PCB的概念及基础知识讲解

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　　PCB的概念及基础知识讲解

1 {5 J0 k' S/ n, L　　1)PCB计量单位
- Y* x, n0 y4 {0 E- b　　PCB计量单位PCB的计量单位通常是英制单位，而不是公制单位。
　　PCB外形尺寸单位通常是in。
　　介质厚度、导体长度和宽度的单位通常是in或mil。1mil=0.001in1mil=0.0254mm
　　导体厚度的单位为盎司（oz,金属导体的质量是指1in2材料的质量），常用厚度为0.5oz=17.5μm1.0oz=35.0μm2.0oz=70.0μm3.0oz=105.0μm

7 c: {  U, C2 I8 D6 `　　2)PCB传输线物理特征
　　PCB传输线物理特性在PCB中，铜是作为传输导体的最常用材料，传输线或连接器在电镀后，可能覆上一层金来防止腐蚀。如图1-2-12所示，传输线的长度L和宽度W通常由PCB布局工程师设定。传输线的宽度和间距一般不小于5mil;传输线的厚度H因制作工艺不同而不同，通常是0.5~3oz,发展趋势为0.25oz。
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图1-2-12PCB传输线的阻抗

　　提示：上述因素会影响到电阻、电容及传输线的阻抗，必须完全理解才能有助于高速PCB设计。

( ^' V! j/ c% G　　3)示波器
2 c2 P2 v/ F  Y0 ~　　示波器是在高速PCB设计分析中的基本工具，因为高速数字信号是方波，方波含有高能量及大量的奇次谐波，而且随着技术的升级，波长减小，上升时间和下降时间随之降低，会包含更多的谐波。如图1-2-15所示的波形，低成本的示波器可能不能完成测量验证功能。示波器的性能会影响PCB的分析，一般要考虚示波器的带宽和采样频率。低成本、低性能的示波器可能不会显示高速PCB设计分析中的一些重要信息，如信号干扰、下冲、过冲、供电噪声等。

+ k6 H7 f5 l1 r, i. _" T, ~- J　　4)典型PCB制作流程
7 G. z8 H0 y$ M　　(1)从顾客手中得到Gerber文件、Drill文件和其他PCB属性的文件。如DXP，pads，99SE文件。
　　(2)准备PCB基板和层压（重点）。
　　铜膜附着到基板材料（如FR-4)。
2 H* E/ U3 L) b9 u　　(3)内层图像传输。
. B! F6 S  A; X/ s8 N　　①将抗蚀刻的化学制剂粘贴在需要保留的铜（如传输线和过孔）上并使其固化。
　　②洗掉没有固化的化学制剂。
, Q5 G/ {2 u  Z" ^　　③对铜膜进行蚀刻（通常是氯化铁或氨），将没有粘贴化学制剂的铜腐蚀掉。
2 a+ R+ n' C- w) Z　　④溶解去除固化的用于抗蚀刻的制剂。
　　⑤清洗PCB,洗去残渣。
　　(4)碾压层。
　　(5)钻孔、清洗和对过孔电镀。
+ F4 k) u' k* v0 n5 T! M9 t　　①层间的连接线路就在此时制作。
　　②钻出的孔堆栈在一起形成过孔。
　　③将PCB浸泡在电镀溶液中，形成一层薄薄的铜内孔。
$ B! ~/ Z/ o) g　　④电渡后沉淀1mil的铜。
! D: _  Z# k/ W2 `　　(6)外层图像传输。
　　(7)进行阻悍配制。
8 ?8 @; I: x5 ?2 M5 @1 @　　(8)丝印或曝光（文本和图形）。
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: W# g: |: X. n- m7 S; i6 J　　5)电源/地平面层
2 y9 G6 z. {& C- T% ^　　电源平面层或地平面层是指一个提供电源和地信号的固定的铜层，通常比信号层的厚度大以减小其电阻。如图1-2-13所示，在高速PCB中使用电源/地平面层可以为PCB上的电源和地信号提供一个稳定的、低阻抗的传输路径，可以屏蔽层与层之间的信号，这样能尽量减少串扰；提供散热途径；大幅度地増加"平面间电容"；也可以对防止PCB的变形起到有效的作用。（注意：在低频时，电流将沿电阻最小的路径传输；在高频时，电流将沿电感最小的路径传输。）

) E6 [# C* G9 \+ v2 Z　　6)电介质/绝缘体
* X- X% \1 i! R/ R: e* E4 r* c6 R　　大多数PCB绝缘材料可以采用相对电介质，这对维持传输线的恒定阻抗很重要。
　　常用的电介质材有如下6种。
( N! Q. u! M7 Y5 ]! L6 t& P6 f　　FR-4 (玻璃纤维和环氧树脂）：最常用，应用广泛，成本相对较低；介电常数最大为4.70,500MHz时为4.35,1GHz时为4.34。可以接收的信号频率最大不超过2GHz (超过这个频率时损失和串扰将増加）。
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图1-2-13电源/地平面层结构

6 `8 W1 v+ r- j! f: Y　　FR-2 (酚醛棉纸）：成本非常低，在低价消费产品中使用；易开裂；介电常数（1GHz时）为4.5。
- ^/ i/ m& q' i. c　　CEM-3 (玻璃纤维和环氧树脂）：与FR-4非常相似，在曰本被广泛使用。
4 A7 B% q* U* D& f% k/ d　　Polyimide (聚铣亚胺）：高频时性能良好。
　　FR:阻燃。
" E1 E; K3 l" O) [; \　　CEM:环氧树脂复合材料。
　　常见电介质/绝缘材料与介电常数见表1 -2-2。表1-2-2常见电介质/绝缘材料与介电常数
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　　7)过孔
　　过孔在高速PCB中会引入电容，并改变传输线的阻抗。过孔基本可分为3种，其切面如图1-2-14所示。
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图1-2-14过孔的几种不同形式

& F! ~- C# L. r. Q# O) |6 ?! t; O　　通孔（镀孔）：用于连接层；生成钻孔文件，在PCB上打孔并在孔内电镀；通常远远大于信号线。
　　盲孔或埋孔：提供更大的配线密度；増加PCB制造成本，通常只用在高容量电路中；埋孔难以调试。
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传输线的宽度和间距一般不小于5mil;传输线的厚度H因制作工艺不同而不同，通常是0.5~3oz,发展趋势为0.25oz。