賽孚線路板,高難度PCB制作

賽孚線路板,高難度PCB制作

按照印刷線路板按照層數(shù)可分為單面板、雙面板、多層板、HDI板等；按照結(jié)構(gòu)分類,包括剛性版、柔性線路板、軟硬結(jié)合板等。
據(jù)Prismark 2015年發(fā)布的數(shù)據(jù),全球PCB產(chǎn)值中占比最大的3類產(chǎn)品依次為多層板、柔性電路板、HDI板,其產(chǎn)值增速亦領(lǐng)先。


產(chǎn)值增速一定程度上反應(yīng)供給端情形,但并不適合據(jù)此判斷對應(yīng)產(chǎn)品的發(fā)展前景。我們認為,HDI最大的市場為手機市場,行業(yè)增速放緩,普通HDI產(chǎn)品盈利性并不樂觀。

HDI是高密度互聯(lián)（High Density Interconnector）的縮寫,HDI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。因提高pcb密度最有效的方法是減少通孔的數(shù)量,及精確設(shè)置盲孔、埋孔來實現(xiàn),高密度集成（HDI）技術(shù)可以使終端產(chǎn)品設(shè)計更加小型化,同時滿足電子性能和效率的更高標準。

HDI目前廣泛應(yīng)用于手機、數(shù)碼（攝）像機、MP3、MP4、筆記本電腦等消費電子及IC載板中,其中手機市場為最大的應(yīng)用市場。


我們認為,普通HDI產(chǎn)品的盈利性近年并不樂觀,資本聚焦普通HDI的時代已經(jīng)過去。普通HDI供不應(yīng)求的局面已過,產(chǎn)品價格或?qū)⒊掷m(xù)下滑需求層面,全球手機市場呈衰退趨勢,對于HDI板需求疲軟；供給層面,伴隨2009年左右智能手機滲透率迅速提升,消費電子市場爆發(fā)式增長,HDI技術(shù)出現(xiàn)以來漸成手機板主流,臺灣、日本、韓國、中國的PCB廠紛紛大量投資擴產(chǎn)HDI板應(yīng)以對市場旺盛需求,且伴隨2001以來歐美手機及制作手機最多的EMS廠將制造中心轉(zhuǎn)移到大陸,大部分HDI產(chǎn)能跟隨由歐洲向大陸轉(zhuǎn)移,中國大陸HDI板生產(chǎn)比重持續(xù)加大,成為產(chǎn)能重災(zāi)區(qū),形成HDI產(chǎn)能過剩的局面,隨著市場競爭日趨激烈,普通HDI產(chǎn)品價格下降趨勢明顯。

消費電子功能日益復(fù)雜,線路密度、孔密度等要求越來越高,HDI生產(chǎn)成本并未下降,隨著手機功能的增加,手機的電路設(shè)計復(fù)雜度亦隨之增加,加上消費者對手機輕薄短小的需求日增,手機所用線路板的技術(shù)層次不斷演進。

HDI板一般采用積層法(Build-up)制造,積層的次數(shù)越多,板件的技術(shù)檔次越高。普通的HDI板一般為1次積層,高階HDI采用2次或以上的積層技術(shù),同時采用疊孔、電鍍填孔、激光直接打孔等先進PCB技術(shù),近年流行的任意層互聯(lián)HDI更是需要投入巨大時間及設(shè)備資金,HDI板生產(chǎn)成本越來越高。

綜上,在HDI板價格下滑,生產(chǎn)成本高企的背景下,普通HDI板的利潤薄如紙,盈利性并不樂觀,部分HDI供應(yīng)商出現(xiàn)虧損局面,亦有一些PCB廠重新慎重考慮其HDI擴產(chǎn)計劃。

相比之下,高多層板、柔性線路板（FPC）及軟硬結(jié)合板應(yīng)用領(lǐng)域廣,價值量高,為當(dāng)下及未來幾年內(nèi)PCB企業(yè)布局的重點領(lǐng)域,具備發(fā)展?jié)摿Α?br />

?深圳市賽孚電路科技有限公司成立于2011年，公司由多名電路板行業(yè)的專家級人士創(chuàng)建，是國內(nèi)專業(yè)高效的PCB/FPC快件服務(wù)商之一。公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)控制、計算機應(yīng)用、航空航天、軍工、醫(yī)療、測試儀器、電源等各個領(lǐng)域。我們的產(chǎn)品包括：高多層PCB、HDI PCB、PCB高頻板、軟硬結(jié)合板、FPC等特種高難度電路板，專注于多品種，中小批量領(lǐng)域。我們的客戶分布全球各地，目前外銷訂單占比70%以上。

如果數(shù)字邏輯電路的頻率達到或者超過45MHZ~50MHZ,而且工作在這個頻率之上的電路已經(jīng)占到了整個電子系統(tǒng)一定的份量(比如說1/3),通常就稱為高頻電路。高頻電路設(shè)計是一個非常復(fù)雜的設(shè)計過程,其布線對整個設(shè)計至關(guān)重要!



【第一招】多層板布線



高頻電路往往集成度較高,布線密度大,采用多層板既是布線所必須,也是降低干擾的有效手段。在PCB Layout階段,合理的選擇一定層數(shù)的印制板尺寸,能充分利用中間層來設(shè)置屏蔽,更好地實現(xiàn)就近接地,并有效地降低寄生電感和縮短信號的傳輸長度,同時還能大幅度地降低信號的交叉干擾等,所有這些方法都對高頻電路的可靠性有利。



有資料顯示,同種材料時,四層板要比雙面板的噪聲低20dB。但是,同時也存在一個問題,PCB半層數(shù)越高,制造工藝越復(fù)雜,單位成本也就越高,這就要求我們在進行PCB Layout時,除了選擇合適的層數(shù)的PCB板,還需要進行合理的元器件布局規(guī)劃,并采用正確的布線規(guī)則來完成設(shè)計。


【第二招】高速電子器件管腳間的引線彎折越少越好

高頻電路布線的引線最好采用全直線,需要轉(zhuǎn)折,可用45度折線或者圓弧轉(zhuǎn)折,這種要求在低頻電路中僅僅用于提高銅箔的固著強度,而在高頻電路中,滿足這一要求卻可以減少高頻信號對外的發(fā)射和相互間的耦合。


【第三招】高頻電路器件管腳間的引線越短越好

信號的輻射強度是和信號線的走線長度成正比的,高頻的信號引線越長,它就越容易耦合到靠近它的元器件上去,所以對于諸如信號的時鐘、晶振、DDR的數(shù)據(jù)、LVDS線、USB線、HDMI線等高頻信號線都是要求盡可能的走線越短越好。


【第四招】高頻電路器件管腳間的引線層間交替越少越好

所謂“引線的層間交替越少越好”是指元件連接過程中所用的過孔(Via)越少越好。據(jù)側(cè),一個過孔可帶來約0.5pF的分布電容,減少過孔數(shù)能顯著提高速度和減少數(shù)據(jù)出錯的可能性。


【第五招】注意信號線近距離平行走線引入的“串?dāng)_”

高頻電路布線要注意信號線近距離平行走線所引入的“串?dāng)_”,串?dāng)_是指沒有直接連接的信號線之間的耦合現(xiàn)象。由于高頻信號沿著傳輸線是以電磁波的形式傳輸?shù)?信號線會起到天線的作用,電磁場的能量會在傳輸線的周圍發(fā)射,信號之間由于電磁場的相互耦合而產(chǎn)生的不期望的噪聲信號稱為串?dāng)_(Crosstalk)。



PCB板層的參數(shù)、信號線的間距、驅(qū)動端和接收端的電氣特性以及信號線端接方式對串?dāng)_都有一定的影響。所以為了減少高頻信號的串?dāng)_,在布線的時候要求盡可能的做到以下幾點：


在布線空間允許的條件下,在串?dāng)_較嚴重的兩條線之間插入一條地線或地平面,可以起到隔離的作用而減少串?dāng)_。


當(dāng)信號線周圍的空間本身就存在時變的電磁場時,若無法避免平行分布,可在平行信號線的反面布置大面積“地”來大幅減少干擾。


在布線空間許可的前提下,加大相鄰信號線間的間距,減小信號線的平行長度,時鐘線盡量與關(guān)鍵信號線垂直而不要平行。


如果同一層內(nèi)的平行走線幾乎無法避免,在相鄰兩個層,走線的方向務(wù)必卻為相互垂直。


在數(shù)字電路中,通常的時鐘信號都是邊沿變化快的信號,對外串?dāng)_大。所以在設(shè)計中,時鐘線宜用地線包圍起來并多打地線孔來減少分布電容,從而減少串?dāng)_。


對高頻信號時鐘盡量使用低電壓差分時鐘信號并包地方式,需要注意包地打孔的完整性。


閑置不用的輸入端不要懸空,而是將其接地或接電源(電源在高頻信號回路中也是地),因為懸空的線有可能等效于發(fā)射天線,接地就能抑制發(fā)射。實踐證明,用這種辦法消除串?dāng)_有時能立即見效。


【第六招】集成電路塊的電源引腳增加高頻退藕電容

每個集成電路塊的電源引腳就近增一個高頻退藕電容。增加電源引腳的高頻退藕電容,可以有效地抑制電源引腳上的高頻諧波形成干擾。


【第七招】高頻數(shù)字信號的地線和模擬信號地線做隔離

模擬地線、數(shù)字地線等接往公共地線時要用高頻扼流磁珠連接或者直接隔離并選擇合適的地方單點互聯(lián)。高頻數(shù)字信號的地線的地電位一般是不一致的,兩者直接常常存在一定的電壓差,而且,高頻數(shù)字信號的地線還常常帶有非常豐富的高頻信號的諧波分量,當(dāng)直接連接數(shù)字信號地線和模擬信號地線時,高頻信號的諧波就會通過地線耦合的方式對模擬信號進行干擾。



所以通常情況下,對高頻數(shù)字信號的地線和模擬信號的地線是要做隔離的,可以采用在合適位置單點互聯(lián)的方式,或者采用高頻扼流磁珠互聯(lián)的方式。


【第八招】避免走線形成的環(huán)路

各類高頻信號走線盡量不要形成環(huán)路,若無法避免則應(yīng)使環(huán)路面積盡量小。


【第九招】必須保證良好的信號阻抗匹配

信號在傳輸?shù)倪^程中,當(dāng)阻抗不匹配的時候,信號就會在傳輸通道中發(fā)生信號的反射,反射會使合成信號形成過沖,導(dǎo)致信號在邏輯門限附近波動。


消除反射的根本辦法是使傳輸信號的阻抗良好匹配,由于負載阻抗與傳輸線的特性阻抗相差越大反射也越大,所以應(yīng)盡可能使信號傳輸線的特性阻抗與負載阻抗相等。同時還要注意PCB上的傳輸線不能出現(xiàn)突變或拐角,盡量保持傳輸線各點阻抗連續(xù),否則在傳輸線各段之間也將會出現(xiàn)反射。這就要求在進行高速PCB布線時,必須要遵守以下布線規(guī)則：


USB布線規(guī)則：要求USB信號差分走線,線寬10mil,線距6mil,地線和信號線距6mil。


HDMI布線規(guī)則：要求HDMI信號差分走線,線寬10mil,線距6mil,每兩組HDMI差分信號對的間距超過20mil。


LVDS布線規(guī)則要求LVDS信號差分走線,線寬7mil,線距6mil,目的是控制HDMI的差分信號對阻抗為100+-15%歐姆DDR布線規(guī)則。DDR1走線要求信號盡量不走過孔,信號線等寬,線與線等距,走線必須滿足2W原則,以減少信號間的串?dāng)_,對DDR2及以上的高速器件,還要求高頻數(shù)據(jù)走線等長,以保證信號的阻抗匹配。


【第十招】保持信號傳輸?shù)耐暾?br />
保持信號傳輸?shù)耐暾?防止由于地線分割引起的“地彈現(xiàn)象”。


? ?深圳市賽孚電路科技有限公司成立于2011年，公司由多名電路板行業(yè)的專家級人士創(chuàng)建，是國內(nèi)專業(yè)高效的PCB/FPC快件服務(wù)商之一。公司成立以來，一直專注樣品，中小批量領(lǐng)域?？焖俚慕桓兑约斑^硬的產(chǎn)品品質(zhì)贏得了國內(nèi)外客戶的信任。公司是廣東電路板行業(yè)協(xié)會會員企業(yè)，是深圳高新技術(shù)認證企業(yè)。擁有完善的質(zhì)量管理體系，先后通過了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS認證。公司目前擁有員工300余人，廠房面積9000平米，月出貨品種6000種以上，年生產(chǎn)能力為150000平方米。

PCB失效分析技術(shù)及部分案例

作為各種元器件的載體與電路信號傳輸?shù)臉屑~，PCB已經(jīng)成為電子信息產(chǎn)品的最為重要而關(guān)鍵的部分，其質(zhì)量的好壞與可靠性水平?jīng)Q定了整機設(shè)備的質(zhì)量與可靠性。但是由于成本以及技術(shù)的原因，PCB在生產(chǎn)和應(yīng)用過程中出現(xiàn)了大量的失效問題。

? ?深圳市賽孚電路科技有限公司成立于2011年，公司由多名電路板行業(yè)的專家級人士創(chuàng)建，是國內(nèi)專業(yè)高效的PCB/FPC快件服務(wù)商之一。公司成立以來，一直專注樣品，中小批量領(lǐng)域。快速的交付以及過硬的產(chǎn)品品質(zhì)贏得了國內(nèi)外客戶的信任。公司是廣東電路板行業(yè)協(xié)會會員企業(yè)，是深圳高新技術(shù)認證企業(yè)。擁有完善的質(zhì)量管理體系，先后通過了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS認證。公司目前擁有員工300余人，廠房面積9000平米，月出貨品種6000種以上，年生產(chǎn)能力為150000平方米。

對于這種失效問題，我們需要用到一些常用的失效分析技術(shù)，來使得PCB在制造的時候質(zhì)量和可靠性水平得到一定的保證，本文總結(jié)了十大失效分析技術(shù)，供參考借鑒。

1.外觀檢查

外觀檢查就是目測或利用一些簡單儀器，如立體顯微鏡、金相顯微鏡甚至放大鏡等工具檢查PCB的外觀，尋找失效的部位和相關(guān)的物證，主要的作用就是失效定位和初步判斷PCB的失效模式。外觀檢查主要檢查PCB的污染、腐蝕、爆板的位置、電路布線以及失效的規(guī)律性、如是批次的或是個別，是不是總是集中在某個區(qū)域等等。另外，有許多PCB的失效是在組裝成PCBA后才發(fā)現(xiàn)，是不是組裝工藝過程以及過程所用材料的影響導(dǎo)致的失效也需要仔細檢查失效區(qū)域的特征。

2.切片分析

切片分析就是通過取樣、鑲嵌、切片、拋磨、腐蝕、觀察等一系列手段和步驟獲得PCB橫截面結(jié)構(gòu)的過程。通過切片分析可以得到反映PCB（通孔、鍍層等）質(zhì)量的微觀結(jié)構(gòu)的豐富信息，為下一步的質(zhì)量改進提供很好的依據(jù)。但是該方法是破壞性的，一旦進行了切片，樣品就必然遭到破壞；同時該方法制樣要求高，制樣耗時也較長，需要訓(xùn)練有素的技術(shù)人員來完成。要求詳細的切片作業(yè)過程，可以參考IPC的標準IPC-TM-650 2.1.1和IPC-MS-810規(guī)定的流程進行。

深圳市賽孚電路科技有限公司成立于2011年， 公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)控制、計算機應(yīng)用、航空航天、軍工、醫(yī)療、測試儀器、電源等各個領(lǐng)域。我們的產(chǎn)品包括：高多層PCB、HDI PCB、PCB高頻板、軟硬結(jié)合板、FPC等特種高難度電路板，專注于多品種，中小批量領(lǐng)域。我們的客戶分布全球各地，目前外銷訂單占比70%以上。



PCB失效分析技術(shù)方法（續(xù)）

3.掃描聲學(xué)顯微鏡

目前用于電子封裝或組裝分析的主要是C模式的超聲掃描聲學(xué)顯微鏡，它是利用高頻超聲波在材料不連續(xù)界面上反射產(chǎn)生的振幅及位相與極性變化來成像，其掃描方式是沿著Z軸掃描X-Y平面的信息。因此，掃描聲學(xué)顯微鏡可以用來檢測元器件、材料以及PCB與PCBA內(nèi)部的各種缺陷，包括裂紋、分層、夾雜物以及空洞等。如果掃描聲學(xué)的頻率寬度足夠的話，還可以直接檢測到焊點的內(nèi)部缺陷。典型的掃描聲學(xué)的圖像是以紅色的警示色表示缺陷的存在，由于大量塑料封裝的元器件使用在SMT工藝中，由有鉛轉(zhuǎn)換成無鉛工藝的過程中，大量的潮濕回流敏感問題產(chǎn)生，即吸濕的塑封器件會在更高的無鉛工藝溫度下回流時出現(xiàn)內(nèi)部或基板分層開裂現(xiàn)象，在無鉛工藝的高溫下普通的PCB也會常常出現(xiàn)爆板現(xiàn)象。此時，掃描聲學(xué)顯微鏡就凸現(xiàn)其在多層高密度PCB無損探傷方面的特別優(yōu)勢。而一般的明顯的爆板則只需通過目測外觀就能檢測出來。

4.X射線透視檢查

對于某些不能通過外觀檢查到的部位以及PCB的通孔內(nèi)部和其他內(nèi)部缺陷，只好使用X射線透視系統(tǒng)來檢查。X光透視系統(tǒng)就是利用不同材料厚度或是不同材料密度對X光的吸濕或透過率的不同原理來成像。 該技術(shù)更多地用來檢查PCBA焊點內(nèi)部的缺陷、通孔內(nèi)部缺陷和高密度封裝的BGA或CSP器件的缺陷焊點的定位。目前的工業(yè)X光透視設(shè)備的分辨率可以達到一個微米以下，并正由二維向三維成像的設(shè)備轉(zhuǎn)變，甚至已經(jīng)有五維（5D）的設(shè)備用于封裝的檢查，但是這種5D的X光透視系統(tǒng)非常貴重，很少在工業(yè)界有實際的應(yīng)用。

盲埋孔板件疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

1 對于芯板厚度對所有用0.10mm芯板、孔徑在0.25mm以下的一階盲孔，使用100um的RCC，對所有用0.13mm芯板、孔徑在0.25mm以下的盲孔，建議客戶采用100T的RCC

2 對于N+結(jié)構(gòu)的盲埋孔板件，疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)遵循厚度一致或相近（厚度差小于0.20mm），當(dāng)N或M層疊層結(jié)構(gòu)中介質(zhì)層厚度≥0.40mm，應(yīng)采用內(nèi)層芯板代替，對于多次壓合的盲埋孔板件，工程在設(shè)計時必須考慮最后一次壓合厚度的匹配性。

3 對于盲埋孔電鍍控制銅厚請工程備注：平均20um，單點大于18um。

4對于常規(guī)FR4材料，如果單張芯板沒有盲埋孔結(jié)構(gòu)，不可以使用芯板直接壓合方式進行疊層設(shè)計，應(yīng)采用PP+內(nèi)層芯板方式設(shè)計

5 對于二階HDI流程的板件外層必須采用負片電鍍工藝。（即：外層電鍍采用負片電鍍、外層圖形采用負片工藝，采用內(nèi)層蝕刻線加工外層線路）
6、對于存在多次壓合板件內(nèi)層芯板預(yù)放比例相關(guān)規(guī)定參照《HDI、機械盲埋孔預(yù)放比例事宜》。
7.對于采用PP+內(nèi)層芯板壓合方式的內(nèi)層板，板件有盲埋孔設(shè)計與表面銅厚要求完成1OZ銅厚的用12um銅箔或12um銅箔的RCC，在負片電鍍后即可達到要求；
9.對內(nèi)層要求完成HOZ銅厚用12um銅箔或12um銅箔的RCC，走內(nèi)層電鍍孔工藝，然后走負片工藝蝕刻。
10.板件沒有盲埋孔只有銅厚要求的板件，直接用客戶所需的銅箔厚度加工即可，不需進行沉銅、電鍍加工流程。
11.對于芯板直接壓合的板件，如板件需要進行電鍍流程，內(nèi)層芯板盡量采用陰陽銅結(jié)構(gòu)。
12.對于多次壓合板件外層補償請參照《盲孔板外層線路補償?shù)难a充規(guī)定》。
13.對所有類型的鍍孔工藝（通孔、盲孔、埋孔等），不分板厚、孔徑，鍍孔菲林焊盤大小統(tǒng)一為：鉆刀直徑+3mil（即在單邊加大1.5mil）。
14.二階HDI板件不可以含有外層表面處理方式為全板鍍金（水金）、金屬化包邊、金屬化槽孔、負焊盤工藝，如有以上要求請溝通。


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HDI PCB的一階，二階和三階是如何區(qū)分的?


一階的比較簡單，流程和工藝都好控制。二階的就開始麻煩了，一個是對位問題，一個打孔和鍍銅問題。二階的設(shè)計有多種，一種是各階錯開位置，需要連接次鄰層時通過導(dǎo)線在中間層連通，做法相當(dāng)于2個一階HDI。第二中是，兩個一階的孔重疊，通過疊加方式實現(xiàn)二階，加工也類似兩個一階，但有很多工藝要點要特別控制，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。對于三階的以二階類推即是。

6層板中一階,二階是針對需要激光鉆孔的板子來說的,即指HDI板。



6層一階HDI板指 盲孔:1-2,2-5,5-6. 即1-2,5-6需激光打孔。



6層二階HDI板指 盲孔:1-2,2-3,3-4,4-5,5-6. 即需2次激光打孔.首先鉆3-4的埋孔,接著壓合2-5,然后第一次鉆2-3，4-5的激光孔,接著第2次壓合1-6，然后第二次鉆1-2，5-6的激光孔.最后才鉆通孔.由此可見二階HDI板經(jīng)過了兩次壓合，兩次激光鉆孔。

另外二階HDI板還分為:錯孔二階HDI板和疊孔二階HDI板，錯孔二階HDI板是指盲孔1-2和2-3是錯開的，而疊孔二階HDI板是指盲孔1-2和2-3疊在一起，例如:盲:1-3,3-4,4-6。



依此類推三階，四階......都是一樣的。



幾階指壓合次數(shù)。



一階板,一次壓合即成,可以想像成最普通的板。



二階板,兩次壓合,以盲埋孔的八層板為例,先做2-7層的板,壓好,這時候2-7的通孔埋孔已經(jīng)做好了,再加1層和8層壓上去,打1-8的通孔,做成整板。



三階板就比上面更復(fù)雜,先壓3-6層,再加上2和7層,最后加上1到8層,一共要壓合三次,一般廠家做不了。


?深圳市賽孚電路科技有限公司成立于2011年，公司由多名電路板行業(yè)的專家級人士創(chuàng)建，是國內(nèi)專業(yè)高效的HDI PCB/FPC快件服務(wù)商之一。公司HDI板最高6階HDI研發(fā)成功，? ? ? 公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)控制、計算機應(yīng)用、航空航天、軍工、醫(yī)療、測試儀器、電源等各個領(lǐng)域。我們的產(chǎn)品包括：高多層PCB、HDI PCB、PCB高頻板、軟硬結(jié)合板、FPC等特種高難度電路板，專注于多品種，中小批量領(lǐng)域。我們的客戶分布全球各地，目前外銷訂單占比70%以上。