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)值增速亦領先。


產(chǎn)值增速一定程度上反應供給端情形,但并不適合據(jù)此判斷對應產(chǎn)品的發(fā)展前景。我們認為,HDI最大的市場為手機市場,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,及精確設置盲孔、埋孔來實現(xiàn),高密度集成（HDI）技術可以使終端產(chǎn)品設計更加小型化,同時滿足電子性能和效率的更高標準。

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


我們認為,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年左右智能手機滲透率迅速提升,消費電子市場爆發(fā)式增長,HDI技術出現(xiàn)以來漸成手機板主流,臺灣、日本、韓國、中國的PCB廠紛紛大量投資擴產(chǎn)HDI板應以對市場旺盛需求,且伴隨2001以來歐美手機及制作手機最多的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,隨著手機功能的增加,手機的電路設計復雜度亦隨之增加,加上消費者對手機輕薄短小的需求日增,手機所用線路板的技術層次不斷演進。

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,同時采用疊孔、電鍍填孔、激光直接打孔等先進PCB技術,近年流行的任意層互聯(lián)HDI更是需要投入巨大時間及設備資金,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供應商出現(xiàn)虧損局面,亦有一些PCB廠重新慎重考慮其HDI擴產(chǎn)計劃。

相比之下,高多層板、柔性線路板（FPC）及軟硬結(jié)合板應用領域廣,價值量高,為當下及未來幾年內(nèi)PCB企業(yè)布局的重點領域,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快件服務商之一。公司產(chǎn)品廣泛應用于通信、工業(yè)控制、計算機應用、航空航天、軍工、醫(yī)療、測試儀器、電源等各個領域。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)合板服務商之一。公司成立以來，一直專注樣品，中小批量領域?？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)，是深圳高新技術認證企業(yè)。擁有完善的質(zhì)量管理體系，先后通過了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS認證。

當前，中國5G通信技術已達到世界領先水平，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，2018年開始國內(nèi)龍頭手機華為、OPPO、vivo、小米旗艦機均有搭載HDI Anylayer任意層互連技術，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。

從目前的發(fā)展階段來看，隨著5G手機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主板升級。奔強電路預估未來的普通5G手機至少需要8-12層4階HDI主板，而高端旗艦機的工藝將直接升級到14層5階以上任意層HDI（Anylayer-HDI）級別，當前，賽孚電路HDI工藝的水平已領先和超越大多數(shù)中小型民營企業(yè)。


為適應不斷提升的PCB行業(yè)技術發(fā)展和滿足客戶的需求，公司在2018年升級了技術研發(fā)團隊的組織架構，單獨成立了HDI板研發(fā)部門，與制程工藝進行了分部門管理，研發(fā)部分專注于HDI板、高頻高速板的技術攻關；公司技術團隊管理人員均來自國內(nèi)領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，技術經(jīng)驗豐富；同時，技術團隊建立了研發(fā)項目管理制度、技術培訓制度等，進一步完善了技術管理體系，牽引項目工程師積極主動的開展技術項目，提升公司技術水平，夯實公司的軟實力；

投入巨資進行了設備升級換代。最近幾年，賽孚電路陸續(xù)購入了LDI激光曝光機、激光鉆孔機、電鍍填孔線、控深鉆孔機等HDI板專用設備，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設備、垂直真空樹脂塞孔機、陶瓷磨板機、300℃高溫多層板PIN LAM壓合機、高頻電磁壓合熔合機、HDI光模塊板專用電鍍硬金線等先進設備，預計第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.有機抗氧化（OSP）通過化學方法在清潔的裸銅表面上生長一層有機涂層。這種PCB多層板薄膜具有抗氧化,耐熱沖擊,防潮,以保護銅表面在正常環(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.鎳金化學在銅表面,涂有厚實,良好的鎳金合金電性能,可以保護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.化學鍍銀沉積在OSP與化學鍍鎳/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鍍鎳/浸金的所有良好的物理強度；

5.在PCB多層板表面導體上鍍鎳金,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混合表面處理技術選擇兩種或兩種以上表面處理方法進行表面處理,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,電鍍鎳金熱風整平,重鎳和金熱風平整。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,但應該注意的是,長期緩慢的變化將導致巨大的變化。隨著對環(huán)境保護的需求不斷增加,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快件服務商之一。公司成立以來，一直專注樣品，中小批量領域。快速的交付以及過硬的產(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)，是深圳高新技術認證企業(yè)。擁有完善的質(zhì)量管理體系，先后通過了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS認證。

在PCB板的設計和制作過程中，工程師不僅需要防止PCB板在制造加工時出現(xiàn)意外，還需要避免設計失誤的問題出現(xiàn)。本文就這些常見的PCB問題進行匯總和分析，希望能夠?qū)Υ蠹业脑O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，下面我們逐一進行分析。

造成PCB短路的最大原因，是焊墊設計不當，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零件方向的設計不適當，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行排除和檢查。



問題二：PCB開路

當跡線斷裂時，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，跌落它們或其他機械形變因素都會破壞跡線或焊點。同樣，化學或濕氣會導致焊料或金屬部件磨損，從而導致組件引線斷裂。


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。補救措施是重新加熱接頭并去除多余的焊料。

焊錫橋：當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快件服務商之一。 ? 公司產(chǎn)品廣泛應用于通信、工業(yè)控制、計算機應用、航空航天、軍工、醫(yī)療、測試儀器、電源等各個領域。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， 公司產(chǎn)品廣泛應用于通信、工業(yè)控制、計算機應用、航空航天、軍工、醫(yī)療、測試儀器、電源等各個領域。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，中小批量領域。我們的客戶分布全球各地，目前外銷訂單占比70%以上。



PCB失效分析技術方法（續(xù)）

3.掃描聲學顯微鏡

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光透視設備的分辨率可以達到一個微米以下，并正由二維向三維成像的設備轉(zhuǎn)變，甚至已經(jīng)有五維（5D）的設備用于封裝的檢查，但是這種5D的X光透視系統(tǒng)非常貴重，很少在工業(yè)界有實際的應用。

PCB失效分析技術方法（接上）

5.掃描電子顯微鏡分析

掃描電子顯微鏡（SEM）是進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)很強大，任何精細結(jié)構或表面特征均可放大到幾十萬倍進行觀察與分析。


在PCB或焊點的失效分析方面，SEM主要用來作失效機理的分析，具體說來就是用來觀察焊盤表面的形貌結(jié)構、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電，對非導體和部分半導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遠大于光學顯微鏡，是針對金相結(jié)構、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，這是它們應用廣泛的原因所在。


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