光通信PCB,印刷電路板

光模塊是啥呢，其實就是信號轉(zhuǎn)換器，就是在發(fā)送的時候先把電信號變成光信號，中間是光纖傳送，在接收的時候再把電信號轉(zhuǎn)成光信號，那個轉(zhuǎn)換器就是光模塊。

在光模塊的產(chǎn)業(yè)鏈中，從上下游梳理，主要是光芯片、光器件、光模塊和設(shè)備，所以你看，光模塊屬于產(chǎn)業(yè)鏈的靠下的位置，再往后就是通信設(shè)備商了。

而目前呢，咱們的瓶頸主要是在光芯片上。光模塊的核心呢就是芯片，也就是咱們的瓶頸端。芯片呢又分光芯片和電芯片，尤其是光芯片，核心技術(shù)就是在光芯片。在光模塊中，成本占比最高的就是光芯片，基本在50%左右，電芯片的成本在20%左右。


光模塊的邏輯是什么呢？



因為我們在跟蹤一個行業(yè)或者公司的時候，在業(yè)績彈性方面，通常會從兩個方向考慮。第一就是價格會不會漲，第二就是需求會不會提高。如果價格也漲，銷量也漲，那業(yè)績的確定性就高，你看，今年大火的PCB不就是這個邏輯？



那我們先來看量。大家都知道，5G呢，基站的數(shù)量是要遠遠大于4G的，因為要傳輸速度快，信號好，所以波長就短頻率就高，但是頻率高就容易被擋，傳輸距離就進，所以需要的基站數(shù)量就要多，基本是4G的2倍。

這還不算那些小基站和微基站，都包括進來那用的更多，因為小基站的需求是宏基站的兩倍，那就更多了。所以在5G的建設(shè)期，這個需求是持續(xù)放量的。

而進入5G時代之后，云計算、邊緣計算的興起帶動超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心與小型數(shù)據(jù)中心的建設(shè)也會興起，所以數(shù)據(jù)中心方面的需求也快速放大，基本是4G時代的40倍以上。

那價格方面呢，因為5G時代對于性能的要求提高了，所以價格也會大幅提升，也就是說利潤空間會大幅提升。

說到這，我又想起咱們前段時間說消費電子的邏輯，為什么放到射頻和天線上，為什么不是攝像頭和手機屏幕？根據(jù)量價提升的邏輯，大家琢磨下，就明白了。

除此之外，第二個邏輯是國產(chǎn)替代，比如現(xiàn)在主流的光模塊用的是25G的，這種光芯片，咱們的國產(chǎn)化率不到5%，所以發(fā)力空間很大。


深圳市賽孚電路科技有限公司成立于2011年，公司由多名電路板行業(yè)的專家級人士創(chuàng)建，是國內(nèi)專業(yè)高效的PCB/FPC快件服務(wù)商之一。公司成立以來，一直專注樣品，中小批量領(lǐng)域?？焖俚慕桓兑约斑^硬的產(chǎn)品品質(zhì)贏得了國內(nèi)外客戶的信任。公司是廣東電路板行業(yè)協(xié)會會員企業(yè)，是深圳高新技術(shù)認證企業(yè)。擁有完善的質(zhì)量管理體系，先后通過了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS認證。公司目前擁有員工300余人，廠房面積9000平米，月出貨品種6000種以上，年生產(chǎn)能力為150000平方米。

如果數(shù)字邏輯電路的頻率達到或者超過45MHZ~50MHZ,而且工作在這個頻率之上的電路已經(jīng)占到了整個電子系統(tǒng)一定的份量(比如說1/3),通常就稱為高頻電路。高頻電路設(shè)計是一個非常復雜的設(shè)計過程,其布線對整個設(shè)計至關(guān)重要!



【第一招】多層板布線



高頻電路往往集成度較高,布線密度大,采用多層板既是布線所必須,也是降低干擾的有效手段。在PCB Layout階段,合理的選擇一定層數(shù)的印制板尺寸,能充分利用中間層來設(shè)置屏蔽,更好地實現(xiàn)就近接地,并有效地降低寄生電感和縮短信號的傳輸長度,同時還能大幅度地降低信號的交叉干擾等,所有這些方法都對高頻電路的可靠性有利。



有資料顯示,同種材料時,四層板要比雙面板的噪聲低20dB。但是,同時也存在一個問題,PCB半層數(shù)越高,制造工藝越復雜,單位成本也就越高,這就要求我們在進行PCB Layout時,除了選擇合適的層數(shù)的PCB板,還需要進行合理的元器件布局規(guī)劃,并采用正確的布線規(guī)則來完成設(shè)計。


【第二招】高速電子器件管腳間的引線彎折越少越好

高頻電路布線的引線最好采用全直線,需要轉(zhuǎn)折,可用45度折線或者圓弧轉(zhuǎn)折,這種要求在低頻電路中僅僅用于提高銅箔的固著強度,而在高頻電路中,滿足這一要求卻可以減少高頻信號對外的發(fā)射和相互間的耦合。


【第三招】高頻電路器件管腳間的引線越短越好

信號的輻射強度是和信號線的走線長度成正比的,高頻的信號引線越長,它就越容易耦合到靠近它的元器件上去,所以對于諸如信號的時鐘、晶振、DDR的數(shù)據(jù)、LVDS線、USB線、HDMI線等高頻信號線都是要求盡可能的走線越短越好。


【第四招】高頻電路器件管腳間的引線層間交替越少越好

所謂“引線的層間交替越少越好”是指元件連接過程中所用的過孔(Via)越少越好。據(jù)側(cè),一個過孔可帶來約0.5pF的分布電容,減少過孔數(shù)能顯著提高速度和減少數(shù)據(jù)出錯的可能性。


【第五招】注意信號線近距離平行走線引入的“串擾”

高頻電路布線要注意信號線近距離平行走線所引入的“串擾”,串擾是指沒有直接連接的信號線之間的耦合現(xiàn)象。由于高頻信號沿著傳輸線是以電磁波的形式傳輸?shù)?信號線會起到天線的作用,電磁場的能量會在傳輸線的周圍發(fā)射,信號之間由于電磁場的相互耦合而產(chǎn)生的不期望的噪聲信號稱為串擾(Crosstalk)。



PCB板層的參數(shù)、信號線的間距、驅(qū)動端和接收端的電氣特性以及信號線端接方式對串擾都有一定的影響。所以為了減少高頻信號的串擾,在布線的時候要求盡可能的做到以下幾點：


在布線空間允許的條件下,在串擾較嚴重的兩條線之間插入一條地線或地平面,可以起到隔離的作用而減少串擾。


當信號線周圍的空間本身就存在時變的電磁場時,若無法避免平行分布,可在平行信號線的反面布置大面積“地”來大幅減少干擾。


在布線空間許可的前提下,加大相鄰信號線間的間距,減小信號線的平行長度,時鐘線盡量與關(guān)鍵信號線垂直而不要平行。


如果同一層內(nèi)的平行走線幾乎無法避免,在相鄰兩個層,走線的方向務(wù)必卻為相互垂直。


在數(shù)字電路中,通常的時鐘信號都是邊沿變化快的信號,對外串擾大。所以在設(shè)計中,時鐘線宜用地線包圍起來并多打地線孔來減少分布電容,從而減少串擾。


對高頻信號時鐘盡量使用低電壓差分時鐘信號并包地方式,需要注意包地打孔的完整性。


閑置不用的輸入端不要懸空,而是將其接地或接電源(電源在高頻信號回路中也是地),因為懸空的線有可能等效于發(fā)射天線,接地就能抑制發(fā)射。實踐證明,用這種辦法消除串擾有時能立即見效。


【第六招】集成電路塊的電源引腳增加高頻退藕電容

每個集成電路塊的電源引腳就近增一個高頻退藕電容。增加電源引腳的高頻退藕電容,可以有效地抑制電源引腳上的高頻諧波形成干擾。


【第七招】高頻數(shù)字信號的地線和模擬信號地線做隔離

模擬地線、數(shù)字地線等接往公共地線時要用高頻扼流磁珠連接或者直接隔離并選擇合適的地方單點互聯(lián)。高頻數(shù)字信號的地線的地電位一般是不一致的,兩者直接常常存在一定的電壓差,而且,高頻數(shù)字信號的地線還常常帶有非常豐富的高頻信號的諧波分量,當直接連接數(shù)字信號地線和模擬信號地線時,高頻信號的諧波就會通過地線耦合的方式對模擬信號進行干擾。



所以通常情況下,對高頻數(shù)字信號的地線和模擬信號的地線是要做隔離的,可以采用在合適位置單點互聯(lián)的方式,或者采用高頻扼流磁珠互聯(lián)的方式。


【第八招】避免走線形成的環(huán)路

各類高頻信號走線盡量不要形成環(huán)路,若無法避免則應(yīng)使環(huán)路面積盡量小。


【第九招】必須保證良好的信號阻抗匹配

信號在傳輸?shù)倪^程中,當阻抗不匹配的時候,信號就會在傳輸通道中發(fā)生信號的反射,反射會使合成信號形成過沖,導致信號在邏輯門限附近波動。


消除反射的根本辦法是使傳輸信號的阻抗良好匹配,由于負載阻抗與傳輸線的特性阻抗相差越大反射也越大,所以應(yīng)盡可能使信號傳輸線的特性阻抗與負載阻抗相等。同時還要注意PCB上的傳輸線不能出現(xiàn)突變或拐角,盡量保持傳輸線各點阻抗連續(xù),否則在傳輸線各段之間也將會出現(xiàn)反射。這就要求在進行高速PCB布線時,必須要遵守以下布線規(guī)則：


USB布線規(guī)則：要求USB信號差分走線,線寬10mil,線距6mil,地線和信號線距6mil。


HDMI布線規(guī)則：要求HDMI信號差分走線,線寬10mil,線距6mil,每兩組HDMI差分信號對的間距超過20mil。


LVDS布線規(guī)則要求LVDS信號差分走線,線寬7mil,線距6mil,目的是控制HDMI的差分信號對阻抗為100+-15%歐姆DDR布線規(guī)則。DDR1走線要求信號盡量不走過孔,信號線等寬,線與線等距,走線必須滿足2W原則,以減少信號間的串擾,對DDR2及以上的高速器件,還要求高頻數(shù)據(jù)走線等長,以保證信號的阻抗匹配。


【第十招】保持信號傳輸?shù)耐暾?br />
保持信號傳輸?shù)耐暾?防止由于地線分割引起的“地彈現(xiàn)象”。


? ?深圳市賽孚電路科技有限公司成立于2011年，公司由多名電路板行業(yè)的專家級人士創(chuàng)建，是國內(nèi)專業(yè)高效的PCB/FPC快件服務(wù)商之一。公司成立以來，一直專注樣品，中小批量領(lǐng)域?？焖俚慕桓兑约斑^硬的產(chǎn)品品質(zhì)贏得了國內(nèi)外客戶的信任。公司是廣東電路板行業(yè)協(xié)會會員企業(yè)，是深圳高新技術(shù)認證企業(yè)。擁有完善的質(zhì)量管理體系，先后通過了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS認證。公司目前擁有員工300余人，廠房面積9000平米，月出貨品種6000種以上，年生產(chǎn)能力為150000平方米。

PCB失效分析技術(shù)及部分案例

作為各種元器件的載體與電路信號傳輸?shù)臉屑~，PCB已經(jīng)成為電子信息產(chǎn)品的最為重要而關(guān)鍵的部分，其質(zhì)量的好壞與可靠性水平?jīng)Q定了整機設(shè)備的質(zhì)量與可靠性。但是由于成本以及技術(shù)的原因，PCB在生產(chǎn)和應(yīng)用過程中出現(xiàn)了大量的失效問題。

? ?深圳市賽孚電路科技有限公司成立于2011年，公司由多名電路板行業(yè)的專家級人士創(chuàng)建，是國內(nèi)專業(yè)高效的PCB/FPC快件服務(wù)商之一。公司成立以來，一直專注樣品，中小批量領(lǐng)域。快速的交付以及過硬的產(chǎn)品品質(zhì)贏得了國內(nèi)外客戶的信任。公司是廣東電路板行業(yè)協(xié)會會員企業(yè)，是深圳高新技術(shù)認證企業(yè)。擁有完善的質(zhì)量管理體系，先后通過了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS認證。公司目前擁有員工300余人，廠房面積9000平米，月出貨品種6000種以上，年生產(chǎn)能力為150000平方米。

對于這種失效問題，我們需要用到一些常用的失效分析技術(shù)，來使得PCB在制造的時候質(zhì)量和可靠性水平得到一定的保證，本文總結(jié)了十大失效分析技術(shù)，供參考借鑒。

1.外觀檢查

外觀檢查就是目測或利用一些簡單儀器，如立體顯微鏡、金相顯微鏡甚至放大鏡等工具檢查PCB的外觀，尋找失效的部位和相關(guān)的物證，主要的作用就是失效定位和初步判斷PCB的失效模式。外觀檢查主要檢查PCB的污染、腐蝕、爆板的位置、電路布線以及失效的規(guī)律性、如是批次的或是個別，是不是總是集中在某個區(qū)域等等。另外，有許多PCB的失效是在組裝成PCBA后才發(fā)現(xiàn)，是不是組裝工藝過程以及過程所用材料的影響導致的失效也需要仔細檢查失效區(qū)域的特征。

2.切片分析

切片分析就是通過取樣、鑲嵌、切片、拋磨、腐蝕、觀察等一系列手段和步驟獲得PCB橫截面結(jié)構(gòu)的過程。通過切片分析可以得到反映PCB（通孔、鍍層等）質(zhì)量的微觀結(jié)構(gòu)的豐富信息，為下一步的質(zhì)量改進提供很好的依據(jù)。但是該方法是破壞性的，一旦進行了切片，樣品就必然遭到破壞；同時該方法制樣要求高，制樣耗時也較長，需要訓練有素的技術(shù)人員來完成。要求詳細的切片作業(yè)過程，可以參考IPC的標準IPC-TM-650 2.1.1和IPC-MS-810規(guī)定的流程進行。

深圳市賽孚電路科技有限公司成立于2011年， 公司產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于通信、工業(yè)控制、計算機應(yīng)用、航空航天、軍工、醫(yī)療、測試儀器、電源等各個領(lǐng)域。我們的產(chǎn)品包括：高多層PCB、HDI PCB、PCB高頻板、軟硬結(jié)合板、FPC等特種高難度電路板，專注于多品種，中小批量領(lǐng)域。我們的客戶分布全球各地，目前外銷訂單占比70%以上。



PCB失效分析技術(shù)方法（續(xù)）

3.掃描聲學顯微鏡

目前用于電子封裝或組裝分析的主要是C模式的超聲掃描聲學顯微鏡，它是利用高頻超聲波在材料不連續(xù)界面上反射產(chǎn)生的振幅及位相與極性變化來成像，其掃描方式是沿著Z軸掃描X-Y平面的信息。因此，掃描聲學顯微鏡可以用來檢測元器件、材料以及PCB與PCBA內(nèi)部的各種缺陷，包括裂紋、分層、夾雜物以及空洞等。如果掃描聲學的頻率寬度足夠的話，還可以直接檢測到焊點的內(nèi)部缺陷。典型的掃描聲學的圖像是以紅色的警示色表示缺陷的存在，由于大量塑料封裝的元器件使用在SMT工藝中，由有鉛轉(zhuǎn)換成無鉛工藝的過程中，大量的潮濕回流敏感問題產(chǎn)生，即吸濕的塑封器件會在更高的無鉛工藝溫度下回流時出現(xiàn)內(nèi)部或基板分層開裂現(xiàn)象，在無鉛工藝的高溫下普通的PCB也會常常出現(xiàn)爆板現(xiàn)象。此時，掃描聲學顯微鏡就凸現(xiàn)其在多層高密度PCB無損探傷方面的特別優(yōu)勢。而一般的明顯的爆板則只需通過目測外觀就能檢測出來。

4.X射線透視檢查

對于某些不能通過外觀檢查到的部位以及PCB的通孔內(nèi)部和其他內(nèi)部缺陷，只好使用X射線透視系統(tǒng)來檢查。X光透視系統(tǒng)就是利用不同材料厚度或是不同材料密度對X光的吸濕或透過率的不同原理來成像。 該技術(shù)更多地用來檢查PCBA焊點內(nèi)部的缺陷、通孔內(nèi)部缺陷和高密度封裝的BGA或CSP器件的缺陷焊點的定位。目前的工業(yè)X光透視設(shè)備的分辨率可以達到一個微米以下，并正由二維向三維成像的設(shè)備轉(zhuǎn)變，甚至已經(jīng)有五維（5D）的設(shè)備用于封裝的檢查，但是這種5D的X光透視系統(tǒng)非常貴重，很少在工業(yè)界有實際的應(yīng)用。

PCB失效分析技術(shù)方法（接上）

5.掃描電子顯微鏡分析

掃描電子顯微鏡（SEM）是進行失效分析的一種最有用的大型電子顯微成像系統(tǒng)，其工作原理是利用陰極發(fā)射的電子束經(jīng)陽極加速，由磁透鏡聚焦后形成一束直徑為幾十至幾千埃（A）的電子束流，在掃描線圈的偏轉(zhuǎn)作用下，電子束以一定時間和空間順序在試樣表面作逐點式掃描運動，這束高能電子束轟擊到樣品表面上會激發(fā)出多種信息，經(jīng)過收集放大就能從顯示屏上得到各種相應(yīng)的圖形。激發(fā)的二次電子產(chǎn)生于樣品表面5~10nm范圍內(nèi)，因而，二次電子能夠較好的反映樣品表面的形貌，所以最常用作形貌觀察；而激發(fā)的背散射電子則產(chǎn)生于樣品表面100~1000nm范圍內(nèi)，隨著物質(zhì)原子序數(shù)的不同而發(fā)射不同特征的背散射電子，因此背散射電子圖象具有形貌特征和原子序數(shù)判別的能力，也因此，背散射電子像可反映化學元素成分的分布?，F(xiàn)時的掃描電子顯微鏡的功能已經(jīng)很強大，任何精細結(jié)構(gòu)或表面特征均可放大到幾十萬倍進行觀察與分析。


在PCB或焊點的失效分析方面，SEM主要用來作失效機理的分析，具體說來就是用來觀察焊盤表面的形貌結(jié)構(gòu)、焊點金相組織、測量金屬間化物、可焊性鍍層分析以及做錫須分析測量等。與光學顯微鏡不同，掃描電鏡所成的是電子像，因此只有黑白兩色，并且掃描電鏡的試樣要求導電，對非導體和部分半導體需要噴金或碳處理，否則電荷聚集在樣品表面就影響樣品的觀察。此外，掃描電鏡圖像景深遠遠大于光學顯微鏡，是針對金相結(jié)構(gòu)、顯微斷口以及錫須等不平整樣品的重要分析方法。



6.X射線能譜分析

上面所說的掃描電鏡一般都配有X射線能譜儀。當高能的電子束撞擊樣品表面時，表面物質(zhì)的原子中的內(nèi)層電子被轟擊逸出，外層電子向低能級躍遷時就會激發(fā)出特征X射線，不同元素的原子能級差不同而發(fā)出的特征X射線就不同，因此，可以將樣品發(fā)出的特征X射線作為化學成分分析。同時按照檢測X射線的信號為特征波長或特征能量又將相應(yīng)的儀器分別叫波譜分散譜儀（簡稱波譜儀，WDS）和能量分散譜儀（簡稱能譜儀，EDS），波譜儀的分辨率比能譜儀高，能譜儀的分析速度比波譜儀快。由于能譜儀的速度快且成本低，所以一般的掃描電鏡配置的都是能譜儀。



隨著電子束的掃描方式不同，能譜儀可以進行表面的點分析、線分析和面分析，可得到元素不同分布的信息。點分析得到一點的所有元素；線分析每次對指定的一條線做一種元素分析，多次掃描得到所有元素的線分布；面分析對一個指定面內(nèi)的所有元素分析，測得元素含量是測量面范圍的平均值。



在PCB的分析上，能譜儀主要用于焊盤表面的成分分析，可焊性不良的焊盤與引線腳表面污染物的元素分析。能譜儀的定量分析的準確度有限，低于0.1%的含量一般不易檢出。能譜與SEM結(jié)合使用可以同時獲得表面形貌與成分的信息，這是它們應(yīng)用廣泛的原因所在。


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盲埋孔板件疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計原則

1 對于芯板厚度對所有用0.10mm芯板、孔徑在0.25mm以下的一階盲孔，使用100um的RCC，對所有用0.13mm芯板、孔徑在0.25mm以下的盲孔，建議客戶采用100T的RCC

2 對于N+結(jié)構(gòu)的盲埋孔板件，疊層結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)遵循厚度一致或相近（厚度差小于0.20mm），當N或M層疊層結(jié)構(gòu)中介質(zhì)層厚度≥0.40mm，應(yīng)采用內(nèi)層芯板代替，對于多次壓合的盲埋孔板件，工程在設(shè)計時必須考慮最后一次壓合厚度的匹配性。

3 對于盲埋孔電鍍控制銅厚請工程備注：平均20um，單點大于18um。

4對于常規(guī)FR4材料，如果單張芯板沒有盲埋孔結(jié)構(gòu)，不可以使用芯板直接壓合方式進行疊層設(shè)計，應(yīng)采用PP+內(nèi)層芯板方式設(shè)計

5 對于二階HDI流程的板件外層必須采用負片電鍍工藝。（即：外層電鍍采用負片電鍍、外層圖形采用負片工藝，采用內(nèi)層蝕刻線加工外層線路）
6、對于存在多次壓合板件內(nèi)層芯板預放比例相關(guān)規(guī)定參照《HDI、機械盲埋孔預放比例事宜》。
7.對于采用PP+內(nèi)層芯板壓合方式的內(nèi)層板，板件有盲埋孔設(shè)計與表面銅厚要求完成1OZ銅厚的用12um銅箔或12um銅箔的RCC，在負片電鍍后即可達到要求；
9.對內(nèi)層要求完成HOZ銅厚用12um銅箔或12um銅箔的RCC，走內(nèi)層電鍍孔工藝，然后走負片工藝蝕刻。
10.板件沒有盲埋孔只有銅厚要求的板件，直接用客戶所需的銅箔厚度加工即可，不需進行沉銅、電鍍加工流程。
11.對于芯板直接壓合的板件，如板件需要進行電鍍流程，內(nèi)層芯板盡量采用陰陽銅結(jié)構(gòu)。
12.對于多次壓合板件外層補償請參照《盲孔板外層線路補償?shù)难a充規(guī)定》。
13.對所有類型的鍍孔工藝（通孔、盲孔、埋孔等），不分板厚、孔徑，鍍孔菲林焊盤大小統(tǒng)一為：鉆刀直徑+3mil（即在單邊加大1.5mil）。
14.二階HDI板件不可以含有外層表面處理方式為全板鍍金（水金）、金屬化包邊、金屬化槽孔、負焊盤工藝，如有以上要求請溝通。


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