6層PCB板廠商,FPC柔性板

基材	銅	層數(shù)	多面
絕緣層厚度	常規(guī)板	絕緣材料	有機樹脂
絕緣樹脂	環(huán)氧樹脂（EP）	阻燃特性	VO板

6層PCB板廠商,FPC柔性板

軟硬結(jié)合板的漲縮問題：
漲縮產(chǎn)生的根源由材料的特性所決定，要解決軟硬結(jié)合板漲縮的問題，必須先對撓性板的材料聚酰亞胺（Polyimide）做個介紹：

（1）聚酰亞胺具有優(yōu)良的散熱性能，可承受無鉛焊接高溫處理時的熱沖擊；

（2）對于需要更強調(diào)訊號完整性的小型裝置，大部份設備制造商都趨向于使用撓性電路；

（3）聚酰亞胺具有較高的玻璃轉(zhuǎn)移溫度與高熔點的特性，一般情況下要在350 ℃以上進行加工；

（4）在有機溶解方面，聚酰亞胺不溶解于一般的有機溶劑。
撓性板材料的漲縮主要跟基體材料PI和膠有關系，也就是與PI的亞胺化有很大關系，亞胺化程度越高，漲縮的可控性就越強。

按照正常的生產(chǎn)規(guī)律，撓性板在開料后，在圖形線路形成，以及軟硬結(jié)合壓合的過程中均會產(chǎn)生不同程度的漲縮，在圖形線路蝕刻后，線路的密集程度與走向，會導致整個板面應力重新取向，最終導致板面出現(xiàn)一般規(guī)律性的漲縮變化；在軟硬結(jié)合壓合的過程中，由于表面覆蓋膜與基體材料PI的漲縮系數(shù)不一致，也會在一定范圍內(nèi)產(chǎn)生一定程度的漲縮。

從本質(zhì)原因上說，任何材料的漲縮都是受溫度的影響所導致的，在PCB冗長的制作過程中，材料經(jīng)過諸多 熱濕制程后，漲縮值都會有不同程度的細微變化，但就長期的實際生產(chǎn)經(jīng)驗來看，變化還是有規(guī)律的。


如何控制與改善？


從嚴格意義上說，每一卷材料的內(nèi)應力都是不同的，每一批生產(chǎn)板的過程控制也不會是完全相同的，因此，材料漲縮系數(shù)的把握是建立在大量的實驗基礎之上的，過程管控與數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析就顯得尤為重要了。具體到實際操作中，撓性板的漲縮是分階段的：

首先是從開料到烘烤板，此階段漲縮主要是受溫度影響所引起的：

要保證烘烤板所引起的漲縮穩(wěn)定，首先要過程控制的一致性，在材料統(tǒng)一的前提下，每次烘烤板升溫與降 溫的操作必須一致化，不可因為一味的追求效率，而將烤完的板放在空氣中進行散熱。只有這樣，才能最大程度的消除材料的內(nèi)部應力引起的漲縮。

第二個階段發(fā)生在圖形轉(zhuǎn)移的過程中，此階段的漲縮主要是受材料內(nèi)部應力取向改變所引起的。

要保證線路轉(zhuǎn)移過程的漲縮穩(wěn)定，所有烘烤好的板就不能進行磨板操作，直接通過化學清洗線進行表面前處理，壓膜后表面須平整，曝光前后板面靜置時間須充分，在完成線路轉(zhuǎn)移以后，由于應力取向的改變，撓性板都會呈現(xiàn)出不同程度的卷曲與收縮，因此線路菲林補償?shù)目刂脐P系到軟硬結(jié)合精度的控制，同時，撓性板的漲縮值范圍的確定，是生產(chǎn)其配套剛性板的數(shù)據(jù)依據(jù)。

第三個階段的漲縮發(fā)生在軟硬板壓合的過程中，此階段的漲縮主要壓合參數(shù)和材料特性所決定。

此階段的漲縮影響因素包含壓合的升溫速率，壓力參數(shù)設置以及芯板的殘銅率和厚度幾個方面?？偟膩碚f，殘銅率越小，漲縮值越大；芯板越薄，漲縮值越大。但是，從大到小，是一個逐漸變化的過程，因此，菲林補償就顯得尤為重要。另外，由于撓性板和剛性板材料本質(zhì)的不同，其補償是需要額外考慮的一個因素。

陶瓷PCB電路板有什么優(yōu)勢呢？
1.為什么要選擇陶瓷電路板？
陶瓷基板，由于散熱性能、載流能力、絕緣性、熱膨脹系數(shù)等，都要大大優(yōu)于普通的玻璃纖維PCB板材，從而被廣泛應用于大功率電力電子模塊、航空航天、軍工電子等產(chǎn)品上。
普通PCB通常是由銅箔和基板粘合而成，而基板材質(zhì)大多數(shù)為玻璃纖維（FR-4），酚醛樹脂（FR-3）等材質(zhì)，粘合劑通常是酚醛、環(huán)氧等。在PCB加工過程中由于熱應力、化學因素、生產(chǎn)工藝不當?shù)仍颍蛘呤窃谠O計過程中由于兩面鋪銅不對稱，很容易導致PCB板發(fā)生不同程度的翹曲。

與普通的PCB使用粘合劑把銅箔和基板粘合在一起的，陶瓷PCB是在高溫環(huán)境下，通過鍵合的方式把銅箔和陶瓷基片拼合在一起的，結(jié)合力強，銅箔不會脫落，可靠性高，在溫度高、濕度大的環(huán)境下性能穩(wěn)定。

2.陶瓷基板的材質(zhì)有哪些？

氮化鋁（AlN）

氮化鋁陶瓷是以氮化鋁粉體為主晶相的陶瓷。相比于氧化鋁陶瓷基板，絕緣電阻、絕緣耐壓更高，介電常數(shù)更低。其熱導率是Al2O3的7~10倍，熱膨脹系數(shù)（CTE）與硅片近似匹配，這對于大功率半導體芯片至關重要。在生產(chǎn)工藝上，AlN熱導率受到殘留氧雜質(zhì)含量的影響很大，降低含氧量，可明顯提高熱導率。目前工藝生產(chǎn)水平的熱導率達到170W/(m·K)以上已不成問題。

氧化鋁（Al2O3）

氧化鋁是陶瓷基板中最常用的基板材料，因為在機械、熱、電性能上相對于大多數(shù)其他氧化物陶瓷，強度及化學穩(wěn)定性高，且原料來源豐富，適用于各種各樣的技術制造以及不同的形狀。按含氧化鋁(Al2O3)的百分數(shù)不同可分為：75瓷、96瓷、99.5瓷。氧化鋁含有量不同，其電學性質(zhì)幾乎不受影響，但是其機械性能及熱導率變化很大。純度低的基板中玻璃相較多，表面粗糙度大。純度越高的基板，越光潔、致密、介質(zhì)損耗越低，但是價格也越高。

氧化鈹（BeO）

具有比金屬鋁還高的熱導率，應用于需要高熱導的場合，溫度超過300℃后迅速降低，但是由于其毒性限制了自身的發(fā)展。

綜合以上原因，可以知道，氧化鋁陶瓷由于比較優(yōu)越的綜合性能，在微電子、功率電子、混合微電子、功率模塊等領域還是處于主導地位的。

對比了市面上相同尺寸（100mm×100mm×1mm）、不同材料的陶瓷基板價格：96%氧化鋁9.5元，99%氧化鋁18元，氮化鋁150元，氧化鈹650元，可以看出來不同的基板價格差距也比較大。


3.陶瓷PCB的優(yōu)勢與劣勢？

優(yōu)點：
載流量大，100A電流連續(xù)通過1mm0.3mm厚銅體，溫升約17℃；100A電流連續(xù)通過2mm0.3mm厚銅體，溫升僅5℃左右；

更好的散熱性能，低熱膨脹系數(shù)，形狀穩(wěn)定，不易變形翹曲。

絕緣性好，耐壓高，保障人身安全和設備。

結(jié)合力強，采用鍵合技術，銅箔不會脫落。

可靠性高，在溫度高、濕度大的環(huán)境下性能穩(wěn)定

缺點：
易碎，這是最主要的一個缺點，這也就導致只能制作小面積的電路板。

價格貴， 電子產(chǎn)品的要求規(guī)則越來越多，陶瓷電路板還是用在一些比較高端的產(chǎn)品上面，低端的產(chǎn)品根本不會使用到。

超實用的高頻PCB電路設計70問答之一
1、如何選擇PCB 板材？

選擇PCB板材必須在滿足設計需求和可量產(chǎn)性及成本中間取得平衡點。設計需求包含電氣和機構(gòu)這兩部分。通常在設計非常高速的 PCB 板子(大于 GHz 的頻率)時這材質(zhì)問題會比較重要。例如，現(xiàn)在常用的 FR-4 材質(zhì)，在幾個GHz 的頻率時的介質(zhì)損耗(dielectric loss)會對信號衰減有很大的影響，可能就不合用。就電氣而言，要注意介電常數(shù)(dielectric constant)和介質(zhì)損在所設計的頻率是否合用。



2、如何避免高頻干擾？

避免高頻干擾的基本思路是盡量降低高頻信號電磁場的干擾，也就是所謂的串擾(Crosstalk)?？捎美蟾咚傩盘柡湍M信號之間的距離，或加 ground guard/shunt traces 在模擬信號旁邊。還要注意數(shù)字地對模擬地的噪聲干擾。



3、在高速設計中，如何解決信號的完整性問題？

信號完整性基本上是阻抗匹配的問題。而影響阻抗匹配的因素有信號源的架構(gòu)和輸出阻抗(output impedance)，走線的特性阻抗，負載端的特性，走線的拓樸(topology)架構(gòu)等。解決的方式是靠端接(termination)與調(diào)整走線的拓樸。



4、差分布線方式是如何實現(xiàn)的？

差分對的布線有兩點要注意，一是兩條線的長度要盡量一樣長，另一是兩線的間距(此間距由差分阻抗決定)要一直保持不變，也就是要保持平行。平行的方式有兩種，一為兩條線走在同一走線層(side-by-side)，一為兩條線走在上下相鄰兩層(over-under)。一般以前者 side-by-side(并排, 并肩) 實現(xiàn)的方式較多。



5、對于只有一個輸出端的時鐘信號線，如何實現(xiàn)差分布線？

要用差分布線一定是信號源和接收端也都是差分信號才有意義。所以對只有一個輸出端的時鐘信號是無法使用差分布線的。



6、接收端差分線對之間可否加一匹配電阻？

接收端差分線對間的匹配電阻通常會加, 其值應等于差分阻抗的值。這樣信號質(zhì)量會好些。



7、為何差分對的布線要靠近且平行？

對差分對的布線方式應該要適當?shù)目拷移叫小Ｋ^適當?shù)目拷且驗檫@間距會影響到差分阻抗(differential impedance)的值, 此值是設計差分對的重要參數(shù)。需要平行也是因為要保持差分阻抗的一致性。若兩線忽遠忽近, 差分阻抗就會不一致, 就會影響信號完整性(signal integrity)及時間延遲(timing delay)。



8、如何處理實際布線中的一些理論沖突的問題

基本上, 將模/數(shù)地分割隔離是對的。 要注意的是信號走線盡量不要跨過有分割的地方(moat), 還有不要讓電源和信號的回流電流路徑(returning current path)變太大。



晶振是模擬的正反饋振蕩電路, 要有穩(wěn)定的振蕩信號, 必須滿足loop gain 與 phase 的規(guī)范, 而這模擬信號的振蕩規(guī)范很容易受到干擾, 即使加 ground guard traces 可能也無法完全隔離干擾。而且離的太遠,地平面上的噪聲也會影響正反饋振蕩電路。 所以, 一定要將晶振和芯片的距離進可能靠近。



確實高速布線與 EMI 的要求有很多沖突。但基本原則是因 EMI 所加的電阻電容或 ferrite bead, 不能造成信號的一些電氣特性不符合規(guī)范。 所以, 最好先用安排走線和 PCB 迭層的技巧來解決或減少 EMI的問題, 如高速信號走內(nèi)層。最后才用電阻電容或 ferrite bead 的方式, 以降低對信號的傷害。



9、如何解決高速信號的手工布線和自動布線之間的矛盾？

現(xiàn)在較強的布線軟件的自動布線器大部分都有設定約束條件來控制繞線方式及過孔數(shù)目。各家 EDA公司的繞線引擎能力和約束條件的設定項目有時相差甚遠。 例如, 是否有足夠的約束條件控制蛇行線(serpentine)蜿蜒的方式, 能否控制差分對的走線間距等。 這會影響到自動布線出來的走線方式是否能符合設計者的想法。 另外, 手動調(diào)整布線的難易也與繞線引擎的能力有絕對的關系。 例如, 走線的推擠能力,過孔的推擠能力, 甚至走線對敷銅的推擠能力等等。 所以, 選擇一個繞線引擎能力強的布線器, 才是解決之道。



10、關于 test coupon。

test coupon 是用來以 TDR (Time Domain Reflectometer) 測量所生產(chǎn)的 PCB 板的特性阻抗是否滿足設計需求。 一般要控制的阻抗有單根線和差分對兩種情況。 所以， test coupon 上的走線線寬和線距(有差分對時)要與所要控制的線一樣。 最重要的是測量時接地點的位置。 為了減少接地引線(ground lead)的電感值， TDR 探棒(probe)接地的地方通常非常接近量信號的地方(probe tip)， 所以， test coupon 上量測信號的點跟接地點的距離和方式要符合所用的探棒。



11、在高速 PCB 設計中，信號層的空白區(qū)域可以敷銅，而多個信號層的敷銅在接地和接電源上應如何分配？

一般在空白區(qū)域的敷銅絕大部分情況是接地。 只是在高速信號線旁敷銅時要注意敷銅與信號線的距離， 因為所敷的銅會降低一點走線的特性阻抗。也要注意不要影響到它層的特性阻抗， 例如在 dual strip line 的結(jié)構(gòu)時。

12、是否可以把電源平面上面的信號線使用微帶線模型計算特性阻抗？電源和地平面之間的信號是否可以使用帶狀線模型計算？

是的， 在計算特性阻抗時電源平面跟地平面都必須視為參考平面。 例如四層板: 頂層-電源層-地層-底層，這時頂層走線特性阻抗的模型是以電源平面為參考平面的微帶線模型。



13、在高密度印制板上通過軟件自動產(chǎn)生測試點一般情況下能滿足大批量生產(chǎn)的測試要求嗎？

一般軟件自動產(chǎn)生測試點是否滿足測試需求必須看對加測試點的規(guī)范是否符合測試機具的要求。另外，如果走線太密且加測試點的規(guī)范比較嚴，則有可能沒辦法自動對每段線都加上測試點，當然，需要手動補齊所要測試的地方。



14、添加測試點會不會影響高速信號的質(zhì)量？

至于會不會影響信號質(zhì)量就要看加測試點的方式和信號到底多快而定。基本上外加的測試點(不用在線既有的穿孔(via or DIP pin)當測試點)可能加在在線或是從在線拉一小段線出來。前者相當于是加上一個很小的電容在在線，后者則是多了一段分支。這兩個情況都會對高速信號多多少少會有點影響，影響的程度就跟信號的頻率速度和信號緣變化率(edge rate)有關。影響大小可透過仿真得知。原則上測試點越小越好(當然還要滿足測試機具的要求)分支越短越好。



15、若干 PCB 組成系統(tǒng)，各板之間的地線應如何連接？

各個 PCB 板子相互連接之間的信號或電源在動作時，例如 A 板子有電源或信號送到 B 板子，一定會有等量的電流從地層流回到 A 板子 (此為 Kirchoff current law)。這地層上的電流會找阻抗最小的地方流回去。所以，在各個不管是電源或信號相互連接的接口處，分配給地層的管腳數(shù)不能太少，以降低阻抗，這樣可以降低地層上的噪聲。另外，也可以分析整個電流環(huán)路，尤其是電流較大的部分，調(diào)整地層或地線的接法，來控制電流的走法(例如，在某處制造低阻抗，讓大部分的電流從這個地方走)，降低對其它較敏感信號的影響。



16、能介紹一些國外關于高速 PCB 設計的技術書籍和數(shù)據(jù)嗎？

現(xiàn)在高速數(shù)字電路的應用有通信網(wǎng)路和計算器等相關領域。在通信網(wǎng)路方面，PCB 板的工作頻率已達 GHz 上下，疊層數(shù)就我所知有到 40 層之多。計算器相關應用也因為芯片的進步，無論是一般的 PC 或服務器(Server)，板子上的最高工作頻率也已經(jīng)達到 400MHz (如 Rambus) 以上。因應這高速高密度走線需求，盲埋孔(blind/buried vias)、mircrovias 及 build-up 制程工藝的需求也漸漸越來越多。 這些設計需求都有廠商可大量生產(chǎn)。



17、兩個常被參考的特性阻抗公式：

微帶線(microstrip) Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] 其中，W 為線寬，T 為走線的銅皮厚度，H 為走線到參考平面的距離，Er 是 PCB 板材質(zhì)的介電常數(shù)(dielectric constant)。此公式必須在0.1<(W/H)<2.0 及 1<(Er)<15 的情況才能應用。



帶狀線(stripline) Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W)]} 其中，H 為兩參考平面的距離，并且走線位于兩參考平面的中間。此公式必須在 W/H<0.35 及 T/H<0.25 的情況才能應用。



18、差分信號線中間可否加地線？

差分信號中間一般是不能加地線。因為差分信號的應用原理最重要的一點便是利用差分信號間相互耦合(coupling)所帶來的好處，如 flux cancellation，抗噪聲(noise immunity)能力等。若在中間加地線，便會破壞耦合效應。



19、剛?cè)岚逶O計是否需要專用設計軟件與規(guī)范？國內(nèi)何處可以承接該類電路板加工？

可以用一般設計 PCB 的軟件來設計柔性電路板(Flexible Printed Circuit)。一樣用 Gerber 格式給 FPC廠商生產(chǎn)。由于制造的工藝和一般 PCB 不同，各個廠商會依據(jù)他們的制造能力會對最小線寬、最小線距、最小孔徑(via)有其**。除此之外，可在柔性電路板的轉(zhuǎn)折處鋪些銅皮加以補強。至于生產(chǎn)的廠商可上網(wǎng)“FPC”當關鍵詞查詢應該可以找到。



20、適當選擇 PCB 與外殼接地的點的原則是什么？

選擇 PCB 與外殼接地點選擇的原則是利用 chassis ground 提供低阻抗的路徑給回流電流(returning current)及控制此回流電流的路徑。例如，通常在高頻器件或時鐘產(chǎn)生器附近可以借固定用的螺絲將 PCB的地層與 chassis ground 做連接，以盡量縮小整個電流回路面積，也就減少電磁輻射。