PCB八大经典问题.docx

1、PCB八大经典问题PCB八大经典问题一 什么叫PCB？ PCB 即Printed Circuit Board。就是指印制电路板，在公共基板上，按预定设计形成点间连接及印制组件的印制板。PCB的种类按基材分有：刚性印制板，柔性印制板，刚柔印制板，按印制电路板导体图形的层数可分为：单面印制板，双面印制板，多层印制板。二 PE是指什么？ PE ，即Product Engineer Department 产品工程部。只要部门职能：生产前的资料处理，工具制作(Tooling)，样板跟进(Sample)。包括MI 、CAD/CAD、Sample三个功能小组。三 CAD/CAM是什么？ CAD/CAM即Co

2、mputer aid design/Computer aid manufacture ，就是计算机辅助设计/计算机辅助制造。四 MI是什么？ MI即Manufacturing Institue(or Instruction)，就是指“生产前准备及流程制作指示”。五 Paradigm是什么？ Paradigm是由美国的思力系统公司(Cimnet Systems Inc.) 开发的主要应用在PCB及其相关行业的ERP(Enterprise Resource Planning)系统。ERP的核心是管理思想，是郑和了企业管理历年、业务流程、基础数据、人力物力、计算机硬件和软件于一体的企业资源管理系统。

3、六 APQP是什么？ Advanced Product Quality Planning And Control PLan Procedure 即生产前产品制品规划和控制计划程序。七 PPAP是什么？ Production Part Approval Process Procedure 就是指生产产品认可程序。使用范围：主要应用在汽车行业的产品上。八 Gerber是什么？ 从PCB CAD软件输出的资料文件作为一种专业光绘机的语言。由60年代一家名叫Gerber Scientific (现在叫 Gerber System) 专业绘图机的美国公司所发展出来的格式，尔后40年，行销于世界多个国家。

4、几乎所有CAD系统的发展，也都依此格式怍其Output Data，直接输入光绘机就可绘出Drawing或Film，因此Gerber Format就成了电子业界的公认标准。包含Rs274-d、Rs274-x、ODB+、ETC格式。为什么PCB要使用高Tg材料 转贴首先要讲一下，高Tg指的是高耐热性。随着电子工业的飞跃发展，特别是以计算机为代表的电子产品，向着高功能化、高多层化发展，需要PCB基板材料的更高的耐热性作为重要的保证。以SMT、CMT为代表的高密度安装技术的出现和发展，使PCB在小孔径、精细线路化、薄型化方面，越来越离不开基板高耐热性的支持。PCB基板材料在高温下，不但产生软化、变形、

5、熔融等现象，同时还表现在机械、电气特性的急剧下降（我想大家不想看见自己的产品出现这种情况）。所以一般的FR-4与高Tg的FR-4的区别：是在热态下，特别是在吸湿后受热下，其材料的机械强度、尺寸稳定性、粘接性、吸水性、热分解性、热膨胀性等各种情况存在差异，高Tg产品明显要好于普通的PCB基板材料。何谓反转铜箔基板转贴传统的电镀铜皮具有光面和粗化面两个部份，一般在电路板使用方面，都会将粗化的铜面和树脂接着，这样以产生拉力，使树脂和铜箔结合力大，但是由于粗化面的粗度较深，若将粗化面做在电路板的表面，则未来这个均匀的粗面可以直接贴附干膜，不必太多的前处理就可达成良好的结合力，因此铜皮供货商就尝试将铜皮

6、的粗面反转而将光滑面另外做强化结合的处理，这样的用法就是所谓的反转铜皮的用法，又由于光滑面的粗度很低，因此在制作细线路时较容易蚀刻干净，因此有利于细线制作及改善良率，因此部份的厂商就开始做这样的应用，将该类板材用在制作细线路的线路板，以上仅供参考。铜箔基板品质术语之诠释简介:有关铜箔基板(Copper Claded Laminates，简称CCL)的重要成文国际规范，早期以美国军规MIL-S-13949H(1993)马首是瞻，直至1998.11.15后才被一向视为配角的IPC-4101所取代。原因是业界进步太快，而美军规范一向保守谨慎，来不及跟上HDI商品化的实质进步，于是只好退守军品的严格领

7、域。至于为数庞大的商业电子产品，就另行遵循灵活新颖的IPC商用规范了。 IPC-4101(1993.12)之硬质铜箔基板规范，其21号规格单为最常见FR-4板材之质量详细规格，共列有13种质量项目。其中有的较为浅显者，几乎一看就懂无需赘言，如铜箔之抗撕强度 等。但有的不但字面费解难以查考，且经常是同一术语却有数种不同说法，似是而非扑朔迷离，每每令人困惑而不知所从。然久而久之也就见怪不怪麻木不仁了，只要按方法去检验，或按规格去允收即可，管那许多原理原因做什么。 至于那些项目为何而设？影响下游如何？每项是否一定要做？也就懒得再去追究，甚至连真正定义原理也多半似懂非懂，反正人云亦云以讹传讹。唬来唬去

8、只要朗朗上口，就显得学问奇大无比经验炉火纯青，日久积非成是之余，一旦有人以正确说法称呼之，难免不遭白眼视为异类。鸣呼！君不见“Long time no see 与 no can do“ 早已成了漂亮的英文，说不定那天 “People mountain people sea “也会大流其行呢。但不管众口能否铄金，是非真理总还是要讲个清楚说得明白才不失学术良心，做人做事也才有格，这应与学历或官位扯不上关系。以下即按IPC-4101后列规格单(Specification Sheet)中的顺序对各术语试加诠释，尚盼高明指正。高频印制板应用与基板材料简介电子设备高频化是发展趋势,尤其在无线网络、卫星通讯

9、的日益发展,信息产品走向高速与高频化,及通信产品走向容量大速度快的无线传输之语音、视像和数据规范化.因此发展的新一代产品都需要高频基板。 卫星系统、移动电话接收基站等通信产品必须应用高频电路板，在未来几年又必然迅速发展,高频基板就会大量需求。高频基板材料的基本特性要求有以下几点:(1) 介电常数 (Dk)必须小而且很稳定，通常是越小越好信号的传送速率与材料介电常数的平方根成反比，高介电常数容易造成信号传输延迟。(2) 介质损耗 (Df)必须小，这主要影响到信号传送的品质， 介质损耗越小使信号损耗也越小。(3) 与铜箔的热膨胀系数尽量一致，因为不一致会在冷热变化中造成铜箔分离。(4) 吸水性要低

10、、吸水性高就会在受潮时影响介电常数与介质损耗。(5) 其它耐热性、抗化学性、冲击强度、剥离强度等亦必须良好。 一般来说,高频可定义为频率在1GHz以上.目前较多采用的高频电路板基材是氟纟介质基板，如聚四氟乙烯(PTFE)，平时称为特氟龙，通常应用在5GHz以上。另外还有用FR-4或PPO基材，可用于1GHz 10GHz之间的产品，这三种高频基板物性比较如下。 现阶段所使用的环氧树脂、PPO树脂和氟系树脂这三大类高频基板材料,以环氧树脂成本最便宜,而氟系树脂最昂贵;而以介电常数、介质损耗、吸水率和频率特性考虑,氟系树脂最佳,环氧树脂较差。当产品应用的频率高过10GHz时,只有氟系树脂印制板才能适

11、用。显而易见， 氟系树脂高频基板性能远高于其它基板，但其不足之处除成本高外是刚性差，及热膨胀系数较大。对于聚四氟乙烯(PTFE)而言，为改善性能用大量无机物(如二氧化硅SiO2)或玻璃布作增强填充材料，来提高基材刚性及降低其热膨胀性。另外因聚四氟乙烯树脂本身的分子惰性，造成不容易与铜箔结合性差，因此更需与铜箔结合面的特殊表面处理。处理方法上有聚四氟乙烯表面进行化学蚀刻或等离子体蚀刻，增加表面粗糙度或者在铜箔与聚四氟乙烯树脂之间增加一层粘合膜层提高结合力，但可能对介质性能有影响。 整个氟系高频电路基板的开发,需要有原材料供应商、研究单位、设备供应商、PCB制造商与通信产品制造商等多方面合作,以跟

12、上高频电路板这一领域快速发展的需要新一代PCB技术的多层板PALUP基板-3在激光加工的通孔内填埋了金属糊膏的薄片，通过摆过摆放位置上的对位重合、接合后，进行层压加工。此时，糊膏的烧结、扩散接合、对多层的连接也同时进行。图4中所示了在31层的高多层板剖面情况。它是由剖面照相和X光照相来反映的。其中，图中在通孔的放大照片上，显示了直列通孔的实际情况。在X 光照相的照片上，可看到在层间上的许多黑点，就是一个一个的通孔的烧结金属。 综上所述，PALUP基板有以下几点是制造技术的关键： 1. 要保证高耐热性和高尺寸精度的“单面覆铜箔的热塑性树脂薄片”的开发。 2. 低温烧成、扩散接合型的金属糊膏的开发

13、。 3. 激光形成有底通孔，进行金属糊膏的填埋技术的开发。 4. 一次多层的层压技术。 这种基板的全金属配线结构，必须要达到叠加通孔的高连接可靠性。图5所示了PALUP基板的可靠性实验结果(对叠加6个通孔的评价结果).可以通过此实验看出:气态下的冷热循环实验,液态下冷热循环实验中,该种基板保持着低的电阻变化.很好的确保它的可靠性. 5.PALUP基板的特性与课题 PALUP基板的主要特性见表3表示 由表3可以看出:PALUP基板所用的基板材料热塑性树脂，表现出低介电常数、介质损失因数、低吸湿性的特性。所制出的基板可以满足整机产品的高频化的要求。并可以高 由表3可以看出:PALUP基板所用的基板

14、材料热塑性树脂，表现出低介电常数、低介质损失因数、低吸湿性的特性。所制出的基板可以满足整机产品的高频化的要求。并可以满足高密度化的多层板性能需求，特别是适用于多引脚的封装作为基板。 另外，不含玻璃纤维的热塑性树脂作为这种基板的绝缘基材，很适合于当前以至今后的安装技术发展的要求，例如，它的刚性板形态在安装的场合下，可以降低再流焊时基板的翘曲，并起到保持由铜箔构成的接地层和电路层的刚性强度作用，这种热塑性树脂的熔点在3400C以上，它可以抵御低于此温度的热冲击。 6.PALUP基板所适用的产品和今后发展方向 PALUP基板目前忆在试验线上进行了少量的生产。计划在2003年4月正式开始大生产。PAL

15、UP技术的问世，主要面对的是有高可性、高多层电路要求的基板产品 ，还有高频高速信号传输电路要求的基板。另外，它可代替原有的环氧树脂类基板和陶瓷基材类基板使用。 PALUP工艺技术，不但适用于刚性多层板制造，而且还可以用此工艺去制作多层挠性印制工艺技术制造三维立体型的基板、内藏元器件的基板，系统封装(SIP)基板等。 在PALUP基板用树脂中，不含对环境有害的物质。树脂中只含有C(碳)H(氢)O(氧)N(氮)的元素.它属于”自消火型热塑性树脂”,也是一种无卤化阻燃性的树脂.并且在加热到它的熔点以上时,树脂就可以熔化.有了这个特性,使它可以进行再利用,可以很容易的将金属与树脂进行分离. 综上所述,

16、PALUP基板无论在技术上,还是在市场上都有广阔的发展前景.它将带动整个PCB技术有更大的质的飞跃.树脂的定义和分类树脂定义 树脂通常是指受热后有软化或熔融范围，软化时在外力作用下有流动倾向，常温下是固态、半固态，有时也可以是液态的有机聚合物。广义地讲，可以作为塑料制品加工原料的任何聚合物都称为树脂。 树脂有天然树脂和合成树脂之分。天然树脂是指由自然界中动植物分泌物所得的无定形有机物质，如松香、琥珀、虫胶等。合成树脂是指由简单有机物经化学合成或某些天然产物经化学反应而得到的树脂产物。 树脂的分类 按树脂合成反应分类 按树脂分子主链组成分类 1按树脂合成反应分类 按此方法可将树脂分为加聚物和缩聚

17、物。加聚物是指由加成聚合反应制得的聚合物，其链节结构的化学式与单体的分子式相同，如聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氟乙烯等。 缩聚物是指由缩合聚合反应制得的聚合物，其结构单元的化学式与单体的分子式不同，如酚醛树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂等. 2按树脂分子主链组成分类 按此方法可将树脂分为碳链聚合物、杂链聚合物和元素有机聚合物。 碳链聚合物是指主链全由碳原子构成的聚合物，如聚乙烯、聚苯乙烯等。 杂链聚合物是指主链由碳和氧、氮、硫等两种以上元素的原子所构成的聚合物，如聚甲醛、聚酰胺、聚砜、聚醚等。 元素有机聚合物是指主链上不一定含有碳原子，主要由硅、氧、铝、钛、硼、硫、磷等元素的原子构成，如有机硅何谓RCC及

18、其用途RCC是Resin Coated Copper，中文翻译叫做，附树脂铜皮或树脂涂布铜皮，主要用于高密度电路(HDI Board-High Density Interconnection Board)制造，生产时可以增加高密度小孔及细线路制作能力的材料。因为小孔制作除了包括饡孔工作之外，也包括盲孔的电镀工作。因为盲孔电镀基本上不同于通孔电镀，药液的置换难度比较高，因此介电质材料厚度也尽量的降低。针对这两种制作特性的需求，恰好RCC能够提供制作的这些特性需求，因此而被采用。 其中尤其是在高密度电路板发展的初期，因为激光技术并不发达加工速度又慢，对于传统的电路板材料而言，的确有实际使用上的困难

19、，因此RCC应运而生，成为重要的材料。环保型阻燃覆铜板的开发一、前言 覆铜箔层压板（以下简称覆铜板）是电子工业的基础材料。在覆铜板产品中，阻燃型产品居多数（占80以上）。从安全角度考虑，产品必须通过UL安全认证，阻燃性应达到V-O级水平。 为了达到上述要求，在阻燃型产品生产中，多数采用含卤素树脂或含卤素阻燃剂。 国外有些机构提出，含卤素阻燃剂的材料在一定条件下焚烧时，会产生一些危害环境和人体健康的物质。欧共体（EC）对这个问题，反映尤为强烈。该组织环境委员会提议，到2004年禁止在电气与电子设备中使用含卤素的阻燃剂。 开发非卤素阻燃型覆铜板（或称环保型阻燃覆铜板），将成为行业中的一项重要课题。

20、开发这项课题是环境保护的需要，也是今后市场竞争的需要。二、覆铜板的组成与结构 普通的阻燃性覆铜板，是由含卤素阻燃树脂，增强材料和铜箔三种主要材料组成。必要时，还采用阻燃型添加剂。其结构如图-1所示：图-2 覆铜板制造流程 其中，技术重点是研究和确定树脂溶液的配方。覆铜板采用的树脂（如酚醛树脂、环氧树脂等）是易燃的。以往，在阻燃型覆铜板的制造中，通常是采用含卤素（如Br)树脂，或采用含卤素树脂和阻燃助剂，使产品达到阻燃效果。 从化学角度考虑，具有阻燃功能的元素，除卤族元素（F、Cl、Br、I)外，还有第V族的N、P、As、Sb、Bi等。 实践证明，在树脂体系中引入氮元素（N），并配合适当的阻燃助

21、剂，可以获得比较理想的阻燃效果。在此基础上，确定了以下树脂体系的基本组成。树脂体系基本组成：（1）非卤树脂（2）含氮固化剂（3）阻燃助剂（4）溶剂四、环保型覆铜板 东莞生益敷铜板股份有限公司成功开发了环保型阻燃覆铜板，牌号为S2130G。产品特点如下：（1）不含卤素、锑等成份。（2）燃烧时，不产生剧毒物质。（3）耐漏电起痕性优秀（CTI600）。（4）良好的机械加工性。（5）其它性能，符号IPC-4101相关标准。产品的技术指标，见表-1.表-1环保型阻燃覆铜板技术指标项 目 条 件 单 位 S2130G 体积电阻率 C-96/35/90 M-cm 106 E-24/125 103 表面电阻

22、C-96/35/90 M 104 E-24/125 103 击穿电压（平行板面） D-48/50+D-0.5/23 KV 40 介电常数（1MHz) C-40/23/50 - 5.4 介质损失角正切（1MHZ） C-40/23/50 - 0.035 耐电弧 D-48/50+D-0.5/23 S 60 项 目 条 件 单 位 S2130G 剥离强度 2600C.20S N/mm 1.0 1050C 0.9 曝露于工艺溶液后 0.9 弯曲强度 纵向 横向A Mpa 345 186 燃烧性 A S 平均燃烧时间5 单个燃烧时间10E-24/125+des 吸水性 E-1/105+des+D-24/2

23、3 % 0.5 热应力 2600C.20S - 无分层 无起泡五、结束语 有关含卤素阻燃剂对环境和人体健康的危害程度与可接受程度，国际上众说纷纭，尚未定论。权威的IPC组织，支持业界采用无卤素阻燃剂，但不支持有些机构提出的对含卤素阻燃剂的禁令，认为在没有足够的科学证据之前，发布这种禁令，将会导致降低着火的安全性及增加制造成本而对环境没有好处。 开发环保型阻燃覆铜板，主要目的是保护环境，提高产品在国际市场的竞争力。环保型阻燃覆铜板的开发成功，体现了我国覆铜板制造技术又提高到一个新的水平！纳米材料科学对PCB工业的震撼目前，总的发展趋势是以纳米材料为中心，其高层次发展是纳米体系物理以及与其密切相关

24、的纳米高科技的应用，其普及层次发展则派生出纳米材料工程及相关的应用领域。纳米技术造成PCB领域天翻地覆慨而慷之势并不是不可能的。1降低PCB基材的介电常数 使用纳米材料改性环氧树脂，聚酰亚胺耒降低介电常数的资料时有报道。例聚酰亚胺纳米泡沫材料其2.4。 2改善力学性能随着粒子尺寸的减小，材料的表面积增大，表面原子在整个材料中所占比例越来越大，同时粒子的表面能和表面张力亦随之增加，表面原子的活性比晶格内原子高，纳米粒子的表面有许多悬空键，并且具有不饱和性，故极易与其它原子相结合而稳定下来，因而具有很大的化学活性。固体颗粒的比表面与粒径的关系如下：Sw=K/(D) Sw 比表面积m2/g K形状因

25、子 粒子的理论密度 D粒子的平均直径 所以，D小则Sw大。用纳米材料的高力学性能制造陶瓷基板，环氧化基板，钻头等，比常规材料具有的强度，硬度，韧性以及其它综合力学性能更好更优越。 纳米级复相陶瓷将成为21世纪材料开发的主要方向。 纳米材料能改善环氧化树脂的力学性能，同时可加快固化速度，降低固化温度，结合环保型CCL开发，可谓一箭数雕。 纳米结构合金高强度，耐磨合金可用于制钻头。 3纳米技术在PCB工业环保中的应用 纳米技术的应用能够解决SO2,CO,NOX等气体的污染源问题，如纳米钛酸钴催化脱氧，复合稀土化物的纳米级粉体有极强的氧化还原能力，可彻底解决CO，NOX 的污染。 以活性碳为载体，纳

26、米Zr0.5Ce0.5O2粉体为催化活性体的净化催化剂，由于其表面存在Zr+4/Zr+3及Ce+4/Ce+3,电子可在其三价和四价离子间传递，具有极强的电子得失能力和氧化还原性，且纳米材料比表面大，空间悬键多，吸附能力强，能还原氮氧化物和氧化CO，使它们转化为无害气体，纳米TiO2可降解空气中的有害有机物。 4其它方面的应用 纳米阻燃材无机阻燃剂的充分挖掘已成为一个不争的事实。 纳米材料的自洁能力（防水，防油，防尘）。 用纳米Al2O3和亚微米的SiO2合成莫莱石，是一种非常好的电子封装材料，可显着提高密度，韧性和热导性。用纳米技术制造静电屏蔽材料和油墨。 近十年来在纳米材料研究取得了很大的成

27、绩，已成功制备了金属、合金、离子晶体、陶瓷、氧化物、氮化物、半导体等多种纳米材料，发现了与小尺寸效应、界面效应、量子尺寸效应和量子限域、介电限域效应相关的新现象，使我们在国际上占有一席之地。作为印制线路板领域而言，更关心纳米材料科学的应用成果，笔者强作解人，借花献佛，以尽匹夫之责。无铅板材制作按一定的比例配制好无铅胶液，胶液的胶化时间为330秒，由于胶液黏度很低，我们只添加了指定配比一半的PMA溶剂，以改善胶片的外观。由于胶液配制的量较少，只有300公斤左右且胶液黏度较低，所以我们只使用主胶槽进行上胶，开机前对主胶槽内的胶液的胶化时间进行复测，其胶化时间为303秒，一切OK后开机，生产单重36

28、5，胶化时间为45秒、50秒和60秒的胶片。由于干燥机温度较低只有170，所以车速较低，稳定在2.3m/min。（此车速可以提高胶液的浸润）IPQC及时检测胶片，并检测稳定生产的各指标胶片的流动度，以确定最佳胶化指标，其中45秒的胶片的流动度符合我们工艺压板要求。确定使用45秒的胶片进行压板和后续评估。 经过45天的储存评估，取车间生产的45秒指标的胶片8张压合无铅板材，在不影响车间生产的情况下我们采用普通FR-4 1.6 1/1的压合工艺，在没延长压合时间的情况下，压制无铅板材，板材性能ok，Tg137。T288 TMA法48分钟分层。 经过进一步的对该树脂体系的板材进行评估，我们在胶片储存

29、了45后，使用了我们所认可不会导致板材缺陷的，胶化时间为45S的胶片压制了一张FR-4 1.6 1/1无铅板材，并特别送外检测了板材的TD和PCB在线实验。板材的热分解温度为379、UV性能ok。 板材仍旧存在板材的CTI偏低和抗剥偏低现象。后附板材的全部检测报告及UV性能证明。板材板材制作一、降低产品成本，提高产品品质。寻求新原料供应商。二、 实验方法： 1配制CEM-1胶液从闪星有限公司提供的三氧化二锑中抽取三氧化二锑200g，该样品外观无杂质，样品为色泽纯白，颜色均一固体。按CEM-1配胶工艺比例计算好树脂份和应加入的三氧化二锑量。按比例配制好除填料以外的所有树脂和固化剂，加入三氧化二锑

30、进行搅拌。搅拌2小时无固体颗粒物存在，符合我们小样要求。将以上胶液静置1小时，无明显的固体颗粒析出。在此基础上加入其它填料搅拌2小时，分散均匀，测得胶化时间为182sec，胶液颜色均一为白色。用该胶液手动上胶制作好CEM-1胶纸并压制成CEM-1 1.6 1/0板材。三、 小试结论：CEM-1板材外观ok，和正常车间板材色泽相似，检测常规性能，性能ok。半固化片的贮存与剪切为了保持原有半固化中的性能特性，最合适的贮存条件是：湿度越低越好。半固化片在不同条件下贮存，因受到环境温度、湿度的影响，会产生半固化片的吸潮、凝胶时间下降、流动度增加等变化，当贮存的温度过高或温度过低时，空气中水分容易在半固

31、化片上凝聚成吸附水，这种吸附水在后续过程中很难除尽，影响了半固化中树脂的固化反应，甚至影响了多层板的质量。 为了保持原有半固化中的性能特性，最合适的贮存条件是：湿度越低越好，存放温度如不超过5C，存放期可达6个月；存放温度为21相对湿度3050，存放期为3个月。在实际生产中建议用密封塑料袋封装，同时放入干燥剂，尽量避免潮气及其它空气中杂质的侵入，这样可以延长半固化片的贮存时间。 由于玻纤布在经向、纬向单位长度的纱股数不同，在剪切时，需要注意半固化片的经纬向，一般选取经向(玻纤布卷曲的方向)为生产板的短边方向，纬向为生产板的长边方向，尽量与板剪切方向一致，以确保板面的平整，否则板子在受热后可能扭