高速電路的印制板設(shè)計(jì)

1、 圖21高頻時(shí)印制導(dǎo)線的等效電路n印制導(dǎo)線的電阻很小，一般低頻電路不需考慮，在微波和高速等特殊電路中，導(dǎo)線的電阻隨頻率的升高呈電感特性稱為阻抗。n 如：寬度為1mm,厚度為0.03mm，長度為 100mm的印制導(dǎo)線。n 在頻率為50Hz時(shí)電阻為：57.4m；n 頻率為1MHz時(shí)阻抗為：727m；n 頻率為100 MHz時(shí)阻抗為：72.5。n“阻抗的匹配”是指：信號傳送時(shí)，從發(fā)出端經(jīng)過導(dǎo)線，在能量損耗最小的情況下，順利到達(dá)接受端，并且完全吸收而沒有反射，達(dá)到這種傳輸，線路中的阻抗必須與出發(fā)端內(nèi)部的阻抗相等則稱為“阻抗匹配”。阻抗的匹配是高速印制電路設(shè)計(jì)考慮的重要因素。t1圖31(a)表面微帶結(jié)構(gòu)

2、圖31(b)嵌入式微帶結(jié)構(gòu) 傳輸線絕緣介質(zhì)接地平面覆蓋層WtH 87 ln 5.98h0.8 w t WHt圖32a單帶狀線 圖32b雙帶狀線d接地面604(2ht )2.1(0.8w+t)1.9(2h+t)0.8w+th4(h+d+t)80n4.3設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法網(wǎng)絡(luò)表輸入設(shè)計(jì)規(guī)則設(shè)置布線元器件布局復(fù)查（人工預(yù)或仿真）DRC檢查輸出 從表中可以看出相同的材料在不同的頻率下測量的結(jié)果是不同的，在高頻時(shí)采用時(shí)域反射計(jì)（DTR）,測量信號在線路中的實(shí)際時(shí)延可以確定r的精確值。所以在高頻電路中計(jì)算線路的特性阻抗采用100MHz下測量的r值更為準(zhǔn)確。 n（1）選擇基材的依據(jù)是：n1） 根據(jù)PCB的使用

3、條件和機(jī)械、電氣性能要求從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中選擇材料的型號和規(guī)格。n 2）高頻和微波電路應(yīng)選擇介電常數(shù)適合(或按需要選擇)和低介質(zhì)損耗的基材。對特性阻抗要求嚴(yán)格的板，更應(yīng)注意材料的介質(zhì)損耗，并在頻率、溫度、濕度的環(huán)境變化時(shí)應(yīng)能保持穩(wěn)定。根據(jù)計(jì)算選擇相應(yīng)介電常數(shù)和低介質(zhì)損耗的材料。n 3）根據(jù)預(yù)計(jì)的印制板結(jié)構(gòu)確定基材的覆銅箔面數(shù)（不同規(guī)格的單面、雙面覆銅箔板或多層板用薄板）；n 4）根據(jù)印制板的尺寸、單位面積承載元器件重量，確定基材板的厚度。多層板應(yīng)根據(jù)導(dǎo)電層數(shù)n n6）滿足無鉛焊接和加工工藝要求n無鉛焊料應(yīng)用的基材，因?yàn)闊o鉛焊料焊接溫度高，應(yīng)選用熱穩(wěn)定性好或耐熱性好的材料，具體體現(xiàn)在材料的如下幾項(xiàng)參數(shù)

4、：nTg ：樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，應(yīng)當(dāng)150；nCTE ：基材的熱膨脹系數(shù)相對要小(XY、 Z向)；nTd ：（de compocition）板材中樹脂材料的最高熱分解溫度應(yīng)當(dāng)高。在此溫度下材料的一些物理、化學(xué)性能降低，產(chǎn)生不可逆的變化，應(yīng)通過一些熱應(yīng)力試驗(yàn)后的樹脂狀態(tài)變化和機(jī)電性能變化來反映。對于FR-4板材熱失重5時(shí)的熱分解溫度340。nT288 ：熱分層時(shí)間, 表示基材的耐熱性能。n（2）高速電路印制板采用的基材n一般工作頻率在300MHz以下的印制板根據(jù)頻率的高低和介質(zhì)損耗要求，分別可以采用FR-4覆銅箔板(EP) 、BT樹脂覆銅箔板、聚酰亞胺覆銅箔板(PI)或氰酸酯覆銅板（CE）和聚

5、苯醚（PPE）等。這些材料的介電特性排序?yàn)椋簄PTFECEPPE BT PI 改性EP EPn微波是波長小于1m或頻率高于300MHz電磁波（IPC-316標(biāo)準(zhǔn)中將頻率在100MHz30GHz視為微波電路）微波電路板通常采用較低介電常數(shù)的聚四氟乙烯覆銅板（PTFE）。通過添加陶瓷粉等填料可以改變基材的介電常數(shù)，以適應(yīng)不同介電常數(shù)的基材需要。n6.1印制板的結(jié)構(gòu)n根據(jù)布線密度要求，整機(jī)給予印制板的空間尺寸和機(jī)械、電氣性能要求決定。高速電路根據(jù)需要可以選擇雙面板、多層板、HDI板或撓性板或剛撓性板。在雙面板布線密度很高的情況下，與其采用雙面板還不如采用布線密度較低的多層板。因?yàn)榈蛯哟?、低密度的多?/p>

6、板的可靠性和可制造性要優(yōu)于高密度的雙面板。n雙面板和多層板，可以通過金屬化孔實(shí)現(xiàn)各導(dǎo)電層間的連接，能縮短信號傳輸?shù)穆窂?，提高傳輸速度，并且容易制作為微帶線和帶狀線的結(jié)構(gòu)，有利于保持信號的完整性。n從電磁兼容考慮，當(dāng)時(shí)鐘電路的頻率超過5MHz時(shí)或者器件的上升時(shí)間小于5ns時(shí)，增加采用多層板的可能性。（即5/5規(guī)則）n6.2外形：n PCB的外形是由在整機(jī)中的安裝尺寸和布線密度要求決定的，原則上可以是任意的，但是考慮到美觀和加工的難易，在滿足整機(jī)空間布局要求的前提下，外形力求簡單，一般為尺寸不大、長寬比例不太懸殊的長方形。也允許有圓形和其他異形，但是長寬比例較大或面積較大的印制板，容易產(chǎn)生翹曲變形

7、，需要增加板的厚度或采取增加支撐點(diǎn)和邊框加固等措施,并且大尺寸板走線距離長，對高速電路容易引起信號完整性的問題。n6.2.1外形尺寸和公差：n 因?yàn)橛≈瓢宓幕氖菢渲?，所以其機(jī)械加工的公差應(yīng)按塑料加工的公差，不能像金屬加工的公差那樣嚴(yán)格。n 6.2.2 板厚度：n PCB的厚度應(yīng)根據(jù)對板的機(jī)械強(qiáng)度要求和與之相匹配的連接器的規(guī)格尺寸，以及PCB上單位面積承受的元器件重量，從相關(guān)基材的厚度標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列中，選取合適厚度的基材。n一般不要選非標(biāo)準(zhǔn)厚度的基材，這樣會增加成本；在能滿足安全使用的前提下，不要選擇過厚的基材，以減輕產(chǎn)品重量和降低成本。 n6.2.3 印制板的總厚度：n 應(yīng)根據(jù)使用時(shí)對板的機(jī)

8、械強(qiáng)度要求及有邊緣連接器時(shí)與連接器匹配需要而定,對于多層板還應(yīng)考慮各層間絕緣層厚度匹配的需要。在滿足上述條件的前提下，盡量選擇較薄的厚度，使作為過孔的導(dǎo)通孔有較小的深度，即有利于制造有可以減少寄生電容，便于高速信號的傳輸。n多層板中間層的絕緣材料厚度 應(yīng)根據(jù)其電氣性能要求（耐壓、絕緣電阻、特性阻抗的要求）來決定；在兩相鄰導(dǎo)電層之間，一般至少應(yīng)有0.09mm厚的絕緣層（HDI板層間厚不小于0.03mm）。n并且其粘結(jié)片不少于兩片，在所有的粘結(jié)層中最好使用同一種厚度的粘結(jié)片。對微波電路用的多層板，其層間介質(zhì)層的厚度應(yīng)根據(jù)電路特性阻抗要求，需要嚴(yán)格計(jì)算而確定。n 撓性板厚度：用其撓曲功能的板，應(yīng)選擇

9、較薄的基材，有利于撓曲。當(dāng)使用附加鍍（涂）覆層、覆蓋層或膠粘劑時(shí)，板的總厚度會大于撓性覆銅箔基材的厚度(基材、覆蓋層厚度通常都為0.025mm)，所以對其尺寸公差應(yīng)盡可能寬松。 n6.3坐標(biāo)網(wǎng)格與定位基準(zhǔn) n為了確定孔和導(dǎo)電圖形的位置，應(yīng)采用GB1360 n圓形或邊長為2.0mm 的方形光學(xué)定位標(biāo)志作為基準(zhǔn)，在大尺寸或細(xì)節(jié)距的IC 焊盤圖形的對角線或中心位置上各設(shè)置一個(gè)基準(zhǔn)標(biāo)志，標(biāo)志上面不允許有阻焊膜覆蓋,以作為安裝器件時(shí)定位。n對器件節(jié)距更小的印制板，可以用網(wǎng)印器件外形并作引腳的位號標(biāo)志。(見下圖) 6.4 印制導(dǎo)線寬度 和間距102030(A)35.030.025.020.015.012.

10、010.08.07.06.05.04.03.02.01.51.00.750.50.250.125457510060 (S ) 0 1 5 10 2030 50 70 100 150 200 250 300 400 500 600 700 105 3570 1825 0 1 5 10 2030 50 70 100 150 200 250 300 400 500 600 700 00.0250.1250.250.3750.5000.7501.251.752.503.755.006.257.508.7510.00導(dǎo)線截面積（6.45104 mm2）W2WWswS工藝極限；當(dāng)S=3h時(shí)反射阻抗最小n6

11、.6 孔與連接盤設(shè)計(jì)n6.6.1 孔：n 印制板上的孔，基本上可歸為四類：機(jī)械安裝孔、元件孔、隔離孔和導(dǎo)通孔。各類孔的設(shè)計(jì)要求不同,尤其是高速電路印制板上的過孔，對電路特性有明顯的影響。n1）機(jī)械安裝孔：n應(yīng)與機(jī)械安裝件的位置尺寸、安裝尺寸及位置公差相匹配?？着c孔的邊緣及孔邊緣到板邊緣的距離應(yīng)大于板的厚度，以保證孔壁的機(jī)械強(qiáng)度。n2）元件孔 ：n孔徑應(yīng)大于所安裝的元器件引線（或插針）直徑0.20.3mm，孔中心的位置應(yīng)在坐標(biāo)網(wǎng)格（或輔助格）的交點(diǎn)上，并且與元器件引線（引腳）的位置n相匹配（不允許一孔安裝兩根引線），如果元器件的引線為非直線排列，則至少有一個(gè)點(diǎn)的孔中心位于網(wǎng)格的交點(diǎn)上。此類孔的孔

12、直徑一般是指金屬化后的鍍覆孔的直徑。n3)隔離孔：n在多層板中將某層導(dǎo)電圖形與通過該層的鍍覆孔（金屬化孔）進(jìn)行絕緣隔離，隔離孔徑應(yīng)大于同軸的金屬化孔壁外徑0.20.3mm，實(shí)際上形成的隔離環(huán)寬為0.10.15mm，考慮到加工中鉆孔和層壓定位誤差，所以在布線空間允許時(shí)應(yīng)適當(dāng)加大絕緣間隙。 隔離環(huán)0.1mm0.1mm隔離環(huán)金屬化孔電、地面圖64隔離環(huán)相切圖63隔離環(huán)有距離n4)導(dǎo)通孔：n又稱為過孔，分為通孔、盲孔和埋孔三種形式。其孔徑的大小和孔位由布線空間大小酌情調(diào)整，不作嚴(yán)格規(guī)定，為了提高布線密度一般其孔徑設(shè)計(jì)得比元件孔小，但是最小板厚度與孔徑的比一般不大于5：1，過大的比例在孔金屬化時(shí)，工藝難

13、度加大成本上升，如需要較大的厚、徑比，應(yīng)與制造方協(xié)商。在布線空間允許的情況下，此孔一般不設(shè)計(jì)在元件體的下面（多層板的埋孔除外），防止波峰焊時(shí)焊料通過孔造成貼板安裝的元器件損壞或下面短路，并便于檢查和維修。n SMT板布線密度較高，允許將過孔設(shè)置在器件下面，但是必須用阻焊劑覆蓋或封堵孔。 大功率器件的導(dǎo)熱孔也允許設(shè)置在器件下面。n導(dǎo)通孔的三種類型：通孔、埋孔和盲孔,其中埋孔和盲孔孔徑更小，通常采用激光或等離子體技術(shù)加工。最小鉆孔孔徑見表埋孔層厚1級孔徑2級孔徑3級孔徑0.50.150.150.20盲孔層厚1級2級3級0.250.200.300.4 表61 埋孔、盲孔孔徑 與孔深度的可制造限度 m

14、m埋孔通孔盲孔導(dǎo)電膠填充埋孔圖65 導(dǎo)通孔的類型n 5）導(dǎo)熱孔（又稱散熱孔）：在某些大功率的器件（QFN）下面有散熱孔，相應(yīng)的印制板部位應(yīng)設(shè)置導(dǎo)熱孔與器件的散熱孔對應(yīng)，以利于散熱。其排布形式見下圖（未布線局部圖）n n 圖67導(dǎo)熱孔排布形式散熱孔n6.6.2 連接盤：n 印制板上的連接盤(Land)，用于表層進(jìn)行焊接的稱為焊盤。一般為圓形與孔同心環(huán)繞在孔周圍，最小的環(huán)寬應(yīng)0.1mm，在空間位置允許的條件下，應(yīng)適當(dāng)加寬連接盤的環(huán)寬。表層的焊盤面積應(yīng)稍大些有利于焊接，其形狀一般也是圓形的，也有采用切割圓形、矩形、正方形或卵圓形等，根據(jù)布線的密度來確定。n 扁平封裝和表面安裝元器件的焊盤，通常為矩形

15、或條狀（長寬比例按引腳尺寸）。BGA器件的焊盤是圓形的并與元器件的引腳位置相匹配，具體的形狀、尺寸隨元器件的型號不同而異，同一元器件的焊盤尺寸應(yīng)一致，防止因焊盤的熱容量不一致而影響再流焊質(zhì)量。 nSMT焊盤圖形設(shè)計(jì)是影響焊接質(zhì)量的重要因素，應(yīng)根據(jù)元器件的接線端子的形式不同，元器件的引腳尺寸和公差、節(jié)距及加工誤差和形成可靠焊縫要求等因素，按相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)(GJB324398 、IPC7351等)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。n片式電阻、電容焊盤：一般為長方形或方形；nQFP器件：一般其節(jié)距與器件相同的長方形焊盤；nBGA類的器件：節(jié)距與器件的球形接線端子相同而直徑略小于（約小10）器件附連的焊料球直徑的圓形焊盤。

16、n在各種表面安裝焊盤上都不允許直接設(shè)置導(dǎo)通孔，防止焊接時(shí)，焊料流失。 （見圖6-6）n通孔與連接盤的錯位，不應(yīng)使連接盤的環(huán)寬小于規(guī)定的最小環(huán)寬值，表面安裝焊盤上不應(yīng)有孔，以防焊料流失。SMT用連接盤形狀如下： 電阻、電容元件 SOP/SOJ QFP BGA 圖6-6 焊盤圖形的形狀n連接盤與孔匹配關(guān)系的最低要求應(yīng)按下式計(jì)算：n 連接盤最小直徑Dd 2RCn 式中：n d成品孔的最大直徑， mm；n R 最小環(huán)寬要求， mm；n C 印制板加工的標(biāo)準(zhǔn)工藝允差，（一般為0.10.2mm）。n 標(biāo)準(zhǔn)工藝允差是指印制板加工中的圖形定位、鉆孔和多板層的壓層、凹蝕處理等加工允許的累計(jì)誤差。它是隨著工藝的改

17、進(jìn)和發(fā)展而變化。成品孔的最小環(huán)寬可根據(jù)設(shè)計(jì)引用的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)要求確定。n3級板表面層最小焊盤直徑至少應(yīng)比孔徑大0.26mm。n6.7 接插區(qū)和印制插頭n6.7.1 接插區(qū)：印制與外部連接器連接的區(qū)域?yàn)榻硬鍏^(qū)，該區(qū)域在布局時(shí)，盡量靠近工作頻率較高的布線區(qū)域，以減少高速信號進(jìn)入印制板I/O端的走線距離，可以降低輻射和電磁干擾。并在該區(qū)設(shè)置電源去耦電容(旁路電容)，保證電源的干凈。n6.7.2印制插頭：n印制板的外界連接器，有插針插孔式、插頭插座式等多種方式。印制插頭是通過印制板上的接觸片與連接插座對外連接的一種方式，其插頭接觸片的設(shè)計(jì)，應(yīng)根據(jù)與其相配合的插座的相關(guān)尺寸及公差和裝配要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。n 印制

18、插頭接觸片的寬度一般為插座兩相鄰簧片中心距的0.55倍，印制接觸片的插入端最好設(shè)計(jì)成半圓形，其圓弧的半徑為接觸片寬度的一半，n接觸片的長度應(yīng)能保證插入插座后，簧片能完全n接觸。雙面印制插頭，正反兩面接觸片的相對n位置，應(yīng)與相匹配的插座的對應(yīng)簧片位置及公差相一致。插頭與插座的定位基準(zhǔn)應(yīng)保持一致。n6.7.3 工藝導(dǎo)線：n 在每個(gè)接觸片的頂端引出0.2mm寬的工藝導(dǎo)線在靠近板的邊線外側(cè)用0.3mm的導(dǎo)線將其短路，作為匯總的工藝導(dǎo)線，為生產(chǎn)中插頭接觸片電鍍金/鎳時(shí)使用。 匯總的工藝線 工藝線n6.8 槽和缺口n印制板上的槽和缺口是用于印制板、接插件和特殊元件的安裝。它的形狀與尺寸應(yīng)與安裝件的尺寸相匹

19、配，原則上可以是任意的，但是應(yīng)滿足加工工藝要求，并且盡量減少異形槽、孔，以方便加工、降低成本。n 板內(nèi)的 槽、口一般為矩形，在無鍍覆的情況下推薦的長度、寬度的偏差為0.1mm。印制插頭上的定位槽或缺口的尺寸及公差要求很高，需按所采用的插座的尺寸及公差進(jìn)行設(shè)計(jì)，以保證與相應(yīng)插座的匹配。 TD1D2D1n8.印制板的熱設(shè)計(jì)和涂鍍層n8.1印制板的熱設(shè)計(jì)n隨著高速印制板上元器件組裝密度的提高，單位面積上的功率加大，產(chǎn)生的熱量是可觀的，若不能及時(shí)有效地散熱，將會影響電路的工作參數(shù)，甚至熱量過大會使元器件失效或PCB基板變形。所以對印制板的散熱問題，設(shè)計(jì)時(shí)必須認(rèn)真考慮。在設(shè)計(jì)之前應(yīng)對印制板上的功率和熱量

20、的分布狀態(tài)及邊界條件建模進(jìn)行熱分析，必要時(shí)以試驗(yàn)來確定，以便有針對性地進(jìn)行設(shè)計(jì)和采取散熱措施。n8.1.1熱設(shè)計(jì)包含的內(nèi)容：n印制板的熱設(shè)計(jì)通常至少包含以下幾方面內(nèi)容：n8.1.1熱設(shè)計(jì)的具體方法：n1）印制板上功率元件（如果有接地或貼板安裝要求）應(yīng)加大接地面銅箔面積或厚度。n2）布局時(shí)將熱敏元件遠(yuǎn)離大功率或發(fā)熱元件；元器件的排列方向有利于通風(fēng)。n3）發(fā)熱量大的元器件不貼板安裝，或外加散熱器并采取強(qiáng)制冷卻措施。n4）對多層板的內(nèi)層地線應(yīng)設(shè)計(jì)靠近板的邊緣。n5）選擇阻燃或耐熱型的板材（根據(jù)不同耐溫需要可選FR4、 FR5 、GPY或覆銅箔BT樹脂基材）；對于采用無鉛焊料的板應(yīng)選用耐溫高、熱膨脹系

21、數(shù)低的基材（Tg、 CTE、 Td 、t288）。n6）對功率很大的印制板，應(yīng)選擇與元器件載體材料熱膨脹系數(shù)相匹配的基材，或做成金屬芯印制板并與機(jī)殼相連加大散熱面積。或者利用熱管技術(shù)給元器件體散熱。n7）對于面積較大的焊盤和大面積銅箔上的焊點(diǎn)，應(yīng)設(shè)計(jì)焊盤隔熱環(huán)（花盤），以防焊接時(shí)基材起泡和分層。隔熱電氣連接線總寬度為散熱區(qū)直徑的60%。尤其是采用無鉛焊料焊接時(shí)，與大的接地或電源線相連的焊接孔，更應(yīng)注意隔熱環(huán)設(shè)計(jì)，否則將因熱容量大而引起焊接的質(zhì)量問題。 鉆孔前 鉆孔后圖81地、電面和大導(dǎo)電面積上的隔熱環(huán)電連接通道隔熱環(huán)n8)印制板的表面焊盤對同一元器件焊盤組的焊盤面積尺寸應(yīng)一致，保持其熱容量的一

22、致。n9)與寬導(dǎo)線或大面積導(dǎo)體相連的SMT焊盤，應(yīng)在焊盤與導(dǎo)線或?qū)w相連部位采用“縮徑”，用以保證在焊接時(shí)，防止焊膏的流失引起焊接不良。采用無鉛焊料時(shí)更應(yīng)考慮焊盤的熱容量，盡量減少焊接熱量的散失。n10)SMT元器件焊盤若與多層板內(nèi)層的大面積的地線層、電源層或屏蔽層有電氣連接，應(yīng)用焊盤旁邊與焊盤連接的過孔，不能在焊盤上有過孔，以防增大焊盤的熱容量。 圖82 焊盤連接處的“縮徑”（防熱過孔）過孔焊盤尺寸不一致引起的立碑現(xiàn)象n8.2 印制板表面涂、鍍層n8.2.1表面涂、鍍層的分類和用途n1）印制板表面涂（鍍）層分類：n 有機(jī)涂層和金屬鍍層兩大類。n2)用途：n用于保護(hù)PCB的可焊、防焊性能。n提

23、高對基材及導(dǎo)電圖形的防護(hù)能力，延長板的使用壽命。n改善印制導(dǎo)線的導(dǎo)電性能。n8.2.2有機(jī)涂層n有機(jī)涂層主要有：助焊劑、 阻焊劑和敷形涂層（包括丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、硅樹脂、聚胺酯樹脂和二甲苯等）。n1)助焊劑：n用于暫時(shí)保護(hù)焊盤的可焊性并幫助焊接，焊后應(yīng)除去；根據(jù)焊劑活性分為：R型、RMA型和RA型三類。RA型活性最強(qiáng),用于可焊性差的板,該助焊劑含有鹵素，清洗不凈對導(dǎo)線有腐蝕，3級印制板一般不允許采用。n2)阻焊劑：n有熱固和光固兩種類型，用于印制板上在焊接時(shí)保護(hù)非焊接部分涂不上焊料，焊后不除去。n3)敷形涂層：n用于印制板組裝件起三防作用（微波電路一般不采用敷形涂層），延長板的使用壽命。n

24、3）有機(jī)防氧化可焊性保焊劑OSP（Organic Solder bility Preservatives）：n保焊劑是咪唑類化合物，它的有機(jī)分子與清潔的銅表面形成鰲合物膜，保護(hù)銅不被氧化。用于表面貼裝印制板的焊盤上，保護(hù)焊盤的可焊性，并有助焊作用。其涂層薄、平面性好，能防止焊盤氧化利于焊接，在焊接溫度下涂層自行分解。缺點(diǎn)是二次焊接可焊性下降，涂層薄并且透明涂覆的質(zhì)量難于檢查。目前已開發(fā)出第6代產(chǎn)品，可以耐3次以上焊接 。n 8.2.3 金屬鍍層n1）銅鍍層：n 印制導(dǎo)線和金屬化孔內(nèi)電鍍一層半光亮銅層，n該鍍層需要與助焊劑或OSP配合使用，可焊性、導(dǎo)電性、平面性好，金屬化孔內(nèi)鍍銅層厚度25m ；

25、(1、2級板為20m；低板厚孔徑比的盲孔為12m；埋孔芯板1級板13m，2、3級板15m)n2）錫鉛合金： n 需要熱熔，可焊性好，對印制導(dǎo)線有電化學(xué)保護(hù)作用，鍍層厚度為711m；n 3）焊料涂層：n 熔融的焊料通過熱風(fēng)整平涂覆在焊盤上，保護(hù)焊盤可焊性，可焊性好，厚度7m；n4）電鍍金/鎳：n在印制板的銅層上鍍一層低應(yīng)力鎳作底層，再在鎳上鍍金，該鍍層的特點(diǎn)是：n防氧化性、耐磨性好，接觸電阻小，用于印制插頭或印制接觸點(diǎn)（鍍硬金），金層厚度1.3m，鎳層厚度為57m，但是金能與焊料中的錫形成金錫間共價(jià)化合物（AuSn4），在焊點(diǎn)的焊料中金的含量超過3%會使焊點(diǎn)變脆，所以一般厚的鍍金層雖然可焊性好，

26、也不能用作錫焊接鍍層。n用于錫焊接的金層厚度一般應(yīng)小于0.45m，并且是純金（軟金）。n厚鍍金層只適用于熱壓焊（bonding)，更薄的金層（0.3 m ）適用于超聲波壓焊。n5）化學(xué)鍍金/ 鎳：n用化學(xué)方法在印制板的銅層上先鍍鎳，然后再用化學(xué)還原法或置換法鍍金（置換法鍍金/鎳又稱ENIG)。n該鍍層的特點(diǎn)是：n耐氧化性、可焊性好，鍍層表面平整適合用于SMT板。金鍍層厚度一般0.1m 。nENIG法的金層最薄0.05m，通常為0.0750.125m。n微波導(dǎo)線上應(yīng)鍍軟金厚度一般為12m。n還原法鍍層是在ENIG法的金層上再用還原劑還原鍍金，鍍層可以更厚一些（0.1m)。錫焊時(shí)，厚度優(yōu)選值為0.

27、0750.3m，薄的鍍金層能在焊接時(shí)迅速溶于焊料中，并與鎳層形成錫鎳共價(jià)化合物，使焊點(diǎn)更牢固，少量的金溶于錫中不會引起焊點(diǎn)變脆，金層只起保護(hù)鎳層不被氧化的作用。但是過薄的金層孔隙率大，長期儲存底層氧化可焊性下降,嚴(yán)重時(shí)焊點(diǎn)會出現(xiàn)“黑盤”，影響焊接的可靠性。n化學(xué)鍍鎳采用此磷酸鹽還原法，鍍層中含磷（69）少量的磷可提高鎳層的耐腐蝕性，含磷量過高會影響可焊性。n6）浸銀（Immersion silver 簡稱 I Ag）：n 新鍍層可焊性好、共平面性好，接觸電阻低，可以經(jīng)受34次再流焊循環(huán)。但是鍍層薄，長時(shí)間在高溫下會有銅遷移到表面形成氧化物，使可焊性下降。在大氣條件下易變色，儲存期相對較短。n7

28、）浸錫（Immersion tin簡稱 I- Sn）：n 新鍍層可焊性好類似于Ni/Au,但是高溫、高濕度下容易氧化，使可焊性下降；經(jīng)2次再流焊循環(huán)（因合金化和蒸發(fā)而消耗），潤濕性明顯下降甚至不可焊，長期儲存可焊性下降并會產(chǎn)生枝晶。nPCB圖設(shè)計(jì)包括：n布設(shè)總圖n導(dǎo)電圖形設(shè)計(jì)（布局、布線）n非導(dǎo)電圖形設(shè)計(jì)n機(jī)械加工圖設(shè)計(jì)n印制板裝配圖設(shè)計(jì)n9.1PCB圖設(shè)計(jì)的內(nèi)容n印制板圖是印制電路設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的橋梁，它的質(zhì)量直接影響PCB制造和安裝的質(zhì)量，應(yīng)認(rèn)真做好印制板圖設(shè)計(jì)。 在綜合考慮了上述設(shè)計(jì)因素后，可以進(jìn)行印制板圖的設(shè)計(jì)。印制板圖是根據(jù)電原理圖、邏輯圖、導(dǎo)線表、布局布線規(guī)則和印制板使用的特殊要求而設(shè)

29、計(jì)的一系列圖紙和文件資料。印制板圖通常要包括以下幾種圖紙或數(shù)據(jù)資料：na. 布線圖形（照相底圖或CAD產(chǎn)生的圖形數(shù)據(jù)形式的原版圖形）；n標(biāo)記字符圖；nb.阻焊圖；nc. 機(jī)械加工圖（包括鉆孔圖）；nd. 裝配圖（含安裝圖和SMT的網(wǎng)印焊膏圖）。 n 采用CAD設(shè)計(jì)時(shí)，以上資料都可由CAD數(shù)據(jù)直接提取。CAD和人工進(jìn)行印制板圖設(shè)計(jì)的流程如下：n9.2布設(shè)總圖：n是根據(jù)電原理圖或邏輯圖要求，標(biāo)出印制板上所有要素尺寸范圍和網(wǎng)格位置的一個(gè)文件。它包括導(dǎo)電圖形和非導(dǎo)電圖形的布置，元器件尺寸，孔的位置及制造印制板必須說明的資料，它可以用一張或多張圖表明。一般情況下盡可能用一張布設(shè)總圖，對圖形復(fù)雜的雙面板和

30、多層板可采用多張布設(shè)總圖，其中第一張圖設(shè)計(jì)印制板的形狀、尺寸、所有孔位，并注明孔徑、公差等要求；其他各張布設(shè)總圖用于確定每一層導(dǎo)電圖形的形狀和位置，并標(biāo)明導(dǎo)線的層次，應(yīng)以元件面為第一層依次往下順序排列，最后的一層為焊接面，如果元件面沒有印制導(dǎo)線和焊盤，則其下一層為第一層 。采用CAD設(shè)計(jì)是用數(shù)據(jù)形式的電子文件表示。n布設(shè)總圖可以采用人工設(shè)計(jì)，也可以采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）。人工設(shè)計(jì)的圖形質(zhì)量不高，又費(fèi)工費(fèi)時(shí)，只適用于簡單的或非正式的試驗(yàn)板圖形。采用CAD 設(shè)計(jì)可以不用單獨(dú)設(shè)計(jì)布設(shè)總圖，只要將印制板的結(jié)構(gòu)要素參數(shù)和設(shè)計(jì)規(guī)則輸入計(jì)算機(jī)，并利用預(yù)先建立的元件圖形和字符圖形庫，計(jì)算機(jī)按這些指令自動

31、完成布局、布線、圖形編制、網(wǎng)表產(chǎn)生、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查等功能，直接產(chǎn)生印制板的原版圖形（導(dǎo)電圖形、阻焊圖形、字符圖形）、機(jī)械加工圖和裝配圖的數(shù)據(jù)資料（一般給出數(shù)據(jù)軟盤），再用這些數(shù)據(jù)資料驅(qū)動光繪或筆繪機(jī)，就能生成印制板生產(chǎn)所需的照相原版和其他生產(chǎn)用的圖紙資料 n9.3 PCB圖形設(shè)計(jì)n9.4 非導(dǎo)電圖形n非導(dǎo)電圖形是與印制板導(dǎo)電圖形相對應(yīng)的不導(dǎo)電的圖形，它包括阻焊圖形和標(biāo)記字符圖形，是需要涂覆阻焊層和印制標(biāo)記字符必須的圖形。n9.4 .1 阻焊圖形：n用于制作阻焊膜（綠油）圖形，它是與焊盤的位置相對應(yīng)并與孔同心的實(shí)心圓盤，目的是防止焊接時(shí)焊料流到不該焊接的部位，保持焊點(diǎn)大小均勻一致，幫助提高焊點(diǎn)的質(zhì)

32、量，并能保護(hù)印制板的電性能。n 阻焊上的焊接窗口直徑，應(yīng)略大于焊盤直徑0.10.2mm，但是其直徑最大不能包容鄰近的印制導(dǎo)線。整個(gè)板上的圓焊盤直徑盡量一致，保持整板的美觀。n 表面安裝的矩形焊盤上阻焊膜應(yīng)開窗口， n9.5機(jī)械加工圖設(shè)計(jì)n機(jī)械加工圖是印制板生產(chǎn)中進(jìn)行機(jī)械加工的依據(jù)，它至少應(yīng)表明以下要求：na 導(dǎo)電圖形與印制板外形的相對位置及公差；nb 所有的孔、槽加工尺寸和位置精度要求；nc 印制板的外形和印制插頭的尺寸與公差；nd 板的厚度、多層板的層次結(jié)構(gòu)、層間絕緣層距離、驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)和等級等其他加工要求。n e 機(jī)械加工圖應(yīng)按有關(guān)規(guī)定編制標(biāo)題欄，欄內(nèi)應(yīng)有印制板的名稱、圖號、材料名稱、規(guī)格以及

33、設(shè)計(jì)、審核、工藝、更改等會簽欄目。 n裝配圖是為在印制板上安裝、焊接元器件所用的圖形資料。采用的圖形符號應(yīng)與印制板字符圖對相應(yīng)，應(yīng)注明安裝的元器件位置、名稱或代號、安裝方式，圖中標(biāo)明的的安裝孔位置應(yīng)與導(dǎo)電圖形相對應(yīng)的孔位一致。圖紙的編制方式按電氣安裝圖繪制的有關(guān)規(guī)定。nSMT板印制焊膏的絲網(wǎng)圖應(yīng)與印制板上的焊盤對應(yīng)一致 n 當(dāng)采用CAD 進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，該圖都可以直接從印制板的CAD 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中提取。 n對高可靠要求的3級印制板，尤其是多層板應(yīng)在印制板圖上靠近板邊緣的外側(cè)，根據(jù)測試的需要布設(shè)測試圖形，用于印制板的質(zhì)量一致性追蹤檢驗(yàn)和可靠性試驗(yàn)。其圖形可根據(jù)電路測試需要專門設(shè)計(jì)或參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的圖

34、形選取。 標(biāo)志附連測試圖形單件印制板標(biāo)志在制板圖91 在制板上的附連測試圖形設(shè)置 顯微剖切 重合度 剝離強(qiáng)度試驗(yàn) 可焊性測試 絕緣電阻和耐電壓測試圖92 部分附連測試圖形n10.布局和布線n10.1布局n是按照電氣性能、電磁兼容性和工藝性等要求和元器件的外形幾何尺寸，將元器件的位置均勻整齊地布置在布線區(qū)內(nèi)。布局合理與否不僅影響PCB組裝件和整機(jī)的性能和可靠性，而且也影響PCB 及其組裝件加工和維修的難易程度。n在布局時(shí)盡量做到以下要求： n 1 元器件分布均勻、排列整齊美觀，盡量使元器件的質(zhì)量重心位于板的中心；n 2 同一電路單元的元器件應(yīng)相對集中排列，以便于調(diào)試和維修；n3 有相互連線的元器件應(yīng)相對靠近排列，以有利低頻低速區(qū)中頻中速區(qū)高頻高速區(qū)高速信號接插低速信號接插圖101 印制板布局的分區(qū)ICIC電地ICIC電地ICIC地電信號層上層導(dǎo)線下層導(dǎo)線信號線 接地線a.同側(cè)屏蔽 b.同層兩側(cè)屏蔽 c.對面屏蔽帶狀線接地層電源層多層板地電層屏蔽圖105屏蔽方式 推薦 不采用 縮徑n11.地線和電源線的布設(shè) n 絕緣分割槽6.3V4.5V3.3V地 線溝槽橋圖112 溝槽和跨橋連接方式注：布線層在上面，溝槽在下面的地或電源層上（與淺灰色線同層）n4）盡量縮小地線和