10層PCB,印刷電路板

10層PCB,印刷電路板

按照印刷線路板按照層數(shù)可分為單面板、雙面板、多層板、HDI板等；按照結(jié)構(gòu)分類,包括剛性版、柔性線路板、軟硬結(jié)合板等。
據(jù)Prismark 2015年發(fā)布的數(shù)據(jù),全球PCB產(chǎn)值中占比最大的3類產(chǎn)品依次為多層板、柔性電路板、HDI板,其產(chǎn)值增速亦領(lǐng)先。


產(chǎn)值增速一定程度上反應(yīng)供給端情形,但并不適合據(jù)此判斷對應(yīng)產(chǎn)品的發(fā)展前景。我們認(rèn)為,HDI最大的市場為手機(jī)市場,行業(yè)增速放緩,普通HDI產(chǎn)品盈利性并不樂觀。

HDI是高密度互聯(lián)（High Density Interconnector）的縮寫,HDI板是使用微盲埋孔技術(shù)的一種線路分布密度比較高的電路板。因提高pcb密度最有效的方法是減少通孔的數(shù)量,及精確設(shè)置盲孔、埋孔來實現(xiàn),高密度集成（HDI）技術(shù)可以使終端產(chǎn)品設(shè)計更加小型化,同時滿足電子性能和效率的更高標(biāo)準(zhǔn)。

HDI目前廣泛應(yīng)用于手機(jī)、數(shù)碼（攝）像機(jī)、MP3、MP4、筆記本電腦等消費電子及IC載板中,其中手機(jī)市場為最大的應(yīng)用市場。


我們認(rèn)為,普通HDI產(chǎn)品的盈利性近年并不樂觀,資本聚焦普通HDI的時代已經(jīng)過去。普通HDI供不應(yīng)求的局面已過,產(chǎn)品價格或?qū)⒊掷m(xù)下滑需求層面,全球手機(jī)市場呈衰退趨勢,對于HDI板需求疲軟；供給層面,伴隨2009年左右智能手機(jī)滲透率迅速提升,消費電子市場爆發(fā)式增長,HDI技術(shù)出現(xiàn)以來漸成手機(jī)板主流,臺灣、日本、韓國、中國的PCB廠紛紛大量投資擴(kuò)產(chǎn)HDI板應(yīng)以對市場旺盛需求,且伴隨2001以來歐美手機(jī)及制作手機(jī)最多的EMS廠將制造中心轉(zhuǎn)移到大陸,大部分HDI產(chǎn)能跟隨由歐洲向大陸轉(zhuǎn)移,中國大陸HDI板生產(chǎn)比重持續(xù)加大,成為產(chǎn)能重災(zāi)區(qū),形成HDI產(chǎn)能過剩的局面,隨著市場競爭日趨激烈,普通HDI產(chǎn)品價格下降趨勢明顯。

消費電子功能日益復(fù)雜,線路密度、孔密度等要求越來越高,HDI生產(chǎn)成本并未下降,隨著手機(jī)功能的增加,手機(jī)的電路設(shè)計復(fù)雜度亦隨之增加,加上消費者對手機(jī)輕薄短小的需求日增,手機(jī)所用線路板的技術(shù)層次不斷演進(jìn)。

HDI板一般采用積層法(Build-up)制造,積層的次數(shù)越多,板件的技術(shù)檔次越高。普通的HDI板一般為1次積層,高階HDI采用2次或以上的積層技術(shù),同時采用疊孔、電鍍填孔、激光直接打孔等先進(jìn)PCB技術(shù),近年流行的任意層互聯(lián)HDI更是需要投入巨大時間及設(shè)備資金,HDI板生產(chǎn)成本越來越高。

綜上,在HDI板價格下滑,生產(chǎn)成本高企的背景下,普通HDI板的利潤薄如紙,盈利性并不樂觀,部分HDI供應(yīng)商出現(xiàn)虧損局面,亦有一些PCB廠重新慎重考慮其HDI擴(kuò)產(chǎn)計劃。

相比之下,高多層板、柔性線路板（FPC）及軟硬結(jié)合板應(yīng)用領(lǐng)域廣,價值量高,為當(dāng)下及未來幾年內(nèi)PCB企業(yè)布局的重點領(lǐng)域,具備發(fā)展?jié)摿Α?br />

?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(nèi)專業(yè)高效的PCB/FPC快件服務(wù)商之一。公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)控制、計算機(jī)應(yīng)用、航空航天、軍工、醫(yī)療、測試儀器、電源等各個領(lǐng)域。我們的產(chǎn)品包括：高多層PCB、HDI PCB、PCB高頻板、軟硬結(jié)合板、FPC等特種高難度電路板，專注于多品種，中小批量領(lǐng)域。我們的客戶分布全球各地，目前外銷訂單占比70%以上。

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(nèi)專業(yè)高效的HDI PCB/軟硬結(jié)合板服務(wù)商之一。公司成立以來，一直專注樣品，中小批量領(lǐng)域?？焖俚慕桓兑约斑^硬的產(chǎn)品品質(zhì)贏得了國內(nèi)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(shù)認(rèn)證企業(yè)。擁有完善的質(zhì)量管理體系，先后通過了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS認(rèn)證。

當(dāng)前，中國5G通信技術(shù)已達(dá)到世界領(lǐng)先水平，5G商業(yè)化已全面鋪開。5G通信類電路板在高度集成與PCB空間無法增加的情況下，造成PCB布線更加密集，導(dǎo)線寬度、間距縮小，孔徑與中心距離縮小，絕緣層的厚度降低，而傳統(tǒng)HDI工藝能力受限，難以滿足。因此堆疊層數(shù)更多、線路間距更小、可承載更多功能模組的Anylayer任意層互連結(jié)構(gòu)便成為最佳的解決方案。

蘋果從iPhone 4開始已使用HDI Anylayer任意層互連技術(shù)，2018年開始國內(nèi)龍頭手機(jī)華為、OPPO、vivo、小米旗艦機(jī)均有搭載HDI Anylayer任意層互連技術(shù)，2019年國內(nèi)市場華為推出P30Pro 5G版、vivo iQOO 5G版、OPPO Reno 5G版均采用任意層互連HDI結(jié)構(gòu)。

從目前的發(fā)展階段來看，隨著5G手機(jī)功能模組的升級和信號傳輸要求的提高，內(nèi)部空間集成化、搭載元器件量仍然會不斷地提升，從而無休止地倒逼手機(jī)主板升級。奔強(qiáng)電路預(yù)估未來的普通5G手機(jī)至少需要8-12層4階HDI主板，而高端旗艦機(jī)的工藝將直接升級到14層5階以上任意層HDI（Anylayer-HDI）級別，當(dāng)前，賽孚電路HDI工藝的水平已領(lǐng)先和超越大多數(shù)中小型民營企業(yè)。


為適應(yīng)不斷提升的PCB行業(yè)技術(shù)發(fā)展和滿足客戶的需求，公司在2018年升級了技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊的組織架構(gòu)，單獨成立了HDI板研發(fā)部門，與制程工藝進(jìn)行了分部門管理，研發(fā)部分專注于HDI板、高頻高速板的技術(shù)攻關(guān)；公司技術(shù)團(tuán)隊管理人員均來自國內(nèi)領(lǐng)先的高端快件樣板公司，具有電路板行業(yè)發(fā)展的前瞻性眼光，技術(shù)經(jīng)驗豐富；同時，技術(shù)團(tuán)隊建立了研發(fā)項目管理制度、技術(shù)培訓(xùn)制度等，進(jìn)一步完善了技術(shù)管理體系，牽引項目工程師積極主動的開展技術(shù)項目，提升公司技術(shù)水平，夯實公司的軟實力；

投入巨資進(jìn)行了設(shè)備升級換代。最近幾年，賽孚電路陸續(xù)購入了LDI激光曝光機(jī)、激光鉆孔機(jī)、電鍍填孔線、控深鉆孔機(jī)等HDI板專用設(shè)備，包含沉銅線、一銅線、二銅線、填孔線、真空SES堿性蝕刻線、真空DES酸性蝕刻線、蝕刻在線AOI設(shè)備、垂直真空樹脂塞孔機(jī)、陶瓷磨板機(jī)、300℃高溫多層板PIN LAM壓合機(jī)、高頻電磁壓合熔合機(jī)、HDI光模塊板專用電鍍硬金線等先進(jìn)設(shè)備，預(yù)計第4季度陸續(xù)投入使用；



在產(chǎn)品原材料選用方面，公司為保障客戶產(chǎn)品質(zhì)量，不惜成本，全部采用國際國內(nèi)一線品牌，例如，板材均是選用生益、聯(lián)茂、臺燿、羅杰斯、松下等高端材料，藥水為羅門哈斯、安美特等，干膜為日本旭化成、美國杜邦等，阻焊為太陽油墨。采用高端物料，全力滿足客戶對高端產(chǎn)品高質(zhì)量、高可靠性的要求；

PCB多層板表面處理方式

1.熱風(fēng)整平涂布在PCB表面的熔融錫鉛焊料和加熱壓縮空氣流平（吹氣平整）過程。使其形成抗銅氧化涂層,可提供良好的可焊性。熱風(fēng)焊料和銅在結(jié)合處形成銅 - 錫金屬化合物,其厚度約為1～2mil；


2.有機(jī)抗氧化（OSP）通過化學(xué)方法在清潔的裸銅表面上生長一層有機(jī)涂層。這種PCB多層板薄膜具有抗氧化,耐熱沖擊,防潮,以保護(hù)銅表面在正常環(huán)境下不再生銹（氧化或硫化等）;同時,在隨后的焊接溫度下,焊接用焊劑很容易快速去除；

3.鎳金化學(xué)在銅表面,涂有厚實,良好的鎳金合金電性能,可以保護(hù)PCB多層板。很長一段時間不像OSP,它只用作防銹層,它可以用于長期使用PCB并獲得良好的電能。此外,它還具有其他表面處理工藝所不具備的環(huán)境耐受性；

4.化學(xué)鍍銀沉積在OSP與化學(xué)鍍鎳/鍍金之間,PCB多層板工藝簡單快速。暴露在炎熱,潮濕和污染的環(huán)境中仍然提供良好的電氣性能和良好的可焊性,但失去光澤。由于銀層下沒有鎳,沉淀的銀不具有化學(xué)鍍鎳/浸金的所有良好的物理強(qiáng)度；

5.在PCB多層板表面導(dǎo)體上鍍鎳金,首先鍍一層鎳然后鍍一層金,鍍鎳主要是為了防止金與銅之間的擴(kuò)散。有兩種類型的鍍鎳金：軟金（純金,這意味著它看起來不亮）和硬金（光滑,堅硬,耐磨,鈷和其他元素,表面看起來更亮）。軟金主要用于芯片包裝金線；硬金主要用于非焊接電氣互連。

6.PCB混合表面處理技術(shù)選擇兩種或兩種以上表面處理方法進(jìn)行表面處理,常見的形式有：鎳金防氧化,鍍鎳金沉淀鎳金,電鍍鎳金熱風(fēng)整平,常見形式有：鎳金防 - 氧化,鍍鎳金沉淀鎳金,電鍍鎳金熱風(fēng)整平,重鎳和金熱風(fēng)平整。盡管PCB多層板表面處理過程的變化并不顯著,并且似乎有些牽強(qiáng),但應(yīng)該注意的是,長期緩慢的變化將導(dǎo)致巨大的變化。隨著對環(huán)境保護(hù)的需求不斷增加,PCB的表面處理工藝必將在未來發(fā)生巨大變化。


? ?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(nèi)專業(yè)高效的PCB/FPC快件服務(wù)商之一。公司成立以來，一直專注樣品，中小批量領(lǐng)域?？焖俚慕桓兑约斑^硬的產(chǎn)品品質(zhì)贏得了國內(nèi)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(shù)認(rèn)證企業(yè)。擁有完善的質(zhì)量管理體系，先后通過了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS認(rèn)證。

在PCB板的設(shè)計和制作過程中，工程師不僅需要防止PCB板在制造加工時出現(xiàn)意外，還需要避免設(shè)計失誤的問題出現(xiàn)。本文就這些常見的PCB問題進(jìn)行匯總和分析，希望能夠?qū)Υ蠹业脑O(shè)計和制作工作帶來一定的幫助。

問題一：PCB板短路


這一問題是會直接造成PCB板無法工作的常見故障之一，而造成這種問題的原因有很多，下面我們逐一進(jìn)行分析。

造成PCB短路的最大原因，是焊墊設(shè)計不當(dāng)，此時可以將圓形焊墊改為橢圓形，加大點與點之間的距離，防止短路。

PCB零件方向的設(shè)計不適當(dāng)，也同樣會造成板子短路，無法工作。如SOIC的腳如果與錫波平行，便容易引起短路事故，此時可以適當(dāng)修改零件方向，使其與錫波垂直。

還有一種可能性也會造成PCB的短路故障，那就是自動插件彎腳。由于IPC規(guī)定線腳的長度在2mm以下及擔(dān)心彎腳角度太大時零件會掉，故易因此而造成短路，需將焊點離開線路2mm以上。

除了上面提及的三種原因之外，還有一些原因也會導(dǎo)致PCB板的短路故障，例如基板孔太大、錫爐溫度太低、板面可焊性不佳、阻焊膜失效、板面污染等，都是比較常見的故障原因，工程師可以對比以上原因和發(fā)生故障的情況逐一進(jìn)行排除和檢查。



問題二：PCB開路

當(dāng)跡線斷裂時，或者焊料僅在焊盤上而不在元件引線上時，會發(fā)生開路。在這種情況下，元件和PCB之間沒有粘連或連接。就像短路一樣，這些也可能發(fā)生在生產(chǎn)過程中或焊接過程中以及其他操作過程中。振動或拉伸電路板，跌落它們或其他機(jī)械形變因素都會破壞跡線或焊點。同樣，化學(xué)或濕氣會導(dǎo)致焊料或金屬部件磨損，從而導(dǎo)致組件引線斷裂。


問題三：元器件的松動或錯位


在回流焊過程中，小部件可能浮在熔融焊料上并最終脫離目標(biāo)焊點。移位或傾斜的可能原因包括由于電路板支撐不足，回流爐設(shè)置，焊膏問題，人為錯誤等引起焊接PCB板上元器件的振動或彈跳。


問題四：焊接問題

以下是由于不良的焊接做法而引起的一些問題：

受干擾的焊點：由于外界擾動導(dǎo)致焊料在凝固之前移動。這與冷焊點類似，但原因不同，可以通過重新加熱進(jìn)行矯正，并保證焊點在冷卻時而不受外界干擾。
冷焊：這種情況發(fā)生在焊料不能正確熔化時，導(dǎo)致表面粗糙和連接不可靠。由于過量的焊料阻止了完全熔化，冷焊點也可能發(fā)生。補(bǔ)救措施是重新加熱接頭并去除多余的焊料。

焊錫橋：當(dāng)焊錫交叉并將兩條引線物理連接在一起時會發(fā)生這種情況。這些有可能形成意想不到的連接和短路，可能會導(dǎo)致組件燒毀或在電流過高時燒斷走線。

焊盤：引腳或引線潤濕不足。太多或太少的焊料。由于過熱或粗糙焊接而被抬高的焊盤。

?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(nèi)專業(yè)高效的PCB/FPC快件服務(wù)商之一。 ? 公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)控制、計算機(jī)應(yīng)用、航空航天、軍工、醫(yī)療、測試儀器、電源等各個領(lǐng)域。我們的產(chǎn)品包括：高多層PCB、HDI PCB、PCB高頻板、軟硬結(jié)合板、FPC等特種高難度電路板，專注于多品種，中小批量領(lǐng)域。我們的客戶分布全球各地，目前外銷訂單占比70%以上。

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PCB失效分析技術(shù)方法（續(xù)）

3.掃描聲學(xué)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(xué)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(chǎn)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(xué)顯微鏡可以用來檢測元器件、材料以及PCB與PCBA內(nèi)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(xué)的頻率寬度足夠的話，還可以直接檢測到焊點的內(nèi)部缺陷。典型的掃描聲學(xué)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(zhuǎn)換成無鉛工藝的過程中，大量的潮濕回流敏感問題產(chǎn)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(nèi)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(xué)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(nèi)部和其他內(nèi)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(shù)更多地用來檢查PCBA焊點內(nèi)部的缺陷、通孔內(nèi)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(shè)備的分辨率可以達(dá)到一個微米以下，并正由二維向三維成像的設(shè)備轉(zhuǎn)變，甚至已經(jīng)有五維（5D）的設(shè)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(yīng)用。

PCB失效分析技術(shù)方法（接上）

5.掃描電子顯微鏡分析

掃描電子顯微鏡（SEM）是進(jìn)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(jīng)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(zhuǎn)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(jīng)過收集放大就能從顯示屏上得到各種相應(yīng)的圖形。激發(fā)的二次電子產(chǎn)生于樣品表面5~10nm范圍內(nèi)，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(chǎn)生于樣品表面100~1000nm范圍內(nèi)，隨著物質(zhì)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(xué)元素成分的分布?，F(xiàn)時的掃描電子顯微鏡的功能已經(jīng)很強(qiáng)大，任何精細(xì)結(jié)構(gòu)或表面特征均可放大到幾十萬倍進(jìn)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(jī)理的分析，具體說來就是用來觀察焊盤表面的形貌結(jié)構(gòu)、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(xué)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(dǎo)電，對非導(dǎo)體和部分半導(dǎo)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于光學(xué)顯微鏡，是針對金相結(jié)構(gòu)、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(dāng)高能的電子束撞擊樣品表面時，表面物質(zhì)的原子中的內(nèi)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(xué)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(yīng)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(jìn)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(nèi)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(zhǔn)確度有限，低于0.1%的含量一般不易檢出。能譜與SEM結(jié)合使用可以同時獲得表面形貌與成分的信息，這是它們應(yīng)用廣泛的原因所在。


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