PCB制板基础知识

　　PCB（PrintedCircuitBoard），中文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。

　　二、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。

　　三、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

　　1 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

　　2 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…

　　3 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.

　　四、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：

　　Au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 ）,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。

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