FPC和PCB的誕生和發(fā)展催生了軟硬組合板的新產(chǎn)品。因此,軟硬組合板是將柔性電路板與硬電路板按相關(guān)工藝要求通過(guò)壓制等工藝組合而成的具有FPC特性和PCB特性的電路板。我們今天看看應(yīng)用領(lǐng)域
1.手機(jī)-在手機(jī)軟硬件板的應(yīng)用中,常見(jiàn)的有折疊式手機(jī)轉(zhuǎn)折處、攝像頭模塊、鍵盤、射頻模塊等。
2.工業(yè)用途-工業(yè)用途包括用于工業(yè)、軍事和醫(yī)療的軟硬粘合板。大多數(shù)工業(yè)零件要求精度、安全性和無(wú)易損性。因此,軟硬板所要求的特性是:高可靠性、、低阻抗損耗、完整的信號(hào)傳輸質(zhì)量和耐久性。然而,由于工藝的高度復(fù)雜性,產(chǎn)量小,單價(jià)相當(dāng)高。
3.汽車-在汽車軟硬板的使用中,通常用于將方向盤上的按鍵連接到主板,車輛視頻系統(tǒng)屏幕與控制面板之間的連接,側(cè)門上音頻或功能鍵的操作連接,倒車?yán)走_(dá)圖像系統(tǒng)傳感器(包括空氣質(zhì)量、溫度和濕度、特殊氣體調(diào)節(jié)等)、車輛通信系統(tǒng)、衛(wèi)星導(dǎo)航、后座控制面板和前端控制器連接板、車輛外部檢測(cè)系統(tǒng)等。
4.消費(fèi)類電子產(chǎn)品——在消費(fèi)類產(chǎn)品中,DSC和DV是軟板和硬板發(fā)展的代表,可分為兩個(gè)主軸:性能和結(jié)構(gòu)。在性能方面,軟板和硬板可以三維連接不同的PCB硬板和組件。因此,在相同線密度下,可以增加PCB的總使用面積,相對(duì)提高其電路承載能力,降低觸點(diǎn)的信號(hào)傳輸極限和裝配誤差率。另一方面,由于軟硬板輕薄,可以彎曲布線,因此對(duì)減小體積和重量有很大幫助。
軟硬結(jié)合板的優(yōu)缺點(diǎn):
軟硬結(jié)合板,就是柔性線路板與硬性線路板,經(jīng)過(guò)壓合等工序,按相關(guān)工藝要求組合在一起,形成的具有FPC特性與PCB特性的線路板。
因?yàn)檐浻步Y(jié)合板是FPC與PCB的組合,軟硬結(jié)合板的生產(chǎn)應(yīng)同時(shí)具備FPC生產(chǎn)設(shè)備與PCB生產(chǎn)設(shè)備。
,由電子工程師根據(jù)需求畫(huà)出軟性結(jié)合板的線路與外形,然后,下發(fā)到可以生產(chǎn)軟硬結(jié)合板的工廠,經(jīng)過(guò)CAM工程師對(duì)相關(guān)文件進(jìn)行處理、規(guī)劃,然后安排FPC產(chǎn)線生產(chǎn)所需FPC、PCB產(chǎn)線生產(chǎn)PCB,這兩款軟板與硬板出來(lái)后,按照電子工程師的規(guī)劃要求,將FPC與PCB經(jīng)過(guò)壓合機(jī)無(wú)縫壓合,再經(jīng)過(guò)一系列細(xì)節(jié)環(huán)節(jié),終就制成了軟硬結(jié)合板。
很重要的一個(gè)環(huán)節(jié),應(yīng)為軟硬結(jié)合板難度大,細(xì)節(jié)問(wèn)題多,在出貨之前,一般都要進(jìn)行全檢,因其價(jià)值比較高,以免讓供需雙方造成相關(guān)利益損失。
優(yōu)點(diǎn):軟硬結(jié)合板同時(shí)具備FPC的特性與PCB的特性,因此,它可以用于一些有特殊要求的產(chǎn)品之中,既有一定的撓性區(qū)域,也有一定的剛性區(qū)域,對(duì)節(jié)省產(chǎn)品內(nèi)部空間,減少成品體積,提高產(chǎn)品性能有很大的幫助。
缺點(diǎn):軟硬結(jié)合板生產(chǎn)工序繁多,生產(chǎn)難度大,良品率較低,所投物料、人力較多,因此,其價(jià)格比較貴,生產(chǎn)周期比較長(zhǎng)。
高速PCB設(shè)計(jì)指南之三
第三篇 高速PCB設(shè)計(jì)
(一)、電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)所面臨的挑戰(zhàn)
隨著系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜性和集成度的大規(guī)模提高,電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們正在從事100MHZ以上的電路設(shè)計(jì),總線的工作頻率也已經(jīng)達(dá)到或者超過(guò)50MHZ,有的甚至超過(guò)100MHZ。目前約50% 的設(shè)計(jì)的時(shí)鐘頻率超過(guò)50MHz,將近20% 的設(shè)計(jì)主頻超過(guò)120MHz。
當(dāng)系統(tǒng)工作在50MHz時(shí),將產(chǎn)生傳輸線效應(yīng)和信號(hào)的完整性問(wèn)題;而當(dāng)系統(tǒng)時(shí)鐘達(dá)到120MHz時(shí),除非使用高速電路設(shè)計(jì)知識(shí),否則基于傳統(tǒng)方法設(shè)計(jì)的PCB將無(wú)法工作。因此,高速電路設(shè)計(jì)技術(shù)已經(jīng)成為電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)師采取的設(shè)計(jì)手段。只有通過(guò)使用高速電路設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)技術(shù),才能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的可控性。
(二)、什么是高速電路
通常認(rèn)為如果數(shù)字邏輯電路的頻率達(dá)到或者超過(guò)45MHZ~50MHZ,而且工作在這個(gè)頻率之上的電路已經(jīng)占到了整個(gè)電子系統(tǒng)一定的份量(比如說(shuō)1/3),就稱為高速電路。
實(shí)際上,信號(hào)邊沿的諧波頻率比信號(hào)本身的頻率高,是信號(hào)快速變化的上升沿與下降沿(或稱信號(hào)的跳變)引發(fā)了信號(hào)傳輸?shù)姆穷A(yù)期結(jié)果。因此,通常約定如果線傳播延時(shí)大于1/2數(shù)字信號(hào)驅(qū)動(dòng)端的上升時(shí)間,則認(rèn)為此類信號(hào)是高速信號(hào)并產(chǎn)生傳輸線效應(yīng)。
信號(hào)的傳遞發(fā)生在信號(hào)狀態(tài)改變的瞬間,如上升或下降時(shí)間。信號(hào)從驅(qū)動(dòng)端到接收端經(jīng)過(guò)一段固定的時(shí)間,如果傳輸時(shí)間小于1/2的上升或下降時(shí)間,那么來(lái)自接收端的反射信號(hào)將在信號(hào)改變狀態(tài)之前到達(dá)驅(qū)動(dòng)端。反之,反射信號(hào)將在信號(hào)改變狀態(tài)之后到達(dá)驅(qū)動(dòng)端。如果反射信號(hào)很強(qiáng),疊加的波形就有可能會(huì)改變邏輯狀態(tài)。
(三)、高速信號(hào)的確定
上面我們定義了傳輸線效應(yīng)發(fā)生的前提條件,但是如何得知線延時(shí)是否大于1/2驅(qū)動(dòng)端的信號(hào)上升時(shí)間?一般地,信號(hào)上升時(shí)間的典型值可通過(guò)器件手冊(cè)給出,而信號(hào)的傳播時(shí)間在PCB設(shè)計(jì)中由實(shí)際布線長(zhǎng)度決定。下圖為信號(hào)上升時(shí)間和允許的布線長(zhǎng)度(延時(shí))的對(duì)應(yīng)關(guān)系?!?br />
PCB 板上每單位英寸的延時(shí)為 0.167ns.。但是,如果過(guò)孔多,器件管腳多,網(wǎng)線上設(shè)置的約束多,延時(shí)將增大。通常高速邏輯器件的信號(hào)上升時(shí)間大約為0.2ns。如果板上有GaAs芯片,則大布線長(zhǎng)度為7.62mm。
設(shè)Tr為信號(hào)上升時(shí)間, Tpd 為信號(hào)線傳播延時(shí)。如果Tr≥4Tpd,信號(hào)落在安全區(qū)域。如果2Tpd≥Tr≥4Tpd,信號(hào)落在不確定區(qū)域。如果Tr≤2Tpd,信號(hào)落在問(wèn)題區(qū)域。對(duì)于落在不確定區(qū)域及問(wèn)題區(qū)域的信號(hào),應(yīng)該使用高速布線方法。
(四)、什么是傳輸線
PCB板上的走線可等效為下圖所示的串聯(lián)和并聯(lián)的電容、電阻和電感結(jié)構(gòu)。串聯(lián)電阻的典型值0.25-0.55 ohms/foot,因?yàn)榻^緣層的緣故,并聯(lián)電阻阻值通常很高。將寄生電阻、電容和電感加到實(shí)際的PCB連線中之后,連線上的終阻抗稱為特征阻抗Zo。線徑越寬,距電源/地越近,或隔離層的介電常數(shù)越高,特征阻抗就越小。如果傳輸線和接收端的阻抗不匹配,那么輸出的電流信號(hào)和信號(hào)終的穩(wěn)定狀態(tài)將不同,這就引起信號(hào)在接收端產(chǎn)生反射,這個(gè)反射信號(hào)將傳回信號(hào)發(fā)射端并再次反射回來(lái)。隨著能量的減弱反射信號(hào)的幅度將減小,直到信號(hào)的電壓和電流達(dá)到穩(wěn)定。這種效應(yīng)被稱為振蕩,信號(hào)的振蕩在信號(hào)的上升沿和下降沿經(jīng)??梢钥吹健?br />
(五)、傳輸線效應(yīng)
基于上述定義的傳輸線模型,歸納起來(lái),傳輸線會(huì)對(duì)整個(gè)電路設(shè)計(jì)帶來(lái)以下效應(yīng)。
· 反射信號(hào)Reflected signals
· 延時(shí)和時(shí)序錯(cuò)誤Delay & Timing errors
· 多次跨越邏輯電平門限錯(cuò)誤False Switching
· 過(guò)沖與下沖Overshoot/Undershoot
· 串?dāng)_Induced Noise (or crosstalk)
· 電磁輻射EMI radiation
5.1 反射信號(hào)
如果一根走線沒(méi)有被正確終結(jié)(終端匹配),那么來(lái)自于驅(qū)動(dòng)端的信號(hào)脈沖在接收端被反射,從而引發(fā)不預(yù)期效應(yīng),使信號(hào)輪廓失真。當(dāng)失真變形非常顯著時(shí)可導(dǎo)致多種錯(cuò)誤,引起設(shè)計(jì)失敗。同時(shí),失真變形的信號(hào)對(duì)噪聲的敏感性增加了,也會(huì)引起設(shè)計(jì)失敗。如果上述情況沒(méi)有被足夠考慮,EMI將顯著增加,這就不單單影響自身設(shè)計(jì)結(jié)果,還會(huì)造成整個(gè)系統(tǒng)的失敗。
反射信號(hào)產(chǎn)生的主要原因:過(guò)長(zhǎng)的走線;未被匹配終結(jié)的傳輸線,過(guò)量電容或電感以及阻抗失配。
5.2 延時(shí)和時(shí)序錯(cuò)誤
信號(hào)延時(shí)和時(shí)序錯(cuò)誤表現(xiàn)為:信號(hào)在邏輯電平的高與低門限之間變化時(shí)保持一段時(shí)間信號(hào)不跳變。過(guò)多的信號(hào)延時(shí)可能導(dǎo)致時(shí)序錯(cuò)誤和器件功能的混亂。
通常在有多個(gè)接收端時(shí)會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。電路設(shè)計(jì)師確定壞情況下的時(shí)間延時(shí)以確保設(shè)計(jì)的正確性。信號(hào)延時(shí)產(chǎn)生的原因:驅(qū)動(dòng)過(guò)載,走線過(guò)長(zhǎng)。
5.3 多次跨越邏輯電平門限錯(cuò)誤
信號(hào)在跳變的過(guò)程中可能多次跨越邏輯電平門限從而導(dǎo)致這一類型的錯(cuò)誤。多次跨越邏輯電平門限錯(cuò)誤是信號(hào)振蕩的一種特殊的形式,即信號(hào)的振蕩發(fā)生在邏輯電平門限附近,多次跨越邏輯電平門限會(huì)導(dǎo)致邏輯功能紊亂。反射信號(hào)產(chǎn)生的原因:過(guò)長(zhǎng)的走線,未被終結(jié)的傳輸線,過(guò)量電容或電感以及阻抗失配。
5.4 過(guò)沖與下沖
過(guò)沖與下沖來(lái)源于走線過(guò)長(zhǎng)或者信號(hào)變化太快兩方面的原因。雖然大多數(shù)元件接收端有輸入保護(hù)二極管保護(hù),但有時(shí)這些過(guò)沖電平會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)元件電源電壓范圍,損壞元器件。
5.5 串?dāng)_
串?dāng)_表現(xiàn)為在一根信號(hào)線上有信號(hào)通過(guò)時(shí),在PCB板上與之相鄰的信號(hào)線上就會(huì)感應(yīng)出相關(guān)的信號(hào),我們稱之為串?dāng)_。
信號(hào)線距離地線越近,線間距越大,產(chǎn)生的串?dāng)_信號(hào)越小。異步信號(hào)和時(shí)鐘信號(hào)更容易產(chǎn)生串?dāng)_。因此解串?dāng)_的方法是移開(kāi)發(fā)生串?dāng)_的信號(hào)或屏蔽被嚴(yán)重干擾的信號(hào)。
5.6 電磁輻射
EMI(Electro-Magnetic Interference)即電磁干擾,產(chǎn)生的問(wèn)題包含過(guò)量的電磁輻射及對(duì)電磁輻射的敏感性兩方面。EMI表現(xiàn)為當(dāng)數(shù)字系統(tǒng)加電運(yùn)行時(shí),會(huì)對(duì)周圍環(huán)境輻射電磁波,從而干擾周圍環(huán)境中電子設(shè)備的正常工作。它產(chǎn)生的主要原因是電路工作頻率太高以及布局布線不合理。目前已有進(jìn)行 EMI仿真的軟件工具,但EMI仿真器都很昂貴,仿真參數(shù)和邊界條件設(shè)置又很困難,這將直接影響仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性和實(shí)用性。通常的做法是將控制EMI的各項(xiàng)設(shè)計(jì)規(guī)則應(yīng)用在設(shè)計(jì)的每一環(huán)節(jié),實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)各環(huán)節(jié)上的規(guī)則驅(qū)動(dòng)和控制。
(六)、避免傳輸線效應(yīng)的方法
針對(duì)上述傳輸線問(wèn)題所引入的影響,我們從以下幾方面談?wù)効刂七@些影響的方法。
6.1 嚴(yán)格控制關(guān)鍵網(wǎng)線的走線長(zhǎng)度
如果設(shè)計(jì)中有高速跳變的邊沿,就考慮到在PCB板上存在傳輸線效應(yīng)的問(wèn)題?,F(xiàn)在普遍使用的很高時(shí)鐘頻率的快速集成電路芯片更是存在這樣的問(wèn)題。解決這個(gè)問(wèn)題有一些基本原則:如果采用CMOS或TTL電路進(jìn)行設(shè)計(jì),工作頻率小于10MHz,布線長(zhǎng)度應(yīng)不大于7英寸。工作頻率在50MHz布線長(zhǎng)度應(yīng)不大于1.5英寸。如果工作頻率達(dá)到或超過(guò)75MHz布線長(zhǎng)度應(yīng)在1英寸。對(duì)于GaAs芯片大的布線長(zhǎng)度應(yīng)為0.3英寸。如果超過(guò)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn),就存在傳輸線的問(wèn)題。
6.2 合理規(guī)劃走線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
解決傳輸線效應(yīng)的另一個(gè)方法是選擇正確的布線路徑和終端拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。走線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指一根網(wǎng)線的布線順序及布線結(jié)構(gòu)。當(dāng)使用高速邏輯器件時(shí),除非走線分支長(zhǎng)度保持很短,否則邊沿快速變化的信號(hào)將被信號(hào)主干走線上的分支走線所扭曲。通常情形下,PCB走線采用兩種基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),即菊花鏈(Daisy Chain)布線和星形(Star)分布。
對(duì)于菊花鏈布線,布線從驅(qū)動(dòng)端開(kāi)始,依次到達(dá)各接收端。如果使用串聯(lián)電阻來(lái)改變信號(hào)特性,串聯(lián)電阻的位置應(yīng)該緊靠驅(qū)動(dòng)端。在控制走線的高次諧波干擾方面,菊花鏈走線效果好。但這種走線方式布通率低,不容易布通。實(shí)際設(shè)計(jì)中,我們是使菊花鏈布線中分支長(zhǎng)度盡可能短,安全的長(zhǎng)度值應(yīng)該是:Stub Delay <= Trt *0.1.
例如,高速TTL電路中的分支端長(zhǎng)度應(yīng)小于1.5英寸。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)占用的布線空間較小并可用單一電阻匹配終結(jié)。但是這種走線結(jié)構(gòu)使得在不同的信號(hào)接收端信號(hào)的接收是不同步的。
星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以有效的避免時(shí)鐘信號(hào)的不同步問(wèn)題,但在密度很高的PCB板上手工完成布線十分困難。采用自動(dòng)布線器是完成星型布線的好的方法。每條分支上都需要終端電阻。終端電阻的阻值應(yīng)和連線的特征阻抗相匹配。這可通過(guò)手工計(jì)算,也可通過(guò)CAD工具計(jì)算出特征阻抗值和終端匹配電阻值?!?br />
在上面的兩個(gè)例子中使用了簡(jiǎn)單的終端電阻,實(shí)際中可選擇使用更復(fù)雜的匹配終端。種選擇是RC匹配終端。RC匹配終端可以減少功率消耗,但只能使用于信號(hào)工作比較穩(wěn)定的情況。這種方式適合于對(duì)時(shí)鐘線信號(hào)進(jìn)行匹配處理。其缺點(diǎn)是RC匹配終端中的電容可能影響信號(hào)的形狀和傳播速度。
串聯(lián)電阻匹配終端不會(huì)產(chǎn)生額外的功率消耗,但會(huì)減慢信號(hào)的傳輸。這種方式用于時(shí)間延遲影響不大的總線驅(qū)動(dòng)電路?! 〈?lián)電阻匹配終端的優(yōu)勢(shì)還在于可以減少板上器件的使用數(shù)量和連線密度。
后一種方式為分離匹配終端,這種方式匹配元件需要放置在接收端附近。其優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)拉低信號(hào),并且可以很好的避免噪聲。典型的用于TTL輸入信號(hào)(ACT,HCT, FAST)。
此外,對(duì)于終端匹配電阻的封裝型式和安裝型式也考慮。通常SMD表面貼裝電阻比通孔元件具有較低的電感,所以SMD封裝元件成為。如果選擇普通直插電阻也有兩種安裝方式可選:垂直方式和水平方式。
垂直安裝方式中電阻的一條安裝管腳很短,可以減少電阻和電路板間的熱阻,使電阻的熱量更加容易散發(fā)到空氣中。但較長(zhǎng)的垂直安裝會(huì)增加電阻的電感。水平安裝方式因安裝較低有更低的電感。但過(guò)熱的電阻會(huì)出現(xiàn)漂移,在壞的情況下電阻成為開(kāi)路,造成PCB走線終結(jié)匹配失效,成為潛在的失敗因素。
6.3 抑止電磁干擾的方法
很好地解決信號(hào)完整性問(wèn)題將改善PCB板的電磁兼容性(EMC)。其中非常重要的是PCB板有很好的接地。對(duì)復(fù)雜的設(shè)計(jì)采用一個(gè)信號(hào)層配一個(gè)地線層是十分有效的方法。此外,使電路板的外層信號(hào)的密度小也是減少電磁輻射的好方法,這種方法可采用"表面積層"技術(shù)"Build-up"設(shè)計(jì)制做PCB來(lái)實(shí)現(xiàn)。表面積層通過(guò)在普通工藝 PCB 上增加薄絕緣層和用于貫穿這些層的微孔的組合來(lái)實(shí)現(xiàn),電阻和電容可埋在表層下,單位面積上的走線密度會(huì)增加近一倍,因而可降低 PCB的體積。PCB面積的縮小對(duì)走線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有的影響,這意味著縮小的電流回路,縮小的分支走線長(zhǎng)度,而電磁輻射近似正比于電流回路的面積;同時(shí)小體積特征意味著高密度引腳封裝器件可以被使用,這又使得連線長(zhǎng)度下降,從而電流回路減小,提高電磁兼容特性。
6.4 其它可采用技術(shù)
為減小集成電路芯片電源上的電壓瞬時(shí)過(guò)沖,應(yīng)該為集成電路芯片添加去耦電容。這可以有效去除電源上的毛刺的影響并減少在印制板上的電源環(huán)路的輻射。
當(dāng)去耦電容直接連接在集成電路的電源管腿上而不是連接在電源層上時(shí),其平滑毛刺的效果好。這就是為什么有一些器件插座上帶有去耦電容,而有的器件要求去耦電容距器件的距離要足夠的小。
任何高速和高功耗的器件應(yīng)盡量放置在一起以減少電源電壓瞬時(shí)過(guò)沖。
如果沒(méi)有電源層,那么長(zhǎng)的電源連線會(huì)在信號(hào)和回路間形成環(huán)路,成為輻射源和易感應(yīng)電路。
走線構(gòu)成一個(gè)不穿過(guò)同一網(wǎng)線或其它走線的環(huán)路的情況稱為開(kāi)環(huán)。如果環(huán)路穿過(guò)同一網(wǎng)線其它走線則構(gòu)成閉環(huán)。兩種情況都會(huì)形成天線效應(yīng)(線天線和環(huán)形天線)。天線對(duì)外產(chǎn)生EMI輻射,同時(shí)自身也是敏感電路。閉環(huán)是一個(gè)考慮的問(wèn)題,因?yàn)樗a(chǎn)生的輻射與閉環(huán)面積近似成正比。
結(jié)束語(yǔ)
高速電路設(shè)計(jì)是一個(gè)非常復(fù)雜的設(shè)計(jì)過(guò)程。本文所闡述的方法就是針對(duì)解決這些高速電路設(shè)計(jì)問(wèn)題的。此外,在進(jìn)行高速電路設(shè)計(jì)時(shí)有多個(gè)因素需要加以考慮,這些因素有時(shí)互相對(duì)立。如高速器件布局時(shí)位置靠近,雖可以減少延時(shí),但可能產(chǎn)生串?dāng)_和顯著的熱效應(yīng)。因此在設(shè)計(jì)中,需權(quán)衡各因素,做出全面的折衷考慮;既滿足設(shè)計(jì)要求,又降低設(shè)計(jì)復(fù)雜度。高速PCB設(shè)計(jì)手段的采用構(gòu)成了設(shè)計(jì)過(guò)程的可控性,只有可控的,才是可靠的,也才能是成功的!
PCB電路板無(wú)鉛噴錫與有鉛噴錫除了環(huán)保差異外,還有哪些區(qū)別呢?
隨著電子行業(yè)不斷的發(fā)展,PCB的技術(shù)水平也在水漲船高,常見(jiàn)的表面處理工藝就有噴錫,沉金,鍍金,OSP等;其中噴錫分為無(wú)鉛噴錫和有鉛噴錫。那么,PCB電路板無(wú)鉛噴錫與有鉛噴錫的區(qū)別在哪?
1、無(wú)鉛噴錫屬于環(huán)保類工藝,不含有害物質(zhì)"鉛",熔點(diǎn)在218度左右;錫爐溫度需控制在280-300度;過(guò)波峰焊溫度需控制在260度左右;過(guò)回流焊溫度在260-270度左右。
2、有鉛噴錫不屬于環(huán)保類工藝,含有害物質(zhì)"鉛",熔點(diǎn)183度左右;錫爐溫度需控制在245-260度;過(guò)波峰焊溫度需控制在250度左右;過(guò)回流焊溫度在245-255度左右。
3、從錫的表面看,有鉛錫比較亮,無(wú)鉛錫比較暗淡;無(wú)鉛板的浸潤(rùn)性要比有鉛板的差一點(diǎn)。
4、無(wú)鉛錫的鉛含量不超過(guò)0.5 ,有鉛錫的鉛含量達(dá)到37。
5、鉛會(huì)提高錫線在焊接過(guò)程中的活性,有鉛錫線相對(duì)比無(wú)鉛錫線好用;不過(guò)鉛有毒,長(zhǎng)期使用對(duì)人體不好。無(wú)鉛錫比有鉛錫熔點(diǎn)高,焊接點(diǎn)會(huì)牢固很多。
6、在pcb板表面處理中,通常做無(wú)鉛噴錫和有鉛噴錫的價(jià)格是一樣的,沒(méi)有區(qū)別。
什么是HDI線路板?
一.什么是HDI板?
HDI板(High Density Interconnector),即高密度互連板,是使用微盲埋孔技術(shù)的一種線路分布密度比較高的電路板。HDI板有內(nèi)層線路和外層線路,再利用鉆孔、孔內(nèi)金屬化等工藝,使各層線路內(nèi)部實(shí)現(xiàn)連結(jié)。
二.HDI板與普通pcb的區(qū)別
HDI板一般采用積層法制造,積層的次數(shù)越多,板件的技術(shù)檔次越高。普通的HDI板基本上是1次積層,高階HDI采用2次或以上的積層技術(shù),同時(shí)采用疊孔、電鍍填孔、激光直接打孔等PCB技術(shù)。當(dāng)PCB的密度增加超過(guò)八層板后,以HDI來(lái)制造,其成本將較傳統(tǒng)復(fù)雜的壓合制程來(lái)得低。
HDI板的電性能和訊號(hào)正確性比傳統(tǒng)PCB更高。此外,HDI板對(duì)于射頻干擾、電磁波干擾、靜電釋放、熱傳導(dǎo)等具有更佳的改善。高密度集成(HDI)技術(shù)可以使終端產(chǎn)品設(shè)計(jì)更加小型化,同時(shí)滿足電子性能和效率的更高標(biāo)準(zhǔn)。
HDI板使用盲孔電鍍 再進(jìn)行二次壓合,分一階、二階、三階、四階、五階等。一階的比較簡(jiǎn)單,流程和工藝都好控制。二階的主要問(wèn)題,一是對(duì)位問(wèn)題,二是打孔和鍍銅問(wèn)題。二階的設(shè)計(jì)有多種,一種是各階錯(cuò)開(kāi)位置,需要連接次鄰層時(shí)通過(guò)導(dǎo)線在中間層連通,做法相當(dāng)于2個(gè)一階HDI。第二種是,兩個(gè)一階的孔重疊,通過(guò)疊加方式實(shí)現(xiàn)二階,加工也類似兩個(gè)一階,但有很多工藝要點(diǎn)要特別控制,也就是上面所提的。第三種是直接從外層打孔至第3層(或N-2層),工藝與前面有很多不同,打孔的難度也更大。對(duì)于三階的以二階類推即是。
三.HDI板的優(yōu)勢(shì)
這種PCB在突顯優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上發(fā)展迅速:
1.HDI技術(shù)有助于降低PCB成本;
2.HDI技術(shù)增加了線密度;
3.HDI技術(shù)有利于使用的包裝;
4.HDI技術(shù)具有更好的電氣性能和信號(hào)有效性;
5.HDI技術(shù)具有更好的可靠性;
6.HDI技術(shù)在散熱方面更好;
7.HDI技術(shù)能夠改善RFI(射頻干擾)/EMI(電磁干擾)/ESD(靜電放電);
8.HDI技術(shù)提高了設(shè)計(jì)效率;
四.HDI板的材料
對(duì)HDI PCB材料提出了一些新的要求,包括更好的尺寸穩(wěn)定性,抗靜電移動(dòng)性和非膠粘劑。HDI PCB的典型材料是RCC(樹(shù)脂涂層銅)。RCC有三種類型,即聚酰亞胺金屬化薄膜,純聚酰亞胺薄膜,流延聚酰亞胺薄膜。
RCC的優(yōu)點(diǎn)包括:厚度小,重量輕,柔韌性和易燃性,兼容性特性阻抗和的尺寸穩(wěn)定性。在HDI多層PCB的過(guò)程中,取代傳統(tǒng)的粘接片和銅箔作為絕緣介質(zhì)和導(dǎo)電層的作用,可以通過(guò)傳統(tǒng)的抑制技術(shù)用芯片抑制RCC。然后使用非機(jī)械鉆孔方法如激光,以便形成微通孔互連。
RCC推動(dòng)PCB產(chǎn)品從SMT(表面貼裝技術(shù))到CSP的發(fā)生和發(fā)展(芯片級(jí)封裝),從機(jī)械鉆孔到激光鉆孔,促進(jìn)PCB微通孔的發(fā)展和進(jìn)步,所有這些都成為RCC的HDI PCB材料。
在實(shí)際的PCB中在制造過(guò)程中,對(duì)于RCC的選擇,通常有FR-4標(biāo)準(zhǔn)Tg 140C,F(xiàn)R-4高Tg 170C和FR-4和Rogers組合層壓,現(xiàn)在大多使用。隨著HDI技術(shù)的發(fā)展,HDI PCB材料滿足更多要求,因此HDI PCB材料的主要趨勢(shì)應(yīng)該是:
1.使用無(wú)粘合劑的柔性材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用;
2.介電層厚度小,偏差小;
3 .LPIC的發(fā)展;
4.介電常數(shù)越來(lái)越小;
5.介電損耗越來(lái)越小;
6.焊接穩(wěn)定性高;
7.嚴(yán)格兼容CTE(熱膨脹系數(shù));
五.HDI板制造的應(yīng)用技術(shù)
HDI PCB制造的難點(diǎn)在于微觀通過(guò)制造,通過(guò)金屬化和細(xì)線。
1.微通孔制造
微通孔制造一直是HDI PCB制造的核心問(wèn)題。主要有兩種鉆井方法:
a.對(duì)于普通的通孔鉆孔,機(jī)械鉆孔始終是其率和低成本的佳選擇。隨著機(jī)械加工能力的發(fā)展,其在微通孔中的應(yīng)用也在不斷發(fā)展。
b.有兩種類型的激光鉆孔:光熱消融和光化學(xué)消融。前者是指在高能量吸收激光之后加熱操作材料以使其熔化并且通過(guò)形成的通孔蒸發(fā)掉的過(guò)程。后者指的是紫外區(qū)高能光子和激光長(zhǎng)度超過(guò)400nm的結(jié)果。
有三種類型的激光系統(tǒng)應(yīng)用于柔性和剛性板,即準(zhǔn)分子激光,紫外激光鉆孔,CO 2 激光。激光技術(shù)不僅適用于鉆孔,也適用于切割和成型。甚至一些制造商也通過(guò)激光制造HDI。雖然激光鉆孔設(shè)備成本高,但它們具有更高的精度,穩(wěn)定的工藝和成熟的技術(shù)。激光技術(shù)的優(yōu)勢(shì)使其成為盲/埋通孔制造中常用的方法。如今,在HDI微通孔中,99%是通過(guò)激光鉆孔獲得的。
2.通過(guò)金屬化
通孔金屬化的大困難是電鍍難以達(dá)到均勻。對(duì)于微通孔的深孔電鍍技術(shù),除了使用具有高分散能力的電鍍液外,還應(yīng)及時(shí)升級(jí)電鍍裝置上的鍍液,這可以通過(guò)強(qiáng)力機(jī)械攪拌或振動(dòng),超聲波攪拌,水平噴涂。此外,在電鍍前增加通孔壁的濕度。
除了工藝的改進(jìn)外,HDI的通孔金屬化方法也看到了主要技術(shù)的改進(jìn):化學(xué)鍍添加劑技術(shù),直接電鍍技術(shù)等。
3.細(xì)線
細(xì)線的實(shí)現(xiàn)包括傳統(tǒng)的圖像傳輸和激光直接成像。傳統(tǒng)的圖像轉(zhuǎn)移與普通化學(xué)蝕刻形成線條的過(guò)程相同。
對(duì)于激光直接成像,不需要攝影膠片,而圖像是通過(guò)激光直接在光敏膜上形成的。紫外波燈用于操作,使液體防腐解決方案能夠滿足高分辨率和簡(jiǎn)單操作的要求。不需要攝影膠片,以避免因薄膜缺陷造成的不良影響,可以直接連接CAD/CAM,縮短制造周期,使其適用于和多種生產(chǎn)。
如何評(píng)估汽車HDI PCB制造商
電子行業(yè)的蓬勃發(fā)展推動(dòng)了眾多行業(yè)的快速發(fā)展。近年來(lái),電子產(chǎn)品在汽車工業(yè)中的應(yīng)用日益廣泛。傳統(tǒng)的汽車工業(yè)在機(jī)械,動(dòng)力,液壓和傳動(dòng)方面進(jìn)行了更多的努力。但是,現(xiàn)代汽車工業(yè)更多地依賴電子應(yīng)用,而這些電子應(yīng)用在汽車中發(fā)揮著越來(lái)越重要和潛在的作用。自動(dòng)電氣化全部用于處理,感測(cè),信息傳輸和記錄,而沒(méi)有印制電路板(PCB)則無(wú)法實(shí)現(xiàn)。由于汽車現(xiàn)代化和數(shù)字化的要求,以及人類對(duì)汽車安全性,舒適性,簡(jiǎn)單操作和數(shù)字化的要求,PCB已廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè),高密度互連(HDI)PCB,可能帶有跨層盲孔或雙層結(jié)構(gòu)。
為了實(shí)現(xiàn)汽車HDI PCB的高可靠性和安全性,HDI PCB制造商遵循嚴(yán)格的策略和措施,這是本文關(guān)注的。
汽車PCB類型
在汽車電路板中,可以使用傳統(tǒng)的單層PCB,雙層PCB和多層PCB,而近年來(lái)HDI PCB的廣泛應(yīng)用已成為汽車電子產(chǎn)品的。普通HDI PCB與汽車HDI PCB之間確實(shí)存在本質(zhì)區(qū)別:前者強(qiáng)調(diào)實(shí)用性和多功能性,為消費(fèi)電子產(chǎn)品提供服務(wù),而后者則致力于可靠性,安全性和。
有必要說(shuō)明一下,因?yàn)槠嚭w了汽車,卡車或卡車等各種各樣的汽車,要求對(duì)不同的性能期望和功能有不同的要求,所以本文將要討論的法規(guī)和措施只是一些通用規(guī)則,不包括那些規(guī)則。特別案例。
汽車HDI PCB的分類和應(yīng)用
HDI PCB可以分為單層HDI PCB,雙層積層PCB和三層積層PCB.在此,層是指預(yù)浸料的層。
汽車電子產(chǎn)品通常在兩類應(yīng)用:
a.在與車輛的機(jī)械系統(tǒng)(例如發(fā)動(dòng)機(jī),底盤和車輛數(shù)字控制)配合使用之前,汽車電子控制設(shè)備將無(wú)法有效運(yùn)行,特別是電子燃油噴射系統(tǒng),防抱死制動(dòng)系統(tǒng)(ABS),防滑控制(ASC) ,牽引力控制,電子控制懸架(ECS),電子自動(dòng)變速器(EAT)和電子助力轉(zhuǎn)向(EPS)。
b.可以在汽車環(huán)境中立使用且與汽車性能無(wú)關(guān)的車載汽車設(shè)備包括汽車信息系統(tǒng)或車輛計(jì)算機(jī),GPS系統(tǒng),汽車視頻系統(tǒng),車載通信系統(tǒng)和Internet設(shè)備功能,這些功能由HDI PCB支持的設(shè)備實(shí)現(xiàn),這些設(shè)備負(fù)責(zé)信號(hào)傳輸和大量控制。
對(duì)汽車HDI PCB制造商的要求
由于高可靠性和汽車HDI印制電路板的安全性,汽車HDI PCB制造商符合高層次要求:
a.汽車HDI PCB制造商堅(jiān)持在判斷或支持PCB制造商的管理水平中起關(guān)鍵作用的集成管理系統(tǒng)和質(zhì)量管理體系。某些系統(tǒng)在被第三方身份驗(yàn)證之前無(wú)法歸PCB制造商所有。例如,汽車PCB制造商通過(guò)ISO9001和ISO / IATF16949認(rèn)證。
b.HDI PCB制造商具備扎實(shí)的技術(shù)和較高的HDI制造能力。具體而言,從事汽車電路板制造的制造商制造線寬/間距至少為75μm/75μm且具有兩層結(jié)構(gòu)的電路板。公認(rèn)的是,HDI PCB制造商具有至少1.33的工藝能力指數(shù)(CPK)和至少1.67的設(shè)備制造能力(CMK)。除非獲得客戶的認(rèn)可和確認(rèn),否則不得在以后的制造中進(jìn)行任何修改。
c.汽車HDI PCB制造商在選擇PCB原材料時(shí)遵循嚴(yán)格的規(guī)則,因?yàn)樗鼈冊(cè)诖_定終PCB的可靠性和性能中起著關(guān)鍵作用。
汽車HDI PCB的材料要求
?核心板和半固化片。它們是制造汽車HDI PCB的基本,關(guān)鍵的元素。當(dāng)涉及HDI PCB的原材料時(shí),核心板和預(yù)浸料是主要考慮因素。通常,HDI核心板和介電層都相對(duì)較薄。因此,一層預(yù)浸料足以在消費(fèi)類HDI板上使用。但是,汽車HDI PCB依賴于至少兩層預(yù)浸料的層壓,因?yàn)槿绻l(fā)生空腔或粘合劑不足,則單層的預(yù)浸料可能會(huì)導(dǎo)致絕緣電阻降低。之后,終結(jié)果可能是整個(gè)板子或產(chǎn)品的故障。
?阻焊膜。作為直接覆蓋在表面電路板上的保護(hù)層,阻焊層也起著與核心板和預(yù)浸料相同的重要作用。除保護(hù)外部電路外,阻焊層在產(chǎn)品的外觀,質(zhì)量和可靠性方面也起著至關(guān)重要的作用。因此,汽車電路板上的阻焊層符合嚴(yán)格的要求。阻焊膜通過(guò)多項(xiàng)有關(guān)可靠性的測(cè)試,包括儲(chǔ)熱測(cè)試和剝離強(qiáng)度測(cè)試。
汽車HDI PCB材料的可靠性測(cè)試
合格的HDI PCB制造商絕不會(huì)認(rèn)為材料選擇是理所當(dāng)然的。相反,他們對(duì)電路板的可靠性進(jìn)行一些測(cè)試。有關(guān)汽車HDI PCB材料可靠性的主要測(cè)試包括CAF(導(dǎo)電陽(yáng)極絲)測(cè)試,高溫和低溫?zé)釠_擊測(cè)試,天氣溫度循環(huán)測(cè)試和儲(chǔ)熱測(cè)試。
?CAF測(cè)試。它用于測(cè)量?jī)蓚€(gè)導(dǎo)體之間的絕緣電阻。該測(cè)試涵蓋許多測(cè)試值,例如層之間的小絕緣電阻,通孔之間的小絕緣電阻,埋孔之間的小絕緣電阻,盲孔之間的小絕緣電阻以及并聯(lián)電路之間的小絕緣電阻。
?高溫和低溫?zé)釠_擊測(cè)試。此測(cè)試旨在測(cè)試小于一定百分比的電阻變化率。具體而言,該測(cè)試中提到的參數(shù)包括通孔之間的電阻變化率,埋孔之間的電阻變化率和盲孔之間的電阻變化率。
?氣候溫度循環(huán)測(cè)試。被測(cè)板需要在回流焊接之前進(jìn)行預(yù)處理。在-40℃±3℃至140℃±2℃的溫度范圍內(nèi),電路板在低溫度和高溫度下保持15分鐘。結(jié)果,合格的電路板不會(huì)發(fā)生層壓,白點(diǎn)或爆炸。
?高溫存儲(chǔ)測(cè)試。該測(cè)試主要針對(duì)阻焊層的可靠性,特別是其剝離強(qiáng)度。就阻焊層的判斷而言,該測(cè)試被認(rèn)為是嚴(yán)格的。
根據(jù)以上介紹的測(cè)試要求,如果基材或原材料不能滿足客戶要求,則可能會(huì)發(fā)生潛在的風(fēng)險(xiǎn)。因此,是否對(duì)材料進(jìn)行測(cè)試可能是確定合格的HDI PCB制造商的關(guān)鍵因素。
可以使用許多策略和措施來(lái)判斷汽車HDI PCB制造商,包括材料供應(yīng)商認(rèn)證,過(guò)程中的技術(shù)條件以及參數(shù)確定和附件的應(yīng)用等。為尋找可靠的HDI PCB制造商,它們可能是重要的組成部分。確定和判斷其可靠性作為參考。