扩展坞PCB加工

多层电路板按照层数可以分为单面板、双层板以及多层板，多层板是指层数为4层以上的电路板。对于很多小型化产品、高速产品会用到板，如手机、路由、交换机等。 那么，多层PCB板设计需要注意哪些事项呢？
一、为什么要用多层板？

1、产品小型化的要求：

当前，电子产品向小型化靠拢，但是所用芯片、元器件并不少，导致PCB无法走线，只能以层数来换面积。

2、高速信号完整性的要求：

随着电子技术发展，路由、手机、交换机、基站等高速信号产品，易受干扰、串扰，多层板可以有效提高信号的完整性，把信号受干扰程度降到低。

二、需要注意的事项：

PCB的叠层设计不是层的简单堆叠，其中地层的安排是关键，它与信号的安排和走向有密切的关系。多层板的设计和普通的PCB相比，除了添加了必要的信号走线层之外，重要的就是安排了立的电源和地层（铺铜层）。在高速数字电路系统中，使用电源和地层来代替以前的电源和地总线的优点主要在于：

1）为数字信号的变换提供一个稳定的参考电压。

2）均匀地将电源同时加在每个逻辑器件上。

3）有效地抑制信号之间的串扰。

其原因在于，使用大面积铺铜作为电源和地层大大减小了电源和地的电阻，使得电源层上的电压均匀平稳，而且可以每根信号线都有很近的地平面相对应，这同时也减小了信号线的特征阻抗，也可有效地减少串扰。所以，对于某些的高速电路设计，已经明确规定一定要使用6层（或以上的）的叠层方案，如Intel对PC133内存模块PCB的要求。这主要就是考虑到多层板在电气特性，以及对电磁辐射的抑制，甚至在抵抗物理机械损伤的能力上都明显优于低层数的PCB。

一般情况下均按以下原则进行叠层设计：满足信号的特征阻抗要求;满足信号回路小化原则；满足小化PCB内的信号干扰要求;满足对称原则。具体而言在设计多层板时需要注意以下几个方面：

1）一个信号层应该和一个敷铜层相邻，信号层和敷铜层要间隔放置，好每个信号层都能和至少一个敷铜层紧邻。信号层应该和临近的敷铜层紧密耦合（即信号层和临近敷铜层之间的介质厚度很小）。

2）电源敷铜和地敷铜应该紧密耦合并处于叠层中部。缩短电源和地层的距离，有利于电源的稳定和减少EMI。尽量避免将信号层夹在电源层与地层之间。电源平面与地平面的紧密相邻好比形成一个平板电容，当两平面靠的越近，则该电容值就越大。该电容的主要作用是为高频噪声（诸如开关噪声等）提供一个低阻抗回流路径，从而使接收器件的电源输入拥有更小的纹波，增强接收器件本身的性能。

3）在高速的情况下，可以加入多余的地层来隔离信号层，多个地敷铜层可以有效地减小PCB的阻抗，减小共模EMI。但建议尽量不要多加电源层来隔离，这样可能造成不必要的噪声干扰。

4）系统中的高速信号应该在内层且在两个敷铜之间，这样两个敷铜可以为这些高速信号提供屏蔽作用，并将这些信号的辐射限制在两个敷铜区域。

5）考虑高速信号、时钟信号的传输线模型，为这些信号设计一个完整的参考平面，尽量避免跨平面分割区，以控制特性阻抗和信号回流路径的完整。

6）两信号层相邻的情况。对于具有高速信号的板卡，理想的叠层是为每一个高速信号层都设计一个完整的参考平面，但在实际中我们总是需要在PCB层数和PCB成本上做一个权衡。在这种情况下不能避免有两个信号层相邻的现象。目前的做法是让两信号层间距加大和使两层的走线尽量垂直，以避免层与层之间的信号串扰。

7）铺铜层好要成对设置，比如六层板的2、5层或者3、4层要一起铺铜，这是考虑到工艺上平衡结构的要求，因为不平衡的铺铜层可能会导致PCB的翘曲变形。

8）次表面（即紧靠表层的层）设计成地层，有利于减小EMI。

9）根据PCB器件密度和引脚密度估算出所需信号层数，确定总层数。

板层的结构是决定系统的EMC性能一个很重要的因素。一个好的板层结构对抑制PCB中辐射起到良好的效果。在现在常见的高速电路系统中大多采用多层板而不是单面板和双面板。

深圳市赛孚电路科技有限公司成立于2011年，公司由多名电路板行业的级人士创建，是国内的PCB/FPC快件服务商之一。公司成立以来，一直专注样品，中小批量领域。快速的交付以及过硬的产品品质赢得了国内外客户的信任。公司是广东电路板行业协会会员企业，是深圳高新技术认证企业。拥有完善的质量管理体系，先后通过了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS认证。公司目前拥有员工300余人，厂房面积9000平米，月出货品种6000种以上，年生产能力为150000平方米.我们的产品包括：高多层PCB、HDI PCB、PCB高频板、软硬结合板、FPC等特种高难度电路板.

深圳市赛孚电路科技有限公司生产PCB多层板，PCB八层板，PCB十层板，HDI板以及软硬结合板厂商。

多层线路板一般定义为10层——20层或以上的高多层线路板，比传统的多层线路板加工难度大，其品质可靠性要求高，主要应用于通讯设备、服务器、医疗电子、航空、工控、军事等领域。近几年来，应用通讯、基站、航空、军事等领域的高层板市场需求仍然强劲，而随着中国电信设备市场的快速发展，高层板市场前景被看好。

目前国内能批量生产高层线路板的PCB厂商，主要来自于外资企业或少数内资企业。高层线路板的生产不仅需要较高的技术和设备投入，更需要技术人员和生产人员的经验积累，同时导入高层板客户认证手续严格且繁琐，因此高层线路板进入企业门槛较高，实现产业化生产周期较长。

PCB平均层数已经成为衡量PCB企业技术水平和产品结构的重要技术指标。本文简述了高层线路板在生产中遇到的主要加工难点，介绍了高层线路板关键生产工序的控制要点，供大家参考。

一、主要制作难点
对比常规线路板产品特点，高层线路板具有板件更厚、层数更多、线路和过孔更密集、单元尺寸更大、介质层更薄等特性，内层空间、层间对准度、阻抗控制以及可靠性要求更为严格。

1.1 层间对准度难点

由于高层板层数多，客户设计端对PCB各层的对准度要求越来越严格，通常层间对位公差控制±75μm，考虑高层板单元尺寸设计较大、图形转移车间环境温湿度，以及不同芯板层涨缩不一致性带来的错位叠加、层间定位方式等因素，使得高层板的层间对准度控制难度更大。

1.2 内层线路制作难点

高层板采用高TG、高速、高频、厚铜、薄介质层等特殊材料，对内层线路制作及图形尺寸控制提出高要求，如阻抗信号传输的完整性，增加了内层线路制作难度。线宽线距小，开短路增多，微短增多，合格率低;细密线路信号层较多，内层AOI漏检的几率加大;内层芯板厚度较薄，容易褶皱导致曝光不良，蚀刻过机时容易卷板;高层板大多数为系统板，单元尺寸较大，在成品报废的代价相对高。

1.3 压合制作难点

多张内层芯板和半固化片叠加，压合生产时容易产生滑板、分层、树脂空洞和气泡残留等缺陷。在设计叠层结构时，需充分考虑材料的耐热性、耐电压、填胶量以及介质厚度，并设定合理的高层板压合程式。层数多，涨缩量控制及尺寸系数补偿量无法保持一致性;层间绝缘层薄，容易导致层间可靠性测试失效问题
1.4 钻孔制作难点

采用高TG、高速、高频、厚铜类特殊板材，增加了钻孔粗糙度、钻孔毛刺和去钻污的难度。层数多，累计总铜厚和板厚，钻孔易断刀;密集BGA多，窄孔壁间距导致的CAF失效问题;因板厚容易导致斜钻问题。

二、 关键生产工序控制
2.1 材料选择

随着电子元器件化、多功能化的方向发展，同时带来高频、高速发展的信号传输，因此要求电子电路材料的介电常数和介电损耗比较低，以及低CTE、低吸水率和更好的覆铜板材料，以满足高层板的加工和可靠性要求。常用的板材供应商主要有A系列、B系列、C系列、D系列，这四种内层基板的主要特性对比，见表1。对于高层厚铜线路板选用高树脂含量的半固化片，层间半固化片的流胶量足以将内层图形填充满，绝缘介质层太厚易出现成品板超厚，反之绝缘介质层偏薄，则易造成介质分层、高压测试失效等品质问题，因此对绝缘介质材料的选择极为重要。
2.2 压合叠层结构设计

在叠层结构设计中考虑的主要因素是材料的耐热性、耐电压、填胶量以及介质层厚度等，应遵循以下主要原则。

(1) 半固化片与芯板厂商保持一致。为PCB可靠性，所有层半固化片避免使用单张1080或106半固化片(客户有特殊要求除外)，客户无介质厚度要求时，各层间介质厚度按IPC-A-600G≥0.09mm。

(2) 当客户要求高TG板材时，芯板和半固化片都要用相应的高TG材料。

(3) 内层基板3OZ或以上，选用高树脂含量的半固化片，如1080R/C65%、1080HR/C 68%、106R/C 73%、106HR/C76% ;但尽量避免全部使用106 高胶半固化片的结构设计，以防止多张106半固化片叠合，因玻纤纱太细，玻纤纱在大基材区塌陷而影响尺寸稳定性和爆板分层。

(4) 若客户无特别要求，层间介质层厚度公差一般按+/-10%控制，对于阻抗板，介质厚度公差按IPC-4101 C/M级公差控制，若阻抗影响因素与基材厚度有关，则板材公差也按IPC-4101 C/M级公差。

2.3 层间对准度控制

内层芯板尺寸补偿的度和生产尺寸控制，需要通过一定的时间在生产中所收集的数据与历史数据经验，对高层板的各层图形尺寸进行补偿，确保各层芯板涨缩一致性。选择、高可靠的压合前层间定位方式，如四槽定位(Pin LAM)、热熔与铆钉结合。设定合适的压合工艺程序和对压机日常维护是确保压合品质的关键，控制压合流胶和冷却效果，减少层间错位问题。层间对准度控制需要从内层补偿值、压合定位方式、压合工艺参数、材料特性等因素综合考量。

2.4 内层线路工艺

由于传统曝光机的解析能力在50μm左右，对于高层板生产制作，可以引进激光直接成像机(LDI)，提高图形解析能力，解析能力达到20μm左右。传统曝光机对位精度在±25μm，层间对位精度大于50μm。采用对位曝光机，图形对位精度可以提高到15μm左右，层间对位精度控制30μm以内，减少了传统设备的对位偏差，提高了高层板的层间对位精度。

为了提高线路蚀刻能力，需要在工程设计上对线路的宽度和焊盘(或焊环)给予适当的补偿外，还需对特殊图形，如回型线路、立线路等补偿量做更详细的设计考虑。确认内层线宽、线距、隔离环大小、立线、孔到线距离设计补偿是否合理，否则更改工程设计。有阻抗、感抗设计要求注意立线、阻抗线设计补偿是否足够，蚀刻时控制好参数，首件确认合格后方可批量生产。为减少蚀刻侧蚀，需对蚀刻液的各组药水成分控制在佳范围内。传统的蚀刻线设备蚀刻能力不足，可以对设备进行技术改造或导入高精密蚀刻线设备，提高蚀刻均匀性，减少蚀刻毛边、蚀刻不净等问题。

2.5 压合工艺

目前压合前层间定位方式主要包括：四槽定位(Pin LAM)、热熔、铆钉、热熔与铆钉结合，不同产品结构采用不同的定位方式。对于高层板采用四槽定位方式(Pin LAM)，或使用熔合+铆合方式制作，OPE冲孔机冲出定位孔，冲孔精度控制在±25μm。熔合时调机制作首板需采用X-RAY检查层偏，层偏合格方可制作批量，批量生产时需检查每块板是否熔入单元，以防止后续分层，压合设备采用配套压机，满足高层板的层间对位精度和可靠性。

根据高层板叠层结构及使用的材料，研究合适的压合程序，设定佳的升温速率和曲线，在常规的多层线路板压合程序上，适当降低压合板料升温速率，延长高温固化时间，使树脂充分流动、固化，同时避免压合过程中滑板、层间错位等问题。材料TG值不一样的板，不能同炉排板;普通参数的板不可与特殊参数的板混压;涨缩系数给定合理性，不同板材及半固化片的性能不一，需采用相应的板材半固化片参数压合，从未使用过的特殊材料需要验证工艺参数。

2.6 钻孔工艺

由于各层叠加导致板件和铜层超厚，对钻头磨损严重，容易折断钻刀，对于孔数、落速和转速适当的下调。测量板的涨缩，提供的系数;层数≥14层、孔径≤0.2mm或孔到线距离≤0.175mm，采用孔位精度≤0.025mm 的钻机生产;直径φ4.0mm以上孔径采用分步钻孔，厚径比12:1采用分步钻，正反钻孔方法生产;控制钻孔披锋及孔粗，高层板尽量采用全新钻刀或磨1钻刀钻孔，孔粗控制25um以内。为改善高层厚铜板的钻孔毛刺问题，经批量验证，使用高密度垫板，叠板数量为一块，钻头磨次控制在3次以内，可有效改善钻孔毛刺
对于高频、高速、海量数据传输用的高层板，背钻技术是改善信号完整有效的方法。背钻主要控制残留stub长度，两次钻孔的孔位一致性以及孔内铜丝等。不是所有的钻孔机设备具有背钻功能，对钻孔机设备进行技术升级(具备背钻功能)，或购买具有背钻功能的钻孔机。从行业相关文献和成熟量产应用的背钻技术主要包括：传统控深背钻方法、内层为信号反馈层背钻、按板厚比例计算深度背钻，在此不重复叙述。

三、可靠性测试
高层板一般为系统板，比常规多层板厚、更重、单元尺寸更大，相应的热容也较大，在焊接时，需要的热量更多，所经历的焊接高温时间要长。在217℃(锡银铜焊料熔点)需50秒至90秒，同时高层板冷却速度相对慢，因此过回流焊测试的时间延长，并结合IPC-6012C、 IPC-TM-650标准以及行业要求，对高层板的主要可靠性测试

PCB生产中的背钻有哪些技术？
1.什么是PCB背钻？



背钻其实就是孔深钻比较特殊的一种，在多层板的制作中，例如12层板的制作，我们需要将第1层连到第9层，通常我们钻出通孔（一次钻），然后沉铜。这样第1层直接连到第12层，实际我们只需要第1层连到第9层，第10到第12层由于没有线路相连，像一个柱子。
这个柱子影响信号的通路，在通讯信号中会引起信号完整性问题。所以将这个多余的柱子（业内叫STUB）从反面钻掉（二次钻）。所以叫背钻，但是一般也不会钻那么干净，因为后续工序会电解掉一点铜，且钻尖本身也是尖的。所以PCB厂家会留下一小点，这个留下的STUB的长度叫B值，一般在50-150UM范围为好。

2.背钻孔有什么样的优点？



1）减小杂讯干扰；



2）提高信号完整性；



3）局部板厚变小；



4）减少埋盲孔的使用，降低PCB制作难度。







3.背钻孔有什么作用？



背钻的作用是钻掉没有起到任何连接或者传输作用的通孔段，避免造成高速信号传输的反射、散射、延迟等，给信号带来“失真”研究表明：影响信号系统信号完整性的主要因素除设计、板材料、传输线、连接器、芯片封装等因素外，导通孔对信号完整性有较大影响。







4.背钻孔生产工作原理



依靠钻针下钻时，钻针尖接触基板板面铜箔时产生的微电流来感应板面高度位置，再依据设定的下钻深度进行下钻，在达到下钻深度时停止下钻。
5.背钻制作工艺流程？



a、提供PCB，PCB上设有定位孔，利用所述定位孔对PCB进行一钻定位并进行一钻钻孔；



b、对一钻钻孔后的PCB进行电镀，电镀前对所述定位孔进行干膜封孔处理；



c、在电镀后的PCB上制作外层图形；



d、在形成外层图形后的PCB上进行图形电镀，在图形电镀前对所述定位孔进行干膜封孔处理；



e、利用一钻所使用的定位孔进行背钻定位，采用钻刀对需要进行背钻的电镀孔进行背钻；



f、背钻后对背钻孔进行水洗，清除背钻孔内残留的钻屑。







6.背钻孔板技术特征有哪些？



1）多数背板是硬板



2）层数一般为8至50层



3）板厚：2.5mm以上



4）厚径比较大



5）板尺寸较大



6）一般首钻小孔径>=0.3mm



7）外层线路较少，多为压接孔方阵设计



8)背钻孔通常比需要钻掉的孔大0.2MM



9)背钻深度公差：+/-0.05MM



10)如果背钻要求钻到M层，那么M层到M-1（M层的下一层）层的介质厚度小0.17MM







7.背钻孔板主要应用于何种领域呢？



背板主要应用于通信设备、大型服务器、医疗电子、军事、航天等领域。由于军事、航天属于敏感行业，国内背板通常由军事、航天系统的研究所、研发中心或具有较强军事、航天背景的PCB制造商提供；在中国，背板需求主要来自通信产业，现逐渐发展壮大的通信设备制造领域。

深圳市赛孚电路科技有限公司成立于2011年，公司由多名电路板行业的级人士创建，是国内的PCB/FPC快件服务商之一。公司成立以来，一直专注样品，中小批量领域。快速的交付以及过硬的产品品质赢得了国内外客户的信任。公司是广东电路板行业协会会员企业，是深圳高新技术认证企业。拥有完善的质量管理体系，先后通过了ISO9001、ISO14000、TS16949、UL、RoHS认证。公司目前拥有员工300余人，厂房面积9000平米，月出货品种6000种以上，年生产能力为150000平方米。为了满足客户多样化需求，2017年公司成立了PCBA事业部，自有SMT生产线，为客户提供PCB+SMT一站式服务。 公司一直致力于“打造中国的PCB制造企业”。注重人才培养，倡导全员“自我经营”理念，拥有一支朝气蓬勃、敬业、经验丰富的技术、生产及管理队伍；专注于PCB的工艺技术的研究与开发，努力提升公司在PCB领域内的技术水平和制造能力.

      公司产品广泛应用于通信、工业控制、计算机应用、航空航天、、医疗、测试仪器、电源等各个领域。我们的产品包括：PCB打样，PCB加急，PCB快板，PCB加急打样，FPC加急，高多层PCB、HDI PCB、PCB高频板、软硬结合板、FPC等特种高难度电路板，专注于多品种，中小批量领域。我们的客户分布各地，目前外销订单占比70%以上。

深圳市赛孚电路科技有限公司成立于2011年，公司由多名电路板行业的级人士创建，是国内的HDI PCB/软硬结合板服务商之一。

线路板中无论刚性、挠性、刚挠结合多层板,以及用于IC封装基板的模组基板,为电子设备做出贡献。线路板行业在电子互连技术中占有重要地位。

HDI板,是指High Density Interconnect,即高密度互连板,是PCB行业在20世纪末发展起来的一门较新的技术。就是采用增层法及微盲埋孔所制造的多层板。

微孔：在PCB中,直径小于6mil（150um）的孔被称为微孔。

埋孔：BuriedViaHole,埋在内层的孔,在成品看不到,主要用于内层线路的导通,可以减少信号受干扰的几率,保持传输线特性阻抗的连续性。由于埋孔不占PCB的表面积,所以可在PCB表面放置更多元器件。

盲孔：Blind Via,连接表层和内层而不贯通整版的导通孔。

传统的PCB板的钻孔由于受到钻刀影响,当钻孔孔径达到0.15mm时,成本已经非常高,且很难再次改进。而HDI板的钻孔不再依赖于传统的机械钻孔,而是利用激光钻孔技术（所以有时又被称为镭射板。）

HDI板的钻孔孔径一般为3-5mil(0.076-0.127mm),线路宽度一般为3-4mil(0.076-0.10mm),焊盘的尺寸可以大幅度的减小所以单位面积内可以得到更多的线路分布,高密度互连由此而来。

HDI技术的出现,适应并推进了FPC/PCB行业的发展。使得在HDI板内可以排列上更加密集的BGA、QFP等。目前HDI技术已经得到广泛地运用,其中1阶的HDI已经广泛运用于拥有0.5PITCH的BGA的PCB制作中。

HDI技术的发展推动着芯片技术的发展,芯片技术的发展也反过来推动HDI技术的提高与进步。

材料的分类
1、铜箔：导电图形构成的基本材料
2、芯板(CORE)：线路板的骨架,双面覆铜的板子,即可用于内层制作的双面板。
3、半固化片(Prepreg):多层板制作不可缺少的材料,芯板与芯板之间的粘合剂,同时起到绝缘的作用。
4、阻焊油墨：对板子起到防焊、绝缘、防腐蚀等作用。
5、字符油墨：标示作用。
6、表面处理材料：包括铅锡合金、镍金合金、银、OSP等等。

当前对应HDI多层板技术进步的基板材料及所用环氧树脂的发展课题。HDI多层板技术发展在未来几年内的发展是：导电电路宽度/间距更细化、导通孔更小化、基板的绝缘层更加薄型化。

这一发展趋势给基板材料制造业提出了以下两大方面的重要课题：如何在HDI多层板的窄间距、微孔化不断深入发展的情况下,它的基板绝缘可靠性、通孔可靠性；如何实现CCL的更加薄型化。

方面课题归结为基板材料的可靠性问题,它由CCL基本性能(包括耐热性、耐离子迁移性、耐湿性、耐TCP性、介电性等)与基板加工性(微孔加工性、电镀加工性)两方面性能的综合体现,而所提及的CCL各方面具体性能都是与CCL用树脂性能相关。

所谓与树脂的相关性,就是环氧树脂应达到3个层的要求：要实现对树脂所需的性能指标；要在一些条件变化下确保这些性能的稳定；要有与其它树脂的共存性好(即互溶性、或反应性、或聚合物合金性好)。


实现CCL薄型化中对其所用的环氧树脂性能要求的技术含量较高。CCL薄型化技术主要是要解决板的刚性提高(便于工艺操作性,机械强度等)、翘曲变形减小的问题,薄型化CCL在工艺研发中,除了在半固化片加工工艺上需要有所改进、创新外,于树脂组成和增强材料技术也是十分关键的方面。

FPC生产中常用的模切辅材，看看有哪些？
生产FPC的工序繁杂，从开料钻孔到包装出货，中间所需要的工序有20多道，在这漫长的生产过程中，根据客户需求，将用到多种辅材。FPC的基材一般为双面或单面铜箔，这是整个FPC的基础，FPC的电气性能都由它决定。其他辅材只是用来辅助安装与适应使用环境。主要有下面几种：
1、FR4-质地较硬，有0.15-2.0mm的不同厚度，主要用在FPC焊接处的反面，作为加强，方便焊接稳定可靠；

FR-4是一种耐燃材料等级的代号，所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态能够自行熄灭的一种材料规格，它不是一种材料名称，而是一种材料等级，因此目般电路板所用的FR-4等级材料就有非常多的种类，但是多数都是以所谓的四功能(Tera-Function)的环氧树脂加上填充剂(Filler)以及玻璃纤维所做出的复合材料。

2、PI胶带-质地较软，可弯曲，主要用在金手指区域的加厚加强，便于插拔；

PI胶带，全名是聚酰亚胺胶带。PI胶带是以聚酰亚胺薄膜为基材，采用进口有机硅压敏胶粘剂，具有耐高低温、耐酸碱、耐溶剂、电气绝缘（H级）、防辐射等性能。适用于电子线路板波峰焊锡遮蔽、保护金手指和电器绝缘、马达绝缘，以及锂电池正负极耳固定。

3、钢片-质地硬，功能与FR4一样，用于焊接处补强，比FR4美观，可接地，硬度较FR4高；

钢片，材料为原装进口不锈钢经热处理精磨加工制成,具有精密度高、拉力度强、光洁度好、有韧性、不易折断的特点。

4、TPX阻胶膜-一款耐高温的树脂阻挡离型膜，用于线路板压合工序，经的工艺设计，可用于阻挡树脂溢出后埋孔和盲通孔的多次层压工序上，具有良好的阻胶、塞孔效果。

5、EIM电磁膜-贴于FPC表面，用于屏蔽信号干扰；

EIM电磁膜是一种通过真空溅射的方法，可以在不同衬底的（PET/PC/玻璃等）基材上镀屏蔽材料，以极低的电阻实现EMI电磁干扰屏蔽。

6、导电胶-用于钢片与FPC的连接压合，导电，可实现钢片接地功能；

导电胶是一种固化或干燥后具有一定导电性的胶粘剂。主要由树脂基体、导电粒子和分散添加剂、助剂等组成。它可以将多种导电材料连接在一起，使被连接材料间形成电的通路。在电子工业中,导电胶已成为一种的新材料。

7、3M胶纸-主要用作于0.4mm及以上厚度的FR4与FPC粘贴，以及FPC与客户产品组装固定；

FPC辅材的使用，终要根据客户的使用环境与功能要求来决定。

超实用的高频PCB电路设计70问答之一
1、如何选择PCB 板材？

选择PCB板材在满足设计需求和可量产性及成本中间取得平衡点。设计需求包含电气和机构这两部分。通常在设计非常高速的 PCB 板子(大于 GHz 的频率)时这材质问题会比较重要。例如，现在常用的 FR-4 材质，在几个GHz 的频率时的介质损耗(dielectric loss)会对信号衰减有很大的影响，可能就不合用。就电气而言，要注意介电常数(dielectric constant)和介质损在所设计的频率是否合用。



2、如何避免高频干扰？

避免高频干扰的基本思路是尽量降低高频信号电磁场的干扰，也就是所谓的串扰(Crosstalk)。可用拉大高速信号和模拟信号之间的距离，或加 ground guard/shunt traces 在模拟信号旁边。还要注意数字地对模拟地的噪声干扰。



3、在高速设计中，如何解决信号的完整性问题？

信号完整性基本上是阻抗匹配的问题。而影响阻抗匹配的因素有信号源的架构和输出阻抗(output impedance)，走线的特性阻抗，负载端的特性，走线的拓朴(topology)架构等。解决的方式是靠端接(termination)与调整走线的拓朴。



4、差分布线方式是如何实现的？

差分对的布线有两点要注意，一是两条线的长度要尽量一样长，另一是两线的间距(此间距由差分阻抗决定)要一直保持不变，也就是要保持平行。平行的方式有两种，一为两条线走在同一走线层(side-by-side)，一为两条线走在上下相邻两层(over-under)。一般以前者 side-by-side(并排, 并肩) 实现的方式较多。



5、对于只有一个输出端的时钟信号线，如何实现差分布线？

要用差分布线一定是信号源和接收端也都是差分信号才有意义。所以对只有一个输出端的时钟信号是无法使用差分布线的。



6、接收端差分线对之间可否加一匹配电阻？

接收端差分线对间的匹配电阻通常会加, 其值应等于差分阻抗的值。这样信号质量会好些。



7、为何差分对的布线要靠近且平行？

对差分对的布线方式应该要适当的靠近且平行。所谓适当的靠近是因为这间距会影响到差分阻抗(differential impedance)的值, 此值是设计差分对的重要参数。需要平行也是因为要保持差分阻抗的一致性。若两线忽远忽近, 差分阻抗就会不一致, 就会影响信号完整性(signal integrity)及时间延迟(timing delay)。



8、如何处理实际布线中的一些理论冲突的问题

基本上, 将模/数地分割隔离是对的。 要注意的是信号走线尽量不要跨过有分割的地方(moat), 还有不要让电源和信号的回流电流路径(returning current path)变太大。



晶振是模拟的正反馈振荡电路, 要有稳定的振荡信号, 满足loop gain 与 phase 的规范, 而这模拟信号的振荡规范很容易受到干扰, 即使加 ground guard traces 可能也无法完全隔离干扰。而且离的太远,地平面上的噪声也会影响正反馈振荡电路。 所以, 一定要将晶振和芯片的距离进可能靠近。



确实高速布线与 EMI 的要求有很多冲突。但基本原则是因 EMI 所加的电阻电容或 ferrite bead, 不能造成信号的一些电气特性不符合规范。 所以, 好先用安排走线和 PCB 迭层的技巧来解决或减少 EMI的问题, 如高速信号走内层。后才用电阻电容或 ferrite bead 的方式, 以降低对信号的伤害。



9、如何解决高速信号的手工布线和自动布线之间的矛盾？

现在较强的布线软件的自动布线器大部分都有设定约束条件来控制绕线方式及过孔数目。各家 EDA公司的绕线引擎能力和约束条件的设定项目有时相差甚远。 例如, 是否有足够的约束条件控制蛇行线(serpentine)蜿蜒的方式, 能否控制差分对的走线间距等。 这会影响到自动布线出来的走线方式是否能符合设计者的想法。 另外, 手动调整布线的难易也与绕线引擎的能力有的关系。 例如, 走线的推挤能力,过孔的推挤能力, 甚至走线对敷铜的推挤能力等等。 所以, 选择一个绕线引擎能力强的布线器, 才是解决之道。



10、关于 test coupon。

test coupon 是用来以 TDR (Time Domain Reflectometer) 测量所生产的 PCB 板的特性阻抗是否满足设计需求。 一般要控制的阻抗有单根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。 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。



11、在高速 PCB 设计中，信号层的空白区域可以敷铜，而多个信号层的敷铜在接地和接电源上应如何分配？

一般在空白区域的敷铜绝大部分情况是接地。 只是在高速信号线旁敷铜时要注意敷铜与信号线的距离， 因为所敷的铜会降低一点走线的特性阻抗。也要注意不要影响到它层的特性阻抗， 例如在 dual strip line 的结构时。

12、是否可以把电源平面上面的信号线使用微带线模型计算特性阻抗？电源和地平面之间的信号是否可以使用带状线模型计算？

是的， 在计算特性阻抗时电源平面跟地平面都视为参考平面。 例如四层板: 顶层-电源层-地层-底层，这时顶层走线特性阻抗的模型是以电源平面为参考平面的微带线模型。



13、在高密度印制板上通过软件自动产生测试点一般情况下能满足大批量生产的测试要求吗？

一般软件自动产生测试点是否满足测试需求看对加测试点的规范是否符合测试机具的要求。另外，如果走线太密且加测试点的规范比较严，则有可能没办法自动对每段线都加上测试点，当然，需要手动补齐所要测试的地方。



14、添加测试点会不会影响高速信号的质量？

至于会不会影响信号质量就要看加测试点的方式和信号到底多快而定。基本上外加的测试点(不用在线既有的穿孔(via or DIP pin)当测试点)可能加在在线或是从在线拉一小段线出来。前者相当于是加上一个很小的电容在在线，后者则是多了一段分支。这两个情况都会对高速信号多多少少会有点影响，影响的程度就跟信号的频率速度和信号缘变化率(edge rate)有关。影响大小可透过仿真得知。原则上测试点越小越好(当然还要满足测试机具的要求)分支越短越好。



15、若干 PCB 组成系统，各板之间的地线应如何连接？

各个 PCB 板子相互连接之间的信号或电源在动作时，例如 A 板子有电源或信号送到 B 板子，一定会有等量的电流从地层流回到 A 板子 (此为 Kirchoff current law)。这地层上的电流会找阻抗小的地方流回去。所以，在各个不管是电源或信号相互连接的接口处，分配给地层的管脚数不能太少，以降低阻抗，这样可以降低地层上的噪声。另外，也可以分析整个电流环路，尤其是电流较大的部分，调整地层或地线的接法，来控制电流的走法(例如，在某处制造低阻抗，让大部分的电流从这个地方走)，降低对其它较敏感信号的影响。



16、能介绍一些国外关于高速 PCB 设计的技术书籍和数据吗？

现在高速数字电路的应用有通信网路和计算器等相关领域。在通信网路方面，PCB 板的工作频率已达 GHz 上下，叠层数就我所知有到 40 层之多。计算器相关应用也因为芯片的进步，无论是一般的 PC 或服务器(Server)，板子上的高工作频率也已经达到 400MHz (如 Rambus) 以上。因应这高速高密度走线需求，盲埋孔(blind/buried vias)、mircrovias 及 build-up 制程工艺的需求也渐渐越来越多。 这些设计需求都有厂商可大量生产。



17、两个常被参考的特性阻抗公式：

微带线(microstrip) Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] 其中，W 为线宽，T 为走线的铜皮厚度，H 为走线到参考平面的距离，Er 是 PCB 板材质的介电常数(dielectric constant)。此公式在0.1<(W/H)<2.0 及 1<(Er)<15 的情况才能应用。



带状线(stripline) Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W)]} 其中，H 为两参考平面的距离，并且走线位于两参考平面的中间。此公式在 W/H<0.35 及 T/H<0.25 的情况才能应用。



18、差分信号线中间可否加地线？

差分信号中间一般是不能加地线。因为差分信号的应用原理重要的一点便是利用差分信号间相互耦合(coupling)所带来的好处，如 flux cancellation，抗噪声(noise immunity)能力等。若在中间加地线，便会破坏耦合效应。



19、刚柔板设计是否需要设计软件与规范？国内何处可以承接该类电路板加工？

可以用一般设计 PCB 的软件来设计柔性电路板(Flexible Printed Circuit)。一样用 Gerber 格式给 FPC厂商生产。由于制造的工艺和一般 PCB 不同，各个厂商会依据他们的制造能力会对小线宽、小线距、小孔径(via)有其**。除此之外，可在柔性电路板的转折处铺些铜皮加以补强。至于生产的厂商可上网“FPC”当关键词查询应该可以找到。



20、适当选择 PCB 与外壳接地的点的原则是什么？

选择 PCB 与外壳接地点选择的原则是利用 chassis ground 提供低阻抗的路径给回流电流(returning current)及控制此回流电流的路径。例如，通常在高频器件或时钟产生器附近可以借固定用的螺丝将 PCB的地层与 chassis ground 做连接，以尽量缩小整个电流回路面积，也就减少电磁辐射。