高密度電路板的發展與應用
印刷電路板將金屬層建立在獨立的線路層上,因此層間的從向連接是不可或缺的。為了要達到層間連接的目的,必須使用錯孔的方法形成通路并在孔壁上作出可靠的導體,才能完成電力或訊號的連結。自從通孔電鍍被提出后,幾乎所有的多層電路板都采用此種方法生產。
而高密度電路板則是采用增層式的制作模式,以機械,雷射或光感應的方式在介電材上形成小孔,再以電鍍導通的手段作出電的通路。當然也有部分的制作者以導電膠填充連結的方式進行孔的導通,但是基本的概念是類似的。
通孔電鍍用于多層印刷電路板已有數十年的歷史,除了用于插接通孔式元件的插件孔以及用于固定的工具孔外,其他的孔都歸類為導通用孔。中文在區分方面較不明顯,但是在英文中將插件及工具類用的孔稱為HOLE,有較明確孔的味道。但是在純導通用的孔方面則以VIA稱之,其意義則有一種經由某處到達另外一處的味道,因此純為通路之意。
當電路板密度提高的時候,基本上可以想見的是VIA會越來越多,HOLE會越來越少。安裝的SMD元件會越來越多,DIP的元件會越來越少。這樣的處理當然線路就可以越緊密,同時接點的距離密度可以提升,同樣的產品可以用更小的占用面積來完成。
為了要能夠達成真實的無負擔行動化目標,日本的一些電子先進廠商將一般的電子產品分為十大類,從最小的手腕及直接可以穿戴的產品,到筆記型電腦的各種特性都作了一些描述。其中最值得提出的就是,凡是要真的成為方便可攜的產品都必須要做到一件事,那就是在收納時必須要做到可以放在前胸口袋中,但是不感覺到有負擔。這樣的標準如果作大略的推估,總厚度不可以超過5mm,或者是更嚴苛一點的說3mm是一個比較理想的數字。以目前多數的電子產品都必須包括一個簡單的顯示器以及周邊的基本功能元件。
這些需求不但讓電路板的可用幾何空間被壓縮,同時也迫使所有的元件在厚度控制方面都必須要處處小心。目前許多的電子產品不但用高密度電路板作為連結的母體,同時在電子構裝方面也朝向堆疊式的構裝模式,以節約百度與空間的占用率,這使得電路板的發展不再能獨立于電子構裝之外,各式各樣不同的構裝模組也都是靠著高密度構裝載板的搭配而得以實現。
當電路板走向高密度的時候,其實從幾何的眼光來看會有幾個基本的特性變化發生。其一是孔的堆疊結構會發生變化。孔的立體結構會從最傳統的純通孔結構變化為序列式的壓板結構,之后會變成微孔式的高密度電路板結構或是混合結構,發展趨勢如圖1.3所示。
圖1.3電路板斷面結構的發展趨勢
從幾何結構可以很容易的了解,傳統的電路板如果在某一個坐標上制作出通孔結構,即便是連通兩層之間的線路,但是實質上孔已經占用了一個位置,這不但浪費空間同時無法在該位置進行組裝。但是如果采用了序列式的壓合法,同一個位置就可以作出兩個以上的連通,在空間的利用上有明顯的改善。
但是這樣的做法由于必須面對薄板制程的考驗,因此在實務應用上仍不理想。
至于使用高密度電路板技術方面,因為采用的盲孔結構同時引進了有效的微孔成孔技術,因此可以提高連結密度,同時又不必面對薄板制程的困擾。在組裝方面也因為可以直接在盲孔上方進行接腳的焊接,因此可以省下相當多的幾何空間,這些優勢都使得高密度電路板在新一代電子產品的設計方面成為新寵。
但是由于電性需求的考慮,部分的電信產品廠家為了電磁輻射及設計結構的考慮,仍然要求保留部分序列式壓合的結構,這使得兩種技術混用的現象逐漸普遍。另外也因為產品收納方面方便性需求的因素,一些折疊式的產品設計頗受青睞,就因為如此使軟板與硬板共同組裝或是直接同軟硬板生產高密度電路板,在新興的電子市場中也扮演了一定的重要角色。圖1.4所示,為采用高密度電路板所生產的折疊式手機范例。
圖1.4 高密度電路板所生產的折疊式手機
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