源与地线之间是否紧耦合(低的波阻抗)?在PCB中是否还有能让地线加宽的地方。
(3)、对于关键的信号线是否采取了佳措施,如长度短,加保护线,输入线及输出线被明显地分开。
(4)、模拟电路和数字电路部分,是否有各自立的地线。
(5)后加在PCB中的图形(如图标、注标)是否会造成信号短路。
(6)对一些不理想的线形进行修改。
(7)、在PCB上是否加有工艺线?阻焊是否符合生产工艺的要求,阻焊尺寸是否合适,字符标志是否压在器件焊盘上,以免影响电装质量。
(8)、多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小,如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。
PCB电路板无铅喷锡与有铅喷锡除了环保差异外,还有哪些区别呢?
随着电子行业不断的发展,PCB的技术水平也在水涨船高,常见的表面处理工艺就有喷锡,沉金,镀金,OSP等;其中喷锡分为无铅喷锡和有铅喷锡。那么,PCB电路板无铅喷锡与有铅喷锡的区别在哪?
1、无铅喷锡属于环保类工艺,不含有害物质"铅",熔点在218度左右;锡炉温度需控制在280-300度;过波峰焊温度需控制在260度左右;过回流焊温度在260-270度左右。
2、有铅喷锡不属于环保类工艺,含有害物质"铅",熔点183度左右;锡炉温度需控制在245-260度;过波峰焊温度需控制在250度左右;过回流焊温度在245-255度左右。
3、从锡的表面看,有铅锡比较亮,无铅锡比较暗淡;无铅板的浸润性要比有铅板的差一点。
4、无铅锡的铅含量不超过0.5 ,有铅锡的铅含量达到37。
5、铅会提高锡线在焊接过程中的活性,有铅锡线相对比无铅锡线好用;不过铅有毒,长期使用对人体不好。无铅锡比有铅锡熔点高,焊接点会牢固很多。
6、在pcb板表面处理中,通常做无铅喷锡和有铅喷锡的价格是一样的,没有区别。
如何评估汽车HDI PCB制造商
电子行业的蓬勃发展推动了众多行业的快速发展。近年来,电子产品在汽车工业中的应用日益广泛。传统的汽车工业在机械,动力,液压和传动方面进行了更多的努力。但是,现代汽车工业更多地依赖电子应用,而这些电子应用在汽车中发挥着越来越重要和潜在的作用。自动电气化全部用于处理,感测,信息传输和记录,而没有印制电路板(PCB)则无法实现。由于汽车现代化和数字化的要求,以及人类对汽车安全性,舒适性,简单操作和数字化的要求,PCB已广泛应用于汽车行业,高密度互连(HDI)PCB,可能带有跨层盲孔或双层结构。
为了实现汽车HDI PCB的高可靠性和安全性,HDI PCB制造商遵循严格的策略和措施,这是本文关注的。
汽车PCB类型
在汽车电路板中,可以使用传统的单层PCB,双层PCB和多层PCB,而近年来HDI PCB的广泛应用已成为汽车电子产品的。普通HDI PCB与汽车HDI PCB之间确实存在本质区别:前者强调实用性和多功能性,为消费电子产品提供服务,而后者则致力于可靠性,安全性和。
有必要说明一下,因为汽车涵盖了汽车,卡车或卡车等各种各样的汽车,要求对不同的性能期望和功能有不同的要求,所以本文将要讨论的法规和措施只是一些通用规则,不包括那些规则。特别案例。
汽车HDI PCB的分类和应用
HDI PCB可以分为单层HDI PCB,双层积层PCB和三层积层PCB.在此,层是指预浸料的层。
汽车电子产品通常在两类应用:
a.在与车辆的机械系统(例如发动机,底盘和车辆数字控制)配合使用之前,汽车电子控制设备将无法有效运行,特别是电子燃油喷射系统,防抱死制动系统(ABS),防滑控制(ASC) ,牵引力控制,电子控制悬架(ECS),电子自动变速器(EAT)和电子助力转向(EPS)。
b.可以在汽车环境中立使用且与汽车性能无关的车载汽车设备包括汽车信息系统或车辆计算机,GPS系统,汽车视频系统,车载通信系统和Internet设备功能,这些功能由HDI PCB支持的设备实现,这些设备负责信号传输和大量控制。
对汽车HDI PCB制造商的要求
由于高可靠性和汽车HDI印制电路板的安全性,汽车HDI PCB制造商符合高层次要求:
a.汽车HDI PCB制造商坚持在判断或支持PCB制造商的管理水平中起关键作用的集成管理系统和质量管理体系。某些系统在被第三方身份验证之前无法归PCB制造商所有。例如,汽车PCB制造商通过ISO9001和ISO / IATF16949认证。
b.HDI PCB制造商具备扎实的技术和较高的HDI制造能力。具体而言,从事汽车电路板制造的制造商制造线宽/间距至少为75μm/75μm且具有两层结构的电路板。公认的是,HDI PCB制造商具有至少1.33的工艺能力指数(CPK)和至少1.67的设备制造能力(CMK)。除非获得客户的认可和确认,否则不得在以后的制造中进行任何修改。
c.汽车HDI PCB制造商在选择PCB原材料时遵循严格的规则,因为它们在确定终PCB的可靠性和性能中起着关键作用。
汽车HDI PCB的材料要求
•核心板和半固化片。它们是制造汽车HDI PCB的基本,关键的元素。当涉及HDI PCB的原材料时,核心板和预浸料是主要考虑因素。通常,HDI核心板和介电层都相对较薄。因此,一层预浸料足以在消费类HDI板上使用。但是,汽车HDI PCB依赖于至少两层预浸料的层压,因为如果发生空腔或粘合剂不足,则单层的预浸料可能会导致绝缘电阻降低。之后,终结果可能是整个板子或产品的故障。
•阻焊膜。作为直接覆盖在表面电路板上的保护层,阻焊层也起着与核心板和预浸料相同的重要作用。除保护外部电路外,阻焊层在产品的外观,质量和可靠性方面也起着至关重要的作用。因此,汽车电路板上的阻焊层符合严格的要求。阻焊膜通过多项有关可靠性的测试,包括储热测试和剥离强度测试。
汽车HDI PCB材料的可靠性测试
合格的HDI PCB制造商绝不会认为材料选择是理所当然的。相反,他们对电路板的可靠性进行一些测试。有关汽车HDI PCB材料可靠性的主要测试包括CAF(导电阳极丝)测试,高温和低温热冲击测试,天气温度循环测试和储热测试。
•CAF测试。它用于测量两个导体之间的绝缘电阻。该测试涵盖许多测试值,例如层之间的小绝缘电阻,通孔之间的小绝缘电阻,埋孔之间的小绝缘电阻,盲孔之间的小绝缘电阻以及并联电路之间的小绝缘电阻。
•高温和低温热冲击测试。此测试旨在测试小于一定百分比的电阻变化率。具体而言,该测试中提到的参数包括通孔之间的电阻变化率,埋孔之间的电阻变化率和盲孔之间的电阻变化率。
•气候温度循环测试。被测板需要在回流焊接之前进行预处理。在-40℃±3℃至140℃±2℃的温度范围内,电路板在低温度和高温度下保持15分钟。结果,合格的电路板不会发生层压,白点或爆炸。
•高温存储测试。该测试主要针对阻焊层的可靠性,特别是其剥离强度。就阻焊层的判断而言,该测试被认为是严格的。
根据以上介绍的测试要求,如果基材或原材料不能满足客户要求,则可能会发生潜在的风险。因此,是否对材料进行测试可能是确定合格的HDI PCB制造商的关键因素。
可以使用许多策略和措施来判断汽车HDI PCB制造商,包括材料供应商认证,过程中的技术条件以及参数确定和附件的应用等。为寻找可靠的HDI PCB制造商,它们可能是重要的组成部分。确定和判断其可靠性作为参考。