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多层板PCB 多层pcb板设计

时间:2022-04-29 10:43:59 来源:PCBA 点击:0

多层板PCB 多层pcb板设计

根据电子设备和设备的功能和设计,印刷电路板PCB根据电路层的数量分为单面板、双面板、多层板,多层板层的数量达到十几层。通过高密度互连(High Desity Interconnect;HDIPCB的登场,手机、薄型笔记本电脑、平板电脑、数码相机、车用电子、数码相机等电子产品缩小了主板的设计,能够达成轻量短标,更重要的是可以在电池中留下更多的内部空间,延长装置的续航能力。

HDI高密度相互连接技术与以往印刷电路板的最大差异在于孔形成方式。以前印刷电路板使用机钻孔法,HDI板使用了雷射孔等非机钻孔法。HDI板使用增层法BuildUp)制造,一般来说HDI板基本上采用一次增层,高阶HDI板采用二次或二次以上的增层技术,同时使用电镀填孔、重复孔、激光直接打孔等先进的PCB技术。

HDIPCB可以使手机等产品更薄。

可以用3D打印机制造多层板。

手机产品大幅度采用高密度连接板

高密度连接板的使用被广泛地进行,例如,现在,智能手机内置主机板以HDI板为主,是任意层的高密度连接板Anylayer HDI。任意层高密度连接板HDI的工序与一般的HDI不同,后者是直接贯穿PCB层和层之间的板层,任意层高密度连接板可以省略中间的基材而使产品的厚度更薄。一般来说,如果将1次HDI变更为Any-layer HDI,则能够减少接近4成的体积。

苹果以及非苹果阵营产品已经大量采用了任意层的高密度连接板,主要的诉讼是使产品本身更轻,将有限的内部空间让给电池使用,提高电池的续航能力。

高密度连接多层板已经是市场的趋势,对于台湾的业者来说,拥有高度资金、技术门槛的高次HDI板有助于避免红色供应链的价格竞争,成为台湾PCB工厂扩充的重点,许多台湾的大型PCB业者包括华通、欣兴以及燿华等被积极配置扩充的生产能力多以细线设备为主。

其中,燿华是2015年的10?15亿元在宜兰工厂,每月将生产能力从30万平方米扩大到33万平方米,增长幅度达到10%。欣兴电子于2016年Any Layer HDI制程将生产能力每月从50万平方米扩大到70万平方米。华通重庆富陵工厂也增设了Any Layer HDI制程生产能力设备,华通Any Layer HDI制程生产能力总生产能力在2016年从现在的35万平方米扩大到了至少40万平方米。

由于商业机会明确,自动化和PCB设备厂设备技术也在不断推进,把握着庞大的商业机会。其中,川宝科技从美国引进的直接成像曝光机生产技术完成了在台湾的转移生产。川宝科技原与美商Maskless Lithography合作,获得该技术转移及专利授权方式,导入该直接摄像曝光机在当地生产。

在当前的高阶薄板、细线路PCB生产中,曝光处理舍弃后排曝光而直接进行摄像是必然的倾向。另外,广运机器在高次Any Layer HDI制程PCB设备特别切入。

IC使用基板的类基板HDI技术的导入

在全面引入任意层高密度连接板之后,为了有利于在IC基板技术制造的基板类(substrate-like)HDI中大量导入系统类封装SiP)技术,苹果明年(2017)发售iPhone7S/8被变更。

实际上,苹果致力于移动电话内置SiP子系统模块的发展,iPhone6中内置3个SiP子系统模块,iPhone将7增加到6个SiP子系统模块,iPhone7S/8由于预计移动电话将安装更多SiP子系统模块,从HDI板变更为类基板HDI,加速SiP技术的导入是合理的发展方向。苹果的iPhone7S/8将以往的大HDI板分解为4个小块系统基板HDI,除了导入SiP技术的加速之外,还可以空出更大的空间来增加电池容量。

SiP为了适应技术,类基板HDI的电路板线间距离线宽度作为与HDI板的最大差异点,向细间距(finepitch)方向发展,特别是线间距离线宽度必须缩小到35微米以下。另外,由于线宽的缩小度非常大,所以不需要以往的印刷电路板HDI处理,系统基板HDI必须使用半导体IC基板处理来生产。

3D打印多层板已安装

印刷电路板制造技术日新月异,值得一提的是,利用3D机器的印刷简单印刷电路板并不少见,SolidWorks World在2016大会上,以色列Nano Dimension公司通过特殊的纳米级导电材料,发售了世界上第一个可印刷专业多层电路板的3D印刷机DragonFly2020。

Nano Dimension根据该公司共同创立者Simon Fried,在世界上第一个可印刷多层电路板的3D印刷机上,可以支持电路板的贯通孔Through Hole的设计,遇到贯通孔时电路板材料没有喷射,制作完成电路板,也可以像一般电路板那样焊接电子部件。这个机器几个小时就可以印刷到4楼,甚至10楼电路板。

Simon Fried还指出,列印多层电路板的重要关键是Nano Dimension独特的纳米级银质导电材料AgCite,可以喷射出极细微的银质墨滴,将平面和立体电子线路列印。DragonFly2020采用喷墨技术,具有两个喷墨头,通过吐出导电材料和绝缘材料,层叠层叠层叠,印刷包括平面和立体线路多层电路板。但是,现在Nano Dimension的印刷技术只达到90Micron线宽,因为银导电材质的成本高,所以只适用于电路板打样和小量生产。

线路复杂,验证难度增加

HDI板因为与以往多层板不同,所以各种性能的测试和验证要件也不同。关于HDI板,HDI板的厚度变薄,由于无铅化的进展,耐热性也有很大的课题,HDI的可靠性对耐热性能的要求也提高了。

耐热性是PCB焊接中产生的抵抗热机械应力的能力,因为HDI板的层结构与通常的多层贯通孔PCB板不同,HDI板的耐热性能与通常的多层贯通孔PCB板相比不同,一次HDI板的耐热性能缺陷主要是与爆板层状HDI板爆炸板发生概率最大的区域是密集嵌入孔的上方和大铜面的下方区域,这是HDI试验中必须特别注意的点。

总的来说,包括HDI在内,多层板的线路变得复杂,随着电路基板的尺寸变小,过程的复杂度增加,成品的验证的困难度大幅提高,为了避免有问题的基板,提高电子产品的制造品质需要与高次试验设备组合进行各电气检查。

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