PCB电路板在今天的生活中发挥着重要作用。它是电子元件的基础和高速公路。就这一点而言,PCB的质量非常关键。
要检查PCB的质量,进行多项可靠性测试。以下段落是对测试的介绍。
1.离子污染测试
目的:检查电路板表面的离子数量,以确定电路板的清洁度是否合格。
方法:使用75%浓度的丙醇清洁样品表面。离子可以溶解到丙醇中,从而改变其导电性。记录电导率的变化以确定离子浓度。
标准:小于或等于6.45ug.NaCl / sq.in
2.阻焊膜的耐化学性试验
目的:检查阻焊膜的耐化学性
方法:在样品表面上滴加qs(量子满意的)二氯甲烷。过一会儿,用白色棉擦拭二氯甲烷。检查棉花是否染色以及焊料面罩是否溶解。
标准:无染料或溶解。
3.阻焊层的硬度测试
目的:检查阻焊膜的硬度
方法:将电路板放在平坦的表面上。使用标准测试笔在船上刮擦一定范围的硬度,直到没有刮痕。记录铅笔的低硬度。
标准:低硬度应6H。
4.剥线强度试验
目的:检查可以剥去电路板上铜线的力
设备:剥离强度测试仪
方法:从基板的一侧剥去铜线至少10mm。将样品板放在测试仪上。使用垂直力剥去剩余的铜线。记录力量。
标准:力应超过1.1N / mm。
5.可焊性测试
目的:检查焊盘和板上通孔的可焊性。
设备:焊锡机,烤箱和计时器。
方法:在105℃的烘箱中将板烘烤1小时。浸焊剂。断然把板到焊料机在235℃,并取出在3秒后,检查的区域焊盘该浸锡。将板垂直放入235℃的焊锡机中,3秒后取出,检查通孔是否浸锡。
标准:面积百分比应大于95.所有通孔应浸锡。
6.耐压测试
目的:测试电路板的耐压能力。
设备:耐压测试仪
方法:清洁并干燥样品。将电路板连接到测试仪。以不100V / s的速度将电压增加到500V DC(直流电)。将其保持在500V DC 30秒。
标准:电路上不应有故障。
7. 玻璃化转变温度试验
目的:检查板的玻璃化转变温度。
设备:DSC(差示扫描量热仪)测试仪,烤箱,干燥机,电子秤。
方法:准备好样品,其重量应为15-25mg。将样品在105℃的烘箱中烘烤2小时,然后放入干燥器中冷却至室温。将样品放入DSC测试仪的样品台上,将升温速率设定为20℃/ min。扫描2次,记录Tg。
标准:Tg应150℃。
8. CTE(热膨胀系数)试验
目标:评估板的CTE。
设备:TMA(热机械分析)测试仪,烘箱,烘干机。
方法:准备尺寸为6.35 * 6.35mm的样品。将样品在105℃的烘箱中烘烤2小时,然后放入干燥器中冷却至室温。将样品放入TMA测试仪的样品台上,设定升温速率为10℃/ min,终温度设定为250℃记录CTE。
9.耐热性试验
目的:评估板的耐热能力。
设备:TMA(热机械分析)测试仪,烘箱,烘干机。
方法:准备尺寸为6.35 * 6.35mm的样品。将样品在105℃的烘箱中烘烤2小时,然后放入干燥器中冷却至室温。将样品放入TMA测试仪的样品台上,设定升温速率为10℃/ min。将样品温度升至260℃。
深圳市赛孚电路科技有限公司成立于2011年,公司由多名电路板行业的级人士创建,是国内的PCB/FPC快件服务商之一。公司成立以来,一直专注样品,中小批量领域。快速的交付以及过硬的产品品质赢得了国内外客户的信任。公司是广东电路板行业协会会员企业,是深圳高新技术认证企业。拥有完善的质量管理体系,先后通过了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS认证。
多层电路板按照层数可以分为单面板、双层板以及多层板,多层板是指层数为4层以上的电路板。对于很多小型化产品、高速产品会用到板,如手机、路由、交换机等。 那么,多层PCB板设计需要注意哪些事项呢?
一、为什么要用多层板?
1、产品小型化的要求:
当前,电子产品向小型化靠拢,但是所用芯片、元器件并不少,导致PCB无法走线,只能以层数来换面积。
2、高速信号完整性的要求:
随着电子技术发展,路由、手机、交换机、基站等高速信号产品,易受干扰、串扰,多层板可以有效提高信号的完整性,把信号受干扰程度降到低。
二、需要注意的事项:
PCB的叠层设计不是层的简单堆叠,其中地层的安排是关键,它与信号的安排和走向有密切的关系。多层板的设计和普通的PCB相比,除了添加了必要的信号走线层之外,重要的就是安排了立的电源和地层(铺铜层)。在高速数字电路系统中,使用电源和地层来代替以前的电源和地总线的优点主要在于:
1)为数字信号的变换提供一个稳定的参考电压。
2)均匀地将电源同时加在每个逻辑器件上。
3)有效地抑制信号之间的串扰。
其原因在于,使用大面积铺铜作为电源和地层大大减小了电源和地的电阻,使得电源层上的电压均匀平稳,而且可以每根信号线都有很近的地平面相对应,这同时也减小了信号线的特征阻抗,也可有效地减少串扰。所以,对于某些的高速电路设计,已经明确规定一定要使用6层(或以上的)的叠层方案,如Intel对PC133内存模块PCB的要求。这主要就是考虑到多层板在电气特性,以及对电磁辐射的抑制,甚至在抵抗物理机械损伤的能力上都明显优于低层数的PCB。
一般情况下均按以下原则进行叠层设计:满足信号的特征阻抗要求;满足信号回路小化原则;满足小化PCB内的信号干扰要求;满足对称原则。具体而言在设计多层板时需要注意以下几个方面:
1)一个信号层应该和一个敷铜层相邻,信号层和敷铜层要间隔放置,好每个信号层都能和至少一个敷铜层紧邻。信号层应该和临近的敷铜层紧密耦合(即信号层和临近敷铜层之间的介质厚度很小)。
2)电源敷铜和地敷铜应该紧密耦合并处于叠层中部。缩短电源和地层的距离,有利于电源的稳定和减少EMI。尽量避免将信号层夹在电源层与地层之间。电源平面与地平面的紧密相邻好比形成一个平板电容,当两平面靠的越近,则该电容值就越大。该电容的主要作用是为高频噪声(诸如开关噪声等)提供一个低阻抗回流路径,从而使接收器件的电源输入拥有更小的纹波,增强接收器件本身的性能。
3)在高速的情况下,可以加入多余的地层来隔离信号层,多个地敷铜层可以有效地减小PCB的阻抗,减小共模EMI。但建议尽量不要多加电源层来隔离,这样可能造成不必要的噪声干扰。
4)系统中的高速信号应该在内层且在两个敷铜之间,这样两个敷铜可以为这些高速信号提供屏蔽作用,并将这些信号的辐射限制在两个敷铜区域。
5)考虑高速信号、时钟信号的传输线模型,为这些信号设计一个完整的参考平面,尽量避免跨平面分割区,以控制特性阻抗和信号回流路径的完整。
6)两信号层相邻的情况。对于具有高速信号的板卡,理想的叠层是为每一个高速信号层都设计一个完整的参考平面,但在实际中我们总是需要在PCB层数和PCB成本上做一个权衡。在这种情况下不能避免有两个信号层相邻的现象。目前的做法是让两信号层间距加大和使两层的走线尽量垂直,以避免层与层之间的信号串扰。
7)铺铜层好要成对设置,比如六层板的2、5层或者3、4层要一起铺铜,这是考虑到工艺上平衡结构的要求,因为不平衡的铺铜层可能会导致PCB的翘曲变形。
8)次表面(即紧靠表层的层)设计成地层,有利于减小EMI。
9)根据PCB器件密度和引脚密度估算出所需信号层数,确定总层数。
板层的结构是决定系统的EMC性能一个很重要的因素。一个好的板层结构对抑制PCB中辐射起到良好的效果。在现在常见的高速电路系统中大多采用多层板而不是单面板和双面板。
深圳市赛孚电路科技有限公司成立于2011年,公司由多名电路板行业的级人士创建,是国内的PCB/FPC快件服务商之一。公司成立以来,一直专注样品,中小批量领域。快速的交付以及过硬的产品品质赢得了国内外客户的信任。公司是广东电路板行业协会会员企业,是深圳高新技术认证企业。拥有完善的质量管理体系,先后通过了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS认证。公司目前拥有员工300余人,厂房面积9000平米,月出货品种6000种以上,年生产能力为150000平方米.我们的产品包括:高多层PCB、HDI PCB、PCB高频板、软硬结合板、FPC等特种高难度电路板.
软硬结合板的涨缩问题:
涨缩产生的根源由材料的特性所决定,要解决软硬结合板涨缩的问题,先对挠性板的材料聚酰亚胺(Polyimide)做个介绍:
(1)聚酰亚胺具有优良的散热性能,可承受无铅焊接高温处理时的热冲击;
(2)对于需要更强调讯号完整性的小型装置,大部份设备制造商都趋向于使用挠性电路;
(3)聚酰亚胺具有较高的玻璃转移温度与高熔点的特性,一般情况下要在350 ℃以上进行加工;
(4)在有机溶解方面,聚酰亚胺不溶解于一般的有机溶剂。
挠性板材料的涨缩主要跟基体材料PI和胶有关系,也就是与PI的亚胺化有很大关系,亚胺化程度越高,涨缩的可控性就越强。
按照正常的生产规律,挠性板在开料后,在图形线路形成,以及软硬结合压合的过程中均会产生不同程度的涨缩,在图形线路蚀刻后,线路的密集程度与走向,会导致整个板面应力重新取向,终导致板面出现一般规律性的涨缩变化;在软硬结合压合的过程中,由于表面覆盖膜与基体材料PI的涨缩系数不一致,也会在一定范围内产生一定程度的涨缩。
从本质原因上说,任何材料的涨缩都是受温度的影响所导致的,在PCB冗长的制作过程中,材料经过诸多 热湿制程后,涨缩值都会有不同程度的细微变化,但就长期的实际生产经验来看,变化还是有规律的。
如何控制与改善?
从严格意义上说,每一卷材料的内应力都是不同的,每一批生产板的过程控制也不会是完全相同的,因此,材料涨缩系数的把握是建立在大量的实验基础之上的,过程管控与数据统计分析就显得尤为重要了。具体到实际操作中,挠性板的涨缩是分阶段的:
是从开料到烘烤板,此阶段涨缩主要是受温度影响所引起的:
要烘烤板所引起的涨缩稳定,要过程控制的一致性,在材料统一的前提下,每次烘烤板升温与降 温的操作一致化,不可因为一味的追求效率,而将烤完的板放在空气中进行散热。只有这样,才能大程度的消除材料的内部应力引起的涨缩。
第二个阶段发生在图形转移的过程中,此阶段的涨缩主要是受材料内部应力取向改变所引起的。
要线路转移过程的涨缩稳定,所有烘烤好的板就不能进行磨板操作,直接通过化学清洗线进行表面前处理,压膜后表面须平整,曝光前后板面静置时间须充分,在完成线路转移以后,由于应力取向的改变,挠性板都会呈现出不同程度的卷曲与收缩,因此线路菲林补偿的控制关系到软硬结合精度的控制,同时,挠性板的涨缩值范围的确定,是生产其配套刚性板的数据依据。
第三个阶段的涨缩发生在软硬板压合的过程中,此阶段的涨缩主要压合参数和材料特性所决定。
此阶段的涨缩影响因素包含压合的升温速率,压力参数设置以及芯板的残铜率和厚度几个方面。总的来说,残铜率越小,涨缩值越大;芯板越薄,涨缩值越大。但是,从大到小,是一个逐渐变化的过程,因此,菲林补偿就显得尤为重要。另外,由于挠性板和刚性板材料本质的不同,其补偿是需要额外考虑的一个因素。