PCB多層線路板工廠

基材	銅	層數(shù)	多面
絕緣層厚度	常規(guī)板	絕緣材料	有機(jī)樹脂
絕緣樹脂	環(huán)氧樹脂（EP）	阻燃特性	VO板

PCB多層線路板工廠

軟硬結(jié)合板的漲縮問題：
漲縮產(chǎn)生的根源由材料的特性所決定，要解決軟硬結(jié)合板漲縮的問題，必須先對撓性板的材料聚酰亞胺（Polyimide）做個介紹：

（1）聚酰亞胺具有優(yōu)良的散熱性能，可承受無鉛焊接高溫處理時的熱沖擊；

（2）對于需要更強(qiáng)調(diào)訊號完整性的小型裝置，大部份設(shè)備制造商都趨向于使用撓性電路；

（3）聚酰亞胺具有較高的玻璃轉(zhuǎn)移溫度與高熔點(diǎn)的特性，一般情況下要在350 ℃以上進(jìn)行加工；

（4）在有機(jī)溶解方面，聚酰亞胺不溶解于一般的有機(jī)溶劑。
撓性板材料的漲縮主要跟基體材料PI和膠有關(guān)系，也就是與PI的亞胺化有很大關(guān)系，亞胺化程度越高，漲縮的可控性就越強(qiáng)。

按照正常的生產(chǎn)規(guī)律，撓性板在開料后，在圖形線路形成，以及軟硬結(jié)合壓合的過程中均會產(chǎn)生不同程度的漲縮，在圖形線路蝕刻后，線路的密集程度與走向，會導(dǎo)致整個板面應(yīng)力重新取向，最終導(dǎo)致板面出現(xiàn)一般規(guī)律性的漲縮變化；在軟硬結(jié)合壓合的過程中，由于表面覆蓋膜與基體材料PI的漲縮系數(shù)不一致，也會在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生一定程度的漲縮。

從本質(zhì)原因上說，任何材料的漲縮都是受溫度的影響所導(dǎo)致的，在PCB冗長的制作過程中，材料經(jīng)過諸多 熱濕制程后，漲縮值都會有不同程度的細(xì)微變化，但就長期的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來看，變化還是有規(guī)律的。


如何控制與改善？


從嚴(yán)格意義上說，每一卷材料的內(nèi)應(yīng)力都是不同的，每一批生產(chǎn)板的過程控制也不會是完全相同的，因此，材料漲縮系數(shù)的把握是建立在大量的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)之上的，過程管控與數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析就顯得尤為重要了。具體到實(shí)際操作中，撓性板的漲縮是分階段的：

首先是從開料到烘烤板，此階段漲縮主要是受溫度影響所引起的：

要保證烘烤板所引起的漲縮穩(wěn)定，首先要過程控制的一致性，在材料統(tǒng)一的前提下，每次烘烤板升溫與降 溫的操作必須一致化，不可因?yàn)橐晃兜淖非笮剩鴮⒖就甑陌宸旁诳諝庵羞M(jìn)行散熱。只有這樣，才能最大程度的消除材料的內(nèi)部應(yīng)力引起的漲縮。

第二個階段發(fā)生在圖形轉(zhuǎn)移的過程中，此階段的漲縮主要是受材料內(nèi)部應(yīng)力取向改變所引起的。

要保證線路轉(zhuǎn)移過程的漲縮穩(wěn)定，所有烘烤好的板就不能進(jìn)行磨板操作，直接通過化學(xué)清洗線進(jìn)行表面前處理，壓膜后表面須平整，曝光前后板面靜置時間須充分，在完成線路轉(zhuǎn)移以后，由于應(yīng)力取向的改變，撓性板都會呈現(xiàn)出不同程度的卷曲與收縮，因此線路菲林補(bǔ)償?shù)目刂脐P(guān)系到軟硬結(jié)合精度的控制，同時，撓性板的漲縮值范圍的確定，是生產(chǎn)其配套剛性板的數(shù)據(jù)依據(jù)。

第三個階段的漲縮發(fā)生在軟硬板壓合的過程中，此階段的漲縮主要壓合參數(shù)和材料特性所決定。

此階段的漲縮影響因素包含壓合的升溫速率，壓力參數(shù)設(shè)置以及芯板的殘銅率和厚度幾個方面?？偟膩碚f，殘銅率越小，漲縮值越大；芯板越薄，漲縮值越大。但是，從大到小，是一個逐漸變化的過程，因此，菲林補(bǔ)償就顯得尤為重要。另外，由于撓性板和剛性板材料本質(zhì)的不同，其補(bǔ)償是需要額外考慮的一個因素。

高精密度(HDI板)電路板的耐熱性介紹

HDI板的耐熱性能是HDI可靠性能中重要的一個項(xiàng)目，HDI板的板厚變得越來越薄，對其耐熱性能的要求也越來越高。無鉛化進(jìn)程的推進(jìn)，也提高了HDI板耐熱性能的要求，而且由于HDI板在層結(jié)構(gòu)等方面不同于普通多層通孔PCB板，因此HDI板的耐熱性能與普通多層通孔PCB板相比有所不同，一階HDI板典型結(jié)構(gòu)。HDI板的耐熱性能缺陷主要是爆板和分層。到目前為止，根據(jù)多種材料以及多款HDI板的耐熱性能測試的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)HDI板發(fā)生爆板機(jī)率最大的區(qū)域是密集埋孔的上方以及大銅面的下方區(qū)域。

耐熱性是指PCB抵抗在焊接過程中產(chǎn)生的熱機(jī)械應(yīng)力的能力， PCB在耐熱性能測試中發(fā)生分層的機(jī)制一般包括以下幾種：

1) 測試樣品內(nèi)部不同材料在溫度變化時，膨脹和收縮性能不同而在樣品內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)部熱機(jī)械應(yīng)力，從而導(dǎo)致裂縫和分層的產(chǎn)生。

2) 測試樣品內(nèi)部的微小缺陷(包括空洞，微裂紋等)，是熱機(jī)械應(yīng)力集中所在，起到應(yīng)力的放大器的作用。在樣品內(nèi)部應(yīng)力的作用下，更加容易導(dǎo)致裂縫或分層的產(chǎn)生。

3) 測試樣品中揮發(fā)性物質(zhì)(包括有機(jī)揮發(fā)成分和水)，在高溫和劇烈溫度變化時，急劇膨脹產(chǎn)生巨大的內(nèi)部蒸汽壓力，當(dāng)膨脹的蒸汽壓力到達(dá)測試樣品內(nèi)部的微小缺陷(包括空洞，微裂紋等)時，微小缺陷對應(yīng)的放大器作用就會導(dǎo)致分層。

HDI板容易在密集埋孔的上方發(fā)生分層，這是由于HDI板在埋孔分布區(qū)域特殊的結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的。有無埋孔區(qū)域的應(yīng)力分析如下表1。無埋孔區(qū)域(結(jié)構(gòu)1)在耐熱性能測試受熱膨脹時，在同一平面上各個位置的Z方向的膨脹量都是均勻的，因此不會存在由于結(jié)構(gòu)的差異造成的應(yīng)力集中區(qū)域。當(dāng)區(qū)域中設(shè)計有埋孔且埋孔鉆在基材面上(結(jié)構(gòu)2)時，在埋孔與埋孔之間的A-A截面上，由于基材沒有收到埋孔在Z方向的約束，因而膨脹量較大，而在埋孔和焊盤所在的B-B截面上，由于基材受到埋孔在Z方向的約束，因而膨脹量較小，這三處膨脹量的差異，在埋孔焊盤與HDI介質(zhì)和塞孔樹脂交界處和附近區(qū)域造成應(yīng)力集中，從而比較容易形成裂縫和分層。

HDI板容易在外層大銅面的下方發(fā)生分層，這是由于在貼裝和焊接時，PCB受熱，揮發(fā)性物質(zhì)(包括有機(jī)揮發(fā)成分和水)急劇膨脹，外層大銅面阻擋了揮發(fā)性物質(zhì)(包括有機(jī)揮發(fā)成分和水)的及時逸出，因此產(chǎn)生巨大的內(nèi)部蒸汽壓力，當(dāng)膨脹的蒸汽壓力到達(dá)測試樣品內(nèi)部的微小缺陷(包括空洞，微裂紋等)時，微小缺陷對應(yīng)的放大器作用就會導(dǎo)致分層。

超實(shí)用的高頻PCB電路設(shè)計70問答之三

26、當(dāng)一塊 PCB 板中有多個數(shù)/模功能塊時，常規(guī)做法是要將數(shù)/模地分開，原因何在？

將數(shù)/模地分開的原因是因?yàn)閿?shù)字電路在高低電位切換時會在電源和地產(chǎn)生噪聲，噪聲的大小跟信號的速度及電流大小有關(guān)。如果地平面上不分割且由數(shù)字區(qū)域電路所產(chǎn)生的噪聲較大而模擬區(qū)域的電路又非常接近，則即使數(shù)模信號不交叉，模擬的信號依然會被地噪聲干擾。也就是說數(shù)模地不分割的方式只能在模擬電路區(qū)域距產(chǎn)生大噪聲的數(shù)字電路區(qū)域較遠(yuǎn)時使用。

27、另一種作法是在確保數(shù)/模分開布局，且數(shù)/模信號走線相互不交叉的情況下，整個 PCB板地不做分割，數(shù)/模地都連到這個地平面上。道理何在？

數(shù)模信號走線不能交叉的要求是因?yàn)樗俣壬钥斓臄?shù)字信號其返回電流路徑(return current path)會盡量沿著走線的下方附近的地流回數(shù)字信號的源頭，若數(shù)模信號走線交叉，則返回電流所產(chǎn)生的噪聲便會出現(xiàn)在模擬電路區(qū)域內(nèi)。

28、在高速 PCB 設(shè)計原理圖設(shè)計時，如何考慮阻抗匹配問題？

在設(shè)計高速 PCB 電路時，阻抗匹配是設(shè)計的要素之一。而阻抗值跟走線方式有絕對的關(guān)系，例如是走在表面層(microstrip)或內(nèi)層(stripline/double stripline)，與參考層(電源層或地層)的距離，走線寬度，PCB材質(zhì)等均會影響走線的特性阻抗值。也就是說要在布線后才能確定阻抗值。一般仿真軟件會因線路模型或所使用的數(shù)學(xué)算法的**而無法考慮到一些阻抗不連續(xù)的布線情況，這時候在原理圖上只能預(yù)留一些terminators(端接)，如串聯(lián)電阻等，來緩和走線阻抗不連續(xù)的效應(yīng)。真正根本解決問題的方法還是布線時盡量注意避免阻抗不連續(xù)的發(fā)生。

29、哪里能提供比較準(zhǔn)確的 IBIS 模型庫？

IBIS 模型的準(zhǔn)確性直接影響到仿真的結(jié)果?；旧?IBIS 可看成是實(shí)際芯片 I/O buffer 等效電路的電氣特性數(shù)據(jù)，一般可由 SPICE 模型轉(zhuǎn)換而得 ，而 SPICE 的數(shù)據(jù)與芯片制造有絕對的關(guān)系，所以同樣一個器件不同芯片廠商提供，其 SPICE 的數(shù)據(jù)是不同的，進(jìn)而轉(zhuǎn)換后的 IBIS 模型內(nèi)之?dāng)?shù)據(jù)也會隨之而異。也就是說，如果用了 A 廠商的器件，只有他們有能力提供他們器件準(zhǔn)確模型數(shù)據(jù)，因?yàn)闆]有其它人會比他們更清楚他們的器件是由何種工藝做出來的。如果廠商所提供的 IBIS 不準(zhǔn)確，只能不斷要求該廠商改進(jìn)才是根本解決之道。

30、在高速 PCB 設(shè)計時，設(shè)計者應(yīng)該從那些方面去考慮 EMC、EMI 的規(guī)則呢？

一般 EMI/EMC 設(shè)計時需要同時考慮輻射(radiated)與傳導(dǎo)(conducted)兩個方面. 前者歸屬于頻率較高的部分(>30MHz)后者則是較低頻的部分(<30MHz). 所以不能只注意高頻而忽略低頻的部分。一個好的EMI/EMC 設(shè)計必須一開始布局時就要考慮到器件的位置， PCB 疊層的安排, 重要聯(lián)機(jī)的走法, 器件的選擇等, 如果這些沒有事前有較佳的安排, 事后解決則會事倍功半, 增加成本.。



例如時鐘產(chǎn)生器的位置盡量不要靠近對外的連接器, 高速信號盡量走內(nèi)層并注意特性阻抗匹配與參考層的連續(xù)以減少反射， 器件所推的信號之斜率(slew rate)盡量小以減低高頻成分，選擇去耦合(decoupling/bypass)電容時注意其頻率響應(yīng)是否符合需求以降低電源層噪聲。另外, 注意高頻信號電流之回流路徑使其回路面積盡量小(也就是回路阻抗loop impedance 盡量小)以減少輻射。還可以用分割地層的方式以控制高頻噪聲的范圍. 最后, 適當(dāng)?shù)倪x擇PCB 與外殼的接地點(diǎn)(chassis ground)。

31、如何選擇 EDA 工具？

目前的 pcb 設(shè)計軟件中，熱分析都不是強(qiáng)項(xiàng)，所以并不建議選用，其它的功能 1.3.4 可以選擇 PADS或 Cadence 性能價格比都不錯。 PLD 的設(shè)計的初學(xué)者可以采用 PLD 芯片廠家提供的集成環(huán)境，在做到百萬門以上的設(shè)計時可以選用單點(diǎn)工具。

32、請推薦一種適合于高速信號處理和傳輸?shù)?EDA 軟件。

常規(guī)的電路設(shè)計，INNOVEDA 的 PADS 就非常不錯，且有配合用的仿真軟件，而這類設(shè)計往往占據(jù)了 70%的應(yīng)用場合。在做高速電路設(shè)計，模擬和數(shù)字混合電路，采用 Cadence 的解決方案應(yīng)該屬于性能價格比較好的軟件，當(dāng)然 Mentor 的性能還是非常不錯的，特別是它的設(shè)計流程管理方面應(yīng)該是最為優(yōu)秀的。（大唐電信技術(shù)專家 王升）

33、對 PCB 板各層含義的解釋

Topoverlay ----頂層器件名稱， 也叫 top silkscreen 或者 top component legend, 比如 R1 C5,

IC10.bottomoverlay----同理 multilayer-----如果你設(shè)計一個 4 層板，你放置一個 free pad or via, 定義它作為multilay 那么它的 pad 就會自動出現(xiàn)在 4 個層 上，如果你只定義它是 top layer, 那么它的 pad 就會只出現(xiàn)在頂層上。



34、2G 以上高頻 PCB 設(shè)計，走線,排版,應(yīng)重點(diǎn)注意哪些方面？

2G 以上高頻 PCB 屬于射頻電路設(shè)計，不在高速數(shù)字電路設(shè)計討論范圍內(nèi)。而 射頻電路的布局（layout)和布線（routing)應(yīng)該和原理圖一起考慮的，因?yàn)椴季植季€都會造成分布效應(yīng)。而且，射頻電路設(shè)計一些無源器件是通過參數(shù)化定義，特殊形狀銅箔實(shí)現(xiàn)，因此要求 EDA 工具能夠提供參數(shù)化器件，能夠編輯特殊形狀銅箔。Mentor 公司的 boardstation 中有專門的 RF 設(shè)計模塊，能夠滿足這些要求。而且，一般射頻設(shè)計要求有專門射頻電路分析工具，業(yè)界最著名的是 agilent 的 eesoft，和 Mentor 的工具有很好的接口。

35、2G 以上高頻 PCB 設(shè)計，微帶的設(shè)計應(yīng)遵循哪些規(guī)則?

射頻微帶線設(shè)計，需要用三維場分析工具提取傳輸線參數(shù)。所有的規(guī)則應(yīng)該在這個場提取工具中規(guī)定。