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选择合适板材的主要考虑因素--PCB高频板
、与产品匹配的各种性能
低损耗,稳定的Dk/Df参数,低色散,随频率及环境变化系数小,材料厚度及胶含量公差小(阻抗控制好),如果走线较长,考虑低粗糙度铜箔。另外一点,高速电路的设计前期都需要仿真,仿真结果是设计的参考标准。“兴森科技-安捷伦(高速/射频)联合实验室”解决了仿真结果和测试不一致的业绩难题,做过大量的仿真和实际测试闭环验证,通过方法能做到仿真和实测一致。
第二、材料的可及时获得性
很多高频板材采购周期非常长,甚至2-3个月;除常规高频板材RO4350有库存,很多高频板都需要客户提供。因此,高频板材需要和厂家提前沟通好,尽早备料。
第三、法律法规的适用性等
要与不同国家环保法规相融合,满足RoHS及无卤素等要求。
以上各个因素中,高速数字电路运行速度是PCB选择考虑的主要因素,电路的速率越高,所选PCBDf值就应该越小。具有中,低损耗的电路板材将适合10Gb/S的数字电路;具有更低损耗的板材适用25Gb/s的数字电路;具有低损耗板材将适应更快的高速数字电路,其速率可以为50Gb/s或者更高。
第四、成本因素Cost
看产品的价格敏感程度,是消费类产品,还是通讯、医疗、工业、类的应用。
从材料Df看:
Df介于0.01~0.005电路板材适合上限为10Gb/S数字电路;
Df介于0.005~0.003电路板材适合上限为25Gb/S数字电路;
Df不超过0.0015的电路板材适合50Gb/S甚至更高速数字电路。
详解PCB线路板在工厂的制作加工流程
在电子装配中,印刷电路板是个关键零件。它搭载其它的电子零件并连通电路,以提供一个安稳的电路工作环境。如以其上电路配置的情形可概分为三类:
【单面板】将提供零件连接的金属线路布置于绝缘的基板材料上,该基板同时也是安装零件的支撑载具。
【双面板】当单面的电路不足以提供电子零件连接需求时,便可将电路布置于基板的两面,并在板上布建通孔电路以连通板面两侧电路。
【多层板】在较复杂的应用需求时,电路可以被布置成多层的结构并压合在一起,并在层间布建通孔电路连通各层电路
【内层线路】铜箔基板先裁切成适合加工生产的尺寸大小。基板压膜前通常需先用刷磨、微蚀等方法将板面铜箔做适当的粗化处理,再以适当的温度及压力将干膜光阻密合贴附其上。将贴好干膜光阻的基板送入紫外线曝光机中曝光,光阻在底片透光区域受紫外线照射后会产生聚合反应,而将底片上的线路影像移转到板面干膜光阻上。撕去膜面上的保护胶膜后,先以碳酸钠水溶液将膜面上未受光照的区域显影去除,再用双氧水混合溶液将裸露出来的铜箔腐蚀去除,形成线路。后再以轻氧化纳水溶液将功成身退的干膜光阻洗除。
【压合】完成后的内层线路板须以玻璃纤维树脂胶片与外层线路铜箔黏合。在压合前,内层板需先经黑(氧)化处理,使铜面钝化增加绝缘性;并使内层线路的铜面粗化以便能和胶片产生良好的黏合性能。迭合时先将六层线路﹝含﹞以上的内层线路板用铆钉机成对的铆合。再用盛盘将其整齐迭放于镜面钢板之间,送入真空压合机中以适当之温度及压力使胶片硬化黏合。压合后的电路板以X光自动定位钻靶机钻出靶孔做为内外层线路对位的基准孔。并将板边做适当的细裁切割,以方便后续加工
【钻孔】将电路板以CNC钻孔机钻出层间电路的导通孔道及焊接零件的固定孔。钻孔时用插梢透过先前钻出的靶孔将电路板固定于钻孔机床台上,同时加上平整的下垫板(酚醛树酯板或木浆板)与上盖板(铝板)以减少钻孔毛头的发生
【镀通孔】在层间导通孔道成型后需于其上布建金属铜层,以完成层间电路的导通。先以重度刷磨及高压冲洗的方式清理孔上的毛头及孔中的粉屑,在清理干净的孔壁上浸泡附着上锡
【一次铜】钯胶质层,再将其还原成金属钯。将电路板浸于化学铜溶液中,借着钯金属的催化作用将溶液中的铜离子还原沉积附着于孔壁上,形成通孔电路。再以硫酸铜浴电镀的方式将导通孔内的铜层加厚到足够抵抗后续加工及使用环境冲击的厚度。
【外层线路 二次铜】在线路影像转移的制作上如同内层线路,但在线路蚀刻上则分成正片与负片两种生产方式。负片的生产方式如同内层线路制作,在显影后直接蚀铜、去膜即算完成。正片的生产方式则是在显影后再加镀二次铜与锡铅(该区域的锡铅在稍后的蚀铜步骤中将被保留下来当作蚀刻阻剂),去膜后以碱性的氨水、氯化铜混合溶液将裸露出来的铜箔腐蚀去除,形成线路。后再以锡铅剥除液将功成身退的锡铅层剥除(在早期曾有保留锡铅层,经重镕后用来包覆线路当作保护层的做法,现多不用)。
【防焊油墨 文字印刷】较早期的绿漆是用网版印刷后直接热烘(或紫外线照射)让漆膜硬化的方式生产。但因其在印刷及硬化的过程中常会造成绿漆渗透到线路终端接点的铜面上而产生零件焊接及使用上的困扰,现在除了线路简单粗犷的电路板使用外,多改用感光绿漆进行生产。
将客户所需的文字、商标或零件标号以网版印刷的方式印在板面上,再用热烘(或紫外线照射)的方式让文字漆墨硬化。
【接点加工】防焊绿漆覆盖了大部份的线路铜面,仅露出供零件焊接、电性测试及电路板插接用的终端接点。该端点需另加适当保护层,以避免在长期使用中连通阳极(+)的端点产生氧化物,影响电路稳定性及造成安全顾虑。
【成型切割】将电路板以CNC成型机(或模具冲床)切割成客户需求的外型尺寸。切割时用插梢透过先前钻出的定位孔将电路板固定于床台(或模具)上成型。切割后金手指部位再进行磨斜角加工以方便电路板插接使用。对于多联片成型的电路板多需加开X形折断线,以方便客户于插件后分割拆解。后再将电路板上的粉屑及表面的离子污染物洗净。
【检板 包装】常用包装 PE膜包装 热缩膜包装 真空包装等
PCB电路板加工异常状况分析
【PCB信息网】 PCB电路板加工的过程中难免会遇到几个残次品,有可能是机器失误造成的,也有可能是人为原因,例如有时候会出现一种被称为孔破状态的异常情况,成因要具体情况具体分析。
如果孔破状态是点状分布而非整圈断路的现象,就称为点状孔破,也有人称它为“楔型孔破”。常见产生原因,来自于除胶渣制程处理不良所致。PCB电路板加工时除胶渣制程会行膨松剂处理,之后进行强氧化剂「高锰酸盐」的侵蚀作业,这个过程会清除胶渣并产生微孔结构。经过清除过程所残留下来的氧化剂,就依靠还原剂清除,典型配方采用酸性液体处理。
由于胶渣处理后,并不会再看到有残胶渣问题,大家常忽略了对还原酸液的监控,这就可能让氧化剂留在孔壁面上。之后电路板进入化学铜制程,经过整孔剂处理后电路板会进行微蚀处理,这时残留的氧化剂再度受到酸浸泡而让残留氧化剂区的树脂剥落,同时也等于将整孔剂破坏了。
受到破坏的孔壁,在后续钯胶体及化学铜处理就不会发生反应,这些区域就呈现出无铜析出现象。基础没有建立,电镀铜当然就无法完整覆盖而产生点状孔破。这类问题已经在不少电路板厂在进行电路板加工的时候发生过,多留意除胶渣制程还原步骤药水监控应该就可以改善。
PCB电路板加工过程中的每一个环节都需要我们严格把控,因为化学反应有时候会在我们不注意的角落慢慢发生,从而破坏整个电路。这种孔破状态大家要警惕了。
裸板(上头没有零件)也常被称为"印刷线路板Printed Wiring Board(PWB)"。板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔,原本铜箔是覆盖在整个板子上的,而在制造过程中部份被蚀刻处理掉,留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线(conductor pattern)或称布线,并用来提供PCB板上零件的电路连接。
通常PCB板的颜色都是绿色或是棕色,这是阻焊(solder mask)的颜色。是绝缘的防护层,可以保护铜线,也防止波焊时造成的短路,并节省焊锡之用量。在阻焊层上还会印刷上一层丝网印刷面(silk screen)。通常在这上面会印上文字与符号(大多是白色的),以标示出各零件在板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面(legend)。
在制成终产品时,其上会安装集成电路、电晶体、二极管、被动元件(如:电阻、电容、连接器等)及其他各种各样的电子零件。借着导线连通,可以形成电子讯号连结及应有机能。