什么是HDI線路板
一.什么是HDI板？
HDI板（High Density Interconnector），即高密度互連板，是使用微盲埋孔技術(shù)的一種線路分布密度比較高的電路板。HDI板有內(nèi)層線路和外層線路，再利用鉆孔、孔內(nèi)金屬化等工藝，使各層線路內(nèi)部實(shí)現(xiàn)連結(jié)。
二.HDI板與普通pcb的區(qū)別
HDI板一般采用積層法制造，積層的次數(shù)越多，板件的技術(shù)檔次越高。普通的HDI板基本上是1次積層，高階HDI采用2次或以上的積層技術(shù)，同時(shí)采用疊孔、電鍍填孔、激光直接打孔等PCB技術(shù)。當(dāng)PCB的密度增加超過八層板后，以HDI來制造，其成本將較傳統(tǒng)復(fù)雜的壓合制程來得低。
HDI板的電性能和訊號(hào)正確性比傳統(tǒng)PCB更高。此外，HDI板對(duì)于射頻干擾、電磁波干擾、靜電釋放、熱傳導(dǎo)等具有更佳的改善。高密度集成（HDI）技術(shù)可以使終端產(chǎn)品設(shè)計(jì)更加小型化，同時(shí)滿足電子性能和效率的更高標(biāo)準(zhǔn)。
HDI板使用盲孔電鍍 再進(jìn)行二次壓合，分一階、二階、三階、四階、五階等。一階的比較簡(jiǎn)單，流程和工藝都好控制。二階的主要問題，一是對(duì)位問題，二是打孔和鍍銅問題。二階的設(shè)計(jì)有多種，一種是各階錯(cuò)開位置，需要連接次鄰層時(shí)通過導(dǎo)線在中間層連通，做法相當(dāng)于2個(gè)一階HDI。第二種是，兩個(gè)一階的孔重疊，通過疊加方式實(shí)現(xiàn)二階，加工也類似兩個(gè)一階，但有很多工藝要點(diǎn)要特別控制，也就是上面所提的。第三種是直接從外層打孔至第3層（或N-2層），工藝與前面有很多不同，打孔的難度也更大。對(duì)于三階的以二階類推即是。

在PCB打樣中，HDI造價(jià)較高，故一般的PCB打樣廠家都不愿意做。捷多邦可以做別人不愿意做的HDI盲埋PCB板。現(xiàn)階段，捷多邦采用的HDI技術(shù)已突破高層數(shù)為20層；盲孔階數(shù)1~4階；小孔徑0.076mm，工藝為激光鉆孔.
三.HDI板的優(yōu)勢(shì)
這種PCB在突顯優(yōu)勢(shì)的基礎(chǔ)上發(fā)展迅速：
1.HDI技術(shù)有助于降低PCB成本;
2.HDI技術(shù)增加了線密度;
3.HDI技術(shù)有利于使用的包裝;
4.HDI技術(shù)具有更好的電氣性能和信號(hào)有效性;
5.HDI技術(shù)具有更好的可靠性;
6.HDI技術(shù)在散熱方面更好;
7.HDI技術(shù)能夠改善RFI（射頻干擾）/EMI（電磁干擾）/ESD（靜電放電）;
8.HDI技術(shù)提高了設(shè)計(jì)效率;
四.HDI板的材料
對(duì)HDI PCB材料提出了一些新的要求，包括更好的尺寸穩(wěn)定性，抗靜電移動(dòng)性和非膠粘劑。HDI PCB的典型材料是RCC（樹脂涂層銅）。RCC有三種類型，即聚酰亞胺金屬化薄膜，純聚酰亞胺薄膜，流延聚酰亞胺薄膜。
RCC的優(yōu)點(diǎn)包括：厚度小，重量輕，柔韌性和易燃性，兼容性特性阻抗和的尺寸穩(wěn)定性。在HDI多層PCB的過程中，取代傳統(tǒng)的粘接片和銅箔作為絕緣介質(zhì)和導(dǎo)電層的作用，可以通過傳統(tǒng)的抑制技術(shù)用芯片抑制RCC。然后使用非機(jī)械鉆孔方法如激光，以便形成微通孔互連。
RCC推動(dòng)PCB產(chǎn)品從SMT（表面貼裝技術(shù)）到CSP的發(fā)生和發(fā)展（芯片級(jí)封裝），從機(jī)械鉆孔到激光鉆孔，促進(jìn)PCB微通孔的發(fā)展和進(jìn)步，所有這些都成為RCC的HDI PCB材料。
在實(shí)際的PCB中在制造過程中，對(duì)于RCC的選擇，通常有FR-4標(biāo)準(zhǔn)Tg 140C，F(xiàn)R-4高Tg 170C和FR-4和Rogers組合層壓，現(xiàn)在大多使用。隨著HDI技術(shù)的發(fā)展，HDI PCB材料滿足更多要求，因此HDI PCB材料的主要趨勢(shì)應(yīng)該是：
1.使用無粘合劑的柔性材料的開發(fā)和應(yīng)用;
2.介電層厚度小，偏差小;
3 .LPIC的發(fā)展;
4.介電常數(shù)越來越小;
5.介電損耗越來越小;
6.焊接穩(wěn)定性高;
7.嚴(yán)格兼容CTE（熱膨脹系數(shù)）;
五.HDI板制造的應(yīng)用技術(shù)
HDI PCB制造的難點(diǎn)在于微觀通過制造，通過金屬化和細(xì)線。
1.微通孔制造
微通孔制造一直是HDI PCB制造的核心問題。主要有兩種鉆井方法：
a.對(duì)于普通的通孔鉆孔，機(jī)械鉆孔始終是其率和低成本的佳選擇。隨著機(jī)械加工能力的發(fā)展，其在微通孔中的應(yīng)用也在不斷發(fā)展。
b.有兩種類型的激光鉆孔：光熱消融和光化學(xué)消融。前者是指在高能量吸收激光之后加熱操作材料以使其熔化并且通過形成的通孔蒸發(fā)掉的過程。后者指的是紫外區(qū)高能光子和激光長(zhǎng)度超過400nm的結(jié)果。
有三種類型的激光系統(tǒng)應(yīng)用于柔性和剛性板，即準(zhǔn)分子激光，紫外激光鉆孔，CO 2 激光。激光技術(shù)不僅適用于鉆孔，也適用于切割和成型。甚至一些制造商也通過激光制造HDI。雖然激光鉆孔設(shè)備成本高，但它們具有更高的精度，穩(wěn)定的工藝和成熟的技術(shù)。激光技術(shù)的優(yōu)勢(shì)使其成為盲/埋通孔制造中常用的方法。如今，在HDI微通孔中，99％是通過激光鉆孔獲得的。
2.通過金屬化
通孔金屬化的大困難是電鍍難以達(dá)到均勻。對(duì)于微通孔的深孔電鍍技術(shù)，除了使用具有高分散能力的電鍍液外，還應(yīng)及時(shí)升級(jí)電鍍裝置上的鍍液，這可以通過強(qiáng)力機(jī)械攪拌或振動(dòng)，超聲波攪拌，水平噴涂。此外，在電鍍前增加通孔壁的濕度。
除了工藝的改進(jìn)外，HDI的通孔金屬化方法也看到了主要技術(shù)的改進(jìn)：化學(xué)鍍添加劑技術(shù)，直接電鍍技術(shù)等。
3.細(xì)線
細(xì)線的實(shí)現(xiàn)包括傳統(tǒng)的圖像傳輸和激光直接成像。傳統(tǒng)的圖像轉(zhuǎn)移與普通化學(xué)蝕刻形成線條的過程相同。
對(duì)于激光直接成像，不需要攝影膠片，而圖像是通過激光直接在光敏膜上形成的。紫外波燈用于操作，使液體防腐解決方案能夠滿足高分辨率和簡(jiǎn)單操作的要求。不需要攝影膠片，以避免因薄膜缺陷造成的不良影響，可以直接連接CAD/CAM，縮短制造周期，使其適用于和多種生產(chǎn)。
六.結(jié)尾
硬件工程師剛接觸多層PCB的時(shí)候，很容易看暈。動(dòng)輒十層八層的，線路像蜘蛛網(wǎng)一樣。
今天畫了幾張多層PCB電路板內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，用立體圖形展示各種疊層結(jié)構(gòu)的PCB圖內(nèi)部架構(gòu)。

圖片高密度互聯(lián)板的核心在過孔
多層PCB的線路加工，和單層雙層沒什么區(qū)別，大的不同在過孔的工藝上。
線路都是蝕刻出來的，過孔都是鉆孔再鍍銅出來的，這些做硬件開發(fā)的大家都懂，就不贅述了。
多層電路板，通常有通孔板、一階板、二階板、二階疊孔板這幾種。更高階的如三階板、任意層互聯(lián)板平時(shí)用的非常少，價(jià)格賊貴，先不多討論。
一般情況下，8位單片機(jī)產(chǎn)品用2層通孔板；32位單片機(jī)級(jí)別的智能硬件，使用4層-6層通孔板；Linux和Android級(jí)別的智能硬件，使用6層通孔至8一階HDI板；智能手機(jī)這樣的緊湊產(chǎn)品，一般用8層一階到10層2階電路板。

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8層2階疊孔，高通驍龍624

只有一種過孔，從層打到后一層。不管是外部的線路還是內(nèi)部的線路，孔都是打穿的，叫做通孔板。

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通孔板和層數(shù)沒關(guān)系，平時(shí)大家用的2層的都是通孔板，而很多交換機(jī)和軍工電路板，做20層，還是通孔的。
用鉆頭把電路板鉆穿，然后在孔里鍍銅，形成通路。
這里要注意，通孔內(nèi)徑通常有0.2mm、0.25mm和0.3mm，但一般0.2mm的要比0.3mm的貴不少。因?yàn)殂@頭太細(xì)容易斷，鉆得也慢一些。多耗費(fèi)的時(shí)間和鉆頭的費(fèi)用，就體現(xiàn)在電路板價(jià)格上升上了。
高密度板的激光孔
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這張圖是6層1階HDI板的疊層結(jié)構(gòu)圖，表面兩層都是激光孔，0.1mm內(nèi)徑。內(nèi)層是機(jī)械孔，相當(dāng)于一個(gè)4層通孔板，外面再覆蓋2層。
激光只能打穿玻璃纖維的板材，不能打穿金屬的銅。所以外表面打孔不會(huì)影響到內(nèi)部的其他線路。
激光打了孔之后，再去鍍銅，就形成了激光過孔。
2階HDI板 兩層激光孔
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這張圖是一個(gè)6層2階錯(cuò)孔HDI板。平時(shí)大家用6層2階的少，大多是8層2階起。這里更多層數(shù)，跟6層是一樣的道理。
所謂2階，就是有2層激光孔。
所謂錯(cuò)孔，就是兩層激光孔是錯(cuò)開的。
為什么要錯(cuò)開呢？因?yàn)殄冦~鍍不滿，孔里面是空的，所以不能直接在上面再打孔，要錯(cuò)開一定的距離，再打上一層的空。
6層二階=4層1階外面再加2層。
8層二階=6層1階外面再加2層。
疊孔板 工藝復(fù)雜價(jià)格更高
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錯(cuò)孔板的兩層激光孔重疊在一起。線路會(huì)更緊湊。
需要把內(nèi)層激光孔電鍍填平，然后再做外層激光孔。價(jià)格比錯(cuò)孔更貴一些。
超貴的任意層互聯(lián)板 多層激光疊孔
就是每一層都是激光孔，每一層都可以連接在一起。想怎么走線就怎么走線，想怎么打孔就怎么打孔。

FPC柔性電路板基礎(chǔ)知識(shí)

柔性電路板（Flexible Printed Circuit 簡(jiǎn)稱FPC）是以聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材制成的一種具有高度可靠性，的可撓性印刷電路板。具有配線密度高、重量輕、厚度薄、彎折性好的特點(diǎn)。

柔性電路板（FlexiblePrintedCircuit，F(xiàn)PC），又稱軟性電路板、撓性電路板，其以質(zhì)量輕、厚度薄、可自由彎曲折疊等優(yōu)良特性而備受青睞…，但國(guó)內(nèi)有關(guān)FPC的質(zhì)量檢測(cè)還主要依靠人工目測(cè)，成本高且效率低。而隨著電子產(chǎn)業(yè)飛速發(fā)展，電路板設(shè)計(jì)越來越趨于、高密度化，傳統(tǒng)的人工檢測(cè)方法已無法滿足生產(chǎn)需求，F(xiàn)PC缺陷自動(dòng)化檢測(cè)成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展必然趨勢(shì)。

柔性電路（FPC）是上世紀(jì)70年代美國(guó)為發(fā)展航天火箭技術(shù)發(fā)展而來的技術(shù)，是以聚脂薄膜或聚酰亞胺為基材制成的一種具有高度可靠性，曲撓性的印刷電路，通過在可彎曲的輕薄塑料片上，嵌入電路設(shè)計(jì)，使在窄小和有限空間中堆嵌大量精密元件，從而形成可彎曲的撓性電路。此種電路可隨意彎曲、折迭重量輕，體積小，散熱性好，安裝方便，沖破了傳統(tǒng)的互連技術(shù)。在柔性電路的結(jié)構(gòu)中，組成的材料是是絕緣薄膜、導(dǎo)體和粘接劑。

組成材料

1、絕緣薄膜

絕緣薄膜形成了電路的基礎(chǔ)層，粘接劑將銅箔粘接至了絕緣層上。在多層設(shè)計(jì)中，它再與內(nèi)層粘接在一起。它們也被用作防護(hù)性覆蓋，以使電路與灰塵和潮濕相隔絕，并且能夠降低在撓曲期間的應(yīng)力，銅箔形成了導(dǎo)電層。

在一些柔性電路中，采用了由鋁材或者不銹鋼所形成的剛性構(gòu)件，它們能夠提供尺寸的穩(wěn)定性，為元器件和導(dǎo)線的安置提供了物理支撐，以及應(yīng)力的釋放。粘接劑將剛性構(gòu)件和柔性電路粘接在了一起。另外還有一種材料有時(shí)也被應(yīng)用于柔性電路之中，它就是粘接層片，它是在絕緣薄膜的兩側(cè)面上涂覆有粘接劑而形成。粘接層片提供了環(huán)境防護(hù)和電子絕緣功能，并且能夠消除一層薄膜，以及具有粘接層數(shù)較少的多層的能力。

絕緣薄膜材料有許多種類，但是為常用的是聚酷亞胺和聚酯材料。目前在美國(guó)所有柔性電路制造商中接近80%使用聚酰亞胺薄膜材料，另外約20%采用了聚酯薄膜材料。聚酰亞胺材料具有非易燃性，幾何尺寸穩(wěn)定，具有較高的抗扯強(qiáng)度，并且具有承受焊接溫度的能力，聚酯，也稱為聚乙烯雙苯二甲酸鹽（Polyethyleneterephthalate簡(jiǎn)稱：PET），其物理性能類似于聚酰亞胺，具有較低的介電常數(shù)，吸收的潮濕很小，但是不耐高溫。

聚酯的熔化點(diǎn)為250℃，玻璃轉(zhuǎn)化溫度（Tg）為80℃，這限制了它們?cè)谝筮M(jìn)行大量端部焊接的應(yīng)用場(chǎng)合的使用。在低溫應(yīng)用場(chǎng)合，它們呈現(xiàn)出剛性。盡管如此，它們還是適合于使用在諸如電話和其它無需暴露在惡劣環(huán)境中使用的產(chǎn)品上。聚酰亞胺絕緣薄膜通常與聚酰亞胺或者丙烯酸粘接劑相結(jié)合，聚酯絕緣材料一般是與聚酯粘接劑相結(jié)合。與具有相同特性的材料相結(jié)合的優(yōu)點(diǎn)，在干焊接好了以后，或者經(jīng)多次層壓循環(huán)操作以后，能夠具有尺寸的穩(wěn)定性。在粘接劑中其它的重要特性是較低的介電常數(shù)、較高的絕緣阻值、高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度和低的吸潮率。

2、導(dǎo)體

銅箔適合于使用在柔性電路之中，它可以采用電淀積（Electrodeposited簡(jiǎn)稱：ED），或者鍍制。采用電淀積的銅箔一側(cè)表面具有光澤，而另一側(cè)被加工的表面暗淡無光澤。它是具有柔順性的材料，可以被制成許多種厚度和寬度，ED銅箔的無光澤一側(cè)，常常經(jīng)特別處理后改善其粘接能力。鍛制銅箔除了具有柔韌性以外，還具有硬質(zhì)平滑的特點(diǎn)，它適合于應(yīng)用在要求動(dòng)態(tài)撓曲的場(chǎng)合之中。

3、粘接劑

粘接劑除了用于將絕緣薄膜粘接至導(dǎo)電材料上以外，它也可用作覆蓋層，作為防護(hù)性涂覆，以及覆蓋性涂覆。兩者之間的主要差異在于所使用的應(yīng)用方式，覆蓋層粘接覆蓋絕緣薄膜是為了形成疊層構(gòu)造的電路。粘接劑的覆蓋涂覆所采用的篩網(wǎng)印刷技術(shù)。不是所有的疊層結(jié)構(gòu)均包含粘接劑，沒有粘接劑的疊層形成了更薄的電路和更大的柔順性。它與采用粘接劑為基礎(chǔ)的疊層構(gòu)造相比較，具有更佳的導(dǎo)熱率。由于無粘接劑柔性電路的薄型結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及由于消除了粘接劑的熱阻，從而提高了導(dǎo)熱率，它可以使用在基于粘接劑疊層結(jié)構(gòu)的柔性電路無法使用的工作環(huán)境之中。

產(chǎn)前處理

在生產(chǎn)過程中，為了防止開短路過多而引起良率過低或減少鉆孔、壓延、切割等粗工藝問題而導(dǎo)致的FPC板報(bào)廢、補(bǔ)料的問題，及評(píng)估如何選材方能達(dá)到客戶使用的佳效果的柔性線路板，產(chǎn)前預(yù)處理顯得尤其重要。

產(chǎn)前預(yù)處理，需要處理的有三個(gè)方面，這三個(gè)方面都是由工程師完成。是FPC板工程評(píng)估，主要是評(píng)估客戶的FPC板是否能生產(chǎn)，公司的生產(chǎn)能力是否能滿足客戶的制板要求以及單位成本；如果工程評(píng)估通過，接下來則需要馬上備料，滿足各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的原材料供給，后，工程師對(duì)：客戶的CAD結(jié)構(gòu)圖、gerber線路資料等工程文件進(jìn)行處理，以適合生產(chǎn)設(shè)備的生產(chǎn)環(huán)境與生產(chǎn)規(guī)格，然后將生產(chǎn)圖紙及MI（工程流程卡）等資料下放給生產(chǎn)部及文控、采購(gòu)等各個(gè)部門，進(jìn)入常規(guī)生產(chǎn)流程。

生產(chǎn)流程

雙面板制

開料→ 鉆孔→ PTH → 電鍍→ 前處理→ 貼干膜 → 對(duì)位→曝光→ 顯影 → 圖形電鍍 → 脫膜 → 前處理→ 貼干膜 →對(duì)位曝光→ 顯影 →蝕刻 → 脫膜→ 表面處理 → 貼覆蓋膜 → 壓制 → 固化→ 沉鎳金→ 印字符→ 剪切→ 電測(cè) → 沖切→ 終檢→包裝 → 出貨

單面板制

開料→ 鉆孔→貼干膜 → 對(duì)位→曝光→ 顯影 →蝕刻 → 脫膜→ 表面處理 → 貼覆蓋膜 → 壓制 → 固化→表面處理→沉鎳金→ 印字符→ 剪切→ 電測(cè) → 沖切→ 終檢→包裝 → 出貨

特性

1、短：組裝工時(shí)短

所有線路都配置完成。省去多余排線的連接工作

2、?。后w積比PCB小

可以有效降低產(chǎn)品體積。增加攜帶上的便利性

3、輕：重量比 PCB （硬板）輕

可以減少終產(chǎn)品的重量

4、薄：厚度比PCB薄

可以提高柔軟度。加強(qiáng)再有限空間內(nèi)作三度空間的組裝

銅箔基板（Copper Film）

銅箔：基本分成電解銅與壓延銅兩種。 厚度上常見的為1oz 1/2oz 和 1/3 oz

基板膠片：常見的厚度有1mil與1/2mil兩種。

膠（接著劑）：厚度依客戶要求而決定。

覆蓋膜保護(hù)膠片（Cover Film）

覆蓋膜保護(hù)膠片：表面絕緣用。 常見的厚度有1mil與1/2mil.

膠（接著劑）：厚度依客戶要求而決定。

離形紙：避免接著劑在壓著前沾附異物；便于作業(yè)。

補(bǔ)強(qiáng)板（PI Stiffener Film）

補(bǔ)強(qiáng)板： 補(bǔ)強(qiáng)FPC的機(jī)械強(qiáng)度，方便表面實(shí)裝作業(yè)。常見的厚度有3mil到9mil.

膠（接著劑）：厚度依客戶要求而決定。

離形紙：避免接著劑在壓著前沾附異物。

EMI：電磁屏蔽膜，保護(hù)線路板內(nèi)線路不受外界（強(qiáng)電磁區(qū)或易受干擾區(qū)）干擾。

優(yōu)缺點(diǎn)

多層線路板的優(yōu)點(diǎn)：組裝密度高、體積小、質(zhì)量輕，因?yàn)楦呙芏妊b配、部件（包括零部件）間的連線減少，從而增加了可靠性；能增加接線層，然后增加設(shè)計(jì)彈性；也可以構(gòu)成電路的阻抗，可形成具有一定的高速傳輸電路，可以設(shè)定電路、電磁屏蔽層，還可安裝金屬芯層滿足特殊熱隔熱等功能與需求；安裝方便、可靠性高。

多層pcb板的缺點(diǎn)（不合格）：成本高、周期長(zhǎng)；需要高可靠性檢驗(yàn)方法。多層印制電路是電子技術(shù)、多功能、高速度、小體積大容量方向的產(chǎn)物。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，特別是大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的廣泛應(yīng)用，多層印制電路密度較高的快速、、高數(shù)改變方向出現(xiàn)細(xì)紋。

PCB板材的Tg值

業(yè)界長(zhǎng)期以來，Tg值是常見的用來劃分FR-4基材的等級(jí)指標(biāo)，通常認(rèn)為Tg值越高，材料的可靠性越高。

比如下圖老wu在南亞上邊截取的關(guān)于FR-4板材的說明：

Tg135℃，板材用途：主機(jī)板、消費(fèi)類電子產(chǎn)品等

Tg180℃，板材用途：CPU主板，DDR3 內(nèi)存基板，IC封裝用基板等等。

基材對(duì)于印刷電路板的作用，就像印刷電路板對(duì)于電子器件的作用一樣重要。按照PCB的基材按性質(zhì)可分為有機(jī)基板和無機(jī)基板兩個(gè)大的體系。

有機(jī)基板由酚醛樹脂浸漬的多層紙層或環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、氰酸酯、BT 樹脂等浸漬的無紡布或玻璃布層組成。這些基板的用途取決于 PCB 應(yīng)用所需的物理特性,如工作溫度、頻率或機(jī)械強(qiáng)度。

無機(jī)基板主要包括陶瓷和金屬材料，如鋁、軟鐵、銅。這些基板的用途通常取決于散熱需要。

我們常用的剛性印制板基板屬于有機(jī)基板，比如FR-4環(huán)氧玻纖布基板，是以環(huán)氧樹脂作粘合劑，以電子級(jí)玻璃纖維布作增強(qiáng)材料的一類基板。

我們看到，F(xiàn)R-4以環(huán)氧樹脂作為粘合劑，樹脂材料有一個(gè)重要特性參數(shù)：玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg（glass transition temperature），指的是材料從一個(gè)相對(duì)剛性或“玻璃”狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐鬃冃曰蜍浕癄顟B(tài)的溫度轉(zhuǎn)變點(diǎn)。

玻璃態(tài)物質(zhì)在玻璃態(tài)和高彈態(tài)之間相互可逆轉(zhuǎn)化的溫度。啥意思？就是說FR-4基板的粘合劑環(huán)氧樹脂若溫度低于Tg，這時(shí)材料處于剛硬的“玻璃態(tài)”。當(dāng)溫度Tg時(shí)，材料會(huì)呈現(xiàn)類似橡膠般柔軟可撓的性質(zhì)。對(duì)！它~變【軟】了~ 圖片



玻璃態(tài)

樹脂材料處于溫度Tg以下的狀態(tài)為堅(jiān)硬的固體即玻璃態(tài)。在外力作用下有一定的變形但變形可逆，即外力消失后，其形變也隨之消失，是大多數(shù)樹脂的使用狀態(tài)。

高彈態(tài)

當(dāng)樹脂受熱溫度超過Tg時(shí)，無定形狀態(tài)的分子鏈開始運(yùn)動(dòng)，樹脂進(jìn)入高彈態(tài)。處于這一狀態(tài)的樹脂類似橡膠狀態(tài)的彈性體，但仍具有可逆的形變性質(zhì)。

注意，溫度超過Tg值后，材料逐漸變軟，是逐漸，而且只要樹脂沒有發(fā)生分解，當(dāng)溫度冷卻到Tg值以下時(shí)，它還是可以變回之前性質(zhì)相同的剛性狀態(tài)。

氮素，有個(gè)Td值，叫熱分解溫度，樹脂類材料被加熱至某一高溫點(diǎn)時(shí)，樹脂體系開始分解。樹脂內(nèi)的化學(xué)鍵開始斷裂并伴隨有揮發(fā)成分溢出，那PCB基材里的樹脂就變少了。Td點(diǎn)指的是這個(gè)過程開始發(fā)生的溫度點(diǎn)。Td通常定義為失去原質(zhì)量5%時(shí)對(duì)應(yīng)的分解溫度點(diǎn)。但這5%對(duì)于多層PCB來說是非常高的了。

我們知道，影響PCB上傳輸線特性阻抗的因素有，線寬，走線與參考平面間距，板材介電常數(shù)等等。而基板材料的樹脂量對(duì)介電特性有很大的影響，而且樹脂揮發(fā)后對(duì)控制走線與參考平面的間距也有影響。

對(duì)于無鉛焊接工藝需要考慮這個(gè)Td值，比如傳統(tǒng)的錫鉛焊接工藝溫度范圍為210~245℃，而無鉛焊接工藝溫度范圍為240~270℃。

下邊兩個(gè)這個(gè)截圖是老wu在建滔官網(wǎng)上下載的兩份板材的參數(shù)表做的對(duì)比，左邊的是FR-4常規(guī)系列板材，右邊是FR-4無鉛板材

常規(guī)FR4 板材 KB-6160 Tg值為135℃，5%質(zhì)量損失Td值為305℃

FR4無鉛板材 KB-6168LE Tg值為 185℃，5%質(zhì)量損失Td值為359℃

我們看到，常規(guī)FR4板材的Td值都在300℃以上，而有鉛焊接工藝溫度范圍在240~270℃，Td值完全滿足哇，為啥還要搞個(gè)無鉛版本呢？

正如老wu上邊所述，5%的樹脂質(zhì)量揮發(fā)率對(duì)于需要控制阻抗的多層PCB來說顯得太大了，對(duì)于錫鉛焊接工藝來說，210~245℃的溫度材料基本不會(huì)出現(xiàn)明顯的熱分解，而無鉛焊接的240~270℃溫度區(qū)間，對(duì)于普通Tg FR-4 基材來說，已經(jīng)開始損失1.5~3%的樹脂質(zhì)量。雖然不到IPC標(biāo)準(zhǔn)所要求的5%，但這損失的樹脂質(zhì)量也不可忽視。同時(shí)，這個(gè)分解水平，還可能會(huì)影響基材長(zhǎng)期的可靠性或?qū)е潞附舆^程中出現(xiàn)分層或空洞的缺陷，特別是需要多次焊接的過程或存在返修加熱的情況。

所以，如果采用無鉛焊接工藝的話，除了考慮Tg值，還要考慮Td值。

基板材料的性能在Tg值以上和在Tg值以下時(shí)差異很大，不過，Tg值一般被描述為一個(gè)非常的溫度值，比如Tg135，并不是說溫度一超過135℃基板就變得軟趴趴，而是當(dāng)溫度接近Tg值開始，材料的物料性能會(huì)開始改變，它是一個(gè)逐步變化的過程。

樹脂體系的Tg值對(duì)材料的性能影響主要有兩個(gè)方面：

熱膨脹的影響

樹脂體系固化時(shí)間

板材受熱膨脹，腦補(bǔ)一下畫面，SMT焊接時(shí)BGA焊盤的間距是不是也就跟著變化了？而且，熱膨脹導(dǎo)致的機(jī)械應(yīng)力，會(huì)對(duì)PCB上的走線和焊盤的連接造成細(xì)微的裂紋，這些裂紋可能在PCB生產(chǎn)完畢后的開/短路測(cè)試時(shí)不會(huì)被發(fā)現(xiàn)，而在SMT等二次加熱后故障就顯現(xiàn)出來了，這往往讓人很懵逼，而糟糕的情況是，SMT加熱時(shí)暗病都沒出現(xiàn)，在產(chǎn)品出去之后，在冷熱交替的使用環(huán)境中，板材的受熱膨脹讓這些細(xì)微的裂紋隨機(jī)性的發(fā)生，造成設(shè)備故障。

基板材料熱性能參數(shù)除了標(biāo)準(zhǔn)Tg、Td值，還有熱膨脹系數(shù)CTE，有X/Y軸方向的CTE也有Z軸方向的CTE。

Z軸的CTE對(duì)PCB的可靠性有很重要的影響。由于鍍覆孔貫穿PCB的Z軸，所以基材中的熱膨脹和收縮會(huì)導(dǎo)致鍍覆孔扭曲和塑性形變，也會(huì)使PCB表面的銅焊盤變形。

而SMT時(shí)，X/Y軸的CTE則變得非常重要。特別是采用芯片級(jí)封裝（CSP）和芯片直接貼裝時(shí)，CTE的重要性更為，同時(shí)，X/Y軸的CTE也會(huì)影響覆銅箔層壓板或PCB的內(nèi)層附著力和抗分層能力。特別是采用無鉛焊接工藝的PCB來說，每一層中的X/Y軸CTE值就顯得尤其重要了。

那么，是不是高Tg值的基材就是好呢？在關(guān)于Tg值的許多討論中，往往認(rèn)為較高的Tg值總是對(duì)基材有利的，但情況也并非總是如此?？梢源_定的是，對(duì)于一種給定的樹脂體系，高Tg值基材在受熱時(shí)的材料高速率膨脹開始時(shí)間要相對(duì)晚一些，而整體膨脹則與材料的種類有很大關(guān)系。低Tg值的基材可能會(huì)比高Tg值的基材表現(xiàn)出更小的整體膨脹，這主要與樹脂本身的CTE值，或者樹脂配方中加入無機(jī)填料 降低了基材的CTE有關(guān)。

同時(shí)還要注意的是，有些低端的FR-4材料，標(biāo)準(zhǔn)Tg值是140℃的基材比標(biāo)準(zhǔn)Tg值是170℃的基材具有更高的熱分解溫度Td值。如上邊老wu所述，Td對(duì)于無鉛焊接來說是一個(gè)很重要的指標(biāo)，一般建議選擇Td數(shù)值較大的，而的FR-4往往同時(shí)具備高的Tg值和高Td值。

此外，高Tg值的基材往往比低Tg值的基材剛性更大且更脆，這往往會(huì)影響PCB制造過程的生產(chǎn)效率，特別是鉆孔工序。

比如某創(chuàng)就發(fā)帖子說明，隨著板子越來越密，過孔與過孔之間的間隙越來越小，對(duì)于材料要求越來越高，為此某創(chuàng)將提供TG=155的中TG板材為多層板收費(fèi)服務(wù)！

為啥多收費(fèi)？

TG=155的板材比TG=135的成本高20%左右,嗯 來料貴了

因?yàn)殂@孔,中TG用新鉆鉆咀效果更佳（一般鉆咀能磨4次），因?yàn)樘?br />
壓合時(shí)間：普通TG=135的只需要壓合110分鐘，而中TG=1 55的壓合150分鐘

為啥要提供中或高Tg板材，板廠那邊說，原因之一是因?yàn)楦呙艿倪^孔，普通TG的過孔間距不能小于12MIL，而中TG不能小于 10MIL，因?yàn)榘宀挠胁ＡР迹阢@孔的時(shí)候會(huì)有一些拉傷，兩個(gè)過孔之間你拉一點(diǎn)我拉一點(diǎn)就形成了燈芯效應(yīng)，而中TG因?yàn)橛?，板材?nèi)的成份不一樣，又加上用新鉆咀能有效的防范燈芯效應(yīng)，后續(xù)對(duì)于難度高的多層板，過孔間間隙太密，某創(chuàng)會(huì)強(qiáng)制客選擇用中TG板材生產(chǎn)！

原因之二是基板的Tg提高了， 印制板的耐熱性、耐潮濕性、耐化學(xué)性、耐穩(wěn)定性等特征都會(huì)提高和改善。TG值越高，板材的耐溫度性能越好，尤其在無鉛噴錫制程中，高Tg應(yīng)用比較多。

這是從板廠的可制造性方面考慮，而如果是PCB裝配采用無鉛焊接工藝的話，還需要綜合考慮玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg、分解溫度Td、熱膨脹系數(shù)CTE、吸水率、分層時(shí)間等等因素。

PCB八層板的疊層

1、由于差的電磁吸收能力和大的電源阻抗導(dǎo)致這種不是一種好的疊層方式。它的結(jié)構(gòu)如下：

1.Signal1元件面、微帶走線層

2.Signal2內(nèi)部微帶走線層，較好的走線層（X方向）

3.Ground

4.Signal3帶狀線走線層，較好的走線層（Y方向）

5.Signal4帶狀線走線層

6.Power

7.Signal5內(nèi)部微帶走線層

8.Signal6微帶走線層

2、是第三種疊層方式的變種，由于增加了參考層，具有較好的EMI性能，各信號(hào)層的特性阻抗可以很好的控制。1.Signal1元件面、微帶走線層，好的走線層

2.Ground地層，較好的電磁波吸收能力

3.Signal2帶狀線走線層，好的走線層

4.Power電源層，與下面的地層構(gòu)成***的電磁吸收

5.Ground地層

6.Signal3帶狀線走線層，好的走線層

7.Power地層，具有較大的電源阻抗

8.Signal4微帶走線層，好的走線層

3、比較好疊層方式，由于多層地參考平面的使用具有非常好的地磁吸收能力。

1.Signal1元件面、微帶走線層，好的走線層

2.Ground地層，較好的電磁波吸收能力

3.Signal2帶狀線走線層，好的走線層

4.Power電源層，與下面的地層構(gòu)成***的電磁吸收

5.Ground地層

6.Signal3帶狀線走線層，好的走線層

7.Ground地層，較好的電磁波吸收能力

8.Signal4微帶走線層，好的走線層

FPC生產(chǎn)中常用的模切輔材，看看有哪些？
生產(chǎn)FPC的工序繁雜，從開料鉆孔到包裝出貨，中間所需要的工序有20多道，在這漫長(zhǎng)的生產(chǎn)過程中，根據(jù)客戶需求，將用到多種輔材。FPC的基材一般為雙面或單面銅箔，這是整個(gè)FPC的基礎(chǔ)，F(xiàn)PC的電氣性能都由它決定。其他輔材只是用來輔助安裝與適應(yīng)使用環(huán)境。主要有下面幾種：
1、FR4-質(zhì)地較硬，有0.15-2.0mm的不同厚度，主要用在FPC焊接處的反面，作為加強(qiáng)，方便焊接穩(wěn)定可靠；

FR-4是一種耐燃材料等級(jí)的代號(hào)，所代表的意思是樹脂材料經(jīng)過燃燒狀態(tài)能夠自行熄滅的一種材料規(guī)格，它不是一種材料名稱，而是一種材料等級(jí)，因此目般電路板所用的FR-4等級(jí)材料就有非常多的種類，但是多數(shù)都是以所謂的四功能(Tera-Function)的環(huán)氧樹脂加上填充劑(Filler)以及玻璃纖維所做出的復(fù)合材料。

2、PI膠帶-質(zhì)地較軟，可彎曲，主要用在金手指區(qū)域的加厚加強(qiáng)，便于插拔；

PI膠帶，全名是聚酰亞胺膠帶。PI膠帶是以聚酰亞胺薄膜為基材，采用進(jìn)口有機(jī)硅壓敏膠粘劑，具有耐高低溫、耐酸堿、耐溶劑、電氣絕緣（H級(jí)）、防輻射等性能。適用于電子線路板波峰焊錫遮蔽、保護(hù)金手指和電器絕緣、馬達(dá)絕緣，以及鋰電池正負(fù)極耳固定。

3、鋼片-質(zhì)地硬，功能與FR4一樣，用于焊接處補(bǔ)強(qiáng)，比FR4美觀，可接地，硬度較FR4高；

鋼片，材料為原裝進(jìn)口不銹鋼經(jīng)熱處理精磨加工制成,具有精密度高、拉力度強(qiáng)、光潔度好、有韌性、不易折斷的特點(diǎn)。

4、TPX阻膠膜-一款耐高溫的樹脂阻擋離型膜，用于線路板壓合工序，經(jīng)的工藝設(shè)計(jì)，可用于阻擋樹脂溢出后埋孔和盲通孔的多次層壓工序上，具有良好的阻膠、塞孔效果。

5、EIM電磁膜-貼于FPC表面，用于屏蔽信號(hào)干擾；

EIM電磁膜是一種通過真空濺射的方法，可以在不同襯底的（PET/PC/玻璃等）基材上鍍屏蔽材料，以極低的電阻實(shí)現(xiàn)EMI電磁干擾屏蔽。

6、導(dǎo)電膠-用于鋼片與FPC的連接壓合，導(dǎo)電，可實(shí)現(xiàn)鋼片接地功能；

導(dǎo)電膠是一種固化或干燥后具有一定導(dǎo)電性的膠粘劑。主要由樹脂基體、導(dǎo)電粒子和分散添加劑、助劑等組成。它可以將多種導(dǎo)電材料連接在一起，使被連接材料間形成電的通路。在電子工業(yè)中,導(dǎo)電膠已成為一種的新材料。

7、3M膠紙-主要用作于0.4mm及以上厚度的FR4與FPC粘貼，以及FPC與客戶產(chǎn)品組裝固定；

FPC輔材的使用，終要根據(jù)客戶的使用環(huán)境與功能要求來決定。

FPC和PCB的誕生和發(fā)展催生了軟硬組合板的新產(chǎn)品。因此，軟硬組合板是將柔性電路板與硬電路板按相關(guān)工藝要求通過壓制等工藝組合而成的具有FPC特性和PCB特性的電路板。我們今天看看應(yīng)用領(lǐng)域
1.手機(jī)-在手機(jī)軟硬件板的應(yīng)用中，常見的有折疊式手機(jī)轉(zhuǎn)折處、攝像頭模塊、鍵盤、射頻模塊等。
2.工業(yè)用途-工業(yè)用途包括用于工業(yè)、軍事和醫(yī)療的軟硬粘合板。大多數(shù)工業(yè)零件要求精度、安全性和無易損性。因此，軟硬板所要求的特性是：高可靠性、、低阻抗損耗、完整的信號(hào)傳輸質(zhì)量和耐久性。然而，由于工藝的高度復(fù)雜性，產(chǎn)量小，單價(jià)相當(dāng)高。
3.汽車-在汽車軟硬板的使用中，通常用于將方向盤上的按鍵連接到主板，車輛視頻系統(tǒng)屏幕與控制面板之間的連接，側(cè)門上音頻或功能鍵的操作連接，倒車?yán)走_(dá)圖像系統(tǒng)傳感器（包括空氣質(zhì)量、溫度和濕度、特殊氣體調(diào)節(jié)等）、車輛通信系統(tǒng)、衛(wèi)星導(dǎo)航、后座控制面板和前端控制器連接板、車輛外部檢測(cè)系統(tǒng)等。
4.消費(fèi)類電子產(chǎn)品——在消費(fèi)類產(chǎn)品中，DSC和DV是軟板和硬板發(fā)展的代表，可分為兩個(gè)主軸：性能和結(jié)構(gòu)。在性能方面，軟板和硬板可以三維連接不同的PCB硬板和組件。因此，在相同線密度下，可以增加PCB的總使用面積，相對(duì)提高其電路承載能力，降低觸點(diǎn)的信號(hào)傳輸極限和裝配誤差率。另一方面，由于軟硬板輕薄，可以彎曲布線，因此對(duì)減小體積和重量有很大幫助。