14层板厂商
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多层电路板按照层数可以分为单面板、双层板以及多层板,多层板是指层数为4层以上的电路板。对于很多小型化产品、高速产品会用到板,如手机、路由、交换机等。 那么,多层PCB板设计需要注意哪些事项呢?
一、为什么要用多层板?
1、产品小型化的要求:
当前,电子产品向小型化靠拢,但是所用芯片、元器件并不少,导致PCB无法走线,只能以层数来换面积。
2、高速信号完整性的要求:
随着电子技术发展,路由、手机、交换机、基站等高速信号产品,易受干扰、串扰,多层板可以有效提高信号的完整性,把信号受干扰程度降到低。
二、需要注意的事项:
PCB的叠层设计不是层的简单堆叠,其中地层的安排是关键,它与信号的安排和走向有密切的关系。多层板的设计和普通的PCB相比,除了添加了必要的信号走线层之外,重要的就是安排了立的电源和地层(铺铜层)。在高速数字电路系统中,使用电源和地层来代替以前的电源和地总线的优点主要在于:
1)为数字信号的变换提供一个稳定的参考电压。
2)均匀地将电源同时加在每个逻辑器件上。
3)有效地抑制信号之间的串扰。
其原因在于,使用大面积铺铜作为电源和地层大大减小了电源和地的电阻,使得电源层上的电压均匀平稳,而且可以每根信号线都有很近的地平面相对应,这同时也减小了信号线的特征阻抗,也可有效地减少串扰。所以,对于某些的高速电路设计,已经明确规定一定要使用6层(或以上的)的叠层方案,如Intel对PC133内存模块PCB的要求。这主要就是考虑到多层板在电气特性,以及对电磁辐射的抑制,甚至在抵抗物理机械损伤的能力上都明显优于低层数的PCB。
一般情况下均按以下原则进行叠层设计:满足信号的特征阻抗要求;满足信号回路小化原则;满足小化PCB内的信号干扰要求;满足对称原则。具体而言在设计多层板时需要注意以下几个方面:
1)一个信号层应该和一个敷铜层相邻,信号层和敷铜层要间隔放置,好每个信号层都能和至少一个敷铜层紧邻。信号层应该和临近的敷铜层紧密耦合(即信号层和临近敷铜层之间的介质厚度很小)。
2)电源敷铜和地敷铜应该紧密耦合并处于叠层中部。缩短电源和地层的距离,有利于电源的稳定和减少EMI。尽量避免将信号层夹在电源层与地层之间。电源平面与地平面的紧密相邻好比形成一个平板电容,当两平面靠的越近,则该电容值就越大。该电容的主要作用是为高频噪声(诸如开关噪声等)提供一个低阻抗回流路径,从而使接收器件的电源输入拥有更小的纹波,增强接收器件本身的性能。
3)在高速的情况下,可以加入多余的地层来隔离信号层,多个地敷铜层可以有效地减小PCB的阻抗,减小共模EMI。但建议尽量不要多加电源层来隔离,这样可能造成不必要的噪声干扰。
4)系统中的高速信号应该在内层且在两个敷铜之间,这样两个敷铜可以为这些高速信号提供屏蔽作用,并将这些信号的辐射限制在两个敷铜区域。
5)考虑高速信号、时钟信号的传输线模型,为这些信号设计一个完整的参考平面,尽量避免跨平面分割区,以控制特性阻抗和信号回流路径的完整。
6)两信号层相邻的情况。对于具有高速信号的板卡,理想的叠层是为每一个高速信号层都设计一个完整的参考平面,但在实际中我们总是需要在PCB层数和PCB成本上做一个权衡。在这种情况下不能避免有两个信号层相邻的现象。目前的做法是让两信号层间距加大和使两层的走线尽量垂直,以避免层与层之间的信号串扰。
7)铺铜层好要成对设置,比如六层板的2、5层或者3、4层要一起铺铜,这是考虑到工艺上平衡结构的要求,因为不平衡的铺铜层可能会导致PCB的翘曲变形。
8)次表面(即紧靠表层的层)设计成地层,有利于减小EMI。
9)根据PCB器件密度和引脚密度估算出所需信号层数,确定总层数。
板层的结构是决定系统的EMC性能一个很重要的因素。一个好的板层结构对抑制PCB中辐射起到良好的效果。在现在常见的高速电路系统中大多采用多层板而不是单面板和双面板。
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.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.
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。我们的客户分布全球各地,目前外销订单占比70%以上。
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线路板中无论刚性、挠性、刚挠结合多层板,以及用于IC封装基板的模组基板,为电子设备做出贡献。线路板行业在电子互连技术中占有重要地位。
HDI板,是指High Density Interconnect,即高密度互连板,是PCB行业在20世纪末发展起来的一门较新的技术。就是采用增层法及微盲埋孔所制造的多层板。
微孔:在PCB中,直径小于6mil(150um)的孔被称为微孔。
埋孔:BuriedViaHole,埋在内层的孔,在成品看不到,主要用于内层线路的导通,可以减少信号受干扰的几率,保持传输线特性阻抗的连续性。由于埋孔不占PCB的表面积,所以可在PCB表面放置更多元器件。
盲孔:Blind Via,连接表层和内层而不贯通整版的导通孔。
传统的PCB板的钻孔由于受到钻刀影响,当钻孔孔径达到0.15mm时,成本已经非常高,且很难再次改进。而HDI板的钻孔不再依赖于传统的机械钻孔,而是利用激光钻孔技术(所以有时又被称为镭射板。)
HDI板的钻孔孔径一般为3-5mil(0.076-0.127mm),线路宽度一般为3-4mil(0.076-0.10mm),焊盘的尺寸可以大幅度的减小所以单位面积内可以得到更多的线路分布,高密度互连由此而来。
HDI技术的出现,适应并推进了FPC/PCB行业的发展。使得在HDI板内可以排列上更加密集的BGA、QFP等。目前HDI技术已经得到广泛地运用,其中1阶的HDI已经广泛运用于拥有0.5PITCH的BGA的PCB制作中。
HDI技术的发展推动着芯片技术的发展,芯片技术的发展也反过来推动HDI技术的提高与进步。
材料的分类
1、铜箔:导电图形构成的基本材料
2、芯板(CORE):线路板的骨架,双面覆铜的板子,即可用于内层制作的双面板。
3、半固化片(Prepreg):多层板制作不可缺少的材料,芯板与芯板之间的粘合剂,同时起到绝缘的作用。
4、阻焊油墨:对板子起到防焊、绝缘、防腐蚀等作用。
5、字符油墨:标示作用。
6、表面处理材料:包括铅锡合金、镍金合金、银、OSP等等。
当前对应HDI多层板技术进步的基板材料及所用环氧树脂的发展课题。HDI多层板技术发展在未来几年内的发展是:导电电路宽度/间距更细化、导通孔更小化、基板的绝缘层更加薄型化。
这一发展趋势给基板材料制造业提出了以下两大方面的重要课题:如何在HDI多层板的窄间距、微孔化不断深入发展的情况下,它的基板绝缘可靠性、通孔可靠性;如何实现CCL的更加薄型化。
方面课题归结为基板材料的可靠性问题,它由CCL基本性能(包括耐热性、耐离子迁移性、耐湿性、耐TCP性、介电性等)与基板加工性(微孔加工性、电镀加工性)两方面性能的综合体现,而所提及的CCL各方面具体性能都是与CCL用树脂性能相关。
所谓与树脂的相关性,就是环氧树脂应达到3个层的要求:要实现对树脂所需的性能指标;要在一些条件变化下确保这些性能的稳定;要有与其它树脂的共存性好(即互溶性、或反应性、或聚合物合金性好)。
实现CCL薄型化中对其所用的环氧树脂性能要求的技术含量较高。CCL薄型化技术主要是要解决板的刚性提高(便于工艺操作性,机械强度等)、翘曲变形减小的问题,薄型化CCL在工艺研发中,除了在半固化片加工工艺上需要有所改进、创新外,于树脂组成和增强材料技术也是十分关键的方面。
盲埋孔板件叠层结构设计原则
1 对于芯板厚度对所有用0.10mm芯板、孔径在0.25mm以下的一阶盲孔,使用100um的RCC,对所有用0.13mm芯板、孔径在0.25mm以下的盲孔,建议客户采用100T的RCC
2 对于N+结构的盲埋孔板件,叠层结构设计应遵循厚度一致或相近(厚度差小于0.20mm),当N或M层叠层结构中介质层厚度≥0.40mm,应采用内层芯板代替,对于多次压合的盲埋孔板件,工程在设计时考虑后一次压合厚度的匹配性。
3 对于盲埋孔电镀控制铜厚请工程备注:平均20um,单点大于18um。
4对于常规FR4材料,如果单张芯板没有盲埋孔结构,不可以使用芯板直接压合方式进行叠层设计,应采用PP+内层芯板方式设计
5 对于二阶HDI流程的板件外层采用负片电镀工艺。(即:外层电镀采用负片电镀、外层图形采用负片工艺,采用内层蚀刻线加工外层线路)
6、对于存在多次压合板件内层芯板预放比例相关规定参照《HDI、机械盲埋孔预放比例事宜》。
7.对于采用PP+内层芯板压合方式的内层板,板件有盲埋孔设计与表面铜厚要求完成1OZ铜厚的用12um铜箔或12um铜箔的RCC,在负片电镀后即可达到要求;
9.对内层要求完成HOZ铜厚用12um铜箔或12um铜箔的RCC,走内层电镀孔工艺,然后走负片工艺蚀刻。
10.板件没有盲埋孔只有铜厚要求的板件,直接用客户所需的铜箔厚度加工即可,不需进行沉铜、电镀加工流程。
11.对于芯板直接压合的板件,如板件需要进行电镀流程,内层芯板尽量采用阴阳铜结构。
12.对于多次压合板件外层补偿请参照《盲孔板外层线路补偿的补充规定》。
13.对所有类型的镀孔工艺(通孔、盲孔、埋孔等),不分板厚、孔径,镀孔菲林焊盘大小统一为:钻刀直径+3mil(即在单边加大1.5mil)。
14.二阶HDI板件不可以含有外层表面处理方式为全板镀金(水金)、金属化包边、金属化槽孔、负焊盘工艺,如有以上要求请沟通。
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。公司成立以来,一直专注样品,中小批量领域。 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。我们的客户分布全球各地,目前外销订单占比70%以上。
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。
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。