PCB线路板打样工厂

在PCB打样中，由于技术要求以及制作能力上的差异，有很多特殊工艺，技术门槛较高、操作难度较大、成本高、周期长。今天，就为您详解PCB打样的特殊工艺：

1、阻抗控制

当数字信号于板上传输时，PCB的特性阻抗值与头尾元件的电子阻抗匹配；一旦不匹配，所传输的信号能量将出现反射、散射、衰减或延误现象；这种情况下，进行阻抗控制，使PCB的特性阻抗值与元件相匹配。
2、HDI盲埋孔

盲孔是只在顶层或底层其中的一层看得到；埋孔是在内层过孔，孔的上下两面都在板子内部层。盲埋孔的应用，地降低HDI（高密度互连）PCB的尺寸和质量，减少层数，提高电磁兼容性，降低成本，同时也使设计工作更加简便快捷。
3、厚铜板

在FR-4外层粘合一层铜箔，当完成铜厚≥2oz，定义为厚铜板。厚铜板具有的延伸性能，耐高温、低温，耐腐蚀，让电子产品拥有更长的使用寿命，并对产品的体积精简化有很大帮助。

4、多层特殊叠层结构

层叠结构是影响PCB板EMC性能的一个重要因素，也是抑制电磁干扰的一个重要手段。对于信号网络的数量越多，器件密度越大，PIN密度越大，信号的频率越高的设计应尽量采用多层特殊叠层结构。

5、电镀镍金/金手指

电镀镍金，是指通过电镀的方式，使金粒子附着到PCB板上，因为附着力强，称为硬金；使用该工艺，可大大增加PCB的硬度和耐磨性，有效防止铜和其他金属的扩散，且适应热压焊与钎焊的要求。镀层均匀细致、空隙率低、应力低、延展性好。
6、化镍钯金

化镍钯金，就是在PCB打样中，采用化学的方法在印制线路铜层的表面沉上一层镍、钯和金，是一种非选择性的表面加工工艺。它通过10纳米厚的金镀层和50纳米厚的钯镀层，使PCB板材达到良好的导电性能、耐腐蚀性能和抗摩擦性能。
7、异形孔

PCB制作常遇到非圆形孔的制作，称为异形孔。包括8字孔、菱形孔、方形孔、锯齿形孔等，主要分为孔内有铜（PTH）、孔内无铜（NPTH）两种。

8、控深槽

随着电子产品多元化的发展，特殊的凹型固定元器件逐渐运用到PCB设计上，从而产生了控深槽。

随着iPhone 8与iPhone X智能型手机新上市，硬体功能增加，但机体尺寸却只能更薄型，在关键零组件无法有效缩小下，新一代产品找出更小、更精密的PCB载板满足设计需求，其采用技术科技产业潮流。

此次，Apple iPhone 8大量使用mSAP(modified Semi-Additive Process)制程的高密度互连技术(High Density Interconnect)电路板，同时加上采用有机发光二极管(OLED)显示与无线充电等技术的整合，助长更多的软板(FPC)与软硬板(Rigid-Flex PCB)整合到智能型手机上，高阶PCB制程产品将成为重要的成长的火车头，产业界非常看好2017年接续的PCB商机。



高密度互连线路PCB板(HDI)采行积层法制作，简单说就是用普通多层板作为核心板材进行迭加与积层，再运用钻孔、孔内金属化的制作程序使各层电子电路形成内部电路连结效用，这会比仅有单纯通孔的普通多层板在PCB可更省布线面积用量、提高元器密度。



类载板(Substrate-Like PCB；SLP)作法是在HDI技术基础上采行mSAP制程，以进一步将电子电路线宽缩小，也是是新一代提升PCB线路密度的新制程。



例如，高阶智慧手机若改导入类载板连接元器，可将单片HDI细分多片类载板混搭HDI形式整合，透过细化线路再迭加SIP封装，进一步提高线路密度，解决智慧手机机构空间限制下零件过多、电池元件无法扩充的设计困境。



半加成法(modified-semi-additive process；mSAP)的封装方案，主要是针对减成法制作困境、与加成法精细线路制作的既存问题进行改良，半加成法为在基板上进行化学铜、并于其上制作抗蚀图形，再经由电镀工法将预作基板金属线路图形增厚，再经去除抗蚀图形后经过闪蚀去除多馀化学铜层，保留下来的部分即形成精细电子电路。



mSAP制程的特点是图形在形成过程主要为依靠电镀、闪蚀处理，而在闪蚀过程所蚀刻化学铜层相当地薄，因此，蚀刻耗时相当短，较不会产生电子电路线路侧向蚀刻问题。

再与减成法比较，半加成法制成线路宽度不受电镀铜厚影响、较容易控制，同时线路具更高分辨率，在制作高精细线路线宽、线距可以制作更为一致，同时提升成品良率。



半加成法制程能力可以达到小线宽∕线距14μm/14μm、小孔径55μm。类载板虽然算PCB制法的一种，其实制程观察其小线宽∕线距分别为30μm/30μm，为无法使用减成法生产的高精密度PCB。

PCB线路板加工过程中有时候会出现一种孔破状态的异常情况，有可能是机器失误造成的，也有可能是人为原因，要具体情况具体分析。那么，造成PCB线路板加工孔破状态原因有哪些？

如果孔破状态是呈点状分布而非整圈断路的现象，就称为“点状孔破”。产生原因，来自于除胶渣制程处理不良所致。PCB线路板加工时，除胶渣制程会行膨松剂处理，之后进行强氧化剂“高锰酸盐”的侵蚀作业，这个过程会清除胶渣并产生微孔结构。经过清除胶渣后所残留的氧化剂，依靠还原剂再清除，如采用还原酸液处理。

由于胶渣处理后，并不会再看到有残胶渣，所以经常会忽略对还原酸液的监控，导致可能有氧化剂留在孔壁面上。之后电路板制造过程中进入到化学铜制程工序，经过整孔剂处理后电路板会进行微蚀，这时残留的氧化剂再度受到酸浸泡，让残留氧化剂区的树脂剥落，同时等于将整孔剂破坏。

受到破坏的孔壁，在后续钯胶体及化学铜处理中就不会发生反应，这些区域就呈现出无铜析出现象，导致电镀铜因无法完整覆盖而产生“点状孔破”。这类问题的解决，多留意除胶渣制程及加强对还原酸液的监控就可以改善。

总之，PCB线路板加工过程中的每一个环节都需要我们严格把控，因为化学反应经常会在我们不注意的角落慢慢发生，从而破坏整个电路。因此，这种孔破状态大家要警惕。

PCBA焊接加工的时候，通常会对PCBA板有很多的要求，且满足要求的板子才能接受焊接加工。那么为什么焊接加工需要对板子有这么多要求呢？原来，PCBA的加工过程中，会经过非常多的特殊工艺，而特殊工艺的应用随即带来的就是对PCB板子的要求，如果PCB板子存在问题，就会加大PCBA焊接工艺的难度，终可能导致焊接缺陷，板子不合格等情况。因此，为了能特殊工艺的加工顺利完成，也为了方便PCBA焊接加工，PCB板在尺寸、焊盘距离等方面都要符合可制造性要求，今天就来看看PCBA焊接加工对PCB板的要求吧。

1、PCB尺寸

PCB宽度(含板边) 要大于等50mm，小于460mm，PCB长度(含板边) 要大于等50mm。尺寸过小需做成拼板。

2、PCB板边宽度

板边宽度：>5mm，拼板间距：<8mm，焊盘与板缘距离：>5mm

3、PCB弯曲度

向上弯曲程度：<1.2mm，向下弯曲程度：<0.5mm，PCB扭曲度：大变形高度÷对角长度<0.25

4、PCB板Mark点

Mark的形状：标准圆形、正方形、三角形；

Mark的大小：0.8~1.5mm；

Mark的材质：镀金、镀锡、铜铂；

Mark的表面要求：表面平整、光滑、无氧化、无污物；

Mark的周围要求：周围1mm内不能有绿油或其它障碍物，与Mark颜色有明显差异；

Mark的位置：距离板边3mm以上，周围5mm内不能有类似Mark的过孔、测试点等。

5、PCB焊盘

贴片元器件焊盘上无通孔。若有通孔会导致锡膏流入孔中，造成器件少锡，或者锡流到另一面，造成板面不平，无法印刷锡膏。

在进行PCB设计及生产时，需了解PCBA焊接工艺的一些知识，这样才能使产品适合生产。先了解加工厂的要求，可以让后面的生产制造过程更为顺利，避免不必要的麻烦。

这就是PCBA焊接加工对PCB板的要求，在生产PCB板的时候不懈怠，生产出合规的PCB板才能让板子更好的接受其他特殊工艺，并给予PCB板生命，并注入功能的灵魂。

在电子产品更新飞快的现在，PCB的印制从以前的单层板扩展到双层板以及要求更复杂的多层板。因此，电路板孔的加工要求就越来越多，比如：孔径越来越小，孔与孔的间距越来越小。据了解现在板厂用的比较多的就是环氧树脂基复合材料，对孔大小的定义是直径0.6mm以下为小孔，0.3mm以下为微孔。今天我就来介绍下微小孔的加工方法：机械钻削。

我们为了较高的加工效率和孔的质量，减少不良品的比列。机械钻削过程中，要考虑到轴向力和切削扭矩两个因素这可能直接或者间接影响孔的质量。轴向力和扭矩随着进给量、切削层的厚度也会增加，那么切削速度进而增大，这样单位时间内切割纤维的数量就增大，刀具磨损量也会迅速增大。所以不同大小的孔，钻刀的寿命也是不一样的，操作人员要对设备的性能熟悉及时更换钻刀。这也是微小孔为什么加工的成本要高些的原因。

轴向力中静态分力FS影响横刃广德切削，而动态分力FD主要影响主切削刃的切削，动态分力FD对表面粗糙度的影响比静态分力FS要大。一般会有预制孔孔径小于0.4mm时，静态分力FS随孔径的增大而急剧减小，而动态分力FD减小的趋势较平坦。

PCB钻头的磨损与切削速度、进给量、槽孔的大小有关。钻头半径对玻璃纤维宽度的比值对刀具寿命影响较大，比值越大，刀具切削纤维束宽度也越大，刀具磨损也随之增大。在实际应用中，0.3mm的钻刀寿命可钻3000个孔。钻刀越大，钻的孔越少。

为了防止钻孔时遇到分层、孔壁损坏、污斑、毛刺这些问题，我们可以在分层的时候先在下面放一个2.5mm厚度的垫板，把覆铜板放在垫板上面，接着在覆铜板上面再放上铝片，铝片的作用是1.保护板面不会擦花。2.散热好，钻头在钻的时候会产生热量。3.缓冲作用/引钻作用，防止偏孔。减少毛刺的方法是采用振动钻削的技术，使用硬质合金钻头钻削、硬度好，刀具的尺寸和结构也需要调整。

随着频率的不断增加，控制印刷电路板（PCB）材料的相位一致性越来越难。准确预测线路板材料的相位变化并不是一项简单或常规的工作。高频高速PCB的信号相位在很大程度上取决于由其加工而成的传输线的结构，以及线路板材料的介电常数（Dk）。介质媒介的Dk越低（例如空气的Dk约为1.0），电磁波传播得越快。随着Dk的增加，波的传播会变慢，这种现象对传播信号的相位响应也会产生影响。当传播介质的Dk发生变化时，就会发生波形相位变化，因为较低或较高的Dk，会使信号在传播介质中的速度对应的变快或减慢。
线路板材料的Dk通常是各向异性的，在长度、宽度和厚度（对应x、y和z轴）三个维度中（3D）均具有不同的Dk值。对于某些特殊类型的电路设计，不仅需要考虑Dk的差异，还考虑到电路的加工制造对相位的影响。随着PCB工作频率的提高，尤其是在微波和毫米波频率下，例如：如第五代（5G）蜂窝无线通信网络基础设施设备、电子辅助汽车中的驾驶员辅助系统（ADAS），相位的稳定性和可预测性将变得越来越重要。

那么究竟是什么导致了线路板材料的Dk发生变化呢？在某些情况下，PCB上Dk的差异是由材料（例如铜表面粗糙度的变化）本身引起的。在其他一些情况下，PCB的制造工艺也会造成Dk的变化。此外，恶劣的工作环境（例如较高的工作温度）也会使PCB的Dk发生改变。通过了解材料的特性、制造工艺、工作环境、甚至Dk的测试方法，等多方面来研究PCB的Dk如何变化。这样能更好地理解、预测PCB的相位变化，并将其带来的影响小化。

各向异性是线路板材料的一种重要特性，Dk的特性非常类似于三维数学上的“张量”。三个轴上不同的Dk值导致了三维空间中电通量和电场强度的差异。根据电路所用的传输线类型，具有耦合结构电路的相位可以被材料的各向异性改变，电路的性能取决于相位在线路板材料上的方向。一般来说，线路板材料的各向异性会随板材的厚度和工作频率而变化，Dk值较低的材料各向异性较小。填充的增强材料也会造成这种变化：与没有玻璃纤维增强的线路板材料相比，具有玻璃纤维增强的线路板材料通常具有更大的各向异性。当相位是关键指标，并且PCB的Dk是电路设计建模的一部分时，描述比较两种材料之间的Dk值应该针对的是同一个方向轴线上的Dk。如需了解改变线路板材料Dk的多种因素（包括测量方法）的更多详细信息，请参阅罗杰斯公司的网络研讨会“UnderstandHow Circuit Materials and Fabrication Can Affect PCB Dk Variation and PhaseConsistency（了解线路板材料和制造工艺如何影响PCB的Dk变化和相位的一致性）”。

深入探讨设计Dk

电路的有效Dk取决于电磁波在特定类型传输线中的传播方式。根据传输线的不同，电磁波一部分通过PCB的介质材料传播，另外一部分会通过PCB周围的空气传播。空气的Dk值（约为1.00）低于任何电路材料，因此，有效Dk值实质上是一个组合Dk值，它由传输线导体中传播的电磁波、电介质材料中传播的电磁波，以及基底周围空气中传播的电磁波共同作用而确定。“设计Dk”就试图提供相对“有效Dk”更为实用的Dk，因为“设计Dk”同时考虑了不同传输线技术、制造方法、导线、甚至测量Dk的试验方法等多方面的综合影响。设计Dk是在电路形式下对材料进行测试时提取的Dk，也是在电路设计和仿真中适合使用的Dk值。设计Dk不是电路的有效Dk，但它是通过对有效Dk的测量来确定的材料Dk，设计Dk能反映电路真实性能。

对于特定的线路板材料，其设计Dk值可能会因为线路板不同区域的细微差异而发生变化。例如：构成电路导线的铜箔厚度可能会不均匀，这就意味着不同铜厚的地方设计Dk都会不同，并且由这些导体形成的电路的相位响应也会跟着发生变化。铜箔导体表面的粗糙程度也会影响设计Dk和相位响应，较光滑的铜箔（例如压延铜）对设计Dk或相位响应的影响要小于粗糙铜箔。

PCB介质材料的不同厚度中导体铜箔表面粗糙度对设计Dk和电路的相位响应产生不同影响。具有较厚基板的材料往往会受到铜箔导体表面粗糙度的影响较小，即使对于表面较为粗糙的铜箔导体，此时其设计Dk值也更接近于基板材料的介质Dk。例如，罗杰斯公司6.6 mil的RO4350B™线路板材料，在8至40GHz时，其平均设计Dk值为3.96。而对于厚度为30 mil的同一材料，设计Dk在相同频率范围内平均下降至3.68。当材料基板厚度再次增加一倍（60 mils）时，设计Dk为3.66，这基本就是这种玻璃纤维增强的层压板的介质固有Dk了。

从上面的举例中可以看出，较厚的介质基板受到铜箔粗糙度的影响较小，设计Dk值相对更低。但是，如果用较厚的线路板来生产加工电路，尤其是在信号波长较小的毫米波频率下，要保持信号幅度和相位的一致性就会更加困难。较高频率的电路往往更适合选用较薄的线路板，而此时材料的介质部分对设计Dk和电路性能影响较小。较薄的PCB基板在信号损耗和相位性能方面受导体的影响会更大一些。在毫米波频率下，就电路材料的设计Dk而言，它们对导体特性（如铜箔表面粗糙度）的敏感性也比较厚的基板要大一些。

如何选择传输线电路

在射频/微波和毫米波频率下，电路设计工程师主要采用以下几种常规的传输线技术，例如：微带线、带状线、以及接地共面波导（GCPW）。每种技术都有不同的设计方法、设计挑战、相关优势。例如，GCPW电路耦合行为的差异将影响电路的设计Dk，对于紧密耦合的GCPW电路，以及具有紧密间隔的传输线，利用共面耦合区域之间的空气，可以实现更的电磁传播，将损耗降到低。通过使用较厚的铜导体，耦合导体的侧壁更高，耦合区域中利用更多的空气路径可以大限度地减少电路损耗，但更为重要的是理解减小铜导体厚度变化带来的相应的影响。

许多因素都可以影响给定电路和线路板材料的设计Dk。例如，线路板材料的温度系数Dk（TCDk）这个指标，就是用来衡量工作温度对设计Dk及性能的影响，较低的TCDk值表示线路板材料对温度依赖性较小。同样，高相对湿度（RH）也会增加线路板材料的设计Dk，特别是对于高吸湿性的材料。线路板材料的特性、电路制造过程、工作环境中的不确定因素，都会影响线路板材料的设计Dk。只有了解这些特性，并且在设计过程中充分考虑这些因素，才能将其影响降到低。