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单面、双面电路板和多层电路板的区别有哪些

2017-06-28
类别:行业趋势
eye 500
文章创建人 拍明
       单面印刷电路板是1950年代初期随着电晶体的出现,以美国为中心发展出来的产品,当时主要制作方法以铜箔直接蚀刻方法为主流。19531955年,日本利用进口铜箔首次作成纸质酚醛铜箔基板,并大量应用在收音机方面。1956年,日本电路板专业厂商出现后,单面板的制造技术随即急速进展。

在材料方面,早期以纸质酚醛铜箔基板为主,但因当时酚醛材质电气绝缘性低、焊接耐热性差、扭曲等因素,陆续有纸质环气树脂、玻纤环氧树脂等材质被开发,目前消费性电子机器所需的单面板,几乎采用纸质酚醛基材板。

单面板的特点:

单面板就是在最基本的PCB上,零件集中在其中一面,导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面,所以我们就称这种PCB叫做单面板(Single-sided)。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制(因为只有一面,布线间不能交叉而必须绕独自的路径),所以只有早期的电路才使用这类的板子;

单面板的布线图以网路印刷(Screen Printing)为主,亦即在铜表面印上阻剂,经蚀刻后再以防焊阻印上记号,最后再以冲孔加工方式完成零件导孔及外形。此外,部份少量多样生产的产品,则采用感光阻剂形成图样的照相法。

双面电路板-Double-sided circuit board

双面板(Double-Sided Boards)的两面都有布线。不过要用上两面的导线,必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的「桥梁」叫做导孔(via)。导孔是在PCB上,充满或涂上金属的小洞,它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍,而且因为布线可以互相交错(可以绕到另一面),它更适合用在比单面板更复杂的电路上。

严格意义上来说双面板是电路板中很重要的一种PCB板,他的用途是很大的,看一板PCB板是不是双面板也很简单,相信朋友们对单面板的认识是完全可以把握的了,双面板就是单面板的延伸,意思是单面板的线路不够用从而转到反面的,双面板还有重要的特征就是有导通孔。简单点说就是双面走线,正反两面都有线路!一句慨括就是:双面走线的板就是双面板!有的朋友就要问了比如一块板双面走线,但是只有一面有电子零件,这样的板到底是双面板还是单面板呢?答案是明显的,这样的板就是双面板,只是在双面板的板材上装上了零件而已。

单面、双面电路板和多层电路板的区别有哪些.jpg

多层电路板简单区分

线路板按布线面的多少来决定工艺难度和加工价格,普通线路板分单面走线和双面走线,俗称单面板和双面板,但是高端的电子产品,因产品空间设计因素制约,除表面布线外,内部可以叠加多层线路,生产过程中,制作好每一层线路后,再通过光学设备定位,压合,让多层线路叠加在一片线路板中。俗称多层线路板。凡是大于或等于2层的线路板,都可以称之为多层线路板。多层线路板又可分为,多层硬性线路板,多层软硬线路板,多层软硬结合线路板。

多层电路板的诞生

由于集成电路封装密度的增加,导致了互连线的高度集中,这使得多基板的使用成为必需。在印制电路的版面布局中,出现了不可预见的设计问题,如噪声、杂散电容、串扰等。所以,印制电路板设计必须致力于使信号线长度最小以及避免平行路线等。

显然,在单面板中,甚至是双面板中,由于可以实现的交叉数量有限,这些需求都不能得到满意的答案。在大量互连和交叉需求的情况下,电路板要达到一个满意的性能,就必须将板层扩大到两层以上,因而出现了多层电路板。

因此制造多层电路板的初衷是为复杂的和/或对噪声敏感的电子电路选择合适的布线路径提供更多的自由度。多层电路板至少有三层导电层,其中两层在外表面,而剩下的一层被合成在绝缘板内。它们之间的电气连接通常是通过电路板横断面上的镀通孔实现的。除非另行说明,多层印制电路板和双面板一样,一般是镀通孔板。

多基板是将两层或更多的电路彼此堆叠在一起制造而成的,它们之间具有可靠的预先设定好的相互连接。由于在所有的层被碾压在一起之前,已经完成了钻孔和电镀,这个技术从一开始就违反了传统的制作过程。最里面的两层由传统的双面板组成,而外层则不同,它们是由独立的单面板构成的。在碾压之前,内基板将被钻孔、通孔电镀、图形转移、显影以及蚀刻。被钻孔的外层是信号层,它是通过在通孔的内侧边缘形成均衡的铜的圆环这样一种方式被镀通的。随后将各个层碾压在一起形成多基板,该多基板可使用波峰焊接进行(元器件间的)相互连接。

碾压可能是在液压机或在超压力舱(高压釜)中完成的。在液压机中,准备好的材料(用于压力堆叠)被放在冷的或预热的压力下(高玻璃转换温度的材料置于170-180℃的温度中)。玻璃转换温度是无定形的聚合体(树脂)或部分的晶体状聚合物的无定形区域从一种坚硬的、相当脆的状态变化成一种粘性的、橡胶态的温度。

多基板投入使用是在专业的电子装备(计算机、军事设备)中,特别是在重量和体积超负荷的情况下。然而这只能是用多基板的成本增加来换取空间的增大和重量的减轻。在高速电路中,多基板也是非常有用的,它们可以为印制电路板的设计者提供多于两层的板面来布设导线,并提供大的接地和电源区域。

高科技发展,人们需要性能高、体积小、功能多的电子产品,促使印制线路板制造也向轻、薄、短、小发展,有限空间,实现更多功能,布线密度变大,孔径更小。自1995 年至2005 年间,机械钻孔批量能力最小孔径从原来0.4mm 下降到0.2mm,甚至更小。金属化孔孔径也越来越小。层与层间互连所依赖的金属化孔,质量直接关系印制板可靠性。

流程中化学镀

薄铜 --> 电镀薄铜这两道工序可用化学镀厚铜一道工序替代,两者各有优缺点。图形电镀--蚀刻法制双面孔金属化板是六、七十年代的典型工艺。八十年代中裸铜覆阻焊膜工艺(SMOBC)逐渐发展起来,特别在精密双面板制造中已成为主流工艺。

2SMOBC工艺

SMOBC板的主要优点是解决了细线条之间的焊料桥接短路现象,同时由于铅锡比例恒定,比热熔板有更好的可焊性和储藏性。

制造SMOBC板的方法很多,有标准图形电镀减去法再退铅锡的SMOBC工艺;用镀锡或浸锡等代替电镀铅锡的减去法图形电镀SMOBC工艺;堵孔或掩蔽孔法SMOBC工艺;加成法SMOBC工艺等。下面主要介绍图形电镀法再退铅锡的SMOBC工艺和堵孔法SMOBC工艺流程。

图形电镀法再退铅锡的SMOBC工艺法相似于图形电镀法工艺。只在蚀刻后发生变化。

双面覆铜箔板 --> 按图形电镀法工艺到蚀刻工序 --> 退铅锡 --> 检查 --> 清洗 --> 阻焊图形 --> 插头镀镍镀金 --> 插头贴胶带 --> 热风整平 --> 清洗 --> 网印标记符号 --> 外形加工 --> 清洗干燥 --> 成品检验 --> 包装 --> 成品。

3、堵孔法主要工艺流程如下:

双面覆箔板 --> 钻孔 --> 化学镀铜 --> 整板电镀铜 --> 堵孔 --> 网印成像(正像) --> 蚀刻 --> 去网印料、去堵孔料 --> 清洗 --> 阻焊图形 --> 插头镀镍、镀金 --> 插头贴胶带 --> 热风整平 --> 下面工序与上相同至成品。

此工艺的工艺步骤较简单、关键是堵孔和洗净堵孔的油墨。

在堵孔法工艺中如果不采用堵孔油墨堵孔和网印成像,而使用一种特殊的掩蔽型干膜来掩盖孔,再曝光制成正像图形,这就是掩蔽孔工艺。它与堵孔法相比,不再存在洗净孔内油墨的难题,但对掩蔽干膜有较高的要求。

SMOBC工艺的基础是先制出裸铜孔金属化双面板,再应用热风整平工艺

孔化机理

钻头在敷铜板上先打孔,再经过化学沉铜,电镀铜形成镀通孔。二者对孔金属化起着至关重要的作用。

1、化学沉铜机理:

在双面和多层印制板制造过程中,都需要对不导电的裸孔进行金属化,亦即实施化学沉铜使其成为导体。化学沉铜溶液是一种催化式的氧化/还原反应体系。在AgPbAuCu 等金属粒子催化作用下,沉积出铜来。

2、电镀铜机理:

电镀定义是利用电源,在溶液中将带正电的金属离子,推送到位在阴极的导体表面形成镀层。电镀铜是一种氧化/还原反应,溶液中的铜金属阳极将其表面的铜金属氧化,而成为铜离子。另一方面在阴极上则产生还原反应,而令铜离子沉积成为铜金属。两者皆通过药水交换,化学作用达到孔化目的,交换效果好坏直接影响孔化质量。

杂物塞孔

在长期生产控制过程中,我们发现当孔径达到0.15-0.3mm,其塞孔的比例递增30%

1、孔形成过程中的塞孔问题:

印制板加工时,对0.15-0.3mm 的小孔,多数仍采用机械钻孔流程。在长期检查中,我们发现钻孔时,残留在孔里杂质

以下为钻孔塞孔的主要原因:

当小孔出现塞孔时,由于孔径偏小,沉铜前高压水洗、化学清洗难以把小孔里面的杂物去除,阻挡化学沉铜过程中药水在孔里的交换,使化学沉铜失去作用。

钻孔时根据叠层厚度选用合适钻嘴、垫板,保持基板清洁,不重复使用垫板,有效的吸尘效果(采用独立的吸尘控制系统)是解决塞孔必须考虑的因素。

双面板是中间一层介质,两面都是走线层。多层板就是多层走线层,每两层之间是介质层,介质层可以做的很薄。多层电路板至少有三层导电层,其中两层在外表面,而剩下的一层被合成在绝缘板内。它们之间的电气连接通常是通过电路板横断面上的镀通孔实现的。

多层电路板的简单区分

线路板[2] 按布线面的多少来决定工艺难度和加工价格,普通线路板分单面走线和双面走线,俗称单面板和双面板,但是高端的电子产品,因产品空间设计因素制约,除表面布线外,内部可以叠加多层线路,生产过程中,制作好每一层线路后,再通过光学设备定位,压合,让多层线路叠加在一片线路板中。俗称多层线路板。凡是大于或等于2层的线路板,都可以称之为多层线路板。多层线路板又可分为,多层硬性线路板,多层软硬线路板,多层软硬结合线路板。

多层线路板,软硬结合板,kingwingpcb

多层电路板的诞生

由于集成电路封装密度的增加,导致了互连线的高度集中,这使得多基板的使用成为必 需。在印制电路的版面布局中,出现了不可预见的设计问题,如噪声、杂散电容、串扰等。所以,印制电路板设计必须致力于使信号线长度最小以及避免平行路线等。显然,在单面板中,甚至是双面板中,由于可以实现的交叉数量有限,这些需求都不能得到满意的答案。在大量互连和交叉需求的情况下,电路板要达到一个满意的性能,就必须将板层扩大到两层以上,因而出现了多层电路板。因此制造多层电路板的初衷是为复杂的和/或对噪声敏感的电子电路选择合适的布线路径提供更多的自由度。 多层电路板至少有三层导电层,其中两层在外表面,而剩下的一层被合成在绝缘板内。它们之间的电气连接通常是通过电路板横断面上的镀通孔实现的。除非另行说明,多层印制电路板和双面板一样,一般是镀通孔板。

多基板是将两层或更多的电路彼此堆叠在一起制造而成的,它们之间具有可靠的预先设定好的相互连接。由于在所有的层被碾压在一起之前,已经完成了钻孔和电镀,这个技术从一开始就违反了传统的制作过程。最里面的两层由传统的双面板组成,而外层则不同,它们是由独立的单面板构成的。在碾压之前,内基板将被钻孔、通孔电镀、图形转移、显影以及蚀刻。被钻孔的外层是信号层,它是通过在通孔的内侧边缘形成均衡的铜的圆环这样一种方式被镀通的。随后将各个层碾压在一起形成多基板,该多基板可使用波峰焊接进行(元器件间的)相互连接。

碾压可能是在液压机或在超压力舱(高压釜)中完成的。在液压机中,准备好的材料(用于压力堆叠)被放在冷的或预热的压力下(高玻璃转换温度的材料置于170-180 ℃的温度中)。玻璃转换温度是无定形的聚合体(树脂)或部分的晶体状聚合物的无定形区域从一种坚硬的、相当脆的状态变化成一种粘性的、橡胶态的温度。

多基板投入使用是在专业的电子装备(计算机、军事设备)中,特别是在重量和体积超负荷的情况下。然而这只能是用多基板的成本增加来换取空间的增大和重量的减轻。在高速电路中,多基板也是非常有用的,它们可以为印制电路板的设计者提供多于两层的板面来布设导线,并提供大的接地和电源区域。

电路板主要有单层和双层,以及多层电路板,最常用的是单层和双层电路板,而超过三层以上的则称为多层电路板。针对不同行业领域的应用,其形状、大小、颜色、型号、层数等都有不同的要求,下面我们一起来看看单面、双面与多面电路板之间的区别吧。

单面、双面电路板和多层电路板在层数上的区别:

其所说简单点就是单面布线、双面布线、和多层布线的区别。

1、单面板:一层介质,一面布线、一面地;

2、双面板:一层介质,双面布线;

3、多层板:通常最少4层,多层介质,多层布线。

单面、双面电路板和多层电路板在结构上的区别:

所谓的单面和双面中的面就是铜的层数不同。双面是板子两面都有铜,可以通过过孔导通起到连接作用。而单面只有一层铜,只能做简单的线路,所做的孔也只能用来插件不能导通。

1、单面印制线路板通常是采用单面覆铜箔层压板,用网版印刷法或光致成像法在铜表面制作搞蚀线路图形,经化学蚀刻去除多余的铜箔而形成导体图形。

2、双面印制线路板有上下两层导体图形,上下导通孔是靠贵穿孔连通。在印制电路板加工中将贵穿孔的孔壁镀上铜层使上下层导通,双面印制线路板通常是采用双面覆铜箔层压板,用网版印刷法或光致成像法在铜表面制作抗蚀线路图形,经化学蚀刻去除多余的铜箔而形成导体图形。

3、多层印制线路板的导体图形有三层或三层以上,导体层有内层与外层之分。内层是完全夹在多层板内部的导体图形;外层是多层板表面的导体图形。一般生产时先加工内层导体图形,压制后加工孔与外层导体图形,内外层之间是靠金属化孔连通。

单面和双面电路板的制作流程都基本相似,结构和制作都相对简单,而多层电路板就不同了,对结构设计和工艺制作等的要求都是很高的,越高的层数难度更高。

 


责任编辑:Davia

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