一、无卤素基材:

 

按照JPCA-ES-01-2003标准:氯(C1)、溴(Br)含量分别小于0.09%Wt(重量比)的覆铜板,定义为无卤型覆铜板。(同时,CI+Br总量≤0.15%[1500PPM])

 

二、为什么要禁卤:

 

卤素:

 

指化学元素周期表中的卤族元素,包括氟(F)、氯(CL)、溴(Br)、碘(1)。目前,阻燃性基材,FR4、CEM-3等,阻燃剂多为溴化环氧树脂。

 

 

 

相关机构研究表明,含卤素的阻燃材料(聚合多溴联苯PBB:聚合多溴化联苯乙醚PBDE),废弃着火燃烧时,会放出二嗯英(dioxin戴奥辛TCDD)、苯呋喃(Benzfuran)等,发烟量大,气味难闻,有高毒性气体,致癌,人体摄入后无法排出,严重影响健康。

 

 

 

因此,欧盟的法律禁止使用的是PBB和PBDE等六种物质。中国信息产业部同样文件要求,投入市场的电子信息产品不能含有铅、汞、六价铬、聚合多溴联苯或聚合多溴化联苯乙醚等物质。

 

 

 

据了解,PBB和PBDE在覆铜板行业已基本上不在使用,较多使用的是除PBB和PBDE以外的溴阻燃材料,例如四溴双苯酚A,二溴苯酚等,其化学分子式是CISHIZOBr4。这类含溴作阻燃剂的覆铜板虽未有任何法律法规加以规定,但这类含溴型覆铜板,燃烧或电器火灾时,会释放出大量有毒气体(溴化型),发烟量大;在PCB作热风整平和元件焊接时,板材受高温(>200)影响,也会释放出微量的溴化氢;是否也会产生有毒气体,还在评估中。

 

 

综上。卤素作为原材料使用带来的负面后果影响巨大,禁卤是有很必要的。

 

三、无卤基板的原理:

 

就目前而言,大部分的无卤材料主要以磷系和磷氮系为主。含磷树脂在燃烧时,受热分解生成偏聚磷酸,极具强脱水性,使高分子树脂表面形成炭化膜,隔绝树脂燃烧表面与空气接触,使火熄灭,达到阻燃效果。含磷氮化合物的高分子树脂,燃烧时产生不燃性气体,协助树脂体系阻燃。

 

四、无卤板材的特点:

 

1、材料的绝缘性

 

由于采用P或N来取代卤素原子因而一定程度上降低了环氧树脂的分子键段的极性,从而提高质的绝缘电阻及抗击穿能力。

 

2、材料的吸水性

 

无卤板材由于氮磷系的还氧树脂中N和P的狐对电子相对卤素而言较少,其与水中氢原子形成氢键的机率要低于卤素材料,因而其材料的吸水性低于常规卤素系阻燃材料。对于板材来说,低的吸水性对提高材料的可靠性以及稳定性有一定的影响。

 

3、材料的热稳定性

 

无卤板材中氮磷的含量大于普通卤系材料卤素的含量,因而其单体分子量以及Tg值均有所增加。在受热的情况下,其分子的运动能力将比常规的环氧树脂要低,因而无卤材料其热膨胀系数相对要小。

 

相对于含卤板材,无卤板材具有更多优势,无卤素板材取代含卤板材也是大势所趋。

 

五、生产无卤PCB的体会

 

1、层压

 

层压参数,因不同公司的板材可能会有所不同。就拿上面所说的生益基板及PP做多层板来说,其为保证树脂的充分流动,使结合力良好,要求较低的板料升温速率(1.0-1.5℃/min)及多段的压力配合,另在高温阶段则要求时间较长,180℃维持50分钟以上。以下是推荐的一组压板程序设定及实际的板料升温情况。压出的板检测其铜箔与基板的结合力为1.ON/mm,图电后的板经过六次热冲击均未出现分层、气泡现象。

 

2、钻孔加工性

 

钻孔条件是一个重要参数,直接影响PCB在加工过程中的孔壁质量。无卤覆铜板由于采用P、N系列官能团增大了分子量同时增强了分子键的刚性,因而也增强了材料的刚性,同时,无卤材料的Tg点一般较普通覆铜板要高,因此采用普通FR-4的钻孔参数进行钻孔,效果一般不是很理想。钻无卤板时,需在正常的钻孔条件下,适当作一些调整。

 

3、耐碱性

 

一般无卤板材其抗碱性都比普通的FR-4要差,因此在蚀刻制程上以及在阻焊后返工制程上,应特别注意,在碱性的退膜液中浸泡时间不能太长,以防出现基材白斑。

 

4、无卤阻焊制作

 

目前世面上推出的无卤阻焊油墨也有很多种,其性能与普通液态感光油墨相差不大具体操作上也与普通油墨基本差不多。

 

无卤PCB板由于具有较低的吸水率以及适应环保的要求,在其他性能也能够满足PCB板的品质要求,因此,无卤PCB板的需求量已然越来越大。

因为电子技能的飞速停滞,驱使了印制通路技能的一直停滞。PCB板经由单面-双面一多层停滞,况且多层板的比率正在逐年增多。多层板体现正在向高*精*密*细*大和小二个极其停滞。而多层板打造的一度主要岁序就是层压,层压质量的掌握正在多层板打造中显示愈来愈主要。因而要保障多层板层压质量,需求对于多层板层压工艺有一度比拟好的理解.为此就积年的层压理论,对于如何进步多层板层压质量正在工艺技能上作如次小结:

 

  一、设想相符层压请求的内层芯板。

 

  因为层压工具技能的逐渐停滞,热压机由先前的非真空热压机到现正在的真空热压机,热压进程在于一度开启式零碎,看没有到,摸没有着。因而正在层压前需对于内层板停止正当的设想,正在此需要一些参考请求:

 

  1、要依据多层板总薄厚请求取舍芯板薄厚,芯板薄厚分歧,偏偏向小,下料经纬位置分歧,尤其是6层之上多层板,各个内层芯板经纬位置定然要分歧,即经位置与经位置堆叠,纬位置与纬位置堆叠,预防无须要的板蜿蜒。

 

  2、芯板的形状分寸与无效单元之间要有定然的距离,也就是无效单元到板边间隔要正在没有糜费资料的大前提下过分留有较大的时间,正常四层板请求距离大于10mm,六层板请求距离大于15mm、层数愈高,距离愈大。

 

  3、定位孔的设想,为缩小多层板层与层之间的偏偏向,因而正在多层板定位孔设想范围需留意:4层板仅需设想钻孔用定位孔3个之上即可。6层之上多层板除需设想钻孔用定位孔外还需设想层与层堆叠定位铆钉孔5个之上和铆钉用的机器板定位孔5个之上。但设想的定位孔,铆钉孔,机器孔正常是层数愈高,设想的孔的个数呼应多一些,况且地位过分靠边。次要手段是缩小层与层之间的对于位偏偏向和给消费打造留有较大的时间。对于靶形设想过分满意打靶机主动辨认靶形的请求、正常设想为完好圆或者齐心圆。

 

  4、内层芯板请求无开、短、路劫、无氧化、柜面干净腌臜、无残留膜。

 

  二、满意PCB用户请求,取舍适合的PP、CU箔配置。

 

  存户对于PP的请求次要体现正在介质层薄厚、介电常数、特点阻抗、耐电压、层压板表面润滑水平等范围的请求,因而取舍PP时可依据如次范围去取舍:

 

  1、层压时Resin能填满印制导线的空儿。

 

  2、能正在层压时充足扫除叠片间气氛和蒸发物。

 

  3、能为多层板需要必需的介质层薄厚。

 

  4、能保障粘结强度和润滑的表面。

 

  依据积年的消费经历,集体以为4层板层压时PP可用7628、7630或者7628+1080、7628+2116等配置。6层之上多层板PP取舍次要以1080或者2116为主,7628次要作为增多介质层薄厚用PP。同声PP请求对于称搁置,确保卡面效应,预防板弯。

 

  5、CU箔次要依据PCB用户请求辨别的配置没有同型号,CU箔品质相符IPC规范。

 

  三、内层芯板解决工艺

 

  多层板层压时、需对于内层芯板停止解决工艺。内层板的解决工艺有黑氧化解决工艺和棕化解决工艺,氧化解决工艺是正在内层铜箔上构成一层彩色氧化膜,彩色氧化膜薄厚为0.25-4).50mg/cm2。棕化解决工艺(程度棕化)是正在内层铜箔上构成一层无机膜。内层板解决工艺作用有:

 

  1、 增多内层铜箔与树脂接触的比名义,使二者之间的联合力加强。

 

  2、增多融熔树脂活动时对于铜箔的无效潮湿性,使活动的树脂有充足的威力伸人氧化膜中,固化后展示微弱的抓地力。

 

  3、 阻绝低温下液态树脂中固化剂双氰胺的合成一潮气对于铜面的反应。

 

  4、使多层板正在湿流水线岁序中进步抗酸威力、防止妃色圈。四、层压参数的无机婚配多层板层压参数的掌握次要系指层压"量度、压力、工夫"三者的无机婚配。

 

  1、量度、层压进程中有多少个量度参数比拟主要。即树脂的熔化量度、树脂的固化量度、热盘设容量度、资料实践量度及升压的进度变迁。熔化量度系量度降低到70℃时树脂开端凝结。正是因为量度的进一步降低,树脂进一步凝结并开端活动。正在量度70-140℃这段工夫内,树脂是易流体,正是因为树脂的可流性,才保障树脂的填胶、潮湿。随着量度逐步降低,树脂的活动性阅历了一度由小变大、再到小、化学当量度到达160-170℃时,树脂的活动度为0,那时的量度称为固化量度。为使树脂能较好的填胶、潮湿,掌握好升压速率就得很重 要,升压速率是层压量度的详细化,即掌握几时量度升到多高。升压速率的掌握是多层板层压质量的一度主要参数,升压速率正常掌握为2-4℃/MIN。升压速率与PP没有同型号,单位等亲密有关。对于7628PP升压速率能够快小半即为2-4℃/min、对于1080、2116PP升压速率掌握正在1.5-2℃/MIN同声PP单位多、升压速率没有能太快,由于升压速率过快,PP的潮湿性差,树脂活动性大,工夫短,简单形成滑板,反应层压质量。热盘量度次要起源于钢盘、誊写钢版、皮牛纸等的预热忱况,正常为180-200℃。

 

  2、压力、多层板层压压力大小是以树脂是否填充层间空泛, 排尽层间气体和蒸发物为根本准则。因为热压机分非真空压机和抽真空热压机,因而从压力起程有一段加压。二段加压和多段加压多少种形式。正常非真空压机采纳正常加压和二段加压。抽真空机采纳二段加压和多段加压。对于高、精、细多层板一般采纳多段加压。压力大小正常依据P P供给商需要的压力参数肯定,正常为15-35kg/cm2。

 

  3、工夫、工夫参数次要是层压加压机遇的掌握、升压机遇的掌握、凝胶工夫等范围。对于二段层压和多段层压,掌握好主压的机遇,肯定好初压到主压的转换时辰是掌握好层压品质是非的要害。若强加主压工夫过早,会招致腾出树脂、流胶太多,形成层压板缺胶、板薄,以至滑板等没有良景象。若强加主压工夫过迟,则会形成层压粘结界面没有牢、空泛、或者有卵泡等缺点。

 

  因而如何肯定好层压量度、压力、工夫软体参数是多层板层压加工的要害技能,依据积年层压理论经历以为层压软体参数"量度、压力、工夫"无机婚配,只要正在先试压OK的根底上,能力肯定现实的"量度、压力、工夫"软体参数。但"量度、压力、工夫"参数可依据没有同的PP结合构造、没有同的PP供给商、没有同的PP型号、以及PP自身特点的没有同肯定与之绝对于应的层压参数。

 

多顶层PCB:高密度互联时期的中心技能打破

随着5G通讯、AI芯片及高功能打算设施的迸发式增加,电子零碎对于PCB的集成度与信号完好性请求延续攀升。多顶层PCB(一般指8层及之上)凭仗其高密度布线、抗搅扰威力及三维封装劣势,变化高端电子设施的中心载体。白文从设想原理、打造难题及前沿技能立场,讨论多顶层PCB的技能演进与财物化门路。

 

一、多顶层PCB的技能特色与设想应战

层间架设设想?

 

垂范构造?:8-32层为支流,超高端货物可达64层(如HBM存储重叠基板)。中心层采纳“信号层-电源层-接地板”交替排布,经过盲孔(Blind Via)、埋孔(Buried Via)完成跨层互联。信号完好性(SI)?:正在20 GHz之上高频段,需经过电磁场仿真优化传输线阻抗(如差分对于100 Ω),串扰(Crosstalk)需掌握正在-40 dB以次。

资料取舍?

 

基材?:低消耗介质(如松下MEGTRON 6,Dk=3.7@10 GHz,Df=0.0015)变化支流,陶瓷填充PTFE用来毫米波频段。

铜箔?:超低轮廓(VLP)铜箔(Rz≤3 μm)缩小趋肤效应消耗。

热治理应战?

 

多层PCB热阻叠加招致全部温升(如CPU周边达120°C),需嵌入非金属芯(如铝基)、导电通孔(Thermal Via)及石墨烯散热层。

 

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二、打造工艺的中心难题

层压对于准精密度?

 

层间对于位差役需≤25 μm,采纳X射线钻靶(X-Ray Drilling)与AOI(主动光学检测)实时校准。

微孔加工技能

激光钻孔:CO2/UV激光完成微孔直径≤50 μm,深径比10:1(如0.1 mm孔深)。

镀银填孔:脉冲镀银工艺确保孔内铜厚匀称性(±10%),防止空泛缺点。

阻抗掌握

篆刻弥补算法静态调动线宽(±5 μm),铜厚差役需≤3%以保持阻抗分歧性。

翘曲掌握?

 

多层压合后翘曲度请求≤0.7%(IPC-6012规范),经过对于称层设想、低CTE(热收缩系数)资料及应力开释工艺完成。

 

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三、垂范使用场景

5G基站AAU

 

华为64层AAU主板集成1024个地线振子,采纳混压构造(FR4+高频PTFE),插损<0.2 dB/cm@28 GHz。

AI效劳器

 

NVIDIA DGX H100的18层PCB集成10万+过孔,支撑72 GT/s PCIe 5.0信号传输,串扰抑止比达-45 dB。

 

 

四、将来技能趋向

超高密度互连(HDI)

 

mSAP(改进型半加成法)工艺完成线宽/线距≤15/15 μm,搭配恣意层互连(Any-layer HDI),满意3D IC封装需要。

嵌入无源部件

 

正在介质层内集成库容(如AVX的Embedded Capacitor Material)、电感,缩小名义贴装机件(SMD)单位,晋升牢靠性。

资料翻新

 

二维资料(如石墨烯)用来高频高速传输,试验室已完成Df≤0.0005@100 GHz的打破。

增材打造技能

 

喷墨打印导热银浆间接成型路线,合作3D打印介质层,可打造非立体异形PCB(如曲面部手机主板)。

智能化检测

 

AI驱动的AOI零碎经过深浅进修辨认微裂纹、孔铜没有均等缺点,检测频率晋升300%,误报率低于0.1%。

 

PCB资料的主要参数

反应路线衰减的一些主要的资料参数是: 

  •  介电资料的绝对于介电常数(ε r或者 Er 或者 Dk)
  • 电解质的消耗角正切(tan(δ) 或者 Df)
  • 受集肤效应和名义毛糙度反应的超导体电阻 
  • 是 PCB 的玻璃纤维编织因素。

充足理解传输线的该署特点和消耗机制能够协助咱们为咱们的使用取舍准确的 PCB 资料。资料取舍是PCB设想进程的步。现在,高速数目字板和 RF 货物的设想人员能够从数十种受控 Dk 和低消耗 PCB 资料中停止取舍。许多层压板供给商已开收回专部分树脂零碎。 

 

运用低 Dk 和 tan(δ) 资料来缩小消耗

关于低消耗传输线,介电消耗(以 dB/英寸为部门)由以次公式给出:

αd(dB 每英寸)=2.32f tan(δ)√?r??(dB 每英寸)=2.32? ???(?)??

等式 1。

 

内中 f 是频次,部门为 GHz。能够看出,介电消耗间接由资料的介电常数和消耗角正切决议。因而,咱们能够运用tan(δ)较低的资料,况且ε r能够 尽能够地 制约? d 。 提议用来极高 Gbps 收发器的三种资料取舍是Nelco 4000-13EPSI、Rogers 4350B 和 Panasonic Megtron 6。上面的图 1 比拟了该署资料与其余一些罕见资料的消耗角正切。

 

没有同 PCB 资料的消耗角正切随频次变迁。

图 1. 没有同 PCB 资料的消耗角正切与频次的因变量联系。

 

运用低 Dk 资料来缩小通路板薄厚

为了更好天文解如何运用低 Dk 资料来缩小通路板薄厚,请思忖图 2 中所示的带状线。

 

带状线配置

图 2. 带状线配置。图片由Sierra Circuits需要

 

 

IPC 引荐的的带状线特点阻抗相近值是:

Z0=60?rln(2b+t0.8w+t)" role="presentation" style="box-sizing: inherit; border: 0px; display: inline-block; line-height: 0; font-size: 18.08px; word-wrap: normal; word-spacing: normal; float: none; direction: ltr; max-width: none; max-height: none; min-width: 0px; min-height: 0px; margin: 0px; padding: 1px 0px; position: relative;">Z0=60?rln(2b+t0.8w+t)?0=60????(2?+?0.8?+?)

等式 2。

正在何处:

  • t差错金属薄厚(密尔)
  • w是线宽 (mil)
  • b是立体距离 (mil)

 

关于流动的 Z 0和走线幅度 w,假如咱们运用存正在较大 ε r 的 资料,那样咱们必需增多立体之间的距离。换句话说,较大的ε r 能够增多板的全体薄厚。正在存正在许多信号层的高密度通路板中,这会显着增多通路板的薄厚。较厚的通路板象征着您的设想需求存正在较大交错比的过孔。通孔的交错比是其长短除以直径。

相似,假如您的通路板薄厚为 0.2”,通孔钻孔直径为 0.02”,则长宽比为 10:1。长宽比大有什么艰难?回忆一下,为了需要电气联接,需求运用镀银滤液正在通孔外部遮盖铜。图 3 显现了交错比为 15:1 的镀银孔的横截面。

 

对比为 15:1 的深邃宽镀银孔的横截面

图 3. 对比为 15:1 的深邃宽比镀银孔的横截面。

 

 

大少数 PCB 打造商都有威力创立交错比正在 6:1 到 8:1 之间的过孔。随着高宽比的增多,镀银变得越来越艰难,由于通孔筒的外部能够存正在更薄的铜绝缘层。这以至会使通孔核心正在热应力下更简单决裂。因而,关于较大的交错比,您能够必需运用更高贵的 PCB 打造技能,况且会对于终通路板的牢靠性发生担心。取舍较低 Dk 的资料能够正在定然水平上缓解该署成绩。 

     对HDI爆板问题进行了分析,主要讲述了问题形成的要素和原因,并提出了相对应的改善措施。

  随着PCB业界不断进步,汽车电子产品所用的PCB市场日益扩大,为PCB生产厂带来新的技术升级和新的利润增长点。本文通过对该类产品爆板问题的详尽分析,以增进对汽车用板的了解。

  1 背景与剖析

  该板用于汽车雷达,要求较高的可靠性。客户上线后发现有6 pcs爆板,坏率100%,分析样板:1 pcs。

  零件号码:XXXXXX;生产周期:1028;表面处理:化学沉金;型式:PCBA;层数:4;坏点:爆板(图1)。

  根据客户反应基本信息, 对客户退回的不良板进行切片查看其结构,结果如图2。

 

  从切片及压板结构看, 爆板分层发生在L2与Prepreg2313(57)之间,主要表现为L1-2层与Prepreg2313(57)之间,Prepreg2313(57)的玻璃纤维布直接压在L2面的铜面上,导致此位置的结合力较差(图3)。

  鱼骨图分析如图4。根据鱼骨图分析,可能产生此次爆板的原因分析如下。

  (1)压板参数不当,固化时间不足,导致固化不完全;(2)压机热盘平行度不好,压力分布不均匀,导致失压爆板;(3)盲孔过多且使用的半固化片胶含量不足。

 

  2 试验与结果

  根据上述可能的原因做以下相关测试。

  2.1 固化不完全测试

  (1)取客户退回来的问题板做Tg测试。

  (2)根据Tg结果判断是否固化,△Tg要求≤4 ℃;(3)测试结果如图5。

  从结果看,ABS(Tg1-Tg2)即△Tg=0.407<4 ℃,(正常△Tg值<4℃为合格),表明材料压合固化完全。

  2.2 压机平整度不好,压力分布不均匀,导致局部失压爆板

  (1)此板在G060A仓压板,PE针对G060A仓做相关热盘平整度做相关测试;(2)根据平整度结果判断是否存在压机平整度异常,导致失压问题;(3)压板舱测试结果[要求≤0.15 mm(6 mil)]:

  注:该要求系压机供应商提供。

  从以上测试结果看:结果均小于0.15 mm(6 mil),符合测试要求,不存在因压机平整度,压力分布不均匀,而导致的失压爆板问题。

  2.3 盲孔过多使用的半固化片胶含量不足

  (1)取客户端退回来的样板切片分析;(2)根据分析结果确认是否存在胶含量不足,导致结合力不量爆板;(3)检查此板图形结构,此板L1-2层有盲孔,每个单元的盲孔数量为910个,整板24个单元,共有21840个盲孔需要压板填胶,盲孔的孔径为0.5 mm,由压板树脂填胶,此板结构使用的半固化片是FR-4082313(57),客户端退板切片中显示:半固化片2313(57)与L2层的大铜面之间的树脂层很薄,玻璃纤维布直接接触铜面上,导致这些位置的结合力较差。箭头所指示的位置为玻璃纤维,切片显示这些玻璃纤维上,由于填孔的需要,所粘附的树脂很少,部分直接接触铜面。

 

  3 爆板不良原因分析

  TG测试结果表明,压合材料固化完全,可排除材料固化不完全而至爆板的可能。

  从切片看,爆板分层发生在L2与半固化片2313(57)之间,主要表现为L1-2层与半固化片2313(57)之间,半固化片2313(57)的玻璃纤维布直接压在L2面的铜面上。

  检查此板图形结构,此板L1-2层有盲孔,每个单元的盲孔数量为910个,整板有21840个盲孔,盲孔的孔径为0.5mm,由压板树脂填胶,此板结构使用的半固化片是FR-408 2313(57),2313(57)的树脂胶含量不足,填孔后导致玻璃纤维布直接与内层CORE的铜面接触,降低了结合力。

  爆板原因分析结论(图6):此板L1-2面的盲孔数量21840个,孔径0.5 mm,压板填胶,使用FR-4082313(57)的半固化片,其胶含量不足,导致玻璃纤维布直接与L2层的铜面接触,结合力降低,受热冲击过程中受热膨胀爆板。

  4 改善对策与结果

  (1)建议按照图7的排板结构,完成板厚度按照1.118+/-0.15mm控制,半固化片选用FR-370。

  (2)在PCB板出货前安排100%烘烤,具体条件执行:155°CX2 h×每叠不超过1 in×铝箔纸包裹(3)FQC在完成烘烤后,必须在24 h内完成真空包装和装箱。

  (4)该板的真空包装由原来的气珠胶包装改为如下包装包装方法。

  防潮珠+HID湿度指示卡+防静电铝箔袋抽真空。

  5 结果

  根据后续跟进,改善对策生效后该型号半年内未再发生爆板问题,证明改善对策有效,问题已经得到解决。

当PCB的密度增加超过八层板后,以HDI来制造,其成本将较传统复杂的压合制程来得低。HDI板有利于先进构装技术的使用,其电性能和讯号正确性比传统PCB更高。此外,HDI板对于射频干扰、电磁波干扰、静电释放、热传导等具有更佳的改善。
  电子产品不断地向高密度、高发展,所谓“高”,除了提高机器性能之外,还要缩小机器的体积。高密度集成(HDI)技术可以使终端产品设计更加小型化,同时满足电子性能和效率的更高标准。目前流行的电子产品,诸如手机、数码(摄)像机、笔记本电脑、汽车电子等,很多都是使用HDI板。随着电子产品的更新换代和市场的需求,HDI板的发展会非常迅速。

普通PCB介绍
  PCB( Printed Circuit Board),中文名称为印制电路板,又称印刷线路板,是重要的电子部件,是电子元器件的支撑体,是电子元器件电气连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的,故被称为“印刷”电路板。
  它的作用主要是电子设备采用印制板后,由于同类印制板的一致性,从而避免了人工接线的差错,并可实现电子元器件自动插装或贴装、自动焊锡、自动检测,保证了电子设备的质量,提高了劳动生产率、降低了成本,并便于维修。

                                                                                                    

HDI板(High Density Interconnector),即高密度互连板,是使用微盲埋孔技术的一种线路分布密度比较高的电路板。HDI板有内层线路和外层线路,再利用钻孔、孔内金属化等工艺,使各层线路内部实现连结。
  HDI板一般采用积层法制造,积层的次数越多,板件的技术档次越高。普通的HDI板基本上是1次积层,高阶HDI采用2次或以上的积层技术,同时采用叠孔、电镀填孔、激光直接打孔等先进PCB技术。
  当PCB的密度增加超过八层板后,以HDI来制造,其成本将较传统复杂的压合制程来得低。HDI板有利于先进构装技术的使用,其电性能和讯号正确性比传统PCB更高。此外,HDI板对于射频干扰、电磁波干扰、静电释放、热传导等具有更佳的改善。

HDI板即高密度互联线路板,盲孔电镀 再二次压合的板都是HDI板,分一阶、二阶、三阶、四阶、五阶等HDI,如iPhone 6 的主板就是五阶HDI。
  单纯的埋孔不一定是HDI。
  HDI PCB一阶和二阶和三阶如何区分
  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。
  第二种是,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。

                                                              

 

普通的PCB板材是FR-4为主,其为环氧树脂和电子级玻璃布压合而成的。一般传统的HDI,外面要用背胶铜箔,因为激光钻孔,无法打通玻璃布,所以一般要用无玻璃纤维的背胶铜箔,但是现在的高能激光钻机已经可以打穿1180玻璃布。这样和普通材料就没有任何区别了。

  

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随着简单性和密度的逐步进步,射频/微波通路组件的临时牢靠性变得愈加难以表征。印刷通路板(PCBs)蕴含许多有源和无源元件,其功能会随工夫和任务条件量度等发作变迁。此外,PCB的基板资料如介质、铜箔超导体、防焊油墨阻焊层以及最终镀层等也会随着工夫发作改观,并且任务条件会对于某个工夫发生反应。频次较高时,随着工夫的变迁能够会发作电功能的变迁,如功率和频率丧失。没有管是短期还是临时反应,这种反应均能够会发生。通路资料和PCB功能的临时变迁均是因为热效应惹起的,相似任务正在低温条件下。

短期裸露于低温条件,如PCB拆卸中回暖焊的低温,正常没有会反应通路资料或者PCB的电气功能。然而,化学当量度超越通路资料的绝对于热指数(RTI)或者PCB的最高任务量度(MOT)时,就会反应到电气功能。假如量度高于通路资料的裂化量度(Td),即便但是多少秒钟,也会惹起电气功能的变迁。RTI是一度基于量度丈量肯定的通路资料参数,示意通路资料正在其一度或者多个要害特点没有发作升级的状况下接受的最低温度。MOT是一度经美国安全商试验室(UL)认证的通路级参数,实用于整个PCB,囊括介质和超导体层。这两个参数属同类参数,均用来批示最低温度,然而RTI是指通路资料的最低温度,如层压资料自身;而MOT则实用于酿成的完好的PCB板及将通路资料加工成PCB板后的最高任务量度。通路的MOT没有会超越其基板的RTI,由于UL没有会为高于其资料RTI的通路条发MOT。

高频通路层压板资料是由介质资料和铜箔作为超导体形成,基于热塑性或者热固性资料。热塑性资料一般是软质的或者挠性的,而热固性资料则是更硬,刚刚性的。热塑性资料可加热至凝结或者回暖量度,但热固性资料没有能加热至回暖量度。正在量度剩余高时,热固性资料就会发作合成。

用来射频/微波/毫米波PCB的热塑料性资料一般是基于聚四氟乙烯(PTFE)的。固然其余资料也可共同或者与PTFE一同用作高频通路基板,然而许多射频/微波/毫米波PCB均以那种方式运用PTFE。用来射频/微波/毫米波PCB的热固性资料,正常是基于优良的分寸稳固性且没有利润劣势的碳氢复合物树脂或者聚苯醚(PPE或者PPO)集合树脂。

基于PTFE的热塑性通路资料因为其稳固性,及临时运用和低温条件下电气功能变迁小备受微词。与此相同,基于碳氢类或者PPE的热固性通路资料酿成的通路会随着工夫和量度变迁,其电气功能会变迁,且这种变迁的大小将起源于详细的通路资料形成。

关于近乎纯PTFE的通路资料,如罗杰斯公司的RT/duroid? 5880层压板,其电气功能正在临时运用和低温(高于室温或者25°C)条件下身现无比稳固。关于PTFE与其余资料联合以调动介电常数(Dk)或者需要那种通路所需功能(如毫米波频段)的资料,因为其余资料的没有同,其功能随工夫和量度的变迁会变得没有同。相似,罗杰斯公司的RO3003?资料即是一种基于PTFE树脂零碎且含有陶瓷骨料和其余增添剂的通路资料,用来公共汽车警报器和毫米波频段的通路使用场景。如图1所示,它体现出与基于简直纯PTFE的资料没有同的老化特点。

如图1所示,这两种资料的热老化特点均变迁较小:Dk或者绝对于介电常数(εr)变迁均小于1%。最后两种资料都会涌现Dk升高,这与正在150°C低温环境下使资料变干有关。固然这两种资料都是低吸湿性的,但正在宏观层面上它们正在测试事先都会照顾一些潮气。当低温下祛除资料中的潮气时,Dk就会升高。RO3003层压板的PTFE处方要比RT/duroid 5880资料的更简单,对于高柔和烘干作用也有没有同的反响。然而,关于150°C环境下的临时老化来说,这两种资料没有到1%的Dk变迁被以为是无比稳重的。

与热塑性资料相比,热固性资料正在临时低温裸露下的Dk变迁要更大一些。然而,Dk变迁量与热固性资料的处方亲密有关,且热固性资料Dk变迁的缘由与热塑性资料的有很大没有同。

热固性通路资料正在低温环境下的做作反响是氧化。氧化正在室温环境下很慢,但正在低温环境下则会减速。热固性基材的氧化仅只限氧化浸透进资料的深浅,正在资料名义的反响会随着更多的氧化物正在名义沉积而发作变迁,直到氧化进程中止为止。关于热固性资料来说,氧化进程的进度和氧化物浸透资料的深浅将起源于资料的处方。相似,有许多类型的抗氧化剂(AOs)能够蕴含正在处方中以用来减缓氧化进程,依据资料处方的没有同,一些抗氧化剂要比其余更无效。

图2对于两种热固性碳氢层压板停止了比拟,内中一种的氧化功能较差,另一种则含有最有抗氧化AO因素,可最大限制地减小氧化效应及需要稳重的临时老化功能。增添AO的益处可从Dk随工夫变迁的稳固性看出。图2的数据是,由X波段流动式带状线谐振器测试工法所丈量低温环境下的Dk随工夫的变迁。测试资料彻底裸露正在条件中,所示数据是应用Arrhenius方程揣测至更短工夫的数据。这一减速老化办法可对于临时热老化效应停止推算,且无需停止短工夫的测试。该测试数据将某碳氢类层压板与存正在临时稳固的抗老化功能的资料—罗杰斯公司的RO4835?通路资料停止了比拟。RO4835资料传承了RO4350B?层压板特点,存正在彻底相反的电气功能。作为图2中工夫刻度的参考,1.0E+05时辰即等于11.4年。

▲ 图1:RT/duroid 5880层压板和RO3003层压板介质的临时老化

▲ 图2:对于热固性碳氢通路资料25°C的临时老化停止比拟

该老化实验的Dk测试是基于IPC-TM-650 2.5.5.5c界说的X波段流动式带状线谐振器测试工法以评价资料的Dk变迁量。测试频次是10GHz,被测样品需求全副篆刻掉铜箔,仅保存介质资料。当以通路方式对于通路资料停止老化评价时,其老化效应是没有同的,由于铜层可掩护介质资料,防止氧化。掩护量则起源于图3中所示的没有同构造。

▲ 图3:容易的侧面图显现为没有同的RF构造,及氧化(黄色)如何浸透热固性介质资料。

▲ 图4:袒露介质资料(彻底侵蚀)与20-mil RO4350B 层压板(Std)和20-mil RO4350B LoPro 层压板(LoPro)上的50 Ω 微带线通路停止比拟

图3中的形容相近显现了正在介质资料上是如何构成氧化的。正在袒露基柜面上会构成氧化层,以至一些氧化层会到达铜箔超导体上面。换句话说,大全体的氧化都正在资料名义,随着氧化的梯度积攒,会有大批氧化会进入名义下方,但这种名义下方的氧化会逐步缩小。

通路资料参数Dk和消耗因数(Df)会正在具有氧化的状况下变大。有多少个要素将决议氧化对于通路资料的射频/微波/毫米波电气功能的反应水平。介质通路越薄将遭到的反应将越大,这是由于氧化将正在整个介质资料中占比更大。

依据通路中电磁(EM)场的没有同,氧化对于射频/微波/毫米波通路没有同构造的反应也没有同。相似,关于微带线来说,大少数EM场均坐落信号超导体底部与接地板顶板之间,以及信号超导体内外有很强的旁边场,信号会由于充足的氧化而发作变迁。固然微带线能够没有会遭到氧化的显着反应,然而正在高频毫米波频次时能够检测到氧化带来的反应。较厚的微带线通路的这一反应要小于较薄的微带线通路。

从信号超导体的地位能显然看出,带状线构造正常没有受氧化的反应(图3)。但是,关于微带线旁边啮合通路,其啮合场坐落通路基板名义以及约偏偏下方处并于氧化层相交,氧化会升高射频/微波/毫米波功能。当正在毫米波频次下,氧化关于薄基板上的接地共面波导(GCPW)通路的反应能够也是明显的。

介质特点解密

正在停止的资料老化进程和测试中,是经过X波段流动式带状线谐振器测试工法以肯定介质资料的特点。因为介质资料正在老化时期是彻底裸露正在条件中的,因为介质资料的所出名义均被氧化,如图3中所示。也就是说,当将资料放入流动式带状线谐振器中构成带状线谐振时,介质的八个名义均会有氧化。依据实验资料的没有同,需求正在榫头中搁置的资料单位也没有同氧化也有所没有同。然而,与以通路方式的测试相比,该丈量办法中资料的氧化要远远大的多。

为了预防氧化的反应,RO4835通路层压板是采纳了最佳结合的AO增添剂配制而成。除此之外,RO4835通路压板还采纳了与保守RO4350B通路资料相反的处方,内中后者没有断是高功率射频/微波通路的牢靠通路资料基板。因为占有最佳的AO增添剂结合,RO4835层压板需求比RO4350B层压板长达10倍工夫能力到达相反氧化程度。

现实上,除非氧化差别以外,RO4350B层压板正在大功率使用中体现出了优良的临时老化功能。正常状况下,RO4350B层压板的临时老化成绩均与存正在啮合特点的通路相关,如定向啮合器。为了更好天文解通路特色正在通路资料临时老化功能中的作用,将存正在通路特色的资料与以相反形式解决但没有含铜(铜彻底侵蚀掉、没有通路特点)的相反介质资料停止比拟。

此次比拟采纳了罗杰斯公司的RO4350B层压板和RO4350B LoPro?层压板的多种通路构造,通路囊括50 Ω微带线通路、微带线旁边啮合带通滤波器和微带线阶跃阻抗低通滤波器。RO4350B LoPro层压板与公司的RO4350B层压板相反,仅是采纳更为润滑的低轮廓铜箔以升高射频/微波/毫米波频次下的拔出消耗。

图4比拟了两种通路资料的多个临时老化效应。Dk随工夫变迁最大的就是彻底篆刻掉铜箔的资料模本(标识为彻底侵蚀),即袒露的介质资料。该袒露资料上没有通路,是正在+50°C环境下的X波段流动式带状线谐振器榫头中测试其特色。而以50 Ω微带线停止实验的通路,其没有同量度环境下通路表征进去的Dk变迁就小得多。

正在低温下,应用传输线通路对于临时老化停止评价的模本,发觉需求更长的工夫(10~100倍)能力到达与彻底篆刻掉铜箔的模本的相反的氧化程度。图4中也显现了各族没有同量度下的样品的的氧化和Dk变迁量。假如测试通路是正在相反资料上制造的,但薄厚没有同,那样氧化反应也能够没有同。

应用低通阶跃阻抗滤波器钻研老化反应与传输线通路的模本相似。微带线旁边啮合带通滤波器的模本受氧化反应约大。要到达与彻底篆刻掉铜箔的(袒露介质)模本相反的氧化程度,仍需求3~5倍的工夫。紧啮合通路遭到的氧化反应要比松啮合通路大。此外,测试量度没有同其氧化工夫波长也没有同,正在最低温度环境下,因为氧化招致的通路资料Dk的差别则最大。

防焊油墨、帕利灵绝缘层和防潮绝缘胶等使用于通路中,能够升高热固性氧化反应。防焊油墨可明显升高老化反应,但一般也会升高射频功能。当薄厚为25 μm或者之上使用时,帕利灵绝缘层也无助于于将临时老化的氧化反应降至最低程度。HumiSeal也无助于于最大限制地缩小氧化反应,固然有很多类型能够取舍,然而有些类型正在升高老化反应范围更无效一些。

论断

通路资料正在加工日期理事长工夫裸露于低温下,而正在运用进程中会临时裸露正在低温中。临时低温的反应一般被以为是PCB热固性介质资料上的氧化积攒,这能够招致通路资料Dk的偏偏移。肯定通路资料对于临时老化反应的迟钝水平需求停止准确和细心的测试,由于正在形容高频通路资料时,没有同的丈量办法和技能会得出一模一样的丈量后果。取舍准确的测试工法,没有管是基于资料还是基于通路的测试,均可正在Dk和通路建模时需要牢靠的数据。

TMM? 3-D模压成型微波资料

TMM? 热固性微波资料为罗杰斯特有专利货物,是一款对准于高频使用设想的陶瓷、热固性集合物化合资料。该资料有PCB层压板状态或者许模压成型的3D状态,是翻新设想使用的现实资料。其次要要害特点是极低的TCDk,介电常数可掌握正在3~12,低CTE,耐化学性高,以及可模塑成各族外形。

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