第5章-印刷电路板

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5.2印制电路板的绝缘体材料
FR-4环氧树脂（FR-Epoxy）常用高分 子树脂材料，具有价格低廉和优良特性。 玻璃纤维强化材料：长纤维形状E-玻璃 （E-Glass）无机纤维强化材料； FR-4环氧树脂/ E-玻璃纤维最常见组 合。
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几种高性能的树脂材料： 聚亚硫胺（PI）：具有很高的玻璃转移温度、高热 稳定性、低热膨胀系数等优点，成为高性能、高可 靠性的多层印制电路板材料；缺点，原料价格昂 贵，使用普遍程度不如FR-4环氧树脂； BT树脂（三氮甲苯双马来流亚胺）：优点，具有2.8 左右的介电系数，可提高电路信号传输的品质。 铁氟隆/聚四氟乙烯树脂：优点，更具有2.1左右的 介电系数，主要易于微波集成电路的电子封装；缺 点，价格昂贵，与铜的黏着性不佳，工艺难度大， 使用程度受限； 苯并环丁烯（BCB）：具有优良的电、热与黏着性， 具有应用潜力的印制电路板树脂材料。
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玻璃纤维强化材料：
长纤维形状E-玻璃（E-Glass）无机纤维 强化材料；最为常用 S—玻璃 D—玻璃 石英或硅石玻璃 FR-4环氧树脂/ E-玻璃纤维最常见组合。 它普遍用于单面到10~12层印制电路板的 绝缘材料。
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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。
5.2.3 硬式印制电路板的制作
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5.4. PCB多层互连基板的制作技术
以聚酰亚胺覆铜板为主的基材也是通常的 采用材料。此种材料耐热性高、尺寸稳定 性好，与兼有机械保护和良好电气绝缘性 能的覆盖膜通过压制而成最终产品。双 面、多层印制线路板的表层和内层导体通 过金属化实现内外层电路的电气连接。 PCB基板是一块具有复杂布线图形及组装 各类元器件的载体。 涉及到布线图形走线、通孔、元器件焊盘 布局及形状、规格、尺寸、导线于焊盘的 连接关系、测试点设置等。 PCB基板技术在国内外行业已形成一系列 标准。
固定各种零件 提供各项零件的相互电气连接。
随着电子设备越来越复杂，需要的零件越 来越多，PCB板上的布线与零件也越来越 密集了。
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5.1 印刷电路板简介
PCB是以绝缘覆铜板为基材，经过印 刷、腐蚀、钻孔及后处理等工序，将电路 中的元器件用一组导电图形及孔位制作在 覆铜板上，最后成为一定形状的板子。
硬式印制电路板的工艺可区分为绝缘基板制作与 电路布线图案制作两大部分。 绝缘基板制作： 玻璃纤维织布---烘烤织布----切片---热压---叠 合---修整 制作电源层电路：清洗—涂光刻胶—曝光—投 影—刻蚀—除去光刻胶 测试 氧化处理 制作内信号层电路
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5.3 软式印刷电路板（FPB）
RA铜箔具有较好的韧性，制成的电路板具有 较佳的扰曲寿命。
其他导体材料：铍铜合金、铝、不锈钢、 导电性高分子膜等。
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软式印刷线路板制作常用的绝缘基板 材料
柔性印刷线路板有单面、双面和多层板之 分。所采用的基材以聚酰亚胺覆铜板为 主。此种材料耐热性高、尺寸稳定性好， 与兼有机械保护和良好电气绝缘性能的覆 盖膜通过压制而成最终产品。双面、多层 印制线路板的表层和内层导体通过金属化 实现内外层电路的电气连接。 聚亚硫胺 多元脂类 氩硫酸纤维 强化复合纤维 氟碳树脂 其中，多元脂类的聚乙烯对苯二甲脂最为常 用的基板材料，厚度25~125微米，宽度 约在50~60微米。
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PCB基板面临的问题及挑战
解决PCB问题的新技术：
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5.5 其他种类电路板
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采用化学方法或激光技术加工关键小通孔； 采用激光直接成像技术，在光刻胶层上直接 绘制布线图形； 日本松下公司开发出一整套PCB问题解决方 案，称为：完全内部通孔（All Inner Via Hole,ALIVH）技术。可达到密度高、层数 少、设计简化、工艺简单可靠等目标。 ALIVH技术实质上是一种PCB的组合加厚布线 技术。
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参考
埋入成型也有叫插件成型，其成型方式就是在注 塑成型的时候在模具内放入一个五金件然后合模 射出，就是在五金件上包覆一层塑胶。 其模具较一般注塑成型模具稍微精密一些，体现 在五金件装入后合模的紧密性 常用产品是插头和端子类，譬如电源插头，电脑 连接头，齿轮等等！ 现在又有衍生出插PIN成型，专做电器元件，将 与电路板焊接的端子放入模具内成型后裁去或放 入前裁去多余料边，成型后的部件放入电容或绕 上线圈等即 可。
常见的电路板形式
硬式印刷电路板（Rigid PCB） 软式印刷电路板（Flexible PCB） 金属夹层电路板（Coated Metal Board） 射出成型(注模)电路板（Injection Molded PCB） 按导体电路层数分为：单面、双面、多层印 制电路板
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印刷电路板的结构
单面板：指放置元件、布线等工作都在一个面上完成 的电路板。放置元件和布线的一面是敷铜面，另一面 是没有敷铜的。单面板的优点是成本低，但它只适用 于比较简单的电路设计。 双面板：指电路板的两面都可以放置元件和布线的电 路板，顶面和底面之间的电气连接通过过孔来完成。 由于两面都可以布线，双面板适合设计比较复杂的电 路时使用，是目前应用最广泛的电路板结构。 多面板：指不但在电路板的顶面和底面可以布线，在 顶面和底面之间还可以设置多个可以布线的中间工作 层面的电路板。使用多面板可以实现更加复杂的电路 设计。
主要内容：
第五章
印刷电路板
印制电路板的种类 印制电路板的材料 制作工艺 检测方法
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封装工程的技术层次
一级：器件级---B到主板
5.1 印刷电路板简介
印刷电路板（Printed circuit board， PCB）几乎出现在每一种电子设备当中。 PCB的主要功能：
金属夹层电路板 射出成型电路板 焊锡掩膜
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5.6 印制电路板的检测
检测包括：电性、成品质量。 电性试验通常称为短路/断路试验。
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印制电路板的检测
光学试验： 配备包括：光源、试片传输装置、光敏 探测器、数据转换与分析的软、硬件设 备等。 探测的缺陷种类分为：电路原始缺陷、 后续工艺相关缺陷两种。
5.4.4 PCB基板面临的问题及挑战
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薄和超薄铜箔的采用 小孔钻削技术 小孔金属化技术 深孔电镀技术 精细线条图形刻蚀技术 真空层压技术 先进的表面涂复处理技术
PCB面临的问题： 先进的封装形式要求，要求PCB技术必须不断更 新，以适应高密度组装需要； 传统基板介电常数较大，信号延迟增大，不能 满足高速信号传输要求； 线条间距减小（0.1mm以下），通孔更小，使得 制作成本增加，成品率下降； 功率密度难以承受，解决散热问题； 减少环境污染问题，使用环保基板材料； 减少PCB层数、提高PCB组装密度，开发新材 料、新工艺。
（FlexiblePrintedCircuitBoard）是用柔性的绝 缘基材制成的印刷电路，基板具有可扰曲性。 具有许多硬式印刷电路板不具备的优点。例如它 可以自由弯曲、卷绕、折叠，可依照空间布局要 求任意安排，并在三维空间任意移动和伸缩，从 而达到元器件装配和导线连接的一体化。利用FPB 可大大缩小电子产品的体积，适用电子产品向高 密度、小型化、高可靠方向发展的需要。 主要应用领域：FPB在航天、军事、移动通讯、手 提电脑、计算机外设、数字相机等领域或产品； FPC还具有良好的散热性和可焊性以及易于装连、 综合成本较低等优点，软硬结合的设计也在一定 程度上弥补了柔性基材在元件承载能力上的略微 不足。 15
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包括：PC机（用于数据收集分析）、电性测 量、控制机体、探针控制器、切换机台、探针 夹具等。 给电路板的导体电路中，施加10~40V、 10~20mA的直流电流，测量其电阻的变化。 对“完美”短路/断路电路缺陷定义为，短路指接 近于零的电阻；断路指接近于无穷大的电阻。
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印制电路板的检测
印刷电路板检测的另一项重要方法为破 坏性试验。
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利用光学显微镜技术对印刷电路板的横截面 进行观察。 可直接观察横截面结构‘如电镀导孔、叠层结 构、金属键合点表面情况。 可检测印刷电路板垂直方向的缺陷。如，不 良钻孔、过度刻蚀、树脂黏着污迹、孔洞、 电镀团块、厚度不均匀、裂隙等。
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End
外形加工
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5.4.2多层 PCB基板多层布线的基本原则
两层间走线相互垂直； 电源层布置在内层、均匀分布； 国际上定型的四层结构：上下两层信号 差；中间电源层和接地层。 每四层一组叠加起来，就可方便制作成任 意层的PCB多层基板。
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5.4.3 PCB基板制作新技术
① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
柔性印刷线路板按电路结构可分为：
单面、双面、单面连接、双面连接、和多层、硬扰式、硬化 式等。 优缺点比较： 单面FPB:价格低廉；不能制作多层电路 双面FPB:可制成高密度电路、减少焊接点数目；价格较 高、扰曲性较差； 双面连接FPB:可减少组件数目、元器件在电路板两面连 接；价格稍高； 多层FPB:允许高密度元器件数目、元器件在电路板两面连 接；价格昂贵、可靠度较低、绕曲性差、不可进行修护； 硬扰式：具有多层 FPB优点、具有局部绕曲性； 硬化式：可缓和变形、良好的元器件支撑性；只具有单面焊 接能力。
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软式印刷线路板的导体材料
软式印刷线路板的制作方法一般以粘 结剂将导体电路与绝缘板黏合； 新型材料也有无需黏合剂可将导体电 路与绝缘板黏结，称为无点着剂叠层 软式电路板。
铜为最常见材料。 铜箔可分为：电镀（Electrolytically Deposited, ED）铜箔、滚压退火 （Rolled-Annealed, RA）铜箔两种.