关于PCB基础知识介绍
一. 板材：
目前常用的双面板有 FR-4 板和 CEM-3 板。二种板材都是阻燃型。
FR-4 型板是用电子级无碱玻璃纤维布浸以阻燃型溴化环氧树脂，一面或二面覆铜箔，经热压而成的覆铜层压板。
CEM-3 型板是中间的绝缘层用浸有阻燃型溴化环氧树脂的电子级无碱玻璃无纺布 ，在无纺布的二侧各覆一张浸以阻燃型溴化环氧树脂电子级无碱玻璃纤维布一面或二面覆铜箔，经热压而成的覆铜层压板。
二种材料的电能性与机械性能比较 CEM-3 FR-4
体积电阻率 M Ω• cm ≥106 ≥106
表面电阻率 M Ω ≥104 ≥104
介电常数 ≤5.4 ≤5.4
剥离强度 N/公厘 ≥1.0 ≥1.0
弯曲强度纵向 Mpa ≥227 ≤300
横向MPa ≥186
由于 CEM-3 板内芯用无纺布，机械性能比 FR-4 差，冲切性能好,切口毛剌小.
CEM-3 板的CTI值{相比漏电起痕指数}高,可达 600V。FR-4 板约为 175~200V。
玻璃化转化温度 Tg ：刚性基板在常温下是刚性的 {玻璃态}，当温度升到某一个温度区域板子转成橡胶状的弹性态。此时的温度称为该板的玻璃化温度。这温度是与树脂品种成份有关。
说明:目前的阻燃树脂是用溴化环氧树脂,国际上认为这种含溴化合物在燃烧时放出的物质破坏臭氧层.以后不能用卤素化合物作为阻燃物.日本JPCA有一套无卤素系列的标准,但IPC没有认可,也没有得到UL的认可.欧共体认为溴对环境的影响没有彻底调查清楚,推迟到2007年底执行无卤素标准.日本松下电工等有无卤素的阻燃板,国内东莞生益也有.但价格问题,大批量生产和应用上有待考验.
二．板材的尺寸及厚度公差：
板材尺寸为 36 ” × 48 ”， 40 ” × 48 ”,42 ” × 48 ”三种.为提高材料利用率国产板材各扩大至
37” × 49 ”， 41 ” × 49 ”,43 ” × 49 ”.但这一英寸板的厚度不保证,仅可用于工艺边.
进口板只有标准尺寸. 36”× 48 ”，40 ” × 48 ”,42 ” × 48 ”.
小于0.8mm的板称为多层板的内层板,其厚度不包括铜箔厚度,大于0.8mm板的厚度包括铜箔厚度.厚度公差见下表
FR-4 材料
标称厚度范围 精密级偏差 标称厚度范围 精密级偏差
0.15 ~0.3 ±0.04 1.0 ±0.11
0.3~0.5 ±0.05 1.2 ±0.12
0.5~0.8 ±0.06 1.6 ±0.14
造成板厚偏差的主要原因是从玻璃球拉丝到织成布及树脂含量的差异造成.
CEM-3 材料*薄 0 .6cm.松下电工的公差是±0.05价*贵.
三．全板厚
覆铜箔板经电镀，印阻焊，印文字，表面可焊性处理后的厚度称为全板厚.
全板厚公差{日本JIS-C5013标准}
全板厚 0．8 1．0 1．2 1．6
公差 +0.18/-0.08 +0.18/-0.08 +0.2/-0.1 +0.2/-0.1
四. 孔径：
孔的作用； 1 导通 {过孔} ， 2 插元件， 3 压接元件。压接元件用孔的孔径公差要求很严。必须在文件中加以说明。
电路板制造厂钻孔时叠板块数与板厚,孔径及钻针刃长有关。如板厚 1.6mm,孔径要求 0.35mm 只能二块叠钻.而 0.45的孔可以三块叠钻.而 0.6mm 钻 0.3 孔只能二块叠钻.
常用钻针是公制,每隔 0.05mm 为一档.
钻长孔的钻针与钻圆孔的钻针在结构上是不同的,长孔钻是二边或单边受力.长孔越小、长圆比越小直线度就差.
不管什么钻床，什么钻针钻孔总会有偏位，为使二面导通,孔内必须电镀一定厚度的铜，因此设计的孔径在加工时必须要加放，热风整平的要加放0.15mm ，电镀镍金的要加放 0.1mm 。所以在设计时要加以考虑.如设计孔径 0.3mm ，而设计的焊盘是0.5mm,要求表面镀金.从理论上是可行,但在电路板厂加工时钻孔的钻针用 0.40mm.留下焊盘的环宽是0.05mm.这样就无法加工,或困难很大.希望环宽大于等于 0.15mm..*好在焊盘与导线的连接处 {称颈位} 做泪滴处理.
做“泪滴“有二个好处，细导线与焊盘处的连接强度加强,又当孔位向导线处偏移时还能保持一定的可靠性
不加泪滴 加泪滴
T1 在颈部处允许偏位,但T1+T2≥1/2w
T2
四. 电路设计时的注意点：
5．1表面耐电压：当二导线间距离为1mm时耐电压为1000V。当小于1mm时可用以下公式换算：U标准电压=V实测电压/b实测间距。
5．2表面绝缘电阻：当二导线间距离为1mm时,常态绝缘电阻为104MΩ.
5．3关于大面积接地；UL实验室认定每家公司大面积接地的范围，如华新电路板公司允许*大铜区面积为1英寸，如果面积大于1英寸，必须用小圆点隔断{即蚀刻掉}使不连续。其目的是防止连续大铜面受热量大,造成铜箔起泡。
5．4板边缘导体必须向内缩进一定距离，包括接近V割线的导线。
阻焊层
外形加工后铜面暴露 外形加工{包括V割}后铜被阻焊包盖
不合理 合理
A
1/3 板 A
厚
` 1/3板厚
30° V割要考虑上下二面的刀偏位问题
允许偏位0.10mm
5~6
φ3
5．5Mark点:中心点建议用φ1.0,如果用0.8可能CCD识别有困难.
5．6工艺边，工艺孔{贴片定位孔，测试孔，冲加工定位孔}
5.7CAD设计时要检查字符是否复盖焊盘.导线宽度,线间距.特别如果用AUTO-CAD设计的我们无法去填实,处理.
六.阻焊涂布方式：
阻焊涂布方式有丝网印刷，空气喷涂，静电喷涂，帘幕涂布。成本是丝网印刷*低。
如果要堵孔,只能用丝网印刷，但成本就高.因为费时费工.
一般阻焊涂布可将过孔表面复盖，但孔口的油墨总比较薄。因为涂布后油墨总有流动，流向孔内造成孔口偏薄。
阻焊层的厚度 阻焊层
≥3μm ≥10μm
导体
七. 外形公差：
当用铣刀铣外形时由于铣刀的外径在逐步变小，尽管机床有一定的补偿，但总有一定的差异，所以造成外形不一致。新铣床加工的误差在±0.1mm,老机床的误差在±0.15~0.2mm.
八. 一般冲加工的间隙为≥1.5倍板厚.主要考虑底模的强度.冲后边缘粗糙.如果要边缘光洁或尺寸精度要二次,一次粗冲,一次精冲.
铣加工间隙推荐3 mm当然间隙也可1.5mm、1.2mm.但铣刀越小寿命短,速度慢.
铣刀直径 台面移动速度 进刀速度 叠板数 使用寿命
φ2.0 1.8m/min 0.0643μm/转 3块 45m
φ1.5 1.1m/min 0.0324μm/转 3块 27m
φ1.0 0.7m/min 0.0171μm/转 2块 15m
V割的拼板板与板相连处不留间隙.但要注意导体与V割中心线的距离.
实际使用尺寸
当然还要考虑导体与V槽的间距.
九.目前常用的表面可焊性镀层；
热风整平工艺，目前的焊料含铅.到2004年不能用此工艺.或用无铅焊料的热风整平工艺.
耐热型防氧化工艺{OSP}.此工艺有三种材料;一种用于单面板,一种用于双面多层板,耐二次回流焊,一次波峰焊,{用于含37%铅焊料}防氧化膜分解温度250℃.*新用于双面多层板无铅制程用,耐二次回流焊,一次波峰焊.其膜的分解温度达350℃.但成本比前者高.
焊料 *低共熔点 使用温度
63Sn37Pb 183℃ 235℃
SnAg 210~220℃ 252℃
用于含铅焊料的防氧化膜成本略高于热风整平工艺.用于无铅制程的防氧化膜成本高于普通的防氧化处理.
电镀镍金工艺,无电镀镍金工艺。后者成本比前者高。
化学浸银工艺.价格与无电镍金工艺相当.
化学浸锡工艺.此工艺对阻焊油墨的腐蚀严重,所以在挠性上可用,对有阻焊的板上尚未过关.
十. 多层板:
10.1.多层板的厚度是包括阻焊层在内的厚度.
10.2厚度公差:设定板厚的10%.
10.3.多层板的构成: 铜箔 四层板 P.P
内层铜箔
在文件上请写明:1.芯板{内层板的厚度---不包括铜箔},2.内层铜箔厚度1OZ{35μm}或2OZ{70μm},3.半固化片{P.P}厚度,4.表面铜箔厚度.
半固化片的编号及厚度表
半固化片编号 7628 2116 1080
布厚{mm} 0.178 0.102 0.051
硬化后厚度{mm} 0.157~0.191 0.102~0.127 0.056~0.076
价格 低 贵 中
根据用户性能要求半固化片可以自由组合.
根据IPC标准内层绝缘层厚度只要≥0.09mm
10.4.绝缘性能:
表层绝缘电阻{日本标准}
常态
*小导体间隙A{mm} 绝缘电阻Ω 测试电压
0.01≤A＜0.13 ≥1×108 100V
0.13≤A＜0.4 ≥5×108 100V
A≥0.4 ≥5×108 500V
层间绝缘电阻{日本标准}
常态
层间距B{mm} 绝缘电阻Ω 测试电压
0.08≤B＜0.2 ≥1×108 100V
B＞0.2 ≥5×108 500V
说明:湿热条件:40℃相对湿度≥95%,受潮4天.
国标GB4588.4
绝缘电阻 测试条件
表层 ≥2×1010Ω 500 V{DC}
内层 ≥1×1010Ω 100 V{DC}
层间 ≥1×1010Ω 100 V{DC}
受潮后
绝缘电阻 测试条件
表层 ≥1×109Ω 500 V{DC}
内层 ≥1×109Ω 100 V{DC}
层间 ≥1×109Ω 100 V{DC}
说明:线间距是1mm.层间距≥0.1mm.
10.5层间焊盘重合度:除非另有规定,错位不超过0.35mm.
10.6孔壁粗糙度小于0.038mm.
10.7芯吸现象:不得超过0.125mm.
10.8翘曲度≤0.75%{与双面板相同}.
10.9侧蚀≤设计宽度的20%.{与双面板相同}.
10.10阻焊缺陷{与双面板相同}.
阻焊油墨内不可有影响使用的擦伤、剥落、针孔及异物.导体间不可有跨连的气泡.
允许单侧露铜,不允许双侧露铜.
下图所示由于阻焊油墨,标记油墨等偏差引起焊锡有效地附着在成品板上*小连接盘环宽{m}应是0.05mm以上,连接盘面积在70%以上.另外贴片焊脚上的阻焊油墨偏移、渗透n应在0.05mm以下。
板材分类
FR—1酚醛纸基板,击穿电压787V/mm表面电阻,体积电阻比FR—2低.
FR--2酚醛纸基板,击穿电压1300V/mm
FR—3环氧纸基板
FR—4环氧玻璃布板
CEM—1环氧玻璃布—纸复合板
CEM—3环氧玻璃布--玻璃毡板
HDI板High Density Interconnet高密互连板其他:
非机械钻孔,孔径小于0.15mm,大部分是盲孔,焊盘直径小于0.25mm,接点密度大于130点/in2,线宽/线间距≤0.075/0.075mm.