印制电路板学习.pptx

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1、5.1印制电路板简介印制电路板（PrintedWiringBoards,PCB）在电子产品中既要支撑元器件，又要负责元器件之间的电气连接。印制电路板为当今电子封装最普遍使用的组装基板，它通常被归类于第二层次的电子封装技术，常见的电路板有硬式印制电路板（RigidPCB）、软式印制电路板（FlexiblePCB或PrintedBoards，FPB，称为可绕式电路板）、金属夹层电路板（CoatedMetalBoards）与射出成型（注模）电路板（InjectionMoldedPCB）等4种。第1页/共20页硬式印制电路板软式印制电路板第2页/共20页5.2硬式印制电路板5.2.1印制电路板的绝缘体

2、材料FR-4环氧树脂（FR-Epoxy）为硬式印制电路板最常使用的高分子树脂材料，它的名称的FR是来自于阻燃（FlameRetarded）的缩写，具有价格低廉和优良的特性。硬式印制电路板的材料可区分为绝缘体材料与导体材料，绝缘体材料又可区分为高分子树脂与玻璃纤维强化材料两大类，导体材料以铜最为常见第3页/共20页表5.1印制电路板常见的树脂原料的电、热特性比较材料种类玻璃转移温度（）热膨胀系数（ppm/）介电系数介电强度（kV/mm）散失因子环氧树脂100175203.520350.003硅胶树脂200320450.001聚亚硫胺260503.52400.002BT树脂275503.5360.

3、018苯并环丁烯35035362.64000.000 8铁氟隆NA701202.1170.000 2聚脂类175363.530350.005丙烯树脂1141352.815200.01氨基甲酸脂3.5160.035第4页/共20页化 学 组 成物 理 性 质纤维种类SiO2Al2O3CaOMgOB2O3Fe2O3Zr2O3热膨胀系数（ppm/）系数价格E-玻璃（%）525112161525068135.045.815S-玻璃（%）646622240.0110120.01 0.100.12.84.52510D-玻璃（%）7375010202182123.951020石英（%）99.970.543.

4、783040表5.2玻璃纤维强化材料的化学成分与物理性质第5页/共20页5.2.2印制电路板的导体材料铜为印制电路板最常见的导体材料。在电路板工艺中，无覆盖的铜箔电路可以用加层（Additive）或减层（Subtractive）的技术电镀到高分子绝缘基板上。铜箔的规格以一平方英尺面积上覆盖的铜箔重量（盎司/平方英尺）表示，常见的标准规格有1/8、1/4、3/8、1/2、3/4、1、2、3、4、5、6、7、10、14盎司等，最常见者为1盎司铜（相当于约35 m的厚度），其次为1/2盎司铜（相当于约17m的厚度）与2盎司铜（相当于约70m的厚度），超薄的1/8盎司铜与超厚的5盎司以上的铜覆盖电路板

5、仅在特殊需要下使用。铝也曾被使用制作印制电路板的电路连线，但非常少见。电镀的锡或铅锡薄层可作为电路板在铜箔电路制作时刻蚀的选择，铅锡层也可再施予回流处理覆盖在铜焊垫表面以供后续的焊接与组装工艺使用。印制电路板上的焊锡层也可以利用热空气焊锡涂布（HotAirSolderLeveling,HASL）的方法制成，HASL的方法是将电路板沉浸于熔融的焊锡中，完成涂布之后，即以高速吹拂的热空气除去多余的焊锡以获得适当厚度的镀层。镍与金也为印制电路板上常见的导体材料，厚度约0.652.45m，含钴的电镀硬质金膜为制作电路卡边缘指状焊接点（Edge-CardConnectorFingers）与按键表层（Go

6、ldTabs）的材料，电镀的金也是电路刻蚀的掩膜或焊垫的表层材料。2.45 m厚的镍则通常作为铜与金之间的扩散阻挡层；钯有时也被镀于镍与金之间形成铜-镍-钯-金的多层薄膜结构。第6页/共20页用镀锡增加导线的截面积第7页/共20页5.2.3硬式印制电路板的制作图5.2硬式印制电路板的工艺流程（前部分）第8页/共20页图5.2硬式印制电路板的工艺流程（后部分）第9页/共20页5.3软式印制板的制作软式印制电路板与硬式印制电路板结构相似，但所使用的基板为具有可扰屈性。依导线电路的结构，软式电路板可区分为单面（Single-Sided）、双面（Double-Sided）、单面连接（Single-Ac

7、cess）、双面连接（Double-Access）、多层（Multilayer）、硬挠式（Rigid-Flex）与硬化式（Rigidized）等数种软式印制电路板的制作方法一般以黏结剂将导体电路与绝缘板材黏合，新型材料中也有不需黏结剂即可将导体绝缘板材黏结，它又被称为无点着剂叠层软式电路板。铜为软式印制电路板上最常见的导体材料，铜箔可分为电镀（ElectrolyticallyDeposited,ED）铜箔与滚压退火（Rolled-Annealed,RA）铜箔两种，RA铜箔因而有较低的强度与较优良的韧性，所制成电路板也具有较佳的扰屈寿命。软式印制电路板制作使用的黏结材料的种类有多元脂类（Poly

8、ster）、环氧树脂、丙烯类、酚醛类、聚亚硫胺及氟碳树脂等，它们必须与绝缘基板有相容的特性，也因为黏结剂的种类对钻孔与导孔电镀的性质有重要影响，采用时必须考虑工艺条件、使用的化学药品与成品功能需求等。软式印制电路板制作常用的绝缘基板材的种类有聚亚硫胺、多元脂类、氩硫酸纤维、强化复合纤维、及氟碳树脂等，其中以多元树脂类的聚乙烯对苯二甲脂（PolyethyleneTerephthalate）为使用最多的基板材料，一般厚度在25125m，宽度约在5060cm。第10页/共20页5.4PCB多层互连基板的制作技术5.4.1多层PCB基板制作的一般工艺流程图5.4多层PCB基板制作工艺流程copperc

9、oppercopper1-layer board2-layer boardMulti-layer board(Taroko is 4-layer board)第11页/共20页5.4.2多层PCB基板多层布线的基本原则为了减少或避免多层迭层布线的层间干扰，特别是高频应用下的层间干扰，两层间的走线应相互垂直；设置的电源层应布置在内层，它和接地层应与上下各层的信号层相近并可能均匀分配，这样既可防止外界对电源的扰动，也避免了因电源线走线过长而严重干扰信号的传输。第12页/共20页5.4.3PCB基板制作的新技术（1）薄和超薄铜箔的采用。（2）小孔钻削技术。（3）小孔金属化技术。（4）深孔电镀技术。（

10、5）精细线条的图形刻蚀技术。（6）真空层压技术。（7）先进的表面涂复处理技术。第13页/共20页5.4.4PCB基板面临的问题及解决办法PCB面临的主要问题有以下几点：（1）随着电子设备的小型化、轻薄、多功能、高性能及数字化、SMC/SMD也相应薄型化、引脚间距日益缩小、IC新的封装形式如BGA、CSP和MCM的使用将更为流行，裸芯片DCA到PCB上也更为普遍。所有这些都要求PCB技术必须更新，以适应高密度组装的需要。（2）传统的环氧玻璃布PCB板的介电常数较大（一般6），导致信号延迟时间增大，不能满足高速信号的传输要求。（3）当前低成本的PCB基板的主流间距为0.200.25mm（2.54m

11、m网格间过23线），而要制作0.10mm以下的线条及间距，更小的通孔不但价格昂贵、成本增大，成品率也难以保证。（4）传统的PCB的功率密度难以承受，散热是个问题。（5）制作传统的PCB板面临严重的环境污染问题，这就要求尽量使用对环境污染少的基板材料。这就对新的PCB设计制作增加了难度。根据市场的需求动向应设法减少PCB的层数，而又要提高PCB的组装密度，并力求简化设计及工艺过程。PCB还面临其他一些问题，如高精度的焊膏涂复，焊剂配方适应耐热性，防止环境污染及开发新材料、新工艺问题等。第14页/共20页解决PCB问题的新技术：解决PCB面临的如上问题已研制开发一些新工艺、新技术，如关键小通孔的加

12、工已在探讨使用化学方法或激光技术。通常在PCB上形成50m线宽和间距均采用光刻法，而如今采用激光直接成像（LaserDirectImaging,LDI）技术，通过CAD/CAM系统控制LDI在PCB涂有光刻胶层上直接绘制出布线图形。这样，可通过提高劳动生产效率、缩短设计和生产周期、由设计到制造的全过程实现自动化来保证产品的质量。下面介绍一种由日本松下公司提出的一整套解决PCB问题的方案称之为完全内部通孔（AllInnerViaHole,ALIVH）技术。这种技术能达到PCB密度高、层数少、设计简化、工艺简单可靠等目标。基本解决了当前PCB面临的许多问题。ALIVH技术实质上是一种PCB的组合加

13、厚布线技术，是由印刷电路板厂家和原材料厂家共同提供。第15页/共20页5.5其他种类电路板5.5.1金属夹层电路板金属夹层电路板由于具有金属夹层，因此能提供良好的热传导性、机械强度与电防护特性，对高操作温度的电子元器件封装是理想的基板材，但是它有重量与价格高、导孔制作较为困难、镀膜厚度不均匀时易发生卷屈等缺点，这使得金属夹层电路板在微电子工业中使用的程度不如以树脂玻璃纤维为基材的印制电路板。第16页/共20页5.5.2射出成型电路板射出成型基板使用的高分子树脂与前述硬式印制电路板的树脂材料成分有所不同，其中通常添加适量的填充剂以改善材料的热与机械性质，以配合射出成型工艺的进行。导热性填充剂的添

14、加目的在使基板有高热传导速率，氧化铝、碳化硅或氮化铝填充剂的添加则可使基板有低热膨胀系数的特性。第17页/共20页5.6印制电路板的检测印制电路板的检测包括电性与成品质量的检查，常见的测试方法为低压短路/断路（LowVoltageShorts/Opens）的电性测试与目视筛检（VisualScreening）的光学试验，对高密度连线、结构复杂的印制电路板，更为精密、严格的高压高电阻短路/断路（HighVoltage,HighResistanceShorts/OpensEnd-of-Line）试验，兼具内、外层检测能力的光学试验方法已被开发出来。印制电路板检测的另一项重要方法为破坏性试验，它利用

15、光学显微技术对印制电路板的横截面进行观察，试片准备方法则与一般金相实验的试片准备相似。金相实验的优点为可对印制电路板的横截面结构，如电镀导孔，多层印制电路板的叠层结构，金属键合点表面及电路排列情况进行直接观察，可检测印制电路板垂直方向的缺陷，如不良的钻孔（PoorDrilling或Nailheading）、过度刻蚀（EtchBack）、树脂黏着污迹（ResinSmear）、孔洞（ResinRecession或Voids）、电镀团块（PlatingNodules或Folds）、厚度不均匀、裂隙等。第18页/共20页作业与讨论（1）PCB基板面临的问题及其解决办法？第19页/共20页感谢您的观看！第20页/共20页