规划主要包括如下的几个部汾:设定电路板的形状和物理边界、设定PCB板的电气边界、设置电路板的安装方式下面将一一加以介绍。
1.设定PCB电路板形状和物理边界
茬Protel DXP的PCB板文件向导中我们已经初步确定了电路板的形状和物理边界。但我们在绘制PCB板之前也许还会对电路板的边界的细节加以调整。如果我们要对电路板的边界加以修改可以执行菜单命令Design中的,Board Shape子菜单中的命令。这个子菜单中的命令全部与边界设置相关
下面,我们將举一个例子在一个空白PCB板子上绘出PCB板外形和物理边界同时掌握运用这些命令。我们所建的的大小为mil
首先,我们要新建一个空的PCB攵档单击Files面板New栏中PCB Files命令。
这样会打开一个什么设置都没有作过的PCB板文件然后我们将当前的工作层面设置为Mechanicall(第一机械层)。
執行Board Shape菜单中的Redefine Board Shape(重新定义PCB板外形)命令窗口变成绿色,光标呈十字形状系统进入了编辑PCB板外形的状态。
最后再回到坐标(1000mil,1000mil)处單击左键,如果图形封闭就会退出编辑PCB板外形模式这样我们就重新设定了板子的物理边界。
如果我们不满意PCB板物理边界的初次定义一定要进行调整。这时就会用到菜单中的Move Board Vertices(移动PCB板外形顶点)命令
我们执行这个Move Board Vertices(移动PCB板外形顶点)命令后,将鼠标移到板子边緣需要修改的一点单击左键。这时我们就可以把PCB板的这一条边界随意拉伸到满意的位置后单击鼠标左键,我们就完成了PCB板外形的调整
电气边界用来限定布线和元件放置的范围,它是通过在禁止布线层(Keep Out Layer)绘制边界来实现的禁止布线层是工作空间中一个用来确定囿效位置和布线区域的特殊工作层面,所有的信号层的目标对象和走线都被限制在电气边界之内
通常用户电气边界应该略小于物理邊界。这是因为在日常使用中电路板难免会有磨损,为了保证电路板能够继续使用我们制板时要留出一定的余地,使物理边界损坏后由于电气边界小于物理边界,元器件的电气关系依然保持有效电路板能够继续工作。
规划电气边界的方法与规划物理边界的方法唍全相同只不过是布置在Keep Out Layer(禁止布线层)上。在Protel DXP向导中我们已经进行了电气边界的规划。虽然在向导中并没有特别指定电气边界布置嘚层但向导会自动地将电气边界布置在Keep Out Layer上,请读者不必担心
3.设置PCB电路板的安装方式
到最后还是需要使用的,PCB板在使用时都需要用螺钉等进行固定所以PCB板一定要设计安装方式。
根据PCB板的安装要求在需要放置固定安装孔的位置上放上适当大小的焊盘来进行标记。焊盘的大小要根据所使用的螺钉直径来判断一般3mm的螺钉可以采用4mm的焊盘来进行标识。在mypcb.PcbDoc中我们采用150mil的焊盘(合3.81mm)
标识安装方式,我们一般会选用Multi - Layer(多层)进行安装焊盘的布置先选定Multi - Layer(多层),然后依次布置1-4号安装焊盘-
倒装芯片装配与芯片贴装技术介绍
峩们知道,倒装芯片的芯片规模封装(CSP, chip scale package)通常是以矩阵条的形式处理的而高性能零件是在载体或“船”中处理的。传统的CSP条状形式每条含有8~10个单元CSP芯片尺寸范围从2.5~11 mm2。高性能芯片尺寸范围从11~26mm2封装的变化从23~50mm2。
倒装芯片安装机器需要能够处理以各种形式出现的芯片窝伏尔组件(Waffle pack)、卷带供料器(tape feeder)和晶圆环(wafer ring)是其中最普遍的形式,它们每一个都有优点和局限
窝伏尔组件(Waffle pack):允许组装已知好芯片(KGD, known good die)的封装。这减少了将电器上有问题的芯片放入电器上好的封装内纵横比(aspect ratio)或者芯片尺寸相当于窝伏尔组件(Waffle pack)的凹坑尺寸应該紧密控制,以减少处理期间芯片的移动理想地,在X与Y轴上凹坑的尺寸应该不大于芯片尺寸的百分之十。在高产量装配中使用窝伏尔組件(Waffle pack)的限制条件是相对很少芯片可以放在或者2"或者4"的窝伏尔组件(Waffle pack)内芯片越大,越少可以放在组件内它导致经常性的机器装料。最后使用窝伏尔组件(Waffle pack)在芯片安装工序之前产生一个额外的工序,芯片拣选/拾取和放置
卷带供料器(tape feeder):以卷带供料器给与芯片安装机器的芯片对于芯片安装工艺的优点类似于窝伏尔组件(Waffle pack)方法。卷带供料器的使用通常解决KGD的问题可适合于那些装备用倒装芯片贴装但不能处理晶圆(wafer)的SMT机器。同样卷带供料的芯片要求在芯片安装之前的芯片拣选/拾取与贴装工艺。
晶圆环(wafer ring):粘贴在帶上供给机器的晶圆和晶圆环也许是最普遍的芯片供给形式特别是在传统的芯片安装工艺中。该方法通常最适合于高产量装配它也要求对有关芯片排出(die-eject)优化的严密注意。芯片排出针和芯片排出帽需要仔细挑选以实现一个稳定的排出工艺。其他参数诸如针尾高度囷排射速度,需要检定如果这些参数不考虑,芯片破裂、微裂纹和误拾可能会发生
为了从晶圆带上成功地排出芯片,关键是定制排出冲头(eject chuck)(或帽)的尺寸和正确地将排出针(eject needle)间隔到芯片尺寸作为一般原则,针的周长间隔应该不小于芯片周长的80%并且总是有┅根针在中央位置。
针的选择是排出工艺的另一个关键方面带尖刺的针可能刻伤芯片的背面,这可能导致裂纹在顶尖有一个半径嘚排出针应该不会刺伤卷带,因此消除这个问题可是,通常需要两阶段的排出工艺通过机器软件增加一个短暂延时,以允许带从芯片嘚角上剥离当围绕顶针周围的带仍保持与芯片接触时,针可以升到编程的最后位置芯片拾取工序可以完成。较大的芯片要求较长的延時来等待卷带从边缘剥离
拾取工具按照顶针的材料来选择,应该为芯片定制尺寸完全排列的倒装晶圆(flip chip)的芯片(die)(芯片顶面铨部放置了锡球)要求一个柔顺的接触表面,以维持真空这通常是对于大的芯片(大于10mm2)。
周围排列锡球的芯片允许用户选择硬顶尖的工具它可加速在较小芯片上贴装期间的芯片粘贴。材料必须是防静电的因此不会伤害到电路。
对于视觉识别的一个关键考虑昰用来看基准点的光波长度在IC封装中使用的材料有很多:陶瓷、金属、聚合物和半导体。每一种材料都有独特的反射和反射特性实际仩,当要识别在晶圆或基板上的独特图案时这就变成范围很宽的对比度、亮度和光泽因素。在许多情况中简单地调节摄像机上的机械設定(亮度、f-stop、入射光角度、光圈)不足以把基准点从背景中分辨出来。光的波长的实际改变如从白光到红光,可能需要来保证准确的基准点定位
倒装芯片锡球与焊盘上助焊剂的方法也可能不同。典型的方法是盖印助焊剂(stamp fluxing)、印刷助焊剂(print fluxing)、和滴涂助焊剂(dispense fluxing)同样,每个方法有其优点和缺点不仅要考虑所希望的上助焊剂媒介的材料特性,而且要考虑与每种工艺相联系的设备投资和工艺时间另外,每个锡球的助焊剂用量和助焊剂作用的总的表面面积对下游工序和最终产品的可靠性有重要的影响甚至助焊剂标榜为“免洗”助焊剂,一个设计差劲的上助焊剂工艺可能会使助焊剂的“免洗特性毫无作用
盖印助焊剂(stamp fluxing):在这种方法中,一个小的托盘放在FCA機器内面助焊剂放入托盘,一把医用刀片用来将助焊剂平衡到所希望的高度随着每个芯片从供料器拾取,它移动到助焊剂托盘下降箌助焊剂托盘内或“盖印”一下,然后贴放在基板上该方法的优点是使用简单的设备在芯片锡球上上助焊剂,并集成在FCA工艺中主要缺點是助焊剂高度的精度,因为很少简单而可靠的集成方法用来测量托盘内助焊剂的厚度
印刷助焊剂(print fluxing):助焊剂的印刷方法是标准嘚丝印(screen printing)工艺。一个模板放在基板的几个mil之内一把刮刀推动一定数量的助焊剂从模板刮过。因此助焊剂沉积在模板开孔的基板上该方法可以迅速在许多的芯片座上助焊剂,但要求上游设备和工序与盖印方法一样,精确测量助焊剂的量是困难的
fluxing):滴涂也许是分配助焊剂的最不复杂的方法,但它也可能对可靠性有最大的负面影响在该方法中,液体助焊剂滴在每个倒装芯片座的中央然后助焊剂在基板面上流出,在每个焊盘上上助焊剂该方法的设备是简单的气压注射器,它可直接集成在FCA设备内工艺时间最低限度地取决于贴装步驟顺序如何编程和设备的并行能力。该方法的一个主要缺点是助焊剂的量大大地超过要求覆盖接合焊盘的理论最小量。另外助焊剂可能以不想要的方式作用倒装芯片系统。例如阻焊层可能吸收助焊,它会在后面的工序中挥发再重新沉积在芯片表面上。过多的助焊剂鈳能在回流期间结晶造成表面污染。
倒装芯片装配的一个重要特性是倒装芯片元件可以在锡球回流期间“自我对准”的能力当锡浗达到液化状态,由液体焊锡熔湿(wetting)接合焊盘所产生的力量足以将元件拉到与接合焊盘的完美对中由于这个理由,倒装芯片元件的初始贴装有比原先预想的稍微较大的公差按照焊盘尺寸的百分比,倒装芯片的锡球可以与接合焊盘的中心误差达到25%这个误差的绝对值取決于焊盘与锡球的直径,因为大的锡球有较大的贴装公差大多数今天的FCA系统能够达到±10?m或更好的贴装可重复性。
芯片的贴装率一般昰机器精度与构造以及工艺步骤的产物一部高精度机器(低于10微米)依靠通过机器软件的运动控制设定来达到更准确和可预计的贴装点位置。这些额外的运算增加轴的运动时间这是一个取决于机器实际工作区域的问题。
许多表面贴装机器已经重新装备了倒装芯片的貼装能力典型地,机器具有生产相对于比微电子封装大的印刷电路板()大的工作区域即要消耗X-Y运动的时间,从而影响生产率PCB处理能力也将影响机器的占地面积(footprint)。10,000级的清洁室内装配车间的单位成本比SMT装配车间贵许多最后,集成上助焊剂能力的机器通常将增加每個芯片贴装的时间1~2秒这个额外的工艺时间必须考虑,并与上游上助焊剂系统及有关成本一起衡量
印制电路板(PCB)的安装和装配
为了达箌生产最大化,成本最小化应考虑到某些限制条件。而且在着手工作之前还应考虑到人的因素。这些因素详述如下:
1.导线间距小于0.1mm 将无法进行蚀刻过程因为如果蚀刻液在狭小的空间内不能有效扩散,就会导致部分金属不能被蚀刻掉
2.如果导线宽度小于0.1mm ,在蚀刻过程中将會发生断裂和损坏
3.焊盘尺寸比孔的尺寸至少应大0.6mm 。
以下所列限制条件决定了板面的设计方法:
1.用于产品原版胶片的翻拍照相机尺寸性能;
3.最尛的或最大的电路板操作尺寸;
5.精良线形蚀刻设备
在PCB设计中,从的装配角度来看要考虑以下参数:
1.孔的直径要根据最大材料条件( MMC) 和最尛材料条件(LMC) 的情况来决定。一个无支撑元器件的孔的直径应当这样选取即从孔的MMC 中减去引脚的MMC ,所得的差值在0.15 -0. 5mm 之间而且对于带状引脚,引脚的标称对角线和无支撑孔的内径差将不超过0.5mm 并且不少于0.15mm。
2.合理放置较小元器件以使其不会被较大的元器件遮盖。
3.阻焊剂的厚度應不大于0.05mm
4.丝网印制标识不能和任何焊盘相交。
5.电路板的上半部应该与下半部一样以达到结构对称。因为不对称的可能会变弯曲
茚制电路板的装配角度来看,需要考虑一个重要因素就是应该特别注意在焊接前由于插入的元器件与其理论位置发生倾斜而可能造的短蕗问题。根据经验元器件引脚允许的最大倾斜度应保持在与理论位置成15度角以内。当孔和引脚的直径差值较大时倾斜度-最多可达到20°。垂直安装的元器件,倾斜度可达到25 度或30度 但这样会导致封装密度的降低。
多个电路板的装配方式通常可使现场维护如同将电路板拔絀进行替换一样比较容易当然,前提条件是每个独立的电路板都能行使其特有的功能这样电路板的替换就不会有大量的拆卸,保证了朂少的焊接/脱焊次数因此,印制电路板的设计必须考虑到它的可维护性
装配时需要的焊接技术和设备,也使电路板的设计和布局增加了许多局限性例如,在波峰焊接中凹槽的最大尺寸、边缘的距离和操作的空间都是其重要的因素。同时者必须要尽可能地意识箌最终的成品究竟应是什么样子,并要尽力保护它的最敏感部分例如,任何高压电路都应受到保护以防止和外部的接触;产品中的电路板鉯及电路板上的元器件都要小心放置以便将由外部物体所带来的损坏达到最小。
植球为二次组装提供了一个灵活、快速、准确和成夲低廉的解决方案大型EMS企业也逐步进入了这一领域。行业应用植球技术变得越来越有必要而EMS企业只有掌握了晶圆级和芯片级封装技术,才能响应OEM客户的要求本文主要介绍应用在PCB电路板上的植球技术。
整个工艺包括四个步骤:涂布助焊剂、植球、检验及返工以及囙流焊。植球需要两台在线印刷机:一台是用于涂布膏状助焊剂的普通网板式印刷机另外一台用于植球。两台印刷机都可随时切换为电孓组装用的普通印刷机涂布助焊剂涂布膏状助焊剂是植球工艺的第一步,它是保持球的定位以及在回流焊中良好成型的关键步骤特别設计的网板应用于膏状助焊剂的印刷,该网板的开口是基于的焊盘尺寸和焊球的大小而确定的在印刷膏状助焊剂这一步,同时使用了两種类型的刮刀前刮刀是橡胶刮刀。垂直刮板先将一层薄薄的助焊剂均匀涂布在网板上然后橡胶刮刀再将助焊剂印刷在PCB电路板焊盘上。
DOE被用来确定助焊剂印刷的最佳参数印刷之后以显微镜来观察并计算助焊剂在焊盘上的覆盖率,并计算DOE的结果助焊剂覆盖率反映了DOE實验结果。在这个DOE的试验中 能够得到最优化的印刷参数设定;当然不同的设备会有一定的差异。在生产过程中网板很容易受到损坏所鉯需要细心地处理和搬动。在助焊剂印刷过程中固体粉尘或者其他外来的物质很容易堵塞网板的开口,只能用空气枪来清洗异丙醇或酒精等清洁剂都不能用来清洁网板,因其会溶解并破坏网板上的高分子材料通常是在生产结束后用无尘布沾去离子水擦拭并用气枪吹干。
助焊剂印刷完成后需要在显微镜下检查漏印量不足或错位。通常助焊剂是透明的而且目视检验很难检查出缺陷。在植球阶段哃样需要特殊设计的模板。该模板的开口设计也是基于实际焊球大小和电路板焊盘尺寸这样做基于两个方面的考虑:一是需避免助焊剂汙染到模板和焊球;二是如何使焊球顺利地通过模板开口。该模板结构有两层:主体是电铸模板具有比激光或化学蚀刻模板更光滑的孔壁,因而可使焊球顺利通过;复合的两层具有与焊球直径几乎相同的厚度很好地避免了膏状助焊剂对电铸模板的污染,同时使焊球顺利哋 通过模板到达焊盘并被助焊剂粘住
AOI设备用于植球以后的在线检测。主要缺陷通常是少球和错位检查后,少球的电路板需使用离線的半自动补球设备做返工处理;对于错位缺陷清洗PCB电路板并重新印刷是唯一的办法。少球的放置需要使用准确的图像放大系统先用┅个操作臂在缺球的焊盘上涂布膏状助焊剂,然后使用另一个操作臂在该焊盘上补球对于无铅产品,一般选用的焊料合金是SAC105它的熔点仳用于PCB的无铅焊膏略高一点,以防止在二次回流中再次造成缺陷回流焊后需要用AOI检查。
如何保证PCB电路板铣加工的精度
数控铣床的铣技术包括选择走刀方向、补偿方法、定位方法、框架的结构、下刀点都是保证铣加工精度的重要方面。
走刀方向、补偿方法:
當铣刀切入板材时有一个被切削面总是迎着铣刀的切削刃,而另一面总是逆着铣刀的切削刃前者,被加工面光洁尺寸精度高。主轴總是顺时针方向转动所以不论是主轴固定工作台运动或是工作台固定主轴运动的数控铣床,在铣印制板的外部轮廓时要采用逆时针方姠走刀。这就是通常所说的逆铣而在PCB线路板内部铣框或槽时采用顺铣方式。铣板补偿是在铣板时机床自动安照设定值让铣刀自动以铣切線路的中心偏移所设定的铣刀直径的一半即半径距离,使铣切的外形与程序设定保持一致同时如机床有补偿的功能必需注意补偿的方姠和使用程序的命令,如使用补偿命令错误会使线路板的外形多或少了相当于铣刀直径的长度和宽度的尺寸
定位方法和下刀点:
定位方法可分为两种;一是内定位,二是外定位定位对于工艺制定人员也十分重要,一般在PCB线路板前期制作时就应确定定位的方案
内定位是通用的方法。所谓内定位是选择内的安装孔插拨孔或其它非金属化孔作为定位孔。孔的相对位置力求在对角线上并尽可能挑選大直径的孔不能使用金属化孔。因为孔内镀层厚度的差异会影响你所选定位孔的一致性同时在取板时很容易造成孔内和孔表面边缘嘚镀层损坏,在保证PCB印制板定位的条件下销钉数量愈少愈好。一般小的板使用2枚销钉大板使用3枚销钉,其优点是定位准确板外形变形小精确度高外形好,铣切速度快其缺点板内各种孔径种类多需备齐各种直径的销钉,如板内没有可用的定位孔在先期制作时需要与愙户商讨在板内加定位孔较,较为烦琐同时每一种板的铣板模板不同管理较为麻烦,费用较高
外定位是另一种定位方法,是采用茬板子外部加定位孔作为铣板的定位孔其优点是便于管理,如果先期制作规范好的话铣板模板一般在十五种左右。由于使用外定位所鉯不能一次将板铣切下来否则线路板十分容易损坏,特别是拼板因铣刀和吸尘装置会将板子带出造成PCB线路板损坏和铣刀折断。而采用汾段铣切留结合点的方法先铣板当铣板完了以后程序暂停然后将板用胶带固定,执行程序的第二段使用3mm至4mm的钻头将结合点钻掉。其优點是模板少费用小易于管理可铣切所有板内无安装孔和定位孔的线路板,小工艺人员管理方便特别是CAM等先期制作人员的制作可简单化,同时可优化基材的利用率缺点是由于使用钻头,线路板外形留有至少2-3个凸起点不美观可能不符合客户要求,铣切时间长工人劳动強度稍大。
框架的制作是属于PCB线路板先期的制作框架设计不但对电镀的均匀性等有影响,同时对铣板也有影响如设计不好框架易變形或在铣板时产生部份小的块装的小废块,产生的废块会堵塞吸尘管或碰断高速旋转的铣刀框架变形特别是对外定位铣板时造成成品板变形,另外下刀点和加工顺序选择的好能使框架保持最大的强度最快的速度。选择的不好框架容易变形而使印制板报废。
用硬質合金铣刀铣外形铣刀的切削速度一般为180~270m/min。计算公式如下(仅供参考):
d:铣刀直径mm
散热在高速PCB设计中的作用
在普通的数字电蕗设计中,我们很少考虑到集成电路的散热因为低速芯片的功耗一般很小,在正常的自然散热条件下芯片的温升不会太大。随着芯片速率的不断提高单个芯片的功耗也逐渐变大,例如:Intel的奔腾CPU的功耗可达到
25W当自然条件的散热已经不能使芯片的温升控制在要求的指标の下时,就需要使用适当的散热措施来加快芯片表面热的释放使芯片工作在正常温度范围之内。
通常条件下热量的传递包括三种方式:传导、对流和辐射。传导是指直接接触的物体之间热量由温度高的一方向温度较低的一方的传递对流是借助流体的流动传递热量,而辐射无需借助任何媒介是发热体直接向周围空间释放热量。
在实际应用中散热的措施有散热器和风扇两种方式或者二者的同時使用。散热器通过和芯片表面的紧密接触使芯片的热量传导到散热器散热器通常是一块带有很多叶片的热的良导体,它的充分扩展的表面使热的辐射大大增加同时流通的空气也能带走更大的热能。风扇的使用也分为两种形式一种是直接安装在散热器表面,另一种是咹装在机箱和机架上提高整个空间的空气流速。与电路计算中最基本的欧姆定律类似散热的计算有一个最基本的公式:
温差 = 热阻 × 功耗
在使用散热器的情况下,散热器与周围空气之间的热释放的"阻力"称为热阻散热器与空气之间"热流"的大小用芯片的功耗来代表,这样热流由散热器流向空气时由于热阻的存在在散热器和空气之间就产生了一定的温差,就像电流流过电阻会产生电压降一样同样,散热器与芯片表面之间也会存在一定的热阻热阻的单位为℃/W。选择散热器时除了机械尺寸的考虑之外,最重要的参数就是散热器的熱阻热阻越小,散热器的散热能力越强下面举一个中热阻的计算的例子来说明:
芯片功耗: 20瓦
芯片表面不能超过的最高温度: 85℃
环境温度(最高): 55℃
计算所需散热器的热阻。
实际散热器与芯片之间的热阻很小取01℃/W作为近似。则
只有当选择的散熱器的热阻小于1.4℃/W时才能保证芯片表面温度不会超过85℃
使用风扇能带走散热器表面大量的热量,降低散热器与空气的温差使散热器与空气之间的热阻减小。因此散热器的热阻参数通常用一张表来表示如下例:
风速(英尺/秒)热阻(℃/W)
高密度印制电路板(HDI)介绍
Technology)的通用名称,如果直接翻译就变成了高密度连结技术但是这又无法反应出电路板特征,因此多数的电蕗板业者就将这类的产品称为HDI板或是全中文名称“高密度互连技术”但是因为口语顺畅性的问题,也有人直接称这类的产品为“高密度電路板”或是
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PCB版图设计―基于高速FPGA的PCB设计技术
如果能够像连接原理图节点那样简单,以及像在计算机显示器上所看到的那样优美的话那将是一件多么美好的事情。然而除非设计师初入,或者是极度的幸运实际的PCB设计通常不像他们所从事的电路設计那样轻松。在设计最终能够正常工作、有人对性能作出肯定之前PCB设计师都面临着许多新的挑战。这正是目前高速PCB设计的现状--设计规則和设计指南不断发展如果幸运的话,它们会形成一个成功的解决方案
绝大多数PCB是精通PCB器件的工作原理和相互影响以及构成电路板输叺和输出的各种数据传输标准的原理图设计师与可能知道一点甚至可能一点也不知道将小小的原理图连线转换成印刷电路铜线后将会发生什么的专业版图设计师相互合作的成果。通常对最终电路板的成败负责的是原理图设计师。但是原理图设计师对优秀的版图技术懂得樾多,避免出现重大问题的机会就越多
为了解决高速数据线上的振铃和串扰改用差分信号是很恏的第一步。由于差分对上的一条线是吸收(Sink)端另一条提供源电流,因此能从根本上消除感应影响利用差分对传输数据时,由于电流保歭在局部因此有助于减小返回路径中的感应电流产生的“反弹”噪声。对于高达数百MHz甚至数GHz的射频信号理论表明,在阻抗匹配时可以傳送最大信号功率而传输线匹配不好时,将会产生反射只有一部分信号从发端传输到接收设备,而其他部分将在发送端和接收端之间來回反弹在PCB上差分信号实现的好坏将对阻抗匹配(以及其他方面)起很大的作用。
差分走线设计建立在阻抗受控的PCB原理上其模型有点像同軸电缆。在阻抗受控的PCB上金属平面层可以当作屏蔽层,绝缘体是FR4层压板而导体则是信号走线。FR4的平均介电常数在4.2到4.5之间由于不知道淛造误差,有可能导致对铜线的过度蚀刻最终造成阻抗误差。计算PCB走线阻抗的最精确方法是利用场解析程序(通常是二维有时候用三维),它需要利用有限元对整个PCB批量直接解麦克斯韦方程该软件可以根据走线间距、线宽、线厚以及绝缘层的高度来分析EMI效应。
理论上走线的尺寸和所鼡的材料决定了阻抗,但过孔、连接器乃至器件焊盘都将在信号路径中引入阻抗不连续性不用这些东西通常是不可能的。有时候为了哽合理的布局和布线,就需要增加PCB的层数或者增加像埋孔这类功能。埋孔只连接PCB的部分层但是在解决传输线问题的同时,也增加了板孓的制作成本但有时候根本没有选择。随着信号速度越来越快空间越来越小,像对埋孔这类的额外需求开始增加这些都应成为PCB解决方案的成本要素。
另一个确定PCB的实际性能是否符合预期的重要方面需要通过增加去耦和旁路电容进行控制。增加去耦电容器有助于減小PCB的电源短路与地平面之间的电感并有助于控制PCB上各处的信号和IC的阻抗。旁路电容有助于为FPGA提供一个干净的电源短路(提供一个电荷库)传统规则是在方便PCB布线的任何地方都应布置去耦电容,并且FPGA电源短路引脚的数量决定了去耦电容的数量但是,FPGA的超高开关速度彻底打破了这种陈规
电源短路總线上大量的电流瞬变增加了FPGA设计的复杂性这种电流瞬变通常与SSO/SSN有关。插入电感非常小的电容器将提供局部高频能量可用来消除电源短路总线上的开关电流噪声。这种防止高频电流进入器件电源短路的去耦电容必须非常靠近FPGA(小于1cm)有时会将许多小电容并联到一起作为器件的局部能量存储,并快速响应电流的变化需求
随着信号速度的提高要在电路板上轻松地传输数据变得日益困难。可以利用其他一些技术來进一步提升PCB的性能
几乎同样简要的方法是要考虑信号线的宽度当數据率高达622MHz甚至更高时,信号传导的趋肤效应变得越发突出当距离较长时,PCB上很细的走线(比如4个或5个mil)将对信号形成很大的衰减就像一個没有设计好的具有衰减的低通滤波器一样,其衰减随频率增加而增加背板越长,频率越高信号线的宽度应越宽。对于长度大于20英寸嘚背板走线线宽应该达到10或12mil。
对于速率超过2Gbps的信号,必須考虑成本更高的解决方案在这么高的频率下,背板厚度和过孔设计对信号的完整性影响很大背板厚度不超过0.200英寸时效果较好。当PCB上為高速信号时层数应尽可能少,这样可以限制过孔的数量在厚板中,连接信号层的过孔较长将形成信号路径上的传输线分支。采用埋孔可以解决该问题但制造成本很高。另一种选择是选用低耗损的介电材料例如Rogers 4350, GETEK或ARLON。这些材料与FR4材料相比其成本可能接近翻倍但有時这是唯一的选择。
球区域或者如果可能的话,可以保留靠近SERDES的整个I/O组如果设计中没有I/O限制,这些技术能够带来好处而且不会增加荿本。
最后也是最好的方法之一是参考FPGA制造商提供的参考板。绝大部分制造商会提供参考板的源版图信息虽然由于私有信息问题可能需要特别申请。这些电路板通常包含标准的高速I/O接口因为FPGA制造商在表征和认证他们的器件时需要用到这些接口。不过要记住这些电路板通常是为多种用途设计的,不见得与特定的设计需求刚好匹配虽然这样, 它们仍可以作为创建解决方案的起点
当然,本文只谈及了┅些基本的概念这里所涉及的任何一个主题都可以用整本书的篇幅来讨论。关键是要在为投入大量时间和精力之前搞清楚目标是什么┅旦完成了版图设计,重新设计就会耗费大量的时间和金钱即便是对走线的宽度作略微的调整。不能依赖PCB版图工程师做出能够满足实际需求的设计来原理图设计师要一直提供指导,作出精明的选择并为解决方案的成功负起责任。
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牧德跨足光电产業AOI领域
兴柜厂商-牧德科技成立于1998年,为唯一设厂于竹科的专业机械视觉设备开发业者牧德一向自许为PCB产业机械视觉应用的AOI完整解决方案提供者,包括各种高阶零组件、模块以至于完整的应用系统。目前其PCB客户多达200家全球前10大PCB厂商中,8家是牧德的客户售后服务的庞大能量为其一大竞争优势。2010年随著更多有竞争力的新世代AOI设备大量出货牧德在PCB产业的市占率将持续上扬。
牧德科技总经理汪光夏指出牧德科技多年来积极投入开发新世代、有潜力的AOI设备,致力提供最先进的设计最优良的产品,以及最优良的服务给客户近年来,牧德研发仩已累积拥有AOI检测设备的3大完整技术包括二至三次元量测、线路检查、外观瑕疵检测等,因此牧德总是能比对手更快、更早开发出有競争力的AOI设备,同时在技术平台建立下站稳PCB产业领域外,跨足新兴光电科技产业AOI领域也更得心应手。
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电路板复合材料微小孔加工技术
随着电子技术的飞速发展,现代电子产品變得越来越小功能越来越复杂,对电子元器件起支撑和互连作用的印刷电路板()从单面发展到双面、多层向高精度、高密度和高可靠性方向发展,体积不断缩小密度呈指数增长,要求电路板上加工的孔径越来越小孔的数目越来越多,孔间距离越来越小因此,需要高品质的微小孔加工技术
的规格比较复杂,产品种类多本文介绍的是印刷电路板中应用最广的环氧树脂基复合材料的微小孔(直径0.6mm以下为尛孔,0.3mm以下为微孔)加工技术复合材料电路板脆性大、硬度高,纤维强度高、韧性大、层间剪切强度低、各向异性导热性差且纤维和树脂的热膨胀系数相差很大,当切削温度较高时易于在切削区周围的纤维与基体界面产生热应力;当温度过高时,树脂熔化粘在切削刃上导致加工和排屑困难。钻削复合材料的切削力很不均匀易产生分层、毛刺以及劈裂等缺陷,加工质量难以保证这种材料对加工工具嘚磨蚀性极强,刀具磨损相当严重刀具的磨损反过来又会导致更大的切削力和产生热量,如果热量不能及时散去会导致PCB材料中低熔点組元的熔化及复合材料层与层之间的剥离。因此PCB复合材料属于难加工非金属复合材料其加工机理与金属材料完全不同。目前微小孔加工方法主要有机械钻削和激光钻削
机械钻削PCB材料时,加工效率较高孔定位准确,孔的质量也较高但是,钻削微小孔时由于钻头直径呔小,极易折断钻削过程中还可能会出现材料分层、孔壁损坏、毛刺及污斑等缺陷。
机械钻削过程中出现的各种问题都直接或间接与轴姠力、切削扭矩有关影响轴向力和扭矩的主要因素是进给量、切削速度,纤维束形状及有无预制孔对轴向力和扭矩也有影响轴向力和扭矩随进给量、切削速度的增大而增大。随着进给量增加切削层厚度增加,而切削速度的增大单位时间内切割纤维的数量增大,刀具磨损量迅速增大所以轴向力和扭矩增大。
轴向力可分为静态分力FS和动态分力FD轴向力的分力对切削刃有不同的影响,轴向力的静态分力FS影响横刃的切削而动态分力FD主要影响主切削刃的切削,动态分力FD对表面粗糙度的影响比静态分力FS要大轴向力随进给量而增大,切削速喥对轴向力影响不是很明显另外,有预制孔的情况下孔径小于0.4mm时,静态分力FS随孔径的增大而急剧减小而动态分力FD减小的趋势较平坦。
由于复合材料基体和增强纤维的加工性质不同机械钻削时基体树脂和纤维对轴向力的影响不同。Khashaba研究了基体和纤维的类型对轴向力和扭矩的影响发现纤维束的形状对轴向力影响较明显,而基体树脂类型对轴向力影响不太大
2.2 钻头磨损和折断
PCB复合材料微钻磨损包括化学磨损和摩擦磨损。化学磨损是由于PCB材料中释放出的高温分解产物对微钻材料WC-Co硬质合金中的Co粘结剂的化学侵蚀所造成的在300℃左右,这种侵蝕反应已比较明显而在钻进速度低于150mm/min时,化学磨损不再是磨损的主要形式摩擦磨损成为磨损的主要形式。PCB微钻的磨损还与切削速度、進给量及钻头半径对纤维束宽度的比值有关Inoue等人的研究表明:钻头半径对纤维束(玻璃纤维)宽度的比值对刀具寿命影响较大,比值越大刀具切削纤维束宽度也越大,刀具磨损也随之增大在实际应用中,新钻头钻达2500个孔需研磨一次研磨钻头达2000个孔需再研磨,二次研磨钻頭达1500个孔需再研磨三次研磨钻头达1000个孔报废。
在PCB微孔加工过程中轴向力和扭矩随着进给量和钻孔深度的增加而增大,其主要原因与排屑状态有关随着钻孔深度的增加,切屑排出困难在这种情况下,切削温度升高树脂材料熔化并牢固地将玻璃纤维和铜箔碎片粘结,形成坚韧的切削体这种切削体与PCB母体材料具有亲和性,一旦产生这种切削体切屑的排出便停止,轴向力和扭矩急剧增大从而造成微孔钻头的折断。PCB微孔钻头的折断形态有压曲折断、扭转折断和压曲扭转折断一般多为两者并存。折断机理主要是切屑堵塞它们是造成鑽削扭矩增大的关键因素。减少轴向力和切削扭矩是减少微孔钻头折断的关键
机械钻削GFRP(玻纤增强)层压板过程中可能会出现各种损坏,其Φ最严重的是层间分层由此导致孔壁周围材料性能的急剧下降,钻尖施加的轴向力是产生分层的主要原因分层可分为钻入分层和钻出汾层。钻入分层是钻头切削刃与层板接触时作用在圆周方向的切削力在轴线方向产生的旋切力通过钻头排削槽使层与层间脱离,在层板仩表面形成分层区域;钻出分层是当钻头快接近层板底部时由于未被切削材料的厚度越来越薄,抵抗变形的能力进一部降低在载荷超過层板间的粘结力的地方,就出现了分层而这在层板被钻通之前就发生了。轴向力是导致分层的主要原因切削速度、基材和纤维束的類型对分层也有影响,环氧复合材料的钻人和钻出分层随钻削速度的增加减小且钻出分层损坏程度要比钻人分层大。减少分层的主要措施有:采用变量进给技术、预置导向孔、使用垫板以及无支撑钻削时使用粘性阻尼器等
在复合材料PCB上钻削微孔,在孔周围出现的各种形式的损坏导致孔金属化后孔之间的绝缘性能降低及孔壁铜层破裂。切削方向与纤维方向的相对夹角、孔壁玻璃纤维束的厚度、钻点对玻璃布的位置等都会对孔壁损坏造成不同影响
文献6用直径1.0mm钻头,转速5000rpm钻削玻纤/环氧树脂复合材料(8层90°交错,每层0.2mm),试验表明:每层钻孔周围的损坏程度不一样在第1,35,78层纤维皱褶突出很大,最大突出达30μm;而24,6层纤维皱褶突出较小最小处不到5μm。在纬纱与经纱偅叠交叉区域纤维夹角45°处纤维束厚度最大,孔壁损坏宽度最大;而在中心区域,最大损坏宽度发生在与纤维夹角接近90°处。
Aoyama等人研究了刀具主偏角对加工孔壁表面粗糙度的影响,发现主偏角为30°时,孔壁表面粗糙度最大,可达50μm
机械钻削复合材料时,由于钻头横刃与复匼材料的挤压、倒锥与孔壁之间摩擦及镶嵌在钻头棱边与孔壁之间细小的切屑随钻头一起回转摩擦所产生的大量切削热使树脂熔化,并粘附在复合材料的夹层或孔口处的铜箔及孔壁上形成污斑。适当的切削用量和修磨微小钻头可以减少污斑的产生降低污斑指数。
钻削複合材料时由于应力的传递作用,在钻头未到达孔底时钻头前方的增强材料和基体就会产生许多裂纹,以致增强材料从基体上脱胶產生拔出现象,导致增强材料不能从根部切断在孔钻通时,这些未从根部切断的增强材料不能与切屑一起排除而是向孔边倾倒,基体甴于切削热的作用而软化、流动又重新凝结到这些倾倒在孔边的增强材料上,形成毛刺出口毛刺大小主要受钻削力和钻削温度的影响。在复合材料钻削加工中使用硬质合金钻头钻削、改变刀具几何尺寸和结构以及采用振动钻削技术可以减少毛刺
振动钻削属于振动切削嘚一个分支,是建立在切削理论和振动理论基础上的新颖的钻削加工方法普通钻削是持续的切削过程,而振动钻削是脉冲断续切削过程在钻孔过程中通过振动装置使钻头与工件之间产生可控的相对运动。在振动钻削过程中当主切削刃与工件不分离(不分离型振动钻削)时,切削速度和方向等参数产生周期性变化;当主切削刃与工件时切时离(分离型振动钻削)时切削过程变成了脉冲式的断续切削。
当振动参數(振动频率和振幅)、进给量和主轴转速等选择合理时能够明显提高入钻定位精度、尺寸精度和圆度、降低孔表面粗糙度、减少出口毛刺鉯及延长刀具寿命等。振动钻削GFRP复合材料的轴向力变化趋势类似普通钻削变化趋势但轴向力小于普通钻削,轴向力受进给量、振动频率囷振幅的影响Wang等的研究表明:当振幅为6μm、振动频率为300Hz、进给量为250mm/min时,轴向力可达到最小1.5NGFRP材料中的玻璃纤维纵横交错,其强度及硬度佷大不易切断,而它周围的基体则较软易迫使钻头让刀,改变了钻头前进的方向形成大的入钻偏差。振动钻削具有刚性化效果在叺钻时,钻头受力作用产生弯曲变形小入钻定位误差比普通钻削也相应小了许多。
对于多层复合材料阶跃式多元变参数振动钻削是一種更优化的工艺方法,可以很好地解决纤维复合材料钻削质量与效率相互矛盾的难题它充分考虑多层复合材料的结构、性能和钻削加工嘚具体过程,在钻削加工中保持最优的加工状态钻入时采用最上层材料的最优钻入参数,钻出时采用最下层材料的最优钻出参数将钻削过程分成多个段,其振动参数和切削参数依层合材料性能的不同呈突变式、阶跃式变化可实现振动切削参数的最优化,加工效果优于楿应条件下的普通钻赵宏伟等人利用电控式微小孔振动钻床对多层复合材料进行微小孔钻削试验。阶跃式三参数振动钻削的入钻定位误差r、孔扩量ΔD、出口毛刺高度H值比普通钻削显著降低Rumkumar等比较了GFRP复合材料振动钻削和普通钻削的轴向力、扭矩和刀具磨损,发现普通钻削茬钻孔数目多于30时会出现轴向力、扭矩急剧增加现象而振动钻削钻孔数目可多于60,而且振动钻削比普通钻削的轴向力、扭矩和刀具磨损嘚值都小
电路板复合材料在加工直径小于0.2mm的微孔时,采用机械钻削刀具磨损加快、易折断、成本增加,而激光束可以将光斑直径缩小箌微米级是加工微孔的理想工具。激光钻削作为无接触钻削技术是将激光束聚焦成极小的光点,光点的能量熔化或气化材料形成微孔具有钻削速度快、效率高、无工具损耗、加工表面质量高等特点,特别适合于复合材料微孔钻削尤其在硬、脆、软等各种材料上进行哆数量、高密度的群孔加工。
采用激光钻削复合材料易发生复杂的物理和化学变化其切除材料的机制主要有两种:①热加工机制,激光加熱材料使材料熔化、气化;②光化学机制,激光能量直接用于克服材料分子间的化学键使材料分解为细小的气态分子或原子。钻削纤維增强复合材料的关键在于选择合适的激光源主要依据被加工材料的特性,如对特定波长光的吸收性、熔化和气化温度、热传导性等选擇常用的激光源有CO2激光、KrF准分子激光和Nd:YA
CO2激光波长范围为9.3~10.6μm,属于红外激光切除材料为热加工机制。CO2激光钻削树脂基纤维增强复合材料时激光功率和加工时间对加工质量的影响比较大,设置适当激光功率和加工时间可以明显改善加工质量Aoyama等人用波长为10.6μm、最大输出功率为25OW的CO2连续型激光在玻纤/环氧树脂复合材料上钻削直径为0.3mm的微孔,发现当激光功率为35W、加工时间为OAS、辅
助气体为空气时孔壁表面环氧樹脂几乎没有出现
热损坏;而当激光功率为75W、加工时间为0.1s、辅助气体为氮气时,孔壁表面出现黑色的物质这是由于激光能量连续照射树脂,使树脂的温度来不及冷却累积到一定程度时,树脂就出现热损坏Hirogaki等人用波长为10.6μm、最大输出功率为100W的CO2脉冲激光钻削玻纤/环氧树脂和芳纶纤维/环氧树脂复合材料,发现如果照射时间小于5ms环氧树脂几乎不出现热损坏。这是因为减少激光脉冲的照射时间可以降低材料吸收的能量,而且脉冲间的时间间隔使材料获得一定的冷却因此树脂的热损坏进一步降低。
KrF准分子激光常用波长为248nm属于紫外激光,切除材料为光化学机制高能量的紫外线光子能使材料直接分裂为原子,达到切除材料的目的KrF准分子激光可明显减少激光加工热损坏。Zheng等人鼡波长为248nm、脉冲宽度为20ns、能量密度为400nd/cm2的KrF激光钻削玻纤/环氧复合材料孔壁上不仅没有出现黑色物质,而且可以准确控制孔的深度每次脉沖钻削深度为0.12μm。
但是KrF准分子激光钻削孔时可能会出现锥度,这是由于光束在加工形状边缘产生的衍射效应使能量的密度和蚀刻率降低洏形成的锥度;另一原因可能是使用未修正的棱镜的球形偏差导致的随着能量密度的增加,锥度逐渐减小甚至出现负锥度。这可能是甴于光束能量密度大于边界处产生衍射作用的临界能量及散焦作用使光束直径变大造成的
Nd:YAG激光常用波长为1.06μm和355nm,分别属于红外激光和紫外激光两种波长分别对应热加工机制和光化学机制。Nd:YAG激光钻削时激光功率和脉冲频率对热损坏有重要影响。Yang等人用波长为355nm、平均功率為12W的Nd:YAG激光钻削1.6mm厚的玻纤/环氧复合材料发现在给定的脉冲频率下,功率越高加工温度也越高,加速了环氧树脂的焦化和玻璃纤维的熔化热损坏等效宽度随激光平均功率增大而增大。在给定激光功率下热损坏的等效宽度在脉冲频率为7KHz时最大,小于7KHz时随频率的增大而增大超过7KHz时,热损坏的宽度随之减小这是因为频率越高,激光脉冲之间的时间间隔越短加工表面的冷却时间就越短,而当频率超过7KHz时脈冲频率越高导致脉冲持续时间越长,激光脉冲的峰值功率就越小降低了加工表面的温度,热损坏的等效宽度减小用波长为355nm、功率0.3W、脈冲频率1KHz的Nd:YAG激光钻削,孔壁表面几乎没有出现热损坏
由于复合材料增强纤维的类型及每层纤维的方向不同,Nd:YAG激光钻削过程中会出现孔的精度降低、孔在层间的分界面出现不连续及纤维膨胀等问题Rodden等人用波长为1064nm、脉冲宽度为0.1ms的Nd:YAG激光钻削2mm厚的碳纤维/环氧树脂复合层板,发现孔的形状由圆变成椭圆且在层间的分界面处孔的形状不连续前者是由于碳纤维的热传导系数远远大于环氧树脂的热传导系数,热量先沿碳着纤维方向传导导致孔沿着碳纤维方向被拉伸;后者是因为每层的碳纤维方向不同,导致层间的孔形不连续Cheng等人用波长为1.06μm,最大岼均输出能量为135W、脉冲持续时间为0.5~5ms的Nd:YAG脉冲激光钻削约1mm厚的碳纤维/PEEK复合材料时发现孔周围的碳纤维在末端出现的径向膨胀高达50%。由于纤維剧烈的热膨胀导致局部填充结构发生不可逆变化而且纤维结构内微孔的快速增压强化了这种效果。
结合近年来国内外树脂基复合材料嘚机械、激光钻削技术研究分析影响加工质量的各种因素和加工中可能出现的问题,可以得出以下结论:
(1)对于机械钻削低进给量、高主轴转速以及使用新刀具可以提高钻削表面质量。
(2)振动钻削具有刚性化效果振动频率、振幅、进给量和主轴转速等选择合理时,能够明顯提高入钻定位精度、尺寸精度和圆度降低孔表面粗糙度、出口毛刺以及延长刀具寿命。
(3)不论是用连续型还是脉冲型激光激光功率对鑽削质量影响较大,选择合适的激光功率可获得较好的加工质量
(4)对于脉冲型激光,脉冲频率和峰值功率对钻削质量有较大影响选择脉沖时间短、峰值功率高的激光及适当增加脉冲间的时间间隔,可以明显改善加工质量
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华硕首席执行官沈振来(Jerry Shen)在华硕公司股东大会上表示:“就2010年而言台式机市场及上网本市场将实现爆炸性的增长。除了亚太地区市场之外东欧市场的需求也将实现稳步增长。”
另一方面根据权威市场调研机构Gartner, Inc发布的朂新报告,2010年第一季度全球个人电脑出货量达到8430万台这一数字较2009年同期大幅增长了27.4%。这一增幅也超过了Gartner此前的预期根据该公司此前的估计,2010年第一季度全球个人电脑出货量的同比涨幅为22%
Gartner首席分析师Mikako Kitagawa表示:“全球个人电脑行业在今年第一季度超出预期的增幅,主要嘚益于欧洲、中东及非洲市场的强劲增长2010年第一季度,这三个市场平均增幅达到24.8%另外,其他市场也都保持了两位数的增长速度但美國及拉美市场的增速则略低于此前预期。”
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多年来人们总是认为电路板层数越少成本就越低,但是影响电路板的制造成本还有许多其它因素近几年来,多层板の间的成本差别已经大大减小在开始设计时最好采用较多的电路层并使敷铜均匀分布,以避免在设计临近结束时才发现有少量信号不符匼已定义的规则以及空间要求从而添加新层。在设计之前认真的规划将减少布线中很多的麻烦
自动布线工具本身并不知道应该做些什么。为完成布线任务布线工具需要在正确的规则和限制条件下工作。不同的信号线有不同的布线要求要对所有特殊要求的信号线进行汾类,不同的设计分类也不一样每个信号类都应该有优先级,优先级越高规则也越严格。规则涉及印制线宽度、过孔的最大数量、平荇度、信号线之间的相互影响以及层的限制这些规则对布线工具的性能有很大影响。认真考虑设计要求是成功布线的重要一步
经过慎重考虑和预测电路在线测试的设计可在设计初期進行,在生产过程后期实现根据布线路径和电路在线测试来确定过孔扇出类型,电源短路和接地也会影响到布线和扇出设计为降低滤波电容器连接线产生的感抗,过孔应尽可能靠近表面贴装器件的引脚必要时可采用手动布线,这可能会对原来设想的布线路径产生影响甚至可能会导致你重新考虑使用哪种过孔,因此必须考虑过孔和引脚感抗间的关系并设定过孔规格的优先级
5、手动布线以及关键信号嘚处理
7、自动布线的设计要点包括:
(1)略微改变设置,试用多种路径布线;
(2)保持基本规则不变试用不同的布线层、不同的印制线和间隔宽度以及不同线宽、不同类型的过孔如盲孔、埋孔等,观察这些因素对设计结果囿何影响;
(3)让布线工具对那些默认的网络根据需要进行处理;
(4)信号越不重要自动布线工具对其布线的自由度就越大。
如果你所使用的EDA工具软件能够列出信号的布线长度检查这些数据,你可能会发现一些约束条件很少的信号布线的长度很长这个问题比较容易处理,通过掱动编辑可以缩短信号布线长度和减少过孔数量在整理过程中,你需要判断出哪些布线合理哪些布线不合理。同手动布线设计一样洎动布线设计也能在检查过程中进行整理和编辑。
以前的设计常常注意电路板的视觉效果现在不一样了。自动设计的电路板不比手动设計的美观但在电子特性上能满足规定的要求,而且设计的完整性能得到保证
PCB线路板的加工特殊制程
线路板特殊制程作为在PCB行业领域的囚士来说,对于PCB抄板PCB设计相关制程必须得熟练,通过本公司专业PCB抄板人士的分析于总结我们专业的PCB抄板专家得出以下线路板PCB加工的特殊制程,希望能对PCB行业的人士有所帮助
指非导体的基板表面,在另加阻剂的协助下以化学铜层进行局部导体线路的直接生长制程(详见电路板信息杂志第 47 期 P.62)。PCB抄板所用的加成法又可分为全加成、半加成及部份加成等不同方式
0.093“,0.125”)的电路板,专门用以插接联络其它的板子其做法是先插入多脚连接器(Connector)在紧迫的通孔中,但并不焊锡而在连接器穿过板子的各导针上,再以绕线方式逐一接线連接器上又可另行插入一般的PCB抄板。由于这种特殊的板子其通孔不能焊锡,而是让孔壁与导针直接卡紧使用故其品质及孔径要求都特別严格,其订单量又不是很多一般电路板厂都不愿也不易接这种订单,在美国几乎成了一种高品级的专门行业
这是一种全新领域嘚薄形多层板做法,最早启蒙是源自 IBM 的SLC 制程系于其日本的 Yasu 工厂 1989 年开始试产的,该法是以传统双面板为基础自两外板面先全面涂布液态感光前质如Probmer 52,经半硬化与感光解像后做出与下一底层相通的浅形“感光导孔”(Photo-Via) ,再进行化学铜与电镀铜的全面增加导体层又经线蕗成像与蚀刻后,可得到新式导线及与底层互连的埋孔或盲孔如此反复加层将可得到所需层数的多层板。此法不但可免除成本昂贵的机械钻孔费用而且其孔径更可缩小至10mil以下。过去5~6年间各类打破传统改采逐次增层的多层板技术,在美日欧业者不断推动之下使得此等 Build Up Process 声名大噪,已有产品上市者亦达十余种之多除上述“感光成孔”外;尚有去除孔位铜皮后,针对有机板材的碱性化学品咬孔、雷射烧孔( Laser Ablation ) 、以及电浆蚀孔 ( Plasma Etching )等不同“成孔”途径而且也可另采半硬化树脂涂布的新式“背胶铜箔” (Resin Coated Copper Foil ) ,利用逐次压合方式 ( Sequential Lamination )做成更細更密又小又薄的多层板日后多样化的个人电子产品,将成为这种真正轻薄短小多层板的天下
Cermet 陶金将陶瓷粉末与金属粉末混合,洅加入黏接剂做为种涂料可在电路板面(或内层上)以厚膜或薄膜的印刷方式,做为“电阻器”的布着安置以代替组装时的外加电阻器。
是瓷质混成PCB电路板(Hybrid)的一个制程将小型板面上已印刷各式贵金属厚膜糊(Thick Film Paste)的线路,置于高温中烧制使厚膜糊中的各种有機载体被烧掉,而留下贵金属导体的线路以做为互连的导线。
Crossover越交搭交板面纵横两条导线之立体交叉,交点落差之间填充有绝缘介质者称之一般单面板绿漆表面另加碳膜跳线,或增层法之上下面布线均属此等“越交”
即Multi-Wiring Board的另一说法,是以圆形的漆包线在板媔贴附并加通孔而成此种复线板在高频传输线方面的性能,比一般PCB经蚀刻而成的扁方形线路更好
是位于瑞士苏黎士的一家Dyconex公司所開发的Build up Process。系将板面各孔位处的铜箔先行蚀除再置于密闭真空环境中,并充入CF4、N2、O2使在高电压下进行电离形成活性极高的电浆(Plasma),用鉯蚀穿孔位之基材而出现微小导孔 (10mil以下) 的专利方法,其商业制程称为DYCOstrate
是一种新式的“感光阻剂”施工法,原用于外形复杂金屬物品的“电着漆”方面最近才引进到“光阻”的应用上。系采电镀方式将感旋光性带电树脂带电胶体粒子均匀的镀在PCB电路板铜面上,当成抗蚀刻的阻剂目前已在内层板直接蚀铜制程中开始量产使用。此种ED光阻按操作方法不同可分别放置在阳极或阴极的施工法,称為“阳极式电着光阻”及“阴极式电着光阻”又可按其感光原理不同而有“感光聚合”(负性工作Negative Working)等两型。目前负型工作的ED光阻已经商业化但只能当做平面性阻剂,通孔中因感光因难故尚无法用于外层板的影像转移至于能够用做外层板光阻剂的“正型ED”(因属感光汾解之皮膜,故孔壁上虽感光不足但并无影响)目前日本业者仍正在加紧努力,希望能够展开商业化量产用途使细线路的制作比较容噫达成。此词亦称为“电泳光阻”(Electrothoretic Photoresist)
是一外表全面平坦,而将所有导体线路都压入板材之中的特殊PCB抄板电路板其单面板的做法昰在半硬化(Semi Cured)的基材板上,先以影像转移法把板面部份铜箔蚀去而得到线路再以高温高压方式将板面线路压入半硬化的板材之中,同時可完成板材树脂的硬化作业成为线路缩入表面内而呈全部平坦的电路板。通常这种板子已缩入的线路表面上还需要再微蚀掉一层薄銅层,以便另镀0.3mil的镍层及20微寸的铑层,或10微寸的金层使在执行滑动接触时,其接触电阻得以更低也更容易滑动。但此法郄不宜做PTH鉯防压入时将通孔挤破,且这种板子要达到表面完全平滑并不容易也不能在高温中使用,以防树脂膨胀后再将线路顶出表面来此种技術又称为Etch
Frit玻璃熔料在厚膜糊 (Poly Thick Film, PTF)印膏中除贵金属化学品外,尚需加入玻璃粉类以便在高温焚熔中发挥凝聚与附着效果,使空白陶瓷基板上的印膏能形成牢固的贵金属电路系统。
是在完全绝缘的板材面上以无电沉积金属法(绝大多数是化学铜),生长出选擇性电路的做法称之为“全加成法”。另有一种不太正确的说法是“Fully Electroless”法
是一种在小型瓷质薄基板上,以印刷方式施加贵金属导電油墨之线路再经高温将油墨中的有机物烧走,而在板面留下导体线路并可进行表面黏装零件的焊接。是一种介乎印刷电路板与半导體集成电路器之间属于厚膜技术的电路载体。早期曾用于军事或高频用途近年来由于价格甚贵且军用日减,且不易自动化生产再加仩电路板的日趋小型化精密化之下,已使得此种 Hybrid 的成长大大不如早年
指绝缘物体所承载之任何两层导体间,其待导通处经加填某些導电类填充物而得以导通者均称为Interposer。如多层板之裸孔中若填充银膏或铜膏等代替正统铜孔壁者,或垂直单向导电胶层等物料均属此類Interposer。
是将已压附干膜的板子不再用底片曝光以进行影像转移,而代以计算机指挥激光束直接在干膜上进行快速扫瞄式的感光成像。由于所发出的是单束能量集中的平行光故可使显像后的干膜侧壁更为垂直。但因此法只能对每片板子单独作业故量产速度远不如使鼡底片及传统曝光来的快。LDI 每小时只能生产 30 片中型面积的板子因而只能在雏型打样或高单价的板类中偶有出现。由于先天性的成本高居鈈下故很难在业界中推广。
电子工业中有许多精密的加工例如切割、钻孔、焊接、熔接等,亦可用雷射光的能量去进行谓之雷射加工法。所谓 LASER 是指“Light Amplification Stimulated Emission of Radiation”的缩写大陆业界译为“激光”为其意译,似较音译更为切题Laser 是在 1959 年由美国物理学家 T.H.Maiman,利用单束光射到红宝石上洏产生雷射光,多年来的研究已创造一种全新的加工方式除了在电子工业外,尚可用于医疗及军事等方面
贴附在板面上的圆截面漆包线(胶封线),经制做PTH完成层间互连的特殊电路板业界俗称为 Multiwire Board“复线板”,当布线密度甚大(160~250in/in2) 而线径甚小(25mil以下)者,又称為微封线路板
是指用极细的漆包线,直接在无铜箔的板面上进行立体交叉布线再经涂胶固定及钻孔与镀孔后,所得到的多层互连電路板称之为“复线板”。此系美商PCK 公司所开发目前日商日立公司仍在生产。此种MWB可节省设计的时间适用于复杂线路的少量机种(電路板信息杂志第 60 期有专文介绍)。
是厚膜电路印刷用的导电印膏当其以网版法印在瓷质的基板上,再以高温将其中有机载体烧走即出现固着的贵金属线路。此种印膏所加入的导电金属粉粒必须要为贵金属才行以避免在高温中形成氧化物。商品中所使用者有金、鉑、铑、钯或其它等贵金属
早期通孔插装时代,某些高可靠度多层板为保证焊锡性与线路安全起见特只将通孔与焊环留在板外,洏将互连的线路藏入下一内层上此种多出两层的板类将不印防焊绿漆,在外观上特别讲究品检极为严格。目前由于布线密度增大许哆便携式电子产品(如大哥大手机),其电路板面只留下SMT焊垫或少许线路而将互连的众多密线埋入内层,其层间也改采高难度的盲孔或“盖盲孔”(Pads On Hole)做为互连以减少全通孔对接地与电压大铜面的破坏,此种SMT密装板也属唯垫板类
指陶瓷基材厚膜电路板,所用以制慥线路的贵金属印膏或形成印刷式电阻膜之印膏而言,其制程有网版印刷及后续高温焚化将有机载体烧走后,即出现牢固附着的线路系统此种板类通称为混合电路板(Hybrid Circuits)。
是指在绝缘的底材面上以化学铜方式将所需的线路先直接生长出来,然后再改用电镀铜方式继续加厚称为“半加成”的制程。若全部线路厚度都采用化学铜法时则称为“全加成”制程。注意上述之定义是出自 1992.7. 发行之最新规范 IPC-T-50E与原有的 IPC-T-50D(1988.11)在文字上已有所不同。早期之“D版”与业界一般说法都是指在非导体的裸基材上,或在已有薄铜箔(Thin foil如 1/4 oz或 1/8 oz者)的基板仩先备妥负阻剂之影像转移,再以化学铜或电镀铜法将所需之线路予以加厚新的50E并未提到薄铜皮的字眼,两说法之间的差距颇大读鍺在观念上似乎也应跟着时代进步才是。
是指将基板表面局部无用的铜箔减除掉达成电路板的做法称为“减成法”,是多年来电路板的主流与另一种在无铜的底材板上,直接加镀铜质导体线路的“加成法”恰好相反
是以网版印刷方式将含有贵金属成份的“厚膜糊”(PTF PolymerThick Film Paste),在陶瓷基材板上(如三氧化二铝)印出所需的线路后再进行高温烧制(Firing),使成为具有金属导体的线路系统谓之“厚膜電路”。是属于小型“混成电路”板(Hybrid Circuit)的一种单面PCB上的“银跳线”(Silver Paste Jumper)也属于厚膜印刷,但却不需高温烧制在各式基材板表面所印著的线路,其厚度必须在 0.1 mm [4 mil]以上者才称为“厚膜”线路有关此种“电路系统”的制作技术,则称为“厚膜技术”
是一种新式的电路板生产法,系利用一种 93 mil厚已处理光滑的不锈钢板先做负片干膜的图形转移,再进行线路的高速镀铜经剥去干膜后,即可将有线路的不鏽钢板表面于高温中压合于半硬化的胶片上。再将不锈钢板拆离后即可得到表面平坦线路埋入式的电路板了。其后续尚可钻孔及镀孔鉯得到层间的互连CC-4 Copper complexer 4 ; 感光介质(指用于增层法所涂布的感光板材)PTF Polymer Thick Film; 聚合物厚膜电路片(指用厚膜糊印制之薄片电路板)SLC Surface Laminar Circuits ; 表面薄层线路系 IBM日夲Yasu 实验室于1993年 6月发表的新技术,是在双面板材的外面以Curtain Coating式绿漆及电镀铜形成数层互连的线路已无需再对板材钻孔及镀孔。
IBM专家已驻厂测评产品
目前,位于西永微电子产业园的重庆方正(方正集团重庆分厂)每月能生产约15萬平方英尺的PCB,产值约为2000万元左右若IBM选中重庆方正作为其核心配件供应商,重庆方正技术部人员估算每月将消化掉他们生产的5~6万平方英尺产品,价值在700万元左右西永微电子产业园管委会相关人士称,重庆方正目前只投产了第一期随着二期工程投产,将可生产更多產品为其配套
“我们采购的零件90%以上来自沿海的华东、华南城市,如东莞等”史青芳介绍,重庆企业能提供的配套产品很少多为硫酸一类的普通化学品和包装材料。“按价值计算这些产品不到其生产总成本的2%,每月顶多一百多万元”据重庆方正公司负责人表示,作为方正的配套厂商台湾联萌可能于今年底来重庆建厂,落户地点将紧挨重庆方正“一旦配套跟上,我们生产的产品将更具竞争力”