电路板

电路板行业的标准繁多,而常用的印制电路板标准你又知道多少呢?

本文列出了一些常用的印制电路板标准,供大家参考。

1) IPC-ESD-2020
静电放电控制程序开发的联合标准。包括静电放电控制程序所必须的设计、建立、实现和维护。根据某些军事组织和商业组织的历史经验,为静电放电敏感时期进行处理和保护提供指导。

2) IPC-SA-61A
焊接后半水成清洗手册。包括半水成清洗的各个方面,包括化学的、生产的残留物、设备、工艺、过程控制以及环境和安全方面的考虑。

3) IPC-AC-62A
焊接后水成清洗手册。描述制造残留物、水成清洁剂的类型和性质、水成清洁的过程、设备和工艺、质量控制、环境控制及员工安全以及清洁度的测定和测定的费用。

4) IPC-DRM-40E
通孔焊接点评估桌面参考手册。按照标准要求对元器件、孔壁以及焊接面的覆盖等详细的描述,除此之外还包括计算机生成的3D图形。涵盖了填锡、接触角、沾锡、垂直填充、焊垫覆盖以及为数众多的焊接点缺陷情况。

5) IPC-TA-722
焊接技术评估手册。包括关于焊接技术各个方面的45篇文章,内容涉及普通焊接、焊接材料、手工焊接、批量焊接、波峰焊接、回流焊接、气相焊接和红外焊接。

6) IPC-7525
模板设计指南。为焊锡膏和表面贴装粘结剂涂敷模板的设计和制造提供指导方针i还讨论了应用表面贴装技术的模板设计,并介绍了带有通孔或倒装晶片元器件的?昆合技术,包括套印、双印和阶段式模板设计。

7) IPC/EIAJ-STD-004
助焊剂的规格需求一包括附录I。包含松香、树脂等的技术指标和分类,根据助焊剂中卤化物的含量和活化程度分类的有机和无机助焊剂;还包括助焊剂的使用、含有助焊剂的物质以及免清洗工艺中使用的低残留助焊剂。

8) IPC/EIAJ-STD-005
焊锡膏的规格需求一包括附录I。列出了焊锡膏的特征和技术指标需求,也包括测试方法和金属含量的标准,以及粘滞度、塌散、焊锡球、粘性和焊锡膏的沾锡性能。

9) IPC/EIAJ-STD-006A
电子等级焊锡合金、助焊剂和非助焊剂固体焊锡的规格需求。为电子等级焊锡合金,为棒状、带状、粉末状助焊剂和非助焊剂的焊锡,为电子焊锡的应用,为特殊电子等级焊锡提供术语命名、规格需求和测试方法。

10) IPC-Ca-821
导热粘结剂的通用需求。包括对将元器件粘接到合适位置的导热电介质的需求和测试方法。

11) IPC-3406
导电表面涂敷粘结剂指南。在电子制造中为作为焊锡备选的导电粘结剂的选择提供指导。

12) IPC-AJ-820
组装和焊接手册。包含对组装和焊接的检验技术的描述,包括术语和定义;印制电路板、元器件和引脚的类型、焊接点的材料、元器件安装、设计的规范参考和大纲;焊接技术和封装;清洗和覆膜;质量保证和测试。

13) IPC-7530
批量焊接过程(回流焊接和波峰焊接)温度曲线指南。在温度曲线获取中采用各种测试手段、技术和方法,为建立最佳图形提供指导。

14) IPC-TR-460A
印制电路板波峰焊接故障排除清单。为可能由波峰焊接引起的故障而推荐的一个修正措施清单。

15) IPC/EIA/JEDECJ-STD-003A
印制电路板的焊接性测试。

16) J-STD-013
球脚格点阵列封装(SGA)和其他高密度技术的应用。建立印制电路板封装过程所需的规格需求和相互作用,为高性能和高引脚数目集成电路封装互连提供信息,包括设计原则信息、材料的选择、板子的制造和组装技术、测试方法和基于最终使用环境的可靠性期望。

17) IPC-7095
SGA器件的设计和组装过程补充。为正在使用SGA器件或考虑转到阵列封装形式这一领域的人们提供各种有用的操作信息;为SGA的检测和维修提供指导并提供关于SGA领域的可靠信息。

18) IPC-M-I08
清洗指导手册。包括最新版本的IPC清洗指导,在制造工程师决定产品的清洗过程和故障排除时为他们提供帮助。

19) IPC-CH-65-A
印制电路板组装中的清洗指南。为电子工业中目前使的和新出现的清洗方法提供参考,包括对各种清洗方法的描述和讨论,解释了在制造和组装操作中各种材料、工艺和污染物之间的关系。

20) IPC-SC-60A

焊接后溶剂的清洗手册。给出了在自动焊接和手工焊接中溶剂清洗技术的使用,讨论了溶剂的性质,残留物以及过程控制和环境方面的问题。

21) IPC-9201
表面绝缘电阻手册。包含了表面绝缘电阻(SIR)的术语、理论、测试过程和测试手段,还包括温度、湿度(TH)测试,故障模式及故障排除。

22) IPC-DRM-53
电子组装桌面参考手册简介。用来说明通孔安装和表面贴装装配技术的图示和照片。

23) IPC-M-103
表面贴装装配手册标准。该部分包括有关表面贴装的所有21个IPC文件。

24) IPC-M-I04
印制电路板组装手册标准。包含有关印制电路板组装的10个应用最广泛的文件。

25) IPC-CC-830B
印制电路板组装中电子绝缘化合物的性能和鉴定。护形涂层符合质量及资格的一个工业标准。

26) IPC-S-816
表面贴装技术工艺指南及清单。该故障排除指南列出了表面贴装组装中遇到的所有类型的工艺问题及其解决方法,包括桥接、漏焊、元器件放置排列不齐等。

27) IPC-CM-770D
印制电路板元器件安装指南。为印制电路板组装中元器件的准备提供有效的指导,并回顾了相关的标准、影响力和发行情况,包括组装技术(手工和自动的以及表面贴装技术和倒装晶片的组装技术)和对后续焊接、清洗和覆膜工艺的考虑。

28) IPC-7129
每百万机会发生故障数目(DPMO)的计算及印制电路板组装制造指标。对于计算缺陷和质量相关工业部门一致同意的基准指标;它为计算每百万机会发生故障数目基准指标提供了令人满意的方法。

29) IPC-9261
印制电路板组装体产量估计以及组装进行中每百万机会发生的故障。定义了计算印制电路板组装进行中每百万机会发生故障的数目的可靠方法,是组装过程中各阶段进行评估的衡量标准。

30) IPC-D-279
可靠表面贴装技术印制电路板组装设计指南。表面贴装技术和混合技术的印制电路板的可靠性制造过程指南,包括设计思想。

31) IPC-2546
印制电路板组装中传递要点的组合需求。描述了材料运动系统,例如传动器和缓冲器、手工放置、自动丝网印制、粘结剂自动分发、自动表面贴装放置、自动镀通孔放置、强迫对流、红外回流炉和波峰焊接。

32) IPC-PE-740A
印制电路板制造和组装中的故障排除。包括印制电路产品在设计、制造、装配和测试过程中出现问题的案例记录和校正活动。

33) IPC-6010
印制电路板质量标准和性能规范系列手册。包括美国印制电路板协会为所有印制电路板制定的质量标准和性能规范标准。

34) IPC-6018A
微波成品印制电路板的检验和测试。包括高频(微波)印制电路板的性能和资格需求。

35) IPC-D-317A
采用高速技术电子封装设计导则。为高速电路的设计提供指导,包括机械和电气方面的考虑以及性能测试。

来源:网络、电子产品世界

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一、FPC简介

FPC:英文全拼Flexible Printed Circuit ,其中文意思是柔性印制线路板,简称软板。

它是通过在一种可曲饶的基材表面利用光成像图形转移和蚀刻工艺方法而制成导体电路图形,双面和多层电路板的表层与内层通过金属化孔实现内外层电气联通 ,线路图形表面以PI与胶层保护与绝缘。

主要分为单面板、镂空板、双面板、多层板、软硬结合板。

PCB:英文全拼Printed Circuit Board,其中文意思是钢性印制线路板,简称硬板;

二、发展趋势

软板行业最早在日本兴起,时间大约是2002年。日本外的软板行业自2003年开始萌芽,2005年飞速扩展,2006年则出现下滑,2007年年中软板行业落至谷底,2008年开始复苏。

在2005年,软板行业门槛低,利润高,吸引一大批企业进入。

进入2006年,竞争变得日益激烈,供大于求的现象非常严重,很多企业为了生存不得不将价格一降再降,甚至赔本经营。同时,软板产业的下游客户,如大型的EMS厂家,增设软板部门,不再外包软板业务,导致软板行业雪上加霜。

2007年是软板行业风雨飘摇的一年。首先是利润大幅度下滑,软板大厂M-FLEX 2007财年的净利润只有300万美元,而2006财年净利润达4040万美元,净利润下滑了93%。香港上市的佳通科技2007财年亏损2980万美元,而其2006财年则盈利1240万美元。其次是销售额下降,台湾第一大软板厂嘉联益,2004年销售额77.9亿台币,之后连续3年下滑,2007年销售额为65.41亿台币。再次是毛利率下滑,嘉联益2004年毛利率是29%,2007年下降到12%。韩国第一大软板企业Young Poong则将软板业务从上市公司里剥离,以免投资人的脸色太难看。大厂尚且如此,小厂就直接倒闭。

小厂的大量倒闭给软板行业带来了机会,软板行业自2008年初开始复苏。但是软板行业又面临了新的难题,这就是经济下滑。2008年伊始,全球经济出现了下滑的势头,高涨的油价,次贷危机,粮食价格暴涨。全球经济进入下降通道,尤其是新兴国家。软板的需求下滑源于消费类电子产品。 经济处于下降通道时,首先遭受打击的就是这些非刚性需求的消费类电子产品的需求:包括手机、笔记本电脑、平板电视、液晶显示器、数码相机、DV等产品。

三、FPC的特点

1、体积小、重量轻。可用于精密小型电子设备应用中;

2、可弯折、挠曲。可用于安装任意几何形状设备机体中;

3、除能静态挠曲外还可动态挠曲。可用于动态电子零部件之间的连接;

4、能向三维空间扩展,提高了电路设计和机械结构设计的自由度,充分发挥印制板功能;

5、挠性板除普通线路板外。还可有多种功能,如:可做感应线圈、电磁屏蔽、触摸开关按键等。

→FPC与PCB的区别:具有短小、轻薄、可弯折的特点。

四、FPC主要原材

其主要原材料右:基材,覆盖膜, 补强,其它辅助材料。

1、基材

1.1 有胶基材

有胶基材主要有三部分组成:铜箔、胶、和PI,有单面基材和双面基材两种类别,只有一面铜箔的材料为单面基材,有两面铜箔的材料为双面基材。

1.2 无胶基材

无胶基材即是为没有胶层的基材,其是相对于普通有胶基材而言,少了中间的胶层,只有铜箔和PI两部分组成,比有胶基材具有更薄、更好的尺寸稳定性、更高的耐热性、更高的耐弯折性,更好的耐化学性等优点,现在已被广泛使用。

铜箔:目前常用铜箔厚度有如下规格,1OZ 、1/2OZ 、1/3OZ ,现在推出1/4OZ厚度的更薄的铜箔,但目前国内已在使用此种材料,在做超细路(线宽线距为0.05MM及以下)产品。随着客户要求的越来越高,此种规格的材料在将来将会被广泛使用。


2、覆盖膜

主要有三部分组成:离型纸、胶、和PI,最终保留在产品上只有胶、和PI两部分,离型纸在生产过程中将被撕掉后不再使用(其作用保护胶上有异物)。


3、补强

为FPC特定使用材料,在产品某特定部位使用,以增加支撑强度,弥补FPC较“软”的特点。

目前常用补强材料有以下几种:

1)FR4补强:主要成分为玻璃纤维布和环氧树脂胶 组成,同PCB所用FR4材料相同;

2)钢片补强:组成成分为钢材,具有较强的硬度及 支撑强度;

3) PI补强:同覆盖膜相同,有PI和胶离型纸三部分组成,只是其PI 层更厚,从2MIL到9MIL均可配比生产。


4、其他辅材

1)纯胶:此粘合胶膜是一种热固化型丙烯酸酯类粘合胶膜有保护纸/离型膜和一层胶组成,主要用于分层板、软硬结合板、及FR-4/钢片补强板,起到粘合作用。

2)电磁保护膜:粘贴于板面起屏蔽作用。

3)纯铜箔:只有铜箔组成,主要用于镂空板生产。

五、FPC的类型

FPC类型有以下6种区分:

A、单面板:只有一面有线路。

B、双面板:两面都有线路。

C、镂空板:又称窗口板(手指面开窗)。

D、分层板:两面线路(分开)。

E、多层板:两层以上线路。

F、软硬结合板:软板与硬板相结合的产品。

六、FPC工艺流程


文章来源:LEDinside

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电路板系统的互连包括:芯片到电路板、PCB板内互连以及PCB与外部器件之间的三类互连。在RF设计中,互连点处的电磁特性是工程设计面临的主要问题之一,本文介绍上述三类互连设计的各种技巧,内容涉及器件安装方法、布线的隔离以及减少引线电感的措施等等。

目前有迹象表明,印刷电路板设计的频率越来越高。随着数据速率的不断增长,数据传送所要求的带宽也促使信号频率上限达到1GHz,甚至更高。这种高频信号技术虽然远远超出毫米波技术范围(30GHz),但的确也涉及RF和低端微波技术。

RF工程设计方法必须能够处理在较高频段处通常会产生的较强电磁场效应。这些电磁场能在相邻信号线或PCB线上感生信号,导致令人讨厌的串扰(干扰及总噪声),并且会损害系统性能。回损主要是由阻抗失配造成,对信号产生的影响如加性噪声和干扰产生的影响一样。

高回损有两种负面效应:

1. 信号反射回信号源会增加系统噪声,使接收机更加难以将噪声和信号区分开来;

2. 任何反射信号基本上都会使信号质量降低,因为输入信号的形状出现了变化。

尽管由于数字系统只处理1和0信号并具有非常好的容错性,但是高速脉冲上升时产生的谐波会导致频率越高信号越弱。尽管前向纠错技术可以消除一些负面效应,但是系统的部分带宽用于传输冗余数据,从而导致系统性能的降低。一个较好的解决方案是让RF效应有助于而非有损于信号的完整性。建议数字系统最高频率处(通常是较差数据点)的回损总值为-25dB,相当于VSWR为1.1。

PCB设计的目标是更小、更快和成本更低。对于RFPCB而言,高速信号有时会限制PCB设计的小型化。目前,解决串扰问题的主要方法是进行接地层管理,在布线之间进行间隔和降低引线电感(studcapacitance)。降低回损的主要方法是进行阻抗匹配。此方法包括对绝缘材料的有效管理以及对有源信号线和地线进行隔离,尤其在状态发生跳变的信号线和地之间更要进行间隔。

由于互连点是电路链上最为薄弱的环节,在RF设计中,互连点处的电磁性质是工程设计面临的主要问题,要考察每个互连点并解决存在的问题。电路板系统的互连包括芯片到电路板、PCB板内互连以及PCB与外部装置之间信号输入/输出等三类互连。

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学习几个电路板焊接技术的诀窍,虽然不会起到立竿见影之效,但会帮助你焊接容易得多。然而,无论你有多久的焊接经验,你还是会时不时的犯愚蠢的错误。譬如,你会把一个芯片放错方向,或使用一个不正确的电阻器,还有就是焊接头焊在了错误的一侧板等。

下面为大家介绍几种较好的电路板焊接方法:

1、沾锡作用

当热的液态焊锡溶解并渗透到被焊接的金属表面时,就称为金属的沾锡或金属被沾锡。焊锡与铜的混合物的分子形成一种新的部分是铜、部分是焊锡的合金,这种溶媒作用称为沾锡,它在各个部分之间构成分子间键,生成一种金属合金共化物。良好的分子间键的形成是焊接工艺的核心,它决定了焊接点的强度和质量。只有铜的表面没有污染,没有由于暴露在空气中形成的氧化膜才能沾锡,并且焊锡与工作表面需要达到适当的温度。

2、表面张力

大家都熟悉水的表面张力,这种力使涂有油脂的金属板上的冷水滴保持球状,这是由于在此例中,使固体表面上液体趋于扩散的附着力小于其内聚力。用温水和清洁剂清洗来减小其表面张力,水将浸润涂有油脂的金属板而向外流形成一个薄层,如果附着力大于内聚力就会发生这种情况。

锡-铅焊锡的内聚力甚至比水更大,使焊锡呈球体,以使其表面积最小化(同样体积情况下,球体与其他几何外形相比具有最小的表面积,用以满足最低能量状态的需求)。助焊剂的作用类似于清洁剂对涂有油脂的金属板的作用,另外,表面张力还高度依赖于表面的清洁程度与温度,只有附着能量远大于表面能量(内聚力)时,才能发生理想的沾锡。

3、金属合金共化物的产生

铜和锡的金属间键形成了晶粒,晶粒的形状和大小取决于焊接时温度的持续时间和强度。焊接时较少的热量可形成精细的晶状结构,形成具有最佳强度的优良焊接点。反应时间过长,不管是由于焊接时间过长还是由于温度过高或是两者兼有,都会导致粗糙的晶状结构,该结构是砂砾质的且发脆,切变强度较小。

采用铜作为金属基材,锡-铅作为焊锡合金,铅与铜不会形成任何金属合金共化物,然而锡可以渗透到铜中,锡和铜的分子间键在焊锡和金属的连接面形成金属合金共化物Cu3Sn 和Cu6Sn5,如图所示。

金属合金层(n相+ε相)必须非常薄,激光焊接中,金属合金层厚度的数量级为0.1mm ,波峰焊与手工烙铁焊中,优良焊接点的金属间键的厚度多数超过0.5μm 。由于焊接点的切变强度随着金属合金层厚度的增加而减小,故常常试着将金属合金层的厚度保持在1μm 以下,这可以通过使焊接的时间尽可能的短来实现。

金属合金共化物层的厚度依赖于形成焊接点的温度和时间,理想的情况下,焊接应在220 't约2s 内完成,在该条件下,铜和锡的化学扩散反应将产生适量的金属合金结合材料Cu3Sn 和Cu6Sn5厚度约为0.5μm 。不充分的金属间键常见于冷焊接点或焊接时没有升高到适当温度的焊接点,它可能导致焊接面的切断。相反,太厚的金属合金层,常见于过度加热或焊接太长时间的焊接点,它将导致焊接点抗张强度非常弱,如图所示。

4、沾锡角

比焊锡的共晶点温度高出大约35℃时,当一滴焊锡放置于热的涂有助焊剂的表面上时,就形成了一个弯月面,在某种程度上,金属表面沾锡的能力可通过弯月面的形状来评估。如果焊锡弯月面有一个明显的底切边,形如涂有油脂的金属板上的水珠,或者甚至趋于球形,则金属为不可焊接的。只有弯月面拉伸成一个小于30。的小角度才具有良好的焊接性。

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PCB电路板散热处理,及原因分析!

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电子设备工作时产生的热量,使设备内部温度迅速上升,若不及时将该热量散发,设备会持续升温,器件就会因过热失效,电子设备的可靠性将下降。因此,对电路板进行散热处理十分重要。

一、印制电路板温升因素分析

引起印制板温升的直接原因是由于电路功耗器件的存在,电子器件均不同程度地存在功耗,发热强度随功耗的大小变化。

印制板中温升的2种现象:

(1)局部温升或大面积温升;
(2)短时温升或长时间温升。

在分析PCB热功耗时,一般从以下几个方面来分析。

1. 电气功耗

(1)分析单位面积上的功耗;
(2)分析PCB电路板上功耗的分布。

2. 印制板的结构

(1)印制板的尺寸;
(2)印制板的材料。

3. 印制板的安装方式

(1)安装方式(如垂直安装,水平安装);
(2)密封情况和离机壳的距离。

造成电路板焊接缺陷的因素有以下三个方面的原因:

1、电路板孔的可焊性影响焊接质量

电路板孔可焊性不好,将会产生虚焊缺陷,影响电路中元件的参数,导致多层板元器件和内层线导通不稳定,引起整个电路功能失效。所谓可焊性就是金属表面被 熔融焊料润湿的性质,即焊料所在金属表面形成一层相对均匀的连续的光滑的附着薄膜。

影响印刷电路板可焊性的因素主要有:(1)焊料的成份和被焊料的性质。 焊料是焊接化学处理过程中重要的组成部分,它由含有助焊剂的化学材料组成,常用的低熔点共熔金属为Sn-Pb或Sn-Pb-Ag.其中杂质含量要有一定的 分比控制,以防杂质产生的氧化物被助焊剂溶解。焊剂的功能是通过传递热量,去除锈蚀来帮助焊料润湿被焊板电路表面。一般采用白松香和异丙醇溶剂。

(2)焊接温度和金属板表面清洁程度也会影响可焊性。温度过高,则焊料扩散速度加快,此时具有很高的活性,会使电路板和焊料溶融表面迅速氧化,产生焊接缺陷,电路 板表面受污染也会影响可焊性从而产生缺陷,这些缺陷包括锡珠、锡球、开路、光泽度不好等。

2、翘曲产生的焊接缺陷

电路板和元器件在焊接过程中产生翘曲,由于应力变形而产生虚焊、短路等缺陷。翘曲往往是由于电路板的上下部分温度不平衡造成的。对大的PCB,由于板自 身重量下坠也会产生翘曲。普通的PBGA器件距离印刷电路板约0.5mm,如果电路板上器件较大,随着线路板降温后恢复正常形状,焊点将长时间处于应力作 用之下,如果器件抬高0.1mm就足以导致虚焊开路。

3、电路板的设计影响焊接质量

在布局上,电路板尺寸过大时,虽然焊接较容易控制,但印刷线条长,阻抗增大,抗噪声能力下降,成本增加;过小时,则散热下降,焊接不易控制,易出现相邻 线条相互干扰,如线路板的电磁干扰等情况。

因此,必须优化PCB板设计:

(1)缩短高频元件之间的连线、减少EMI干扰。

(2)重量大的(如超过20g) 元件,应以支架固定,然后焊接。

(3)发热元件应考虑散热问题,防止元件表面有较大的ΔT产生缺陷与返工,热敏元件应远离发热源。

(4)元件的排列尽可能 平行,这样不但美观而且易焊接,宜进行大批量生产。电路板设计为4∶3的矩形最佳。导线宽度不要突变,以避免布线的不连续性。电路板长时间受热时,铜箔容易发生膨胀和脱落,因此,应避免使用大面积铜箔。

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