賽孚電路板,盲埋孔PCB

賽孚電路板,盲埋孔PCB

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，是國內專業(yè)高效的HDI PCB/軟硬結合板服務商之一。

線路板中無論剛性、撓性、剛撓結合多層板,以及用于IC封裝基板的模組基板,為高端電子設備做出巨大貢獻。線路板行業(yè)在電子互連技術中占有重要地位。

HDI板,是指High Density Interconnect,即高密度互連板,是PCB行業(yè)在20世紀末發(fā)展起來的一門較新的技術。就是采用增層法及微盲埋孔所制造的多層板。

微孔：在PCB中,直徑小于6mil（150um）的孔被稱為微孔。

埋孔：BuriedViaHole,埋在內層的孔,在成品看不到,主要用于內層線路的導通,可以減少信號受干擾的幾率,保持傳輸線特性阻抗的連續(xù)性。由于埋孔不占PCB的表面積,所以可在PCB表面放置更多元器件。

盲孔：Blind Via,連接表層和內層而不貫通整版的導通孔。

傳統(tǒng)的PCB板的鉆孔由于受到鉆刀影響,當鉆孔孔徑達到0.15mm時,成本已經非常高,且很難再次改進。而HDI板的鉆孔不再依賴于傳統(tǒng)的機械鉆孔,而是利用激光鉆孔技術（所以有時又被稱為鐳射板。）

HDI板的鉆孔孔徑一般為3-5mil(0.076-0.127mm),線路寬度一般為3-4mil(0.076-0.10mm),焊盤的尺寸可以大幅度的減小所以單位面積內可以得到更多的線路分布,高密度互連由此而來。

HDI技術的出現(xiàn),適應并推進了FPC/PCB行業(yè)的發(fā)展。使得在HDI板內可以排列上更加密集的BGA、QFP等。目前HDI技術已經得到廣泛地運用,其中1階的HDI已經廣泛運用于擁有0.5PITCH的BGA的PCB制作中。

HDI技術的發(fā)展推動著芯片技術的發(fā)展,芯片技術的發(fā)展也反過來推動HDI技術的提高與進步。

材料的分類
1、銅箔：導電圖形構成的基本材料
2、芯板(CORE)：線路板的骨架,雙面覆銅的板子,即可用于內層制作的雙面板。
3、半固化片(Prepreg):多層板制作不可缺少的材料,芯板與芯板之間的粘合劑,同時起到絕緣的作用。
4、阻焊油墨：對板子起到防焊、絕緣、防腐蝕等作用。
5、字符油墨：標示作用。
6、表面處理材料：包括鉛錫合金、鎳金合金、銀、OSP等等。

當前對應HDI多層板技術進步的基板材料及所用環(huán)氧樹脂的重點發(fā)展課題。HDI多層板技術發(fā)展在未來幾年內的發(fā)展重點是：導電電路寬度/間距更加微細化、導通孔更加微小化、基板的絕緣層更加薄型化。

這一發(fā)展趨勢給基板材料制造業(yè)提出了以下兩大方面的重要課題：如何在HDI多層板的窄間距、微孔化不斷深入發(fā)展的情況下,保證它的基板絕緣可靠性、通孔可靠性；如何實現(xiàn)高性能CCL的更加薄型化。

第一方面課題歸結為基板材料的可靠性問題,它由CCL基本性能(包括耐熱性、耐離子遷移性、耐濕性、耐TCP性、介電性等)與基板加工性(微孔加工性、電鍍加工性)兩方面性能的綜合體現(xiàn),而所提及的CCL各方面具體性能都是與CCL用樹脂性能相關。

所謂與樹脂的相關性,就是環(huán)氧樹脂應達到3個層的要求：要實現(xiàn)對樹脂所需的性能指標；要在一些條件變化下確保這些性能的穩(wěn)定；要有與其它高性能樹脂的共存性好(即互溶性、或反應性、或聚合物合金性好)。


實現(xiàn)CCL薄型化中對其所用的環(huán)氧樹脂性能要求的技術含量較高。CCL薄型化技術主要是要解決板的剛性提高(便于工藝操作性,保證機械強度等)、翹曲變形減小的突出問題,薄型化CCL在工藝研發(fā)中,除了在半固化片加工工藝上需要有所改進、創(chuàng)新外,于樹脂組成和增強材料技術也是十分關鍵的方面。

臺灣媒體報道,因為目前全球 HDI 板供應短缺,蘋果公司已經決定買下欣興電子（Unimicron）全部產能的 HDI 板。

作為蘋果的供應商,雖然要承擔一定的風險,但因為獲利也很多,所以業(yè)界也十分關心蘋果訂單的流向,特別是蘋果 A 系列芯片訂單的動向。


去年欣興電子方面表示,為了滿足蘋果訂單 2015 年他們的資本支出將增長至 106.7 億新臺幣（約合 3.41 億美元）,以提高生產能力。自松下電子退出 PCB 行業(yè)之后,欣興電子就變成全球最大的 HDI 生產商,去年他們重回蘋果供應鏈之中。

另外欣興的球門陣列（BGA）覆晶（Flip Chip）技術獲得英特爾的認證,所以目前他們也是英特爾的供應商。其他方面,可成科技今年可能獲得蘋果 iPhone 13% 的金屬外殼訂單。消息表示,蘋果外殼供應商 Zeniya 遭遇財政和生產問題,可成科技可能因此獲得蘋果訂單。
? ?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，是國內專業(yè)高效的HDI PCB/軟硬結合板服務商之一。公司成立以來，一直專注樣品，中小批量領域。快速的交付以及過硬的產品品質贏得了國內外客戶的信任。公司是廣東電路板行業(yè)協(xié)會會員企業(yè)，是深圳高新技術認證企業(yè)。擁有完善的質量管理體系，先后通過了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS認證。

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。高頻電路設計是一個非常復雜的設計過程,其布線對整個設計至關重要!



【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,需要轉折,可用45度折線或者圓弧轉折,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,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“串擾”

高頻電路布線要注意信號線近距離平行走線所引入的“串擾”,串擾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生的不期望的噪聲信號稱為串擾(Crosstalk)。



PCB板層的參數(shù)、信號線的間距、驅動端和接收端的電氣特性以及信號線端接方式對串擾都有一定的影響。所以為了減少高頻信號的串擾,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,在串擾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擾。


當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,時鐘線盡量與關鍵信號線垂直而不要平行。


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


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


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,用這種辦法消除串擾有時能立即見效。


【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,以減少信號間的串擾,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，是國內專業(yè)高效的PCB/FPC快件服務商之一。公司成立以來，一直專注樣品，中小批量領域?？焖俚慕桓兑约斑^硬的產品品質贏得了國內外客戶的信任。公司是廣東電路板行業(yè)協(xié)會會員企業(yè)，是深圳高新技術認證企業(yè)。擁有完善的質量管理體系，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，年生產能力為150000平方米。

PCB失效分析技術及部分案例

作為各種元器件的載體與電路信號傳輸?shù)臉屑~，PCB已經成為電子信息產品的最為重要而關鍵的部分，其質量的好壞與可靠性水平決定了整機設備的質量與可靠性。但是由于成本以及技術的原因，PCB在生產和應用過程中出現(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，是國內專業(yè)高效的PCB/FPC快件服務商之一。公司成立以來，一直專注樣品，中小批量領域?？焖俚慕桓兑约斑^硬的產品品質贏得了國內外客戶的信任。公司是廣東電路板行業(yè)協(xié)會會員企業(yè)，是深圳高新技術認證企業(yè)。擁有完善的質量管理體系，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，來使得PCB在制造的時候質量和可靠性水平得到一定的保證，本文總結了十大失效分析技術，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橫截面結構的過程。通過切片分析可以得到反映PCB（通孔、鍍層等）質量的微觀結構的豐富信息，為下一步的質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，需要訓練有素的技術人員來完成。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， 公司產品廣泛應用于通信、工業(yè)控制、計算機應用、航空航天、軍工、醫(yī)療、測試儀器、電源等各個領域。我們的產品包括：高多層PCB、HDI PCB、PCB高頻板、軟硬結合板、FPC等特種高難度電路板，專注于多品種，中小批量領域。我們的客戶分布全球各地，目前外銷訂單占比70%以上。



PCB失效分析技術方法（續(xù)）

3.掃描聲學顯微鏡

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，掃描聲學顯微鏡可以用來檢測元器件、材料以及PCB與PCBA內部的各種缺陷，包括裂紋、分層、夾雜物以及空洞等。如果掃描聲學的頻率寬度足夠的話，還可以直接檢測到焊點的內部缺陷。典型的掃描聲學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，由有鉛轉換成無鉛工藝的過程中，大量的潮濕回流敏感問題產生，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的通孔內部和其他內部缺陷，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。 該技術更多地用來檢查PCBA焊點內部的缺陷、通孔內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備轉變，甚至已經有五維（5D）的設備用于封裝的檢查，但是這種5D的X光透視系統(tǒng)非常貴重，很少在工業(yè)界有實際的應用。

PCB失效分析技術方法（接上）

5.掃描電子顯微鏡分析

掃描電子顯微鏡（SEM）是進行失效分析的一種最有用的大型電子顯微成像系統(tǒng)，其工作原理是利用陰極發(fā)射的電子束經陽極加速，由磁透鏡聚焦后形成一束直徑為幾十至幾千埃（A）的電子束流，在掃描線圈的偏轉作用下，電子束以一定時間和空間順序在試樣表面作逐點式掃描運動，這束高能電子束轟擊到樣品表面上會激發(fā)出多種信息，經過收集放大就能從顯示屏上得到各種相應的圖形。激發(fā)的二次電子產生于樣品表面5~10nm范圍內，因而，二次電子能夠較好的反映樣品表面的形貌，所以最常用作形貌觀察；而激發(fā)的背散射電子則產生于樣品表面100~1000nm范圍內，隨著物質原子序數(shù)的不同而發(fā)射不同特征的背散射電子，因此背散射電子圖象具有形貌特征和原子序數(shù)判別的能力，也因此，背散射電子像可反映化學元素成分的分布?，F(xiàn)時的掃描電子顯微鏡的功能已經很強大，任何精細結構或表面特征均可放大到幾十萬倍進行觀察與分析。


在PCB或焊點的失效分析方面，SEM主要用來作失效機理的分析，具體說來就是用來觀察焊盤表面的形貌結構、焊點金相組織、測量金屬間化物、可焊性鍍層分析以及做錫須分析測量等。與光學顯微鏡不同，掃描電鏡所成的是電子像，因此只有黑白兩色，并且掃描電鏡的試樣要求導電，對非導體和部分半導體需要噴金或碳處理，否則電荷聚集在樣品表面就影響樣品的觀察。此外，掃描電鏡圖像景深遠遠大于光學顯微鏡，是針對金相結構、顯微斷口以及錫須等不平整樣品的重要分析方法。



6.X射線能譜分析

上面所說的掃描電鏡一般都配有X射線能譜儀。當高能的電子束撞擊樣品表面時，表面物質的原子中的內層電子被轟擊逸出，外層電子向低能級躍遷時就會激發(fā)出特征X射線，不同元素的原子能級差不同而發(fā)出的特征X射線就不同，因此，可以將樣品發(fā)出的特征X射線作為化學成分分析。同時按照檢測X射線的信號為特征波長或特征能量又將相應的儀器分別叫波譜分散譜儀（簡稱波譜儀，WDS）和能量分散譜儀（簡稱能譜儀，EDS），波譜儀的分辨率比能譜儀高，能譜儀的分析速度比波譜儀快。由于能譜儀的速度快且成本低，所以一般的掃描電鏡配置的都是能譜儀。



隨著電子束的掃描方式不同，能譜儀可以進行表面的點分析、線分析和面分析，可得到元素不同分布的信息。點分析得到一點的所有元素；線分析每次對指定的一條線做一種元素分析，多次掃描得到所有元素的線分布；面分析對一個指定面內的所有元素分析，測得元素含量是測量面范圍的平均值。



在PCB的分析上，能譜儀主要用于焊盤表面的成分分析，可焊性不良的焊盤與引線腳表面污染物的元素分析。能譜儀的定量分析的準確度有限，低于0.1%的含量一般不易檢出。能譜與SEM結合使用可以同時獲得表面形貌與成分的信息，這是它們應用廣泛的原因所在。


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