PCB技术发展概况简介

　　一．pcb概念
　　●pcb=printed circuit board印制板
　　●pcb在各种电子设备中有如下功能。
　　1.提供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑。
　　2.实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接（信号传输）或电绝缘。提供所要求的电气特性，如特性阻抗等。
　　3.为自动装配提供阻焊图形，为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形。
　　按基材类型分类
　　[img]upload/forum/2003620153450.jpg[/img]
　　pcb技术发展概要
　　从1903年至今,若以pcb组装技术的应用和发展角度来看,可分为三个阶段
　　●通孔插装技术(tht)阶段pcb
　　1.金属化孔的作用：
　　(1).电气互连---信号传输
　　(2).支撑元器件---引脚尺寸限制通孔尺寸的缩小
　　a.引脚的刚性
　　b.自动化插装的要求
　　2.提高密度的途径
　　(1)减小器件孔的尺寸，但受到元件引脚的刚性及插装精度的限制，孔径≥0.8mm
　　(2)缩小线宽/间距：0.3mm-0.2mm-0.15mm-0.1mm
　　(3)增加层数：单面-双面-4层-6层-8层-10层-12层-64层
　　●表面安装技术（smt）阶段pcb
　　1.导通孔的作用：仅起到电气互连的作用，孔径可以尽可能的小，堵上孔也可以。
　　2.提高密度的主要途径
　　①.过孔尺寸急剧减小：0.8mm-0.5mm-0.4mm-0.3mm-0.25mm
　　②.过孔的结构发生本质变化：
　　a.埋盲孔结构 优点：提高布线密度1/3以上、减小pcb尺寸或减少层数、提高可靠性、 改善了特性阻抗控　　　　制，减小了串扰、噪声或失真（因线短，孔小）
　　b.盘内孔（hole in pad）消除了中继孔及连线
　　③薄型化：双面板：1.6mm-1.0mm-0.8mm-0.5mm
　　④pcb平整度：
　　a.概念：pcb板基板翘曲度和pcb板面上连接盘表面的共面性。
　　b.pcb翘曲度是由于热、机械引起残留应力的综合结果
　　c.连接盘的表面涂层：hasl、化学镀ni/au、电镀ni/au…
　　●芯片级封装(csp)阶段pcb
　　csp以开始进入急剧的变革于发展其之中,推动pcb技术不断向前发展， pcb工业将走向激光时代和纳米时代.
　　pcb表面涂覆技术
　　pcb表面涂覆技术是指阻焊涂覆(兼保护)层以外的可供电气连接用的可焊性涂(镀)覆层和保护层。
　　按用途分类：
　　1.焊接用：因铜的表面必须有涂覆层保护，不然在空气中很容易氧化。
　　2.接插用：电镀ni/au或化学镀ni/au（硬金，含p及co）
　　3.线焊用：wire bonding 工艺
　　热风整平（hasl或hal）
　　从熔融sn/pb焊料中出来的pcb经热风（230℃）吹平的方法。
　　1.基本要求：
　　(1). sn/pb=63/37（重量比）
　　(2).涂覆厚度至少>3um
　　(3)避免形成非可焊性的cu3sn的出现， cu3sn出现的原因是锡量不足，如sn/pb合金涂覆层太薄，焊点组成　　由可焊的cu6sn5- cu4sn3--
　　cu3sn2-不可焊的cu3sn
　　2.工艺流程 退除抗蚀剂-板面清洁处理-印阻焊及字符-清洁处理-涂助焊剂- 热风整平-清洁处理
　　3.缺点：
　　a.铅锡表面张力太大，容易形成龟背现象。
　　b.焊盘表面不平整，不利于smt焊接。
　　化学镀ni/au
　　是指pcb连接盘上化学镀ni(厚度≥3um)后再镀上一层0.05-0.15um薄金，或镀上一层厚金(0.3-0.5um)。由　　于化学镀层均匀，共面性好，并
　　可提供多次焊接性能，因此具有推广应用的趋势。其中镀薄金（0.05-0.1um）是为了保护ni的可焊性，而镀厚金（0.3-0.5um）是为了线焊(wire bonding)工艺需要。
　　1.ni层的作用：
　　a.作为au、cu之间的隔离层，防止它们之间相互扩散，造成其扩散部位呈疏松状态。
　　b.作为可焊的镀层，厚度至少>3um
　　2.au的作用：
　　是ni的保护层，厚度0.05-0.15之间，不能太薄，因金的气孔性较大如果太薄不能很好的保护ni，造成ni氧　　　化。其厚度也不能>0.15um，
　　因焊点中会形成金铜合金au3au2(脆性),当焊点中au超过3%时，可焊性变差。
　　电镀ni/au
　　镀层结构基本同化学ni/au，因采用电镀的方式，镀层的均匀性要差一些。
　　（四）pcb覆铜板材料
　　pcb用覆铜板材料（copper clad laminates）缩写为ccl：它是pcb 的基础，起着导电、绝缘、支撑的功能，并决定pcb的性能、质量、 等
　　级、加工性、成本等。
　　● 按增强材料分类：
　　[img]upload/forum/2003620153603.jpg[/img]
　　● 电解铜箔厚度：
　　目前市场常见的有：9um、12um、18um、35um、 70um几种规格。 常用层间介质类型：
　　[img]upload/forum/2003620153746.gif[/img]
　　pcb加工工艺种类
　　根据pcb实际需要，我公司可加工pcb种类有如下几种：
　　★热风整平板（hasl）
　　★化学镀ni/au板
　　★电镀ni/au板（包括选择性镀厚金）
　　★插头镀硬金
　　★碳导电油墨
　　在印完阻焊后的pcb板局部再印一层碳导电油墨，有键盘式的、线路图形式的，从而可形成简单的积层多层印制板。碳导电油墨通常有较好的导电性及耐磨性。
　　★可剥性蓝胶
　　现代pcb有时需经过多次焊接过程，为了使在同一块印制板第二次或第三次焊接的元件孔不沾上焊料，需将这些孔印上一层可剥性蓝胶保护起来，需要时再将蓝胶剥掉。蓝胶可经受250℃-300 ℃波峰焊的冲击，用手很容　易剥掉，不会留有余胶在孔内。
　　★电镀超厚铜箔：100um以上
　　★特性阻抗（impedance）控制板
　　通信高频信号的传输，电脑运算速度的加快，对多层板的层间介质厚度、线宽、线距、线厚、阻焊、线路的侧蚀.线路上出现的缺口、针孔都提出严格的要求。
　　★盲、埋孔印制板
　　★热熔板
　　★黑化板
　　gerber file 简介
　　★简介：
　　gerber文件是pcb行业的一个工业标准，不管你的设计软件如何强大,你都必须最终创建gerber格式的光绘文件才能光绘胶片。
　　原理图---netlist---自动布局---自动布线---pcb---gerber 胶片
　　钻孔数据
　　铣数据
　　其他数据
　　★特点:
　　gerber 数据最漂亮的地方就在于它的简洁，它只有四个基本的命令加上对应的数据。数据库不得不定义得简单和紧凑是因为第一台机器是由打孔纸带驱动的。这就需要把尽可能多的信息压缩到尽可能少的字节以说明许多“问题”，当时我们并没有预料到存储空间是用数以百计的兆字节代替数以百计的字节来计量的今天。
　　但是，简洁也有它自己的代价。gerber文件缺乏驱动光绘机必需的基本信息。这些丢失的信息是由设计者另外交给光绘操作员的，这正是错误的源泉。实际上，定义一种非标准的扩展命令的诱惑是无法抗拒的。每个光绘机生产商都支持在基本gerber命令上加上一些他们认为区分他们的光绘机所必须的信息。这样造成的后果就是一家厂家的特性而另一家却不支持。
　　★gerber 文件介绍
　　下面简单的举例说明gerber格式的内容和结构:
　　g90*
　　g70*
　　g54d10*
　　g01x0y0d02*
　　x450y330d01*
　　x455y300d03*
　　g54d11*
　　y250d03*
　　y200d03*
　　y150d03*
　　m02*
　　星号（*）是命令的结束符。这在有些软件和教材中被称为块（block），大 多数机器和软件只是按块处理gerber命令，而不理会行。这里可以看出不同 命令的相同之处：使用 g、d、m等命令和ｘ、ｙ对应的数据。
　　★gerber 文件介绍数据格式
　　g90/g91 相对／绝对坐标
　　g70/g71 英寸/毫米
　　g04：注解命令 大多数的光绘机都会忽略g04后面的内容
　　g01：画直线命令 ? d01、d02、d03 画线和画点命令
　　d01 (d1): 打开快门，同时移动桌面到对应的x-y坐标。
　　d02 (d2): 关闭快门，同时移动桌面到对应的x-y坐标。
　　d03 (d3): 打开快门，同时移动桌面到对应的x-y坐标。然后快速地打开、关闭快门， 这样就形成一个曝光点。
　　光圈标志--d码（d-code） d10-d999，说明所光绘图形的大小和形状。
　　d11 circular 40 40 0
　　d12 square 10 10 0
　　d14 circular 12 12 0
　　d15 circular 15 15 0
　　d16 square 20 20 0
　　d17 circular 20 20 0
　　x,y 坐标数据，省略小数点的规则：如果gerber文件是英制2-3，那么您就 能清楚地知道00560表示0.56inch(00.560),00320是0.32inch
　　(00.320)
　　例如，v2001软件保存gerber文件格式如下：
　　[img]upload/forum/2003620153853.jpg[/img]
　　★扩展gerber格式
　　gerber格式是eia 标准rs-274d的子集，它包含gerber文件及d码两 部分。
　　扩展gerber格式是eia标准rs-274d格式的超集，又叫rs-274x。 rs-274x增强了处理多边形填充，正负图组合和自定义d码及其它功能。它 还
　　定义了gerber数据文件中嵌入光圈表的规则。
　　例子：
　　*g04 this is demo 　　　注释
　　%fslax23y23*% 　　　　　省略前导零，绝对坐标x2.3, y2.3
　　%moin*%　　　　　　　 　设定英寸单位
　　%ofa0b0*%　　　　　　　 无偏移
　　%sfa1.0b1.0*% 　　　　　输出比例x轴1.0, y轴1.0
　　%add10c,0.010*% 　　　　定义d10码为圆，直径10mil
　　%lnboxes*% 　　　　　　 层名为boxes
　　g54d10* 　　　　　　　　以下为rs0274d数据
　　x0y0d02*x5000y0d01*
　　x5000y5000d01*x0y5000d01*x0y0d01*
　　x6000y0*x11000y0d01*
　　x6000y0d01*d02*
　　m02*数据结束
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