PCB 基礎

PCB量測的單位

PCB設計起源于美國，所以其常用單位是英制， 而非公制

版子的大小通常使用英尺

介質厚度&導體的長寬通常使用英尺及英寸

1 mil = 0.001inches

1 mil = .0254mm

導體的厚度常使用盎司(oz)

一平方英尺金屬的重量

典型值

– 0.5oz =17.5μm

– 1.0oz =35.0μm

– 2.0oz =70.0μm

– 3.0oz = 105.0μm

典型8層板的橫截面

一個PCB由不斷交錯著的Prepreg和Core組成

材料：

Core:一片薄薄的固化的介質（通常是FR4:玻璃纖維&環氧基樹脂）

Prepreg: preimpregnated的簡寫。一片薄薄的未固化的介質（通常FR4：玻璃纖維-環氧基樹脂）當被加熱或擠壓時，Prepreg會溶解在環氧基樹脂膠里，然后變成和Core具有相同介電常數的材料

銅箔：一片銅板，使用一環氧樹脂粘合在Core的兩邊

PCB的層數代表的是銅箔的層數

一個8層PCB包含8層銅箔

疊層根據板子在縱軸上的中心點對稱，以避免在熱循環中的機械應力

PCB導體:Traces

銅是PCB中最常用的導體

走線或連接器一般通過鍍金來提供一個抗腐蝕的電傳導特性

走線的寬度和長度-由PCB布線工程師控制

在通常的制造工藝下，走線的寬度和之間的間距一般要≥5mil

走線厚度-制造工藝的變量

典型值 0.5oz– 3oz

趨勢 0.25oz

SITip:以上因素都會影響走線的電阻，電容，阻抗，在高速信號設計中都要被慎重的考慮。

電源平面

使用一個完整的銅箔平面來提供電源或地

一般會使用比信號層更厚的銅箔層來降低電阻

為什么需要？

為PCB上所有設備的電源地信號提供一個穩定的，低阻抗的路徑

屏蔽層與層之間的信號以此來降低串擾

SI tip:通過在Core的兩邊加相對的電源與地可以最大化“板間電容”。同樣， 也可以減少PCB的翹曲

PCB基礎之PCB介質

一般的介質材料

FR-4（玻璃纖維和環氧基樹脂交織而成）

最常和最廣泛使用，相對成本較低

介電常數：最大4.7，4.35@500Mhz,4.34@1Ghz

可承受的最高信號頻率是2Ghz(超過這個值，損耗和串擾將會增加）

FR-2（酚醛樹脂棉紙）

非常廉價，使用在廉價的消費設備上

容易破裂

介電常數：4.5@1Ghz

CEM-3(玻璃與環氧基樹脂編織物）

與FR4類似，在日本廣泛應用

Polyimide

高頻的表現很好

FR&CEM

FR:FlameRetardant

CEM: Composite EpoxyMaterial

SITip:絕大多數的PCB絕緣材料會有一個可控的介電常數-對于維持傳輸線阻抗的穩定來說這是非常重要的。

PCB基礎之Vias

Vias (platedholes)

連接不同層

通過鉆孔的方式來打通PCB的不同層，并在內層電鍍

通常比信號線大

埋孔和盲孔

增加布線密度

增加PCB制造的成本-通常用在高密度的產品上

埋孔非常難以去調試

SITip:Vias會引進容性分量并改變走線的特征阻抗

PCB 基礎之典型的PCB設計流程

PCB基礎之典型的PCB制造流程

從客戶手中拿到Gerber，Drill以及其它PCB相關文件

準備PCB基片和薄片

銅箔的底片會被粘合在基材上

內層圖像蝕刻

抗腐蝕的化學藥水會涂在需要保留的銅箔上（例如走線和過孔）

其他藥水會被洗掉

然后使用腐蝕劑（通常是FeCI或Ammonia)，未被標記的銅箔就會被移除

溶劑會把固化的抗腐蝕劑洗掉

清洗掉PCB板的其他雜物

壓層

Drilling, cleaning & platingvias

這是建立不同層之間的連接關系

在需要Via的地方打一個貫穿所有層的洞

電鍍

外層圖像蝕刻

綠漆層

絲印層 (文本和圖像)