114月 2019

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PCB设计制造行业内黑话(一)

Test Coupon: 俗称阻抗条

Test Coupon,是用来以 TDR (Time Domain Reflectometer 时域反射计) 来测量所生产的 PCB 的特性阻抗是否满足设计的要求,一般要控制的阻抗有单端线和差分对两种情况,所以 test coupon 上的走线线宽和线距(有差分对时)要与所要控制的线一样,最重要的是测量时接地点的位置。为了减少接地引线(ground lead) 的电感值,TDR 探棒(probe)接地的地方通常非常接近量信号的地方(probe tip),所以 test coupon 上量测信号的点跟接地点的距离和方式要符合所用的探棒的规格。

金手指

这里的金手指当然不是指加藤鹰啦,金手指(Gold Finger,或称Edge Connector)设计的目的,是用来与连接器(Connector)弹片之间的连接进行压迫接触而导电互连.之所以选择金是因为它优越的导电性及抗氧化性.你电脑里头的内存条或者显卡版本那一排金灿灿的东西就是金手指了。

那问题来了,金手指上的金是黄金吗?老wu觉得应该是金的,但不是纯金。为啥?应为纯金的硬度不够,我们看古装剧里,那些为了验证金元宝是不是真金的,都会用大门牙去咬一下看看有没有牙印,老wu不知道这是不是神编剧在鬼扯,但金手指要应付经常性的插拔动作,所以相对于纯金这种“软金”,金手指一般是电镀“硬金”,这里的硬金是电镀合金(也就是Au及其他的金属的合金),所以硬度会比较硬。

硬金,软金

硬金:Hard Gold;软金 soft Gold

电镀软金是以电镀的方式析出镍金在电路板上,它的厚度控制较具弹性。一般则用于COB(Chip On Board)上面打铝线用,或是手机按键的接触面,而用金手指或其它适配卡、内存所用的电镀金多数为硬金,因为必须耐磨。

想了解硬金及软金的由来,最好先稍微了解一下电镀金的流程。姑且不谈前面的酸洗过程,电镀的目基本上就是要将「金」电镀于电路板的铜皮上,但是「金」与「铜」直接接触的话会有电子迁移扩散的物理反应(电位差的关系),所以必须先电镀一层「镍」当作阻隔层,然后再把金电镀到镍的上面,所以我们一般所谓的电镀金,其实际名称应该叫做「电镀镍金」。

而硬金及软金的区别,则是最后镀上去的这层金的成份,镀金的时候可以选择电镀纯金或是合金,因为纯金的硬度比较软,所以也就称之为「软金」。因为「金」可以和「铝」形成良好的合金,所以COB在打铝线的时候就会特别要求这层纯金的厚度。

另外,如果选择电镀金镍合金或是金钴合金,因为合金会比纯金来得硬,所以也就称之为「硬金」。

通孔:Plating Through Hole 简称 PTH

电路板不同层中导电图形之间的铜箔线路就是用这种孔导通或连接起来的,但却不能插装组件引腿或者其他增强材料的镀铜孔。印制电路板(PCB)是由许多的铜箔层堆叠累积形成的。铜箔层彼此之间不能互通是因为每层铜箔之间都铺上了一层绝缘层,所以他们之间需要靠导通孔(via)来进行讯号链接,因此就有了中文导通孔的称号。

通孔也是最简单的一种孔,因为制作的时候只要使用钻头或激光直接把电路板做全钻孔就可以了,费用也就相对较便宜。可是相对的,有些电路层并不需要连接这些通孔,但过孔却是全板贯通,这样就会形成浪费,特别是对于高密度HDI板的设计,电路板寸土寸金。所以通孔虽然便宜,但有时候会多用掉一些PCB的空间。

盲孔:Blind Via Hole(BVH)

将PCB的最外层电路与邻近内层以电镀孔连接,因为看不到对面,所以称为「盲孔」。为了增加PCB电路层的空间利用,应运而生「盲孔」工艺。

盲孔位于电路板的顶层和底层表面,具有一定的深度,用于表层线路同下面内层线路的连接,孔的深度一般有规定的比率(孔径)。这种制作方式需要特别注意,钻孔深度一定要恰到好处,不注意的话会造成孔内电镀困难。因此也很少有工厂会采用这种制作方式。其实让事先需要连通的电路层在个别电路层的时候先钻好孔,最后再黏合起来也是可以的,但需要较为精密的定位和对位装置。

埋孔:Buried Via Hole (BVH)

埋孔,就是印制电路板(PCB)内部任意电路层间的连接,但没有与外层导通,即没有延伸到电路板表面的导通孔的意思。

这个制作过程不能通过电路板黏合后再进行钻孔的方式达成,必须要在个别电路层的时候就进行钻孔操作,先局部黏合内层之后进行电镀处理,最后全部黏合。由于操作过程比原来的导通孔和盲孔更费劲,所以价格也是最贵的。这个制作过程通常只用于高密度的电路板,增加其他电路层的空间利用率。

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