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    PCB設計中的常用基本概念

    返回列表 來源:華芯霍爾元件 瀏覽:0 發布日期:2023-11-02 12:58:58【

    一個優秀的工程師設計的產品,一定是既滿足設計需求又滿足生產工藝的,某個方面有瑕疵都不能算是一次完美的產品設計。規范產品的電路設計、工藝設計、PCB設計的相關工藝參數,使得生產出來的實物產品滿足可生產性、可測試性、可維修性等的技術規范要求,在產品的設計過程中構建產品的工藝、技術、質量、成本的優勢。

    FR4板材

    FR-4就是玻璃纖維環氧樹脂覆銅板,線路板中的一種基材,可以分為一般FR4板材和高TG FR4板材,Tg是玻璃轉化溫度,即熔點。電路板必須耐燃,在一定溫度下不能燃燒,只能軟化。這時的溫度點就叫做玻璃態轉化溫度(Tg點),這個值關系到PCB板的尺寸安定性。

    一般Tg的板材為130度以上,高Tg一般大于170度,中等Tg約大于150度。通常Tg≥170℃的PCB印制板,稱作高Tg印制板?;宓腡g提高了,印制板的耐熱性、耐潮濕性、耐化學性、耐穩定性等特征都會提高和改善。TG值越高,板材的耐溫度性能越好,尤其在無鉛制程中,高Tg應用比較多。

    阻抗匹配

    阻抗匹配(impedance matching)主要用于傳輸線上,以此來達到所有高頻的微波信號均能傳遞至負載點的目的,而且幾乎不會有信號反射回來源點,從而提升能源效益。

    信號源內阻與所接傳輸線的特性阻抗大小相等且相位相同,或傳輸線的特性阻抗與所接負載阻抗的大小相等且相位相同,分別稱為傳輸線的輸入端或輸出端處于阻抗匹配狀態,簡稱為阻抗匹配。

    PCB中常見的阻抗控制值有:100歐姆差分阻抗,90歐姆差分阻抗以及單端50歐姆阻抗。

    表面處理

    PCB板表面處理一般分為幾種,為了更好的了解自己的PCB設計各項問題,現進行簡單介紹:

    1)噴錫,噴錫是電路板行內最常見的表面處理工藝,它具有良好的可焊接性,可用于大部分電子產品。噴錫板對其他表面處理來說,它成本低、可焊接性好的優點;其不足之處是表面沒有沉金平整,特別是大面積開窗的時候,更容易出現錫不平整的現象。

    2)沉錫,沉錫跟噴錫的不同點在于它的平整度好,但不足之處是極容易氧化發黑。

    3)沉金,只要是“沉”其平整度都比“噴”的工藝要好。沉金是無鉛的,沉金一般用于金手指、按鍵板,因為金的電阻小,所以接觸性的必須要用到金,如手機的按鍵板燈。沉金是軟金,對于經常要插拔的要用鍍金,沉金主要是沉鎳金。

    4)鍍金,在沉金中已經提到鍍金,鍍金有個致命的不足時其焊接性差,但其硬度比沉金好。在MID和VR的設計中一般不用這種工藝。

    提示:如果對于平整度有要求,如對頻率有要求的阻抗電路板(如微帶線)盡量用沉金工藝;一般帶有BGA的MID板卡都用沉金工藝。

    5)OSP,它主要靠藥水與焊接銅皮之間的反應產生可焊接性,唯一的好處是生產快,成本低;但是因其可焊接性差、容易氧化,電路板行內一般用得比較少。

    芯板(Core)/PP片半固化片

    將補強材料浸以樹脂,一面或兩面覆以銅箔,經熱壓而成的一種板狀材料,稱為覆銅箔層壓板。它是做PCB的基本材料,常叫基材。當它用于多層板生產時,也叫芯板(CORE)。

    樹脂與載體合成的一種片狀粘結材料稱為PP片。芯板和半固化片是用于制作壓合多層板的常見材料。

    差分線

    差分信號就是驅動器端發送兩個等值、反相的信號,接收端通過比較這兩個電壓的差值來判斷邏輯狀態“0”還是“1”。而承載差分信號的那一對走線,就稱為差分走線。

    差分信號,有些也稱差動信號,用兩根完全一樣,極性相反的信號傳輸一路數據,依靠兩根信號電平差進行判決。為了保證兩根信號完全一致,在布線時要保持并行,線寬、線間距保持不變。

    信號完整性(signal integrity)

    信號完整性是指信號在傳輸線上的質量。信號具有良好的信號完整性是指當在需要的時候,具有所必需達到的電壓電平數值。差的信號完整性不是由某一單一因素導致的,而是板級設計中多種因素共同引起的。主要的信號完整性問題包括反射、振蕩、地彈、串擾等。 

    信號反射

    反射就是在傳輸線上的回波。信號功率(電壓和電流)的一部分傳輸到線上并達到負載處,但有一部分被反射了。如果源端與負載端具有相同的阻抗,反射就不會發生了。源端與負載端阻抗不匹配會引起線上反射,負載將一部分電壓反射回源端。如果負載阻抗小于源阻抗,反射電壓為負;反之,如果負載阻抗大于源阻抗,反射電壓為正。布線的幾何形狀、不正確的線端接、經過連接器的傳輸及電源平面的不連續等因素的變化,均會導致此類反射。

    反射會造成信號過沖overshoot、下沖undershoot、振鈴ringing、邊沿遲緩也就是階梯電壓波。

    串擾(crosstalk)

    串擾是兩條信號線之間的耦合,信號線之間的互感和互容引起線上的噪聲。容性耦合引發耦合電流,而感性耦合引發耦合電壓。PCB板層的參數、信號線間距、驅動端和接收端的電氣特性及線端接方式對串擾都有一定的影響。

    內電層(Inner Layer)

    內電層是PCB的一種負片層,主要作用是當做電源或地的層,必要時進行電源分割。

    盲埋孔

    1)盲孔:從中間層延伸到PCB一個表面層的過孔。常見的有一階,二階之稱,比如一階盲孔是指第二層到TOP層的過孔或者倒數第二層到Bottom的過孔。

    2)埋孔:從一個中間到另一個中間之間的過孔,不會延伸到PCB表面層。

    測試點

    一般指獨立的PTH孔、SMT PAD、金手指、Bonding手指、IC手指、BGA焊接點、以及客戶于插件后測試的測試點。

    Mark

    Mark點是電路板設計中PCB應用于自動貼片機上的位置識別點,又稱光學點位點。Mark點的選用直接影響到自動貼片機的貼片效率。一般Mark點的選用與自動貼片機的機型有關。Mark點一般設計成Ф1 mm(40 mil)的圓形圖形??紤]到材料顏色與環境的反差,留出比光學定位基準符號大0.5 mm(19.7 mil)的無阻焊區,也不允許有任何字符,見下圖所示。

    同一板上的光學定位基準符號與其相鄰內層背景要相同,即三個基準符號下有無銅箔應一致。周圍10mm無布線的孤立光學定位符號應設計一個內徑為2mm環寬1mm的保護圈,且周圍有上下邊直徑為2.8mm的8邊形隔離銅環。

    PTH(金屬化孔/NPTH非金屬化孔

    孔壁沉積有金屬層的孔稱為金屬化孔,其主要用于層間導電圖形的電氣連接。反之,則為非金屬孔,一般用來作為定位孔或安裝孔。

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