PCB新工艺、新材料的介绍.ppt

pcb新工艺、新材料的介绍 北京办事处,提纲 1. 公司最新加工能力 2. 阻抗设计与制造 3. 金百泽新材料系列 4. rosh以及无铅化应对策略,板外形公差:0.1mm； 成品板厚公差：(板厚在0.2-0.5mm) 0.05mm（板厚0.8mm 10%；（板厚0.8mm） 8% 以上公差如果取单边值（+或-），其公差段应为双倍公差值（如：板厚0.8mm +20%或-20%。 阻抗控制 阻抗控制的范围：10%,e.拼板要求（客供板料） 最小工艺边: 电镀夹板边:单、双面板:7mm；多层板:10mm。 非夹板边: 单、双面板:5mm；多层板:10mm。 最小单元间距:1mm。 f. 阻抗控制 阻抗控制的范围：10% 所有要求阻抗控制的产品需进行非常规合同评审。,常规工艺中埋盲孔的设计 1.多层板层压结构的确定： 2.多层板的材料：铜箔有：半盎司、1盎司、2盎司、3盎司、4 盎司、5盎司 半固化片有：7628厚度为0.17-0.18mm、1080厚度为 0.06-0.07mm、2116厚度为0.11-0.13mm 芯板有：（见附表）,1.多层板的埋孔或盲孔设计：,阻抗计设计与制造 随着电子、通信科技的不断提升，对pcb的要求也有了相应的提高，以往pcb的最高要求open&short从目前来看已变成pcb的最基本要求。pcb已从简单的实现元件互连开始向多功能转变，如阻抗控制、埋入式电阻、平面绕组等。 我公司作为提供pcb样板的厂商，也在以上方面进行了许多研究和开发，本次主要讨论我们在阻抗控制方面所总结的一些数据。 随着“阻抗”的进一步拓展和延伸，我们作为专业的pcb厂商，为能向客户提供合格的产品和优质的服务对该类pcb的合作方面做如下建议。,就pcb的阻抗控制而言， 其所涉及的面是比较广 泛的。但在具体的加工 和设计时我们一般控制 其主要因素： 阻抗控制四要素: 介电常数 介质层厚度 布线与结构、线宽与线距 铜箔厚度,er（介电常数） 目前通常情况下选用的材料为fr-4，该种材料的er特性为随着加载频率的不同而变化: 目前材料厂商能够承诺的指标5.4（1mhz) 根据我们实际加工的经验，在使用频率为1ghz以下的其er认为42左右 1.52.0ghz的使用频率其仍有下降的空间。故设计时如有阻抗的要求则须考虑该产品的当时的使用频率。,我们在长期的加工和研发的过程中针对不同的厂商已经摸索出一定的规律和计算公式。 7628-4.5（全部为1ghz状态下) 2116-4.2 1080-3.6 在不同的层间结构和排列时，其具体的变化是不同的如7628+2116时er是多少，并不是简单的算术平均数。 各种结构的排列在微带线(microstrip) &带状线 stripline时所表现出的er也是不同的。,因fr-4的材料其本身就存在着随频率的变化其er也变化的特性，因此一般情况下，大于2ghz的使用频率，同时对阻抗又有很高要求的pcb建议使用其它材料。如bt、ce、ptfeer比较稳定的材料。 改良的低介电材料也能满足较高性能要求，如民用电子产品、宽带等。 目前国内的厂家：泰州旺灵 国外比较成熟如日本 hitachi(日立）、美国的bi 等，但价格较高。 我们目前已经和部分客户对rogers、taconic的low dk材料进行了认证，同时进行了小批量的加工。,因fr-4的材料其本身就存在着随频率的变化其er也变化的特性，因此一般情况下，大于2ghz的使用频率，同时对阻抗又有很高要求的pcb建议使用其它材料。如bt、ce、ptfeer比较稳定的材料。 改良的低介电材料也能满足较高性能要求，如民用电子产品、宽带等。 目前国内的厂家：泰州旺灵 国外比较成熟如日本 hitachi(日立）、美国的bi 等，但价格较高。 我们目前已经和部分客户对rogers、taconic的low dk材料进行了认证，同时进行了小批量的加工。,h（介质层厚度） 该因素对阻抗控制的影响最大故设计中如对阻抗的宽容度很小的话，则该部分的设计应力求准确，fr-4的h的组成是由各种半固化片组合而成的（包括内层芯板），一般情况下常用的半固化片为： 1080 厚度0.06mm、 7628 厚度0.17mm、 2116厚 度 0.11mm。 .,在多层pcb中h一般有两类： a.内层芯板中h的厚度：虽然材料供应商所提供的板材中h的厚度也是由以上三种半固化片组合而成，但其在组合的过程中必然会考虑三种材料的特性，而绝非无条件的任意组合，因此板材的厚度就有了一定的规定，形成了一个相应的清单，同时h也有了一定的限制。 如0.2mm 1/1的芯板为 2116*1 如0.4mm 1/1的芯板为7628+1080*2 ,b.多层板中压合部分的h的厚度：其方法基本上与a相同但需注意铜层的损失。 如：groundground 或powerpower之间用半固化片进行填充，因ground、power在制作内层的过程中铜箔被蚀刻掉的部分很少，则半固化片中树脂对该区的填充会很少，则半固化片的厚度损失会很少。反之如signalsignal之间用半固化片进行填充signal在制作内层的过程中铜箔被蚀刻掉的部分较多，则半固化片的厚度损失会很大。 因此理论上的计算厚度与实际操作过程所形成的实际厚度会有差异。故建议设计时对该因素应予以充分的考虑。 同时我们在客户资料审核的岗位也有专人对此通过软件进行计算和校对。,w（设计线宽） 该因素客户设计时已确定，但请充分考虑线宽对该阻抗值的配合性，即为达到该阻抗值在一定的h、er和使用频率等条件下线宽的使用是有一定的限制的。 t （铜厚）：设计时应考虑到电镀加厚对铜厚的影响，一般情况加厚18-25um。 当然阻抗控制不仅仅是上述几因素，上面所提的只是比较而言影响度较大的几因素，也是从pcb的制造厂商的角度来看待该问题的。,为使有阻抗要求的pcb在生产加工过程中能得以顺利的完成，故我们建议双方在合作的过程应中注意以下几方面的协作和沟通。 如贵公司的pcb有阻抗控制的要求，则贵公司在提供加工资料时请提供有阻抗要求的该线条的位置、设计线宽、阻抗值、相对应的介质层厚度相关的参数。 如为差动阻抗还需提供差分线之间的间距。 我们收到贵公司的资料之后，将用polar cits25软件进行核算，如发现有偏差，我们将及时通知客户，同时在取得客户同意的条件下对上述各参数进行调整以达到满足阻抗值的要求。,如该pcb其本身的性能是比较特殊的如：rf（射频）板等，在资料中敬请予以说明，因为该类板是不能以改动线宽来满足阻抗值的。 以上所述仅是我们处于pcb制作厂商的角度，对阻抗的加工、品质控制方面的一些浅薄认识，其必然有很多疏漏之处，敬请谅解。 “阻抗控制”在pcb业界来讲是一个比较复杂，相对较新的课题，因此在合作的过程中，相互的交流、协作是第一性的，我们忠实于客户的设计，但不局限。,金百泽高频系列一-ptfe材料产品 金百泽开发的高频ptfe产品是指以ptfe为主体，或配合其它介绍材料，完成相应的多层加工制作，实现具有优质的介电常数、底介电损耗、高频高速的传输功能的恒星微波通信的产品。金百泽开发的高频、ptfe系列产品包括以ptfe、pfee+玻璃、 ptfe+玻璃+陶瓷、 lptfe+陶瓷的各种双面、多层板。 1. 高频系列产品控制的项目 高频线路板的设计、选择材质、制作时主要控制介电常数、介质损耗、介电常数及介质损耗在空气中的变化特性、特性阻抗、吸水性、耐热性等方面。,金百泽高频系列二-高tg厚铜箔产品 金百泽开发的模块系统的高tg厚铜箔产品是以各种不同的介质材料（改性ep、ptfe、pi、bt、ppe、ce）为基础，匹配不同的铜箔厚度，完成相应的特殊生产过程，实现各种大电压需求和大电流需求。 该产品的特性如下： 标准导体线宽与容许电流关系(1 oz的铜厚): 标准导体间距施加电压关系:,金百泽高tg厚铜箔制造能力:,金百泽集成系列三-平面电阻产品 厚膜电阻产品 金百泽开发的集成平面电阻产品系列是指以平面电阻为主体材料,或匹配其他介质材料,完成相应的特殊双面或多层加工制作,实现高集成度及其他特殊功能的各种双层、多层产品。平面电阻产品包括外置平面电阻或碳膜电阻。 平面电阻产品的优势如下： 好的电气性能 电阻密度高 电阻可靠性好 减短信号到电阻路径 信号吕扰小 减少表面 简化返修工作 减少通孔、过孔数量,金百泽平面电阻的制造能力如下：,金百泽模块系列四-金属基板产品 金百泽开发的模块金属基板系列是指以cu基、 cu芯、ai基、ai芯、fe基为主体材料，或匹配其他介质材料或金属材料，完成相应的特殊加工制作，实现具有优异的高尺寸稳定性、高耐热、强电流及其特殊功能的各种电源、电源转换器、放大器、交换器等产品，不同的金属基板匹配不同的特性： cu改善散热、传播强电流；ai改善散热； fe构成磁路、屏蔽层。 取代分离式电阻 减少焊点 寄生电感少 提高测试性能 电阻可埋入或外置 减少pup尺寸 减轻重量 金属基板产品的制造能力如下：,金百泽高频系列五-bt/pi产品 金百泽高频系列五-bt/pi产品是以bt/pi基板为基础，匹配同性材质、其它材质或金属基板，完成相应的特殊加工制作过程，实现具有优异的而热性、低介电常数、耐电子迁移性、高稳定性的高频传输产品和卫星微波通信的产品。 金百泽bt/pi产品的制造能力如下：,pi、bt、ce、ppe、ptfe、ep的特性如下：,金百泽高频系列六-陶瓷材料产品 金百泽开发的高频陶瓷系列产品是指以陶瓷为主体、匹配其他介质材料及金属基板，完成相应的多层加工制或厚膜加工制作，实现具有优异的高导热性、低介电常数、高频高速的传输功能的多层的高速器件、卫星微波通信的产品。 此类产品的特性如下：,金百泽高频陶瓷的加工能力如下:,金百泽挠性系列七-挠性材料产品 金百泽开发的挠性系列是指以包括聚酰亚胺（pi）、聚脂（pet）和聚四氟乙烯（ptfe）介质基片的多层混合层压及刚挠结合的封装产品及部件。 金百泽挠性产品的制造能力如下,金百泽环保系列八-环保材料系列 金百泽开发的环保系列产品包括以环保型的绿色纸基、绿色环氧玻纤板、绿色复合板及半固化片为基础，进行绿色加工工艺实现的各种类型的环保产品 环保材料的机理：环保材料现行最佳方案：在树脂体系中引入含金属氢氧化物ai（oh）3、mg（oh）2完成其分解时吸热、降低表面温度的原理，同时分解氧化物形成隔离层阻燃。 金百泽环保产品的制造能力如下：,rohs指令规定的有害性物质 水银（ag） 铅（pb 镉（cd） 6价铬（cr ） 多溴联苯（pbb） 多溴联苯醚（pbde,无铅焊锡材料选用与制程技术一 由于我国电子产业在全球信息电子供应炼中主要负责oem、odm等制造者角色，面对无铅化要求时我国业者承受压力将远大于国外产业，因为无铅锡焊制程是电子产品无铅化核心，加上客户不只一家各个客户要求又不尽相同甚至有所冲突，使问题更形复杂。 制造商正在积极讨论在材料、回流焊温度、pcb、装配过程和检测等方面制定统一的标准。 制程技术能力-锡银铜焊锡熔点在217左右，比传统63/37锡铅焊锡(熔点在183左右)高出约30，吃锡能力亦有不同，虽然焊锡提供厂商会建议适合其材料之最佳制程条件，但设备限制及产品差异性，制造厂必需改变调整包括回焊、波焊与手焊之制程参数，以达最佳制程条件，尤其研究指出新焊锡温度轮廓之允许温差(window)将缩小到10左右，新焊锡之最佳使用条件可能需要更长预热时间、更多温度控制区。,无铅焊锡材料选用与制程技术二 锡银铜合金仍是主流无铅焊锡之选择(欧系厂商建议sn-3.8ag-0.7cu，日系厂商建议sn-3.0ag-0.5cu)，详细资料摘要如下： 回焊(reflow) 无铅焊锡 （略） 波焊(wave solder) 无铅焊锡 （略） 手焊(hand solder) 无铅焊锡 （略） 基本上现有印刷电路板焊垫表面处理只要适当调整皆可适用无铅制程，依据jeita公布lead-free roadmap 2002建议land finish为(plating)au、(solder pre-coat) sn3ag0.5cu。framework for an international lead-free soldering roadmap资料显示，业界普遍使用的有au/ni(欧31、日37)、snagcu(欧6、日21)、纯锡(欧12、日9)、pd/au(各3)、sncu(日12)、纯银(欧9)、osp等。国内厂商则以osp、化锡、化银为主，采用osp主要是成本考量，加上高温osp逐渐稳定。,无铅焊锡材料选用与制程技术三 smt制程：钢板的设计:由于无铅焊材的扩散性较差，因此以往用于sn63/pb37制程将钢板内缩的开法将不再可行，建议将钢板开孔与pad以1:1的比例设计，甚至长宽都再加长。profile的设计:参考锡膏供货商所提供的profile即可，尤其在冷却区的部分一定要提高冷却速率，否则将会有锡凹或者锡裂的现象发生。 dip制程治具的设计:由于无铅焊材的流动性较差，若要改变流动性就必须将温度提高，但是又要确保零件可以承受，因此治具设计的重要性就显的重要多了。profile的设计:参考锡膏供货商所提供的profile即可!但是在波焊炉的出口建议加装急速冷却的系统，避免焊点出现锡裂的现象。 检测制程aoi检测:由于无铅焊材的焊点表面为雾状，因此原先使用于含铅焊点所设定的参数必须做调整。 ict检测:若使用osp板材，则pcb基板上的测试点必须要涂布锡膏，如此才可避免探针无法接触测试点而造成误判的情况发生 。,可靠度试验 当完成后的无铅组装板，必须执行以下几项的测试，以确保产品的可靠度： a.振动试验(vibrationtest) b.热冲击(或者是热循环)测试(thermalshocktest) c.金相切片试验(crosssectiontest) d.ic零件脚的拉力试验(pulltest) e.电阻电容的推力试验(sheartest) f.摔落试验(手机产品) 以上试验，d与e项，在成品完成后与经过b项试验后都建议执行!另外金相切片的部分，需执行bga零件，ic零件，chip零件，pth零件，除以上零件