PCB的概念及基礎知識講解
1)PCB計量單位
PCB計量單位PCB的計量單位通常是英制單位,而不是公制單位。
PCB外形尺寸單位通常是in。
介質厚度、導體長度和寬度的單位通常是in或mil。1mil=0.001in1mil=0.0254mm
導體厚度的單位為盎司(oz,金屬導體的質量是指1in2材料的質量),常用厚度為0.5oz=17.5μm1.0oz=35.0μm2.0oz=70.0μm3.0oz=105.0μm
2)PCB傳輸線物理特征
PCB傳輸線物理特性在PCB中,銅是作為傳輸導體的最常用材料,傳輸線或連接器在電鍍后,可能覆上一層金來防止腐蝕。如圖1-2-12所示,傳輸線的長度L和寬度W通常由PCB布局工程師設定。傳輸線的寬度和間距一般不小于5mil;傳輸線的厚度H因制作工藝不同而不同,通常是0.5~3oz,發(fā)展趨勢為0.25oz。

圖1-2-12PCB傳輸線的阻抗
提示:上述因素會影響到電阻、電容及傳輸線的阻抗,必須完全理解才能有助于高速PCB設計。
3)示波器
示波器是在高速PCB設計分析中的基本工具,因為高速數(shù)字信號是方波,方波含有高能量及大量的奇次諧波,而且隨著技術的升級,波長減小,上升時間和下降時間隨之降低,會包含更多的諧波。如圖1-2-15所示的波形,低成本的示波器可能不能完成測量驗證功能。示波器的性能會影響PCB的分析,一般要考虛示波器的帶寬和采樣頻率。低成本、低性能的示波器可能不會顯示高速PCB設計分析中的一些重要信息,如信號干擾、下沖、過沖、供電噪聲等。

4)典型PCB制作流程
(1)從顧客手中得到Gerber文件、Drill文件和其他PCB屬性的文件。如DXP,PADS,99SE文件。
(2)準備PCB基板和層壓(重點)。
銅膜附著到基板材料(如FR-4)。
(3)內層圖像傳輸。
?、賹⒖刮g刻的化學制劑粘貼在需要保留的銅(如傳輸線和過孔)上并使其固化。
?、谙吹魶]有固化的化學制劑。
?、蹖︺~膜進行蝕刻(通常是氯化鐵或氨),將沒有粘貼化學制劑的銅腐蝕掉。
?、苋芙馊コ袒挠糜诳刮g刻的制劑。
?、萸逑碢CB,洗去殘渣。
(4)碾壓層。
(5)鉆孔、清洗和對過孔電鍍。
?、賹娱g的連接線路就在此時制作。
?、阢@出的孔堆棧在一起形成過孔。
?、蹖CB浸泡在電鍍溶液中,形成一層薄薄的銅內孔。
④電渡后沉淀1mil的銅。
(6)外層圖像傳輸。
(7)進行阻悍配制。
(8)絲印或曝光(文本和圖形)。
5)電源/地平面層
電源平面層或地平面層是指一個提供電源和地信號的固定的銅層,通常比信號層的厚度大以減小其電阻。如圖1-2-13所示,在高速PCB中使用電源/地平面層可以為PCB上的電源和地信號提供一個穩(wěn)定的、低阻抗的傳輸路徑,可以屏蔽層與層之間的信號,這樣能盡量減少串擾;提供散熱途徑;大幅度地増加"平面間電容";也可以對防止PCB的變形起到有效的作用。(注意:在低頻時,電流將沿電阻最小的路徑傳輸;在高頻時,電流將沿電感最小的路徑傳輸。)
6)電介質/絕緣體
大多數(shù)PCB絕緣材料可以采用相對電介質,這對維持傳輸線的恒定阻抗很重要。
常用的電介質材有如下6種。
FR-4 (玻璃纖維和環(huán)氧樹脂):最常用,應用廣泛,成本相對較低;介電常數(shù)最大為4.70,500MHz時為4.35,1GHz時為4.34??梢越邮盏男盘栴l率最大不超過2GHz (超過這個頻率時損失和串擾將増加)。

圖1-2-13電源/地平面層結構
FR-2 (酚醛棉紙):成本非常低,在低價消費產品中使用;易開裂;介電常數(shù)(1GHz時)為4.5。
CEM-3 (玻璃纖維和環(huán)氧樹脂):與FR-4非常相似,在曰本被廣泛使用。
Polyimide (聚銑亞胺):高頻時性能良好。
FR:阻燃。
CEM:環(huán)氧樹脂復合材料。
常見電介質/絕緣材料與介電常數(shù)見表1 -2-2。表1-2-2常見電介質/絕緣材料與介電常數(shù)

7)過孔
過孔在高速PCB中會引入電容,并改變傳輸線的阻抗。過孔基本可分為3種,其切面如圖1-2-14所示。

圖1-2-14過孔的幾種不同形式
通孔(鍍孔):用于連接層;生成鉆孔文件,在PCB上打孔并在孔內電鍍;通常遠遠大于信號線。
盲孔或埋孔:提供更大的配線密度;増加PCB制造成本,通常只用在高容量電路中;埋孔難以調試。
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