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第1部分 PCB的技术驱动因素 3

第1章 电子封装和高密度互连 3

1.1 引言 3

1.2 互连（HDI）变革的衡量 3

1.3 互连的层次结构 5

1.4 互连选择的影响因素 6

1.5 IC和封装 8

1.6 密度评估 10

1.7 提高PCB密度的方法 11

第2章 PCB的类型 16

2.1 引言 16

2.2 PCB的分类 16

2.3 有机与无机基板 17

2.4 图形法和分立布线法印制板 18

2.5 刚性和挠性印制板 18

2.6 图形法制作的印制板 19

2.7 模制互连器件（MID） 22

2.8 镀覆孔技术 22

2.9 总结 24

第2部分 材料 27

第3章 基材介绍 27

3.1 引言 27

3.2 等级与标准 27

3.3 基材的性能指标 31

3.4 FR-4的种类 34

3.5 层压板的鉴别 35

3.6 粘结片的鉴别 38

3.7 层压板和粘结片的制造工艺 39

第4章 基材的成分 43

4.1 引言 43

4.2 环氧树脂体系 44

4.3 其他树脂体系 46

4.4 添加剂 48

4.5 增强材料 51

4.6 导体材料 56

第5章 基材的性能 62

5.1 引言 62

5.2 热性能、物理性能及机械性能 62

5.3 电气性能 72

第6章 基材的性能问题 75

6.1 引言 75

6.2 提高线路密度的方法 75

6.3 铜箔 76

6.4 层压板的配本结构 79

6.5 粘结片的选择和厚度 81

6.6 尺寸稳定性 81

6.7 高密度互连／微孔材料 83

6.8 CAF的形成 85

6.9 电气性能 90

6.10 低Dk／Df无铅兼容材料的电气性能 100

第7章 无铅组装对基材的影响 102

7.1 引言 102

7.2 RoHS基础知识 102

7.3 基材的兼容性问题 103

7.4 无铅组装对基材成分的影响 104

7.5 关键的基材性能 105

7.6 无铅组装对PCB可靠性和材料选择的影响 116

7.7 总结 118

第8章 无铅组装的基材选型 120

8.1 引言 120

8.2 PCB制造与组装的相互影响 120

8.3 为具体的应用选择合适的基材 124

8.4 应用举例 129

8.5 无铅组装峰值温度范围的讨论 130

8.6 无铅应用及IPC-4101规格单 130

8.7 为无铅应用附加的基材选择 131

8.8 总结 132

第9章 层压板的认证和测试 133

9.1 引言 133

9.2 行业标准 134

9.3 层压板的测试方案 136

9.4 基础性测试 137

9.5 完整的材料测试 140

9.6 鉴定测试计划 150

9.7 可制造性 151

第3部分 工程和设计 155

第10章 PCB的物理特性 155

10.1 PCB的设计类型 155

10.2 PCB类型和电子电路封装类型 159

10.3 连接元件的方法 163

10.4 元件封装类型 163

10.5 材料的选择 166

10.6 制造方法 169

10.7 选择封装类型和制造商 170

第11章 PCB设计流程 172

11.1 设计目标 172

11.2 设计流程 172

11.3 设计工具 178

11.4 选择一套设计工具 183

11.5 CAE、CAD和CAM工具的彼此接口 184

11.6 设计流程的输入 184

第12章 电子和机械设计参数 186

12.1 PCB设计要求 186

12.2 电气信号完整性介绍 186

12.3 电磁兼容性概述 189

12.4 噪声预算 190

12.5 信号完整性设计与电磁兼容 191

12.6 电磁干扰（EMI）的设计要求 195

12.7 机械设计要求 199

第13章 PCB的电流承载能力 207

13.1 引言 207

13.2 导体（线路）尺寸图表 207

13.3 载流量 208

13.4 图表 210

13.5 基线图表 214

13.6 奇形怪状的几何形状与“瑞士奶酪”效应 220

13.7 铜厚 221

第14章 PCB的热性能设计 223

14.1 引言 223

14.2 PCB作为焊接元件的散热器 223

14.3 优化PCB热性能 224

14.4 热传导到机箱 231

14.5 大功率PCB散热器连接的要求 233

14.6 PCB的热性能建模 233

第15章 数据格式化和交换 237

15.1 数据交换简介 237

15.2 数据交换过程 238

15.3 数据交换格式 242

15.4 进化的驱动力 253

15.5 致谢 253

第16章 设计、制造和组装的规划 255

16.1 引言 255

16.2 一般注意事项 256

16.3 新产品设计 257

16.4 布局权衡规划 261

16.5 PCB制造权衡规划 267

16.6 组装规划权衡 273

第17章 制造信息、文档和CAM工具转换（含PCB制造与组装） 276

17.1 引言 276

17.2 制造信息 276

17.3 初步设计审查 281

17.4 设计导入 286

17.5 设计审查和分析 291

17.6 CAM工装工艺 291

17.7 额外的流程 300

17.8 致谢 301

第18章 PCB制造的信息化 302

18.1 引言 302

18.2 PCB企业信息化战略匹配 304

18.3 PCB企业信息化总体架构 307

18.4 PCB企业信息化总体架构的建立和实施 311

18.5 主要信息化系统介绍 316

18.6 总结 320

第19章 埋入式元件 322

19.1 引言 322

19.2 定义和范例 322

19.3 埋入式电阻 323

19.4 埋入式电容 331

19.5 埋入式电感 332

19.6 将分立的SMT元件埋入多层PCB内部 332

19.7 埋入式电阻、电容的相关标准 333

第20章 PCB的信号完整性 335

20.1 引言 335

20.2 传输线与特征阻抗 336

20.3 传输线仿真建模 339

20.4 反射的产生与抑制 341

20.5 串扰的产生与抑制 343

20.6 仿真案例 347

第21章 PCB的电源完整性 353

21.1 引言 353

21.2 电源分配网络 353

21.3 电源噪声的来源 354

21.4 目标阻抗 355

21.5 去耦电容 356

21.6 IR Drop（直流压降） 360

21.7 电源／地平面噪声 361

21.8 仿真案例 361

第4部分 高密度互连 369

第22章 HDI技术介绍 369

22.1 引言 369

22.2 定义 369

22.3 HDI的结构 372

22.4 设计 375

22.5 介质材料与涂敷方法 376

22.6 HDI制造工艺 386

第23章 先进的HDI技术 395

23.1 引言 395

23.2 HDI工艺因素的定义 395

23.3 HDI制造工艺 397

23.4 下一代HDI工艺 420

第5部分 制造 427

第24章 钻孔工艺 427

24.1 引言 427

24.2 孔及其评价方法 427

24.3 钻孔方法 430

24.4 钻孔流程 432

24.5 钻头 432

24.6 涂层刀具 437

24.7 PCB钻机 439

24.8 盖板和垫板 441

24.9 钻孔常见问题及原因分析与对策 443

24.10 特殊孔的加工方法 445

第25章 成像 448

25.1 引言 448

25.2 感光材料 448

25.3 干膜型抗蚀剂 450

25.4 液体光致抗蚀剂 451

25.5 打印光致抗蚀剂 452

25.6 光致抗蚀剂工艺 452

25.7 可制造性设计 468

第26章 多层板材料和工艺 471

26.1 引言 471

26.2 PCB材料 472

26.3 多层结构的类型 483

26.4 ML-PCB工艺流程 499

26.5 层压工艺 510

26.6 层压过程控制及故障处理 517

26.7 层压综述 520

第27章 电镀前的准备 521

27.1 引言 521

27.2 工艺用水 521

27.3 孔壁的预处理 524

27.4 化学镀铜 528

27.5 常见问题 533

27.6 孔金属化的新技术 536

27.7 致谢 537

第28章 电镀 539

28.1 引言 539

28.2 电镀的基本原理 539

28.3 电镀铜 544

28.4 镀铜液检测技术 549

28.5 电镀锡 554

28.6 电镀镍 557

28.7 电镀金 559

28.8 致谢 561

第29章 直接电镀 562

29.1 引言 562

29.2 直接金属化技术概述 562

29.3 钯基体系 563

29.4 碳／石墨体系 565

29.5 导电聚合物体系 566

29.6 其他方法 566

29.7 不同体系的工艺步骤比较 567

29.8 水平工艺设备 568

29.9 工艺问题 568

29.10 总结 568

第30章 PCB的表面处理 570

30.1 引言 570

30.2 可供选择的表面处理 572

30.3 热风焊料整平 573

30.4 化学镀镍／浸金（ENIG） 575

30.5 有机可焊性保护膜 578

30.6 化学沉银 581

30.7 化学沉锡 584

30.8 电镀镍／金 586

30.9 其他表面处理 589

30.10 组装兼容性 590

30.11 可靠性测试 592

30.12 特定主题 593

第31章 阻焊工艺与技术 595

31.1 引言 595

31.2 常用阻焊油墨类型 595

31.3 工艺流程 596

31.4 阻焊与表面处理和表面组装的兼容性 607

31.5 阻焊涂层的性能要求及测试标准 607

31.6 发展趋势 611

第32章 蚀刻工艺和技术 612

32.1 引言 612

32.2 一般注意事项 612

32.3 抗蚀层的去除 615

32.4 蚀刻剂 618

32.5 其他PCB构成材料 628

32.6 其他非铜金属 629

32.7 蚀刻线路形成的基础 630

32.8 设备和技术 635

第33章 机械加工和铣外形 643

33.1 引言 643

33.2 冲孔（穿孔） 643

33.3 覆铜箔层压板的冲裁、剪切及切割 645

33.4 机械铣外形 647

33.5 激光铣外形 653

33.6 刻痕 655

33.7 板边倒角 656

33.8 平底盲槽的加工 657

33.9 特殊平底槽的加工 657

第34章 高速PCB的制造 659

34.1 引言 659

34.2 材料的选择 659

34.3 关键加工工艺 673

34.4 性能检测 683

第35章 金属基PCB的制造 689

35.1 引言 689

35.2 散热原理 690

35.3 结构与特性 691

35.4 主要类别 693

35.5 工艺流程与制作要点 694

第6部分 裸板测试 699

第36章 裸板测试的目标及定义 699

36.1 引言 699

36.2 HDI的影响 699

36.3 为什么测试？ 700

36.4 电路板故障 702

第37章 裸板测试方法 705

37.1 引言 705

37.2 非电气测试方法 705

37.3 基本电气测试方法 706

37.4 专业电气测试方法 711

37.5 数据和夹具的准备 715

37.6 组合测试方法 720

第38章 裸板测试设备 722

38.1 引言 722

38.2 针床夹具系统 722

38.3 专用的（硬连线的）夹具系统 722

38.4 飞针测试系统 724

38.5 通用网格测试系统 724

38.6 飞针／移动探针测试系统 734

38.7 验证和修复 736

38.8 测试部门的规划和管理 737

第39章 HDI裸板的特殊测试方法 739

39.1 引言 739

39.2 精细节距倾斜针夹具 740

39.3 弯梁夹具 740

39.4 飞针 741

39.5 耦合板 741

39.6 短路平板 741

39.7 导电橡胶夹具 742

39.8 光学检测 742

39.9 非接触式测试方法 742

39.10 组合测试方法 743

第7部分 组装 747

第40章 组装工艺 747

40.1 引言 747

40.2 通孔焊接技术 749

40.3 表面贴装技术 757

40.4 异型元件组装 778

40.5 过程控制 782

40.6 工艺设备的选择 787

40.7 返修和返工 789

40.8 敷形涂层、封装和底部填充材料 795

40.9 致谢 796

第41章 敷形涂层 797

41.1 引言 797

41.2 敷形涂层的特性 799

41.3 产品准备 802

41.4 涂敷方法 803

41.5 固化、检查和修整 805

41.6 返修方法 807

41.7 敷形涂层设计 807

第8部分 可焊性技术 813

第42章 可焊性：来料检验与润湿天平法 813

42.1 引言 813

42.2 可焊性 814

42.3 可焊性测试——科学方法 817

42.4 温度对测试结果的影响 820

42.5 润湿天平可焊性测试结果的解释 821

42.6 锡球测试法 822

42.7 PCB表面处理和可焊性测试 823

42.8 元件的可焊性 829

第43章 助焊剂和清洗 831

43.1 引言 831

43.2 组装工艺 832

43.3 表面处理 833

43.4 助焊剂 834

43.5 助焊剂的形式与焊接工艺 835

43.6 松香助焊剂 835

43.7 水溶性助焊剂 837

43.8 低固助焊剂 838

43.9 清洗问题 838

第9部分 焊接材料和工艺 845

第44章 焊接的基本原理 845

44.1 引言 845

44.2 焊点的组成要素 846

44.3 常用的金属接合方法 846

44.4 焊料概述 846

44.5 焊接基础 847

第45章 焊接材料与冶金学 851

45.1 引言 851

45.2 焊料 852

45.3 焊料合金与腐蚀 854

45.4 无铅焊料：寻找替代品 854

45.5 无铅元素合金的候选者 855

45.6 PCB表面处理 859

第46章 助焊剂 867

46.1 引言 867

46.2 助焊剂的活性和属性 868

46.3 助焊剂：理想与现实 869

46.4 助焊剂类型 869

46.5 水洗（水性）助焊剂 870

46.6 免洗型助焊剂 871

46.7 其他助焊剂警告 873

46.8 焊接气氛 876

第47章 焊接技术 880

47.1 引言 880

47.2 群焊 880

47.3 回流焊 880

47.4 波峰焊 901

47.5 气相回流焊 911

47.6 激光回流焊 912

47.7 工具和对共面性及紧密接触的要求 917

47.8 补充信息 920

47.9 热棒焊接 920

47.10 热气焊接 924

47.11 超声波焊接 924

第48章 焊接返修和返工 927

48.1 引言 927

48.2 热气法 927

48.3 手工焊料喷流法 931

48.4 自动焊料喷流法 931

48.5 激光法 931

48.6 返修注意事项 931

第10部分 非焊接互连 935

第49章 压接互连 935

49.1 引言 935

49.2 压接技术的崛起 936

49.3 顺应针结构 936

49.4 压接注意事项 937

49.5 压接引线材料 938

49.6 表面处理及效果 939

49.7 压接设备 940

49.8 组装工艺 941

49.9 常用压接方式 941

49.10 PCB设计和采购建议 943

49.11 压接工艺建议 944

49.12 检验和测试 945

49.13 焊接和压接引线 946

第50章 触点阵列互连 947

50.1 引言 947

50.2 LGA和环境 947

50.3 LGA的系统要素 947

50.4 组装 950

50.5 PCBA的返工 952

50.6 设计指南 952

第11部分 质量 955

第51章 PCB的可接受性和质量 955

51.1 引言 955

51.2 不同类型PCB的特定质量和可接受性标准 956

51.3 验证可接受性的方法 957

51.4 检验批的形成 958

51.5 检验类别 959

51.6 模拟回流焊后的可接受性和质量 960

51.7 不合格PCB和材料审查委员会的职责 961

51.8 PCB组装的成本 961

51.9 如何开发可接受性标准和质量标准 962

51.10 服务级别 963

51.11 检验标准 964

51.12 加速环境暴露的可靠性检验 977

第52章 PCBA的可接受性 979

52.1 理解客户的需求 979

52.2 PCBA的保护处理 983

52.3 PCBA硬件可接受性的注意事项 985

52.4 元件安装或贴装要求 989

52.5 元件和PCB可焊性要求 995

52.6 焊接的相关缺陷 995

52.7 PCBA层压板状况、清洁度和标记要求 999

52.8 PCBA涂层 1001

52.9 无焊绕接（导线绕接） 1002

52.10 PCBA的改动 1003

第53章 组装检验 1005

53.1 引言 1005

53.2 缺陷、故障、过程指标及潜在缺陷的定义 1006

53.3 检验的原因 1007

53.4 检验时无铅的影响 1009

53.5 小型化及更高复杂性 1010

53.6 目检 1011

53.7 自动检测 1014

53.8 3D自动焊膏检测 1016

53.9 回流焊前自动光学检测 1017

53.10 回流焊后自动检测 1018

53.11 检测系统的实施 1023

53.12 检测系统的设计意义 1024

第54章 可测性设计 1026

54.1 引言 1026

54.2 定义 1026

54.3 专项可测性设计 1027

54.4 可测性结构化设计 1028

54.5 基于标准的测试 1029

54.6 可测性设计的发展 1035

第55章 PCBA的测试 1037

55.1 引言 1037

55.2 测试过程 1038

55.3 定义 1039

55.4 测试方法 1042

55.5 在线测试技术 1047

55.6 传统电气测试的替代方案 1051

55.7 测试仪比较 1053

第12部分 可靠性 1057

第56章 导电阳极丝的形成 1057

56.1 引言 1057

56.2 了解CAF的形成 1057

56.3 电化学迁移和CAF的形成 1061

56.4 影响CAF形成的因素 1062

56.5 耐CAF材料的测试方法 1065

56.6 制造公差的注意事项 1065

第57章 PCBA的可靠性 1069

57.1 可靠性的基本原理 1069

57.2 PCB及其互连的失效机理 1071

57.3 设计对可靠性的影响 1081

57.4 制造和组装对PCB可靠性的影响 1082

57.5 材料选择对可靠性的影响 1088

57.6 老化、验收测试和加速可靠性测试 1096

57.7 总结 1103

第58章 元件到PCB的可靠性：设计变量和无铅的影响 1106

58.1 引言 1106

58.2 封装的挑战 1107

58.3 影响可靠性的变量 1109

第59章 元件到PCB的可靠性：焊点可靠性的评估和无铅焊料的影响 1131

59.1 引言 1131

59.2 热机械可靠性 1132

59.3 机械可靠性 1145

59.4 有限元分析 1151

第60章 PCB的失效分析 1161

60.1 引言 1161

60.2 常用的失效分析手段 1161

60.3 分层失效分析 1171

60.4 可焊性失效分析 1182

60.5 金线键合失效分析 1192

60.6 导通失效分析 1195

60.7 绝缘失效分析 1201

第13部分 环境问题 1211

第61章 过程废物最少化和处理 1211

61.1 引言 1211

61.2 合规性 1211

61.3 PCB制造中废物的主要来源和数量 1213

61.4 废物最少化 1214

61.5 污染预防技术 1215

61.6 回收和再利用技术 1222

61.7 可以替代的方法 1225

61.8 化学处理系统 1227

61.9 各种处理方法的优缺点 1231

第14部分 挠性板 1235

第62章 挠性板的应用和材料 1235

62.1 引言 1235

62.2 挠性板的应用 1236

62.3 高密度互连挠性板 1237

62.4 挠性板材料 1238

62.5 基材的特性 1239

62.6 导体材料 1243

62.7 挠性覆铜板 1244

62.8 覆盖层材料 1248

62.9 补强材料 1251

62.10 黏合材料 1252

62.11 屏蔽材料 1252

62.12 限制使用有毒害物质（RoHS）的问题 1253

第63章 挠性板设计 1254

63.1 引言 1254

63.2 设计流程 1254

63.3 挠性板的类型 1255

63.4 线路弯曲设计 1261

63.5 电气设计 1264

63.6 高可靠性设计 1264

63.7 PCB设计中的环保要求 1265

第64章 挠性板的制造 1266

64.1 引言 1266

64.2 加工HDI挠性板的特殊问题 1266

64.3 基本流程要素 1267

64.4 加工精细线路的新工艺 1276

64.5 覆盖膜加工技术 1282

64.6 表面处理 1286

64.7 外形冲切 1286

64.8 补强工艺 1287

64.9 包装 1288

64.10 RTR制造 1288

64.11 尺寸控制 1289

第65章 多层挠性板和刚挠结合板 1292

65.1 引言 1292

65.2 多层刚挠结合板 1292

第66章 挠性板的特殊结构 1300

66.1 引言 1300

66.2 飞线结构 1300

66.3 微凸点阵列 1305

66.4 厚膜导体挠性板 1306

66.5 挠性电缆屏蔽层 1308

66.6 功能性挠性板 1308

第67章 挠性板的质量保证 1310

67.1 引言 1310

67.2 挠性板质量保证的基本理念 1310

67.3 自动光学检测设备 1311

67.4 尺寸测量 1311

67.5 电气性能测试 1311

67.6 检验顺序 1313

67.7 原材料 1313

67.8 挠性板的功能检测 1313

67.9 挠性板的质量标准和规范 1315