【正文】 各種涂、鍍層性能對比 序號 鍍層名稱 主要優(yōu)點 主要缺點 1 HASL/ SnPb 可焊性優(yōu)良，成本低 含鉛量大，共平面差 2 HASL/無鉛焊料 可焊性好，無鉛，成本稍高 焊點灰暗、共面性不如錫鉛合金 3 OSP/Cu 一次可焊性和共平面性好， 成本低 高溫和多次焊接可焊性下降 4 化學鍍鎳金 （ ENIG） 可焊性優(yōu)良，共平面性好， 接觸電阻低 長期儲存可焊性下降，易產生黑盤 5 電鍍 Au/Ni 抗氧化，可焊性優(yōu)良， 共平面性好，接觸電阻低， 適用于接觸點（金手指） 不適于錫焊，易產生金脆，成本高，只適于壓焊（熱壓焊或超聲焊） 6 浸銀 （ I－ Ag） 平面性好，新板可焊性好， 接觸電阻低 在大氣中易變色，易產生銅遷移可焊下降 7 浸錫（ ISn） 新板可焊性優(yōu)良，平面性好 。在大氣條件下易變色，儲存期相對較短。 6）浸銀（ Immersion silver 簡稱 I –Ag）： 新鍍層可焊性好、共平面性好，接觸電阻低，可以經(jīng)受 3～ 4次再流焊循環(huán)。但是過薄的金層孔隙率大，長期儲存底層氧化可焊性下降 ,嚴重時焊點會出現(xiàn)“黑盤”，影響焊接的可靠性。 還原法鍍層是在 ENIG法的金層上再用還原劑還原鍍金，鍍層可以更厚一些（ ≥)。 微波導線上應鍍軟金厚度一般為 1～ 2181。金鍍層厚度一般 ≤ 。 5）化學鍍金 / 鎳： 用化學方法在印制板的銅層上先鍍鎳，然后再用化學還原法或置換法鍍金（置換法鍍金 /鎳又稱ENIG)。 用于錫焊接的金層厚度一般應小于 ，并且是純金（軟金）。m； 4）電鍍金 /鎳： 在印制板的銅層上鍍一層低應力鎳作底層，再在鎳上鍍金，該鍍層的特點是： 防氧化性、耐磨性好，接觸電阻小，用于印制插頭或印制接觸點（鍍硬金），金層厚度 ≥，鎳層厚度為 5~7181。m ； ( 2級板為 20μm；低板厚孔徑比的盲孔為 12μm；埋孔芯板 1級板 13μm， 3級板15μm) 2）錫鉛合金： 需要熱熔，可焊性好，對印制導線有電化學保護作用，鍍層厚度為 7～ 11181。目前已開發(fā)出第 6代產品，可以耐 3次以上焊接 。其涂層薄、平面性好，能防止焊盤氧化利于焊接，在焊接溫度下涂層自行分解。 不同敷形涂層的厚度 涂層類型 名稱 參考厚度 AR 丙烯酸樹脂 ～ ER 環(huán)氧樹脂 ～ UR 聚氨酯樹脂 ～ SR 硅樹脂 ～ XY 對二甲苯樹脂 ～ 高頻涂料 改性聚丁二烯 按產品要求 3）有機防氧化可焊性保焊劑 OSP（ Organic Solder bility Preservatives）： 保焊劑是咪唑類化合物，它的有機分子與清潔的銅表面形成鰲合物膜，保護銅不被氧化。 3)敷形涂層： 用于印制板組裝件起三防作用（微波電路一般不采用敷形涂層），延長板的使用壽命。 RA型活性最強 ,用于可焊性差的板 ,該助焊劑含有鹵素，清洗不凈對導線有腐蝕， 3級印制板一般不允許采用。 有機涂層主要有：助焊劑、 阻焊劑和敷形涂層（包括丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、硅樹脂、聚胺酯樹脂和二甲苯等）。 提高對基材及導電圖形的防護能力，延長板的使用壽命。 圖 8－ 2 焊盤連接處的“縮徑”（防熱過孔） 過孔 印制板表面涂、鍍層 、鍍層的分類和用途 1）印制板表面涂（鍍）層分類： 有機涂層和金屬鍍層兩大類。采用無鉛焊料時更應考慮焊盤的熱容量，盡量減少焊接熱量的散失。 鉆孔前 鉆孔后 圖 8－ 1地、電面和大導電面積上的隔熱環(huán) 電連接通道 隔熱環(huán) 8)印制板的表面焊盤對同一元器件焊盤組的焊盤面積尺寸應一致，保持其熱容量的一致。隔熱電氣連接線總寬度為散熱區(qū)直徑的60%?；蛘呃脽峁芗夹g給元器件體散熱。 5）選擇阻燃或耐熱型的板材（根據(jù)不同耐溫需要可選 FR FR5 、 GPY或覆銅箔 BT樹脂基材）；對于采用無鉛焊料的板應選用耐溫高、熱膨脹系數(shù)低的基材（ Tg、 CTE、 Td 、 t288）。 3）發(fā)熱量大的元器件不貼板安裝，或外加散熱器并采取強制冷卻措施。 ： 1）印制板上功率元件（如果有接地或貼板安裝要求）應加大接地面銅箔面積或厚度。 3）根據(jù)安裝、焊接時的工藝要求，考慮焊盤圖形設計和基材的耐焊性（ t288和 Td ） 4)根據(jù)元器件發(fā)熱量的大小，采取適當?shù)纳岽胧?。在設計之前應對印制板上的功率和熱量的分布狀態(tài)及邊界條件建模進行熱分析，必要時以試驗來確定，以便有針對性地進行設計和采取散熱措施。 隨著高速印制板上元器件組裝密度的提高，單位面積上的功率加大，產生的熱量是可觀的，若不能及時有效地散熱，將會影響電路的工作參數(shù)，甚至熱量過大會使元器件失效或 PCB基板變形。 6）地、電層的完整性 地、電層的分割溝槽少，加工質量缺陷少（針眼、凹坑、厚度不均等）可以減少信號傳輸過程阻抗的不均勻性，信號線不用跨越溝槽，可提高信號質量。 從上分析可以得出：過孔越小寄生電容也小，有利于高速信號傳輸；過孔的長度越短，寄生電感小，等效阻抗小，有利于高速電路傳輸。 孔的寄生電感為： L＝ (ln4h/d＋ 1) 式中： L—過孔的電感， nH； h—過孔的長度， mil； d—過孔的直徑， mil。 則通過上式計算出 C=。 5）過孔的寄生電容： 過孔對地的寄生電容會延長信號的上升時間， 降低電路的速度。布局布線時，應按著一定的規(guī)則，巧妙的利用印制板的特點，盡量減少和減低信號傳輸效應的影響。選材時應按電路特性需要選擇合適的材料。 應根據(jù)電路特性通盤考慮。 7. PCB對高速信號完整性的影響 PCB與信號完整性的關系 PCB是高速電路和元器件的載體， PCB的電氣特性和導線的傳輸特性，構成電路的一部分，隨著電路工作頻率的提高，一定會遇到信號完整性的問題，因而印制板對高速信號的完整性（ SI）有重要影響，電路設計得再完好，而印制板設計不合理，高速信號完整性也難于保證。 。它的形狀與尺寸應與安裝件的尺寸相匹配，原則上可以是任意的，但是應滿足加工工藝要求，并且盡量減少異形槽、孔，以方便加工、降低成本。 工藝導線： 在每個接觸片的頂端引出 線在靠近板的邊線外側用 ，作為匯總的工藝導線，為生產中插頭接觸片電鍍金 /鎳時使用。雙面印制插頭，正反兩面接觸片的相對 位置，應與相匹配的插座的對應簧片位置及公差相一致。印制插頭是通過印制板上的接觸片與連接插座對外連接的一種方式，其插頭接觸片的設計，應根據(jù)與其相配合的插座的相關尺寸及公差和裝配要求進行設計。SMT用連接盤形狀如下： 電阻、電容元件 SOP/SOJ QFP BGA 圖 66 焊盤圖形的形狀 接插區(qū)和印制插頭 接插區(qū)：印制與外部連接器連接的區(qū)域為接插區(qū)，該區(qū)域在布局時，盡量靠近工作頻率較高的區(qū)域，以減少高速信號進入印制板 I/O端的走線距離，可以降低輻射和電磁干擾。 3級板表面層最小焊盤直徑至少應比孔徑大。它是隨著工藝的改進和發(fā)展而變化。 （見圖 66） 連接盤與孔匹配關系的最低要求應按下式計算： 連接盤最小直徑 D＝ d ＋ 2R＋ C 式中： d—成品孔的最大直徑， mm； R —最小環(huán)寬要求， mm； C —印制板加工的標準工藝允差，（一般為～ ）。 片式電阻、電容焊盤：一般為長方形或方形； QFP器件：一般其節(jié)距與器件相同的長方形焊盤； BGA類的器件：節(jié)距與器件的球形接線端子相同而直徑略小于（約小 10％）器件附連的焊料球直徑的圓形焊盤。 BGA器件的焊盤是圓的并與元器件的引腳位置相匹配，具體的形狀、尺寸隨元器件的型號不同而異，同一元器件的焊盤尺寸應一致，防止因焊盤的熱容量不一致而影響再流焊質量。表層的焊盤面積應稍大些有利于焊接，其形狀一般也是圓形的，也有采用切割圓形、矩形、正方形或卵圓形等，根據(jù)布線的密度來確定。其排布形式見下圖（未布線局部圖） 圖 6－ 7導熱孔排布形式 散熱孔 連接盤： 印制板上的連接盤 (Land)，用于表層進行焊接的稱為焊盤。 導通孔的三種類型：通孔、埋孔和盲孔 ,其中埋孔和盲孔孔徑更小，通常采用激光或等離子體技術加工。 SMT板布線密度較高，允許將過孔設置在器件下面，但是必須用阻焊劑覆蓋或封堵孔。其孔徑的大小和孔位由布線空間大小酌情調整，不作嚴格規(guī)定，為了提高布線密度一般其孔徑設計得比元件孔小，但是最小板厚度與孔徑的比一般不大于 5： 1，過大的比例在孔金屬化時，工藝難度加大成本上升，如需要較大的厚、徑比，應與制造方協(xié)商。 隔離孔之間應保持一定距離不能使相鄰的隔離環(huán)相切，以免上層傳輸線通過兩金屬化孔之間時造成阻抗的不連續(xù)，引起信號失真。此類孔的孔直徑一般是指金屬化后的鍍覆孔的直徑?？着c孔的邊緣及孔邊緣到板邊緣的距離應大于板的厚度，以保證孔壁的機械強度。各類孔的設計要求不同 ,尤其是高速電路印制板上的過孔，對電路特性有明顯的影響。當頻率為 150MHz時，該 100mm的走線就可以作為一個有效的輻射體。 譬如，同是一條 10cm的走線具有 R=57mΩ,電感率 8nH/cm。因此，在 EMC領域設計電長走線應遠離該頻率對應波長的 1/4 λ 的長度。所以，從電磁兼容角度，還要在頻域范圍考慮走線長度。所以一定要盡量使電長走線小于 Lmax的值。 2W W s w S≥工藝極限；當 S=3h時反射阻抗最小 印制導線的走線長度 走線長度影響布線的密度、平行導線間的絕緣電阻、信號的傳輸延時和電磁兼容等問題，在低頻、低速電路走線長度主要考慮布線密度和平行線間的絕緣電阻，布線雖然也是希望走短線但并不嚴格。最小導線電氣間距應滿足耐電壓要求。 設計時考慮導線的間距，使用電壓必須大于最小電氣間距，尤其是設計表面導線的間距，盡量保持較大的間距。 在設計低氣壓條件下工作的印制板時，應注意這一特性。 2) 導線間耐電壓 印制導線之間的耐電壓值，與板基材的絕緣介質 種類、導線間距、導線邊緣的齊整性、表面污染程度、表面涂覆層、布線情況和周圍環(huán)境條件等因素有關。 內層絕緣電阻也可以用以上公式估算；層間絕緣電阻是絕緣層的體積電阻，它受外界條件影響小，主要受材料絕緣電阻和介質層厚度影響。 兩相鄰導線間的絕緣電阻要求嚴格時，可采用下列 公式來估算： Ris＝ 160Rmat［ W/L］ 式中： W—導線間距， mm ； Ris—導線之間預計的最小絕緣電阻 MΩ； Rmat—規(guī)定溫度下基材的最小絕緣電阻， MΩ； L—導線平行段長度， mm 。 一般絕緣電阻和耐電壓要求越高，其導線間距就應適當加寬。 印制導線間距 印制導線的間距，由導線之間的絕緣電阻、耐電壓要求、電磁兼容考慮、基材的特性和加工的極限決定。 導線的尺寸精度取決于導電圖形的設計精度、生產底版的精度、制造工藝（成像、鍍覆、蝕刻的方法和質量）及導體厚度的均勻性等因素，所以只規(guī)定最小導線寬度。導線寬度與載流能力見圖 6－ 1 ，從可制造性和可靠性考慮一般印制板的導線最寬度不小于 （ 3級板 ≥）可以承載 。 對器件節(jié)距更小的印制板，可以用網(wǎng)印器件外形并作引腳的位號標志。參考基準設置在板內或板外由設計者決定，并且標出印制板的邊緣到基準線的尺寸和公差。 為在制造和檢查導電圖形時定位用，建議使用參考基準。 為了確定孔和導電圖形的位置，應采用 GB1360 （印制電路坐標網(wǎng)格）規(guī)定的網(wǎng)格系統(tǒng)，基本格子為 ，輔助格子為 和 或者更小。 撓性板厚度：用其撓曲功能的板，應選擇較薄的基材，有利于撓曲。 多層板中間層的絕緣材料厚度 應根據(jù)其電氣性能要求（耐壓、絕緣電阻、特性阻抗的要求）來決定；在兩相鄰導電層之間，一般至少應有 （ HDI板層間厚度 ≥），并且其粘結片不少于兩片，在所有的粘結層中最好使用同一種厚度的粘結片。 印制板的總厚度： 應根據(jù)