多層板PCB工廠

基材	銅	層數	多面
絕緣層厚度	常規(guī)板	絕緣材料	有機樹脂
絕緣樹脂	環(huán)氧樹脂（EP）	阻燃特性	VO板

多層板PCB工廠

FPC和PCB的誕生和發(fā)展催生了軟硬組合板的新產品。因此，軟硬組合板是將柔性電路板與硬電路板按相關工藝要求通過壓制等工藝組合而成的具有FPC特性和PCB特性的電路板。我們今天看看應用領域
1.手機-在手機軟硬件板的應用中，常見的有折疊式手機轉折處、攝像頭模塊、鍵盤、射頻模塊等。
2.工業(yè)用途-工業(yè)用途包括用于工業(yè)、軍事和醫(yī)療的軟硬粘合板。大多數工業(yè)零件要求精度、安全性和無易損性。因此，軟硬板所要求的特性是：高可靠性、高精度、低阻抗損耗、完整的信號傳輸質量和耐久性。然而，由于工藝的高度復雜性，產量小，單價相當高。
3.汽車-在汽車軟硬板的使用中，通常用于將方向盤上的按鍵連接到主板，車輛視頻系統(tǒng)屏幕與控制面板之間的連接，側門上音頻或功能鍵的操作連接，倒車雷達圖像系統(tǒng)傳感器（包括空氣質量、溫度和濕度、特殊氣體調節(jié)等）、車輛通信系統(tǒng)、衛(wèi)星導航、后座控制面板和前端控制器連接板、車輛外部檢測系統(tǒng)等。
4.消費類電子產品——在消費類產品中，DSC和DV是軟板和硬板發(fā)展的代表，可分為兩個主軸：性能和結構。在性能方面，軟板和硬板可以三維連接不同的PCB硬板和組件。因此，在相同線密度下，可以增加PCB的總使用面積，相對提高其電路承載能力，降低觸點的信號傳輸極限和裝配誤差率。另一方面，由于軟硬板輕薄，可以彎曲布線，因此對減小體積和重量有很大幫助。

高速PCB設計指南之一
第一篇 PCB布線

在PCB設計中，布線是完成產品設計的重要步驟，可以說前面的準備工作都是為它而做的，在整個PCB中，以布線的設計過程限定最高，技巧最細、工作量最大。PCB布線有單面布線、雙面布線及多層布線。布線的方式也有兩種：自動布線及交互式布線，在自動布線之前，可以用交互式預先對要求比較嚴格的線進行布線，輸入端與輸出端的邊線應避免相鄰平行，以免產生反射干擾。必要時應加地線隔離，兩相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產生寄生耦合。
自動布線的布通率，依賴于良好的布局，布線規(guī)則可以預先設定，包括走線的彎曲次數、導通孔的數目、步進的數目等。一般先進行探索式布線，快速地把短線連通，然后進行迷宮式布線，先把要布的連線進行全局的布線路徑優(yōu)化，它可以根據需要斷開已布的線。并試著重新再布線，以改進總體效果。
對目前高密度的PCB設計已感覺到貫通孔不太適應了，它浪費了許多寶貴的布線通道，為解決這一矛盾，出現了盲孔和埋孔技術，它不僅完成了導通孔的作用，還省出許多布線通道使布線過程完成得更加方便，更加流暢，更為完善，PCB 板的設計過程是一個復雜而又簡單的過程，要想很好地掌握它，還需廣大電子工程設計人員去自已體會，才能得到其中的真諦。
1 電源、地線的處理
既使在整個PCB板中的布線完成得都很好，但由于電源、地線的考慮不周到而引起的干擾，會使產品的性能下降，有時甚至影響到產品的成功率。所以對電、地線的布線要認真對待，把電、地線所產生的噪音干擾降到最低限度，以保證產品的質量。
對每個從事電子產品設計的工程人員來說都明白地線與電源線之間噪音所產生的原因，現只對降低式抑制噪音作以表述：
（1）、眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。
（2）、盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關系是：地線＞電源線＞信號線，通常信號線寬為：0.2～0.3mm,最細寬度可達0.05～0.07mm,電源線為1.2～2.5mm
對數字電路的PCB可用寬的地導線組成一個回路, 即構成一個地網來使用(模擬電路的地不能這樣使用)
（3）、用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用?；蚴亲龀啥鄬影澹娫?，地線各占用一層。


2 數字電路與模擬電路的共地處理
現在有許多PCB不再是單一功能電路（數字或模擬電路），而是由數字電路和模擬電路混合構成的。因此在布線時就需要考慮它們之間互相干擾問題，特別是地線上的噪音干擾。
數字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強，對信號線來說，高頻的信號線盡可能遠離敏感的模擬電路器件，對地線來說，整人PCB對外界只有一個結點，所以必須在PCB內部進行處理數、模共地的問題，而在板內部數字地和模擬地實際上是分開的它們之間互不相連，只是在PCB與外界連接的接口處（如插頭等）。數字地與模擬地有一點短接，請注意，只有一個連接點。也有在PCB上不共地的，這由系統(tǒng)設計來決定。
3 信號線布在電（地）層上
在多層印制板布線時，由于在信號線層沒有布完的線剩下已經不多，再多加層數就會造成浪費也會給生產增加一定的工作量，成本也相應增加了，為解決這個矛盾，可以考慮在電（地）層上進行布線。首先應考慮用電源層，其次才是地層。因為最好是保留地層的完整性。


4 大面積導體中連接腿的處理
在大面積的接地（電）中，常用元器件的腿與其連接，對連接腿的處理需要進行綜合的考慮，就電氣性能而言，元件腿的焊盤與銅面滿接為好，但對元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如：①焊接需要大功率加熱器。②容易造成虛焊點。所以兼顧電氣性能與工藝需要，做成十字花焊盤，稱之為熱隔離（heat shield）俗稱熱焊盤（Thermal），這樣，可使在焊接時因截面過分散熱而產生虛焊點的可能性大大減少。多層板的接電（地）層腿的處理相同。

5 布線中網絡系統(tǒng)的作用
在許多CAD系統(tǒng)中，布線是依據網絡系統(tǒng)決定的。網格過密，通路雖然有所增加，但步進太小，圖場的數據量過大，這必然對設備的存貯空間有更高的要求，同時也對象計算機類電子產品的運算速度有極大的影響。而有些通路是無效的，如被元件腿的焊盤占用的或被安裝孔、定位孔所占用的等。網格過疏，通路太少對布通率的影響極大。所以要有一個疏密合理的網格系統(tǒng)來支持布線的進行。
標準元器件兩腿之間的距離為0.1英寸(2.54mm),所以網格系統(tǒng)的基礎一般就定為0.1英寸(2.54mm)或小于0.1英寸的整倍數，如：0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。

6 設計規(guī)則檢查（DRC）
布線設計完成后，需認真檢查布線設計是否符合設計者所制定的規(guī)則，同時也需確認所制定的規(guī)則是否符合印制板生產工藝的需求，一般檢查有如下幾個方面：

（1）、線與線，線與元件焊盤，線與貫通孔，元件焊盤與貫通孔，貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿足生產要求。
（2）、電源線和地線的寬度是否合適，電源與地線之間是否緊耦合（低的波阻抗）？在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。
（3）、對于關鍵的信號線是否采取了最佳措施，如長度最短，加保護線，輸入線及輸出線被明顯地分開。
（4）、模擬電路和數字電路部分，是否有各自獨立的地線。
（5）后加在PCB中的圖形（如圖標、注標）是否會造成信號短路。
（6）對一些不理想的線形進行修改。
（7）、在PCB上是否加有工藝線？阻焊是否符合生產工藝的要求，阻焊尺寸是否合適，字符標志是否壓在器件焊盤上，以免影響電裝質量。
（8）、多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小，如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。

高速PCB設計指南之二
第二篇 PCB布局

在設計中，布局是一個重要的環(huán)節(jié)。布局結果的好壞將直接影響布線的效果，因此可以這樣認為，合理的布局是PCB設計成功的第一步。
布局的方式分兩種，一種是交互式布局，另一種是自動布局，一般是在自動布局的基礎上用交互式布局進行調整，在布局時還可根據走線的情況對門電路進行再分配，將兩個門電路進行交換，使其成為便于布線的最佳布局。在布局完成后，還可對設計文件及有關信息進行返回標注于原理圖，使得PCB板中的有關信息與原理圖相一致，以便在今后的建檔、更改設計能同步起來, 同時對模擬的有關信息進行更新，使得能對電路的電氣性能及功能進行板級驗證。

--考慮整體美觀
一個產品的成功與否，一是要注重內在質量，二是兼顧整體的美觀，兩者都較完美才能認為該產品是成功的。
在一個PCB板上，元件的布局要求要均衡，疏密有序，不能頭重腳輕或一頭沉。

--布局的檢查印制板尺寸是否與加工圖紙尺寸相符？能否符合PCB制造工藝要求？有無定位標記？
元件在二維、三維空間上有無沖突？
元件布局是否疏密有序，排列整齊？是否全部布完？
需經常更換的元件能否方便的更換？插件板插入設備是否方便？
熱敏元件與發(fā)熱元件之間是否有適當的距離？
調整可調元件是否方便？
在需要散熱的地方，裝了散熱器沒有？空氣流是否通暢？
信號流程是否順暢且互連最短？
插頭、插座等與機械設計是否矛盾？
線路的干擾問題是否有所考慮？

什么是HDI線路板？
一.什么是HDI板？
HDI板（High Density Interconnector），即高密度互連板，是使用微盲埋孔技術的一種線路分布密度比較高的電路板。HDI板有內層線路和外層線路，再利用鉆孔、孔內金屬化等工藝，使各層線路內部實現連結。
二.HDI板與普通pcb的區(qū)別
HDI板一般采用積層法制造，積層的次數越多，板件的技術檔次越高。普通的HDI板基本上是1次積層，高階HDI采用2次或以上的積層技術，同時采用疊孔、電鍍填孔、激光直接打孔等先進PCB技術。當PCB的密度增加超過八層板后，以HDI來制造，其成本將較傳統(tǒng)復雜的壓合制程來得低。
HDI板的電性能和訊號正確性比傳統(tǒng)PCB更高。此外，HDI板對于射頻干擾、電磁波干擾、靜電釋放、熱傳導等具有更佳的改善。高密度集成（HDI）技術可以使終端產品設計更加小型化，同時滿足電子性能和效率的更高標準。
HDI板使用盲孔電鍍 再進行二次壓合，分一階、二階、三階、四階、五階等。一階的比較簡單，流程和工藝都好控制。二階的主要問題，一是對位問題，二是打孔和鍍銅問題。二階的設計有多種，一種是各階錯開位置，需要連接次鄰層時通過導線在中間層連通，做法相當于2個一階HDI。第二種是，兩個一階的孔重疊，通過疊加方式實現二階，加工也類似兩個一階，但有很多工藝要點要特別控制，也就是上面所提的。第三種是直接從外層打孔至第3層（或N-2層），工藝與前面有很多不同，打孔的難度也更大。對于三階的以二階類推即是。

三.HDI板的優(yōu)勢
這種PCB在突顯優(yōu)勢的基礎上發(fā)展迅速：
1.HDI技術有助于降低PCB成本;
2.HDI技術增加了線密度;
3.HDI技術有利于使用先進的包裝;
4.HDI技術具有更好的電氣性能和信號有效性;
5.HDI技術具有更好的可靠性;
6.HDI技術在散熱方面更好;
7.HDI技術能夠改善RFI（射頻干擾）/EMI（電磁干擾）/ESD（靜電放電）;
8.HDI技術提高了設計效率;
四.HDI板的材料
對HDI PCB材料提出了一些新的要求，包括更好的尺寸穩(wěn)定性，抗靜電移動性和非膠粘劑。HDI PCB的典型材料是RCC（樹脂涂層銅）。RCC有三種類型，即聚酰亞胺金屬化薄膜，純聚酰亞胺薄膜，流延聚酰亞胺薄膜。
RCC的優(yōu)點包括：厚度小，重量輕，柔韌性和易燃性，兼容性特性阻抗和優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性。在HDI多層PCB的過程中，取代傳統(tǒng)的粘接片和銅箔作為絕緣介質和導電層的作用，可以通過傳統(tǒng)的抑制技術用芯片抑制RCC。然后使用非機械鉆孔方法如激光，以便形成微通孔互連。
RCC推動PCB產品從SMT（表面貼裝技術）到CSP的發(fā)生和發(fā)展（芯片級封裝），從機械鉆孔到激光鉆孔，促進PCB微通孔的發(fā)展和進步，所有這些都成為RCC領先的HDI PCB材料。
在實際的PCB中在制造過程中，對于RCC的選擇，通常有FR-4標準Tg 140C，FR-4高Tg 170C和FR-4和Rogers組合層壓，現在大多使用。隨著HDI技術的發(fā)展，HDI PCB材料必須滿足更多要求，因此HDI PCB材料的主要趨勢應該是：
1.使用無粘合劑的柔性材料的開發(fā)和應用;
2.介電層厚度小，偏差小;
3 .LPIC的發(fā)展;
4.介電常數越來越小;
5.介電損耗越來越小;
6.焊接穩(wěn)定性高;
7.嚴格兼容CTE（熱膨脹系數）;
五.HDI板制造的應用技術
HDI PCB制造的難點在于微觀通過制造，通過金屬化和細線。
1.微通孔制造
微通孔制造一直是HDI PCB制造的核心問題。主要有兩種鉆井方法：
a.對于普通的通孔鉆孔，機械鉆孔始終是其高效率和低成本的最佳選擇。隨著機械加工能力的發(fā)展，其在微通孔中的應用也在不斷發(fā)展。
b.有兩種類型的激光鉆孔：光熱消融和光化學消融。前者是指在高能量吸收激光之后加熱操作材料以使其熔化并且通過形成的通孔蒸發(fā)掉的過程。后者指的是紫外區(qū)高能光子和激光長度超過400nm的結果。
有三種類型的激光系統(tǒng)應用于柔性和剛性板，即準分子激光，紫外激光鉆孔，CO 2 激光。激光技術不僅適用于鉆孔，也適用于切割和成型。甚至一些制造商也通過激光制造HDI。雖然激光鉆孔設備成本高，但它們具有更高的精度，穩(wěn)定的工藝和成熟的技術。激光技術的優(yōu)勢使其成為盲/埋通孔制造中最常用的方法。如今，在HDI微通孔中，99％是通過激光鉆孔獲得的。
2.通過金屬化
通孔金屬化的最大困難是電鍍難以達到均勻。對于微通孔的深孔電鍍技術，除了使用具有高分散能力的電鍍液外，還應及時升級電鍍裝置上的鍍液，這可以通過強力機械攪拌或振動，超聲波攪拌，水平噴涂。此外，在電鍍前必須增加通孔壁的濕度。
除了工藝的改進外，HDI的通孔金屬化方法也看到了主要技術的改進：化學鍍添加劑技術，直接電鍍技術等。
3.細線
細線的實現包括傳統(tǒng)的圖像傳輸和激光直接成像。傳統(tǒng)的圖像轉移與普通化學蝕刻形成線條的過程相同。
對于激光直接成像，不需要攝影膠片，而圖像是通過激光直接在光敏膜上形成的。紫外波燈用于操作，使液體防腐解決方案能夠滿足高分辨率和簡單操作的要求。不需要攝影膠片，以避免因薄膜缺陷造成的不良影響，可以直接連接CAD/CAM，縮短制造周期，使其適用于限量和多種生產。

如何評估汽車HDI PCB制造商

電子行業(yè)的蓬勃發(fā)展推動了眾多行業(yè)的快速發(fā)展。近年來，電子產品在汽車工業(yè)中的應用日益廣泛。傳統(tǒng)的汽車工業(yè)在機械，動力，液壓和傳動方面進行了更多的努力。但是，現代汽車工業(yè)更多地依賴電子應用，而這些電子應用在汽車中發(fā)揮著越來越重要和潛在的作用。自動電氣化全部用于處理，感測，信息傳輸和記錄，而沒有印制電路板（PCB）則無法實現。由于汽車現代化和數字化的要求，以及人類對汽車安全性，舒適性，簡單操作和數字化的要求，PCB已廣泛應用于汽車行業(yè)，高密度互連（HDI）PCB，可能帶有跨層盲孔或雙層結構。
為了實現汽車HDI PCB的高可靠性和安全性，HDI PCB制造商必須遵循嚴格的策略和措施，這是本文重點關注的重點。
汽車PCB類型
在汽車電路板中，可以使用傳統(tǒng)的單層PCB，雙層PCB和多層PCB，而近年來HDI PCB的廣泛應用已成為汽車電子產品的首選。普通HDI PCB與汽車HDI PCB之間確實存在本質區(qū)別：前者強調實用性和多功能性，為消費電子產品提供服務，而后者則致力于可靠性，安全性和高質量。
有必要說明一下，因為汽車涵蓋了汽車，卡車或卡車等各種各樣的汽車，要求對不同的性能期望和功能有不同的要求，所以本文將要討論的法規(guī)和措施只是一些通用規(guī)則，不包括那些規(guī)則。特別案例。
汽車HDI PCB的分類和應用
HDI PCB可以分為單層HDI PCB，雙層積層PCB和三層積層PCB.在此，層是指預浸料的層。
汽車電子產品通常在兩類應用：
a.在與車輛的機械系統(tǒng)（例如發(fā)動機，底盤和車輛數字控制）配合使用之前，汽車電子控制設備將無法有效運行，特別是電子燃油噴射系統(tǒng)，防抱死制動系統(tǒng)（ABS），防滑控制（ASC） ，牽引力控制，電子控制懸架（ECS），電子自動變速器（EAT）和電子助力轉向（EPS）。

b.可以在汽車環(huán)境中獨立使用且與汽車性能無關的車載汽車設備包括汽車信息系統(tǒng)或車輛計算機，GPS系統(tǒng)，汽車視頻系統(tǒng)，車載通信系統(tǒng)和Internet設備功能，這些功能由HDI PCB支持的設備實現，這些設備負責信號傳輸和大量控制。

對汽車HDI PCB制造商的要求
由于高可靠性和汽車HDI印制電路板的安全性，汽車HDI PCB制造商必須符合高層次要求：
a.汽車HDI PCB制造商必須堅持在判斷或支持PCB制造商的管理水平中起關鍵作用的集成管理系統(tǒng)和質量管理體系。某些系統(tǒng)在被第三方身份驗證之前無法歸PCB制造商所有。例如，汽車PCB制造商必須通過ISO9001和ISO / IATF16949認證。

b.HDI PCB制造商必須具備扎實的技術和較高的HDI制造能力。具體而言，專門從事汽車電路板制造的制造商必須制造線寬/間距至少為75μm/75μm且具有兩層結構的電路板。公認的是，HDI PCB制造商必須具有至少1.33的工藝能力指數（CPK）和至少1.67的設備制造能力（CMK）。除非獲得客戶的認可和確認，否則不得在以后的制造中進行任何修改。

c.汽車HDI PCB制造商在選擇PCB原材料時必須遵循最嚴格的規(guī)則，因為它們在確定最終PCB的可靠性和性能中起著關鍵作用。
汽車HDI PCB的材料要求
?核心板和半固化片。它們是制造汽車HDI PCB的最基本，最關鍵的元素。當涉及HDI PCB的原材料時，核心板和預浸料是主要考慮因素。通常，HDI核心板和介電層都相對較薄。因此，一層預浸料足以在消費類HDI板上使用。但是，汽車HDI PCB必須依賴于至少兩層預浸料的層壓，因為如果發(fā)生空腔或粘合劑不足，則單層的預浸料可能會導致絕緣電阻降低。之后，最終結果可能是整個板子或產品的故障。
?阻焊膜。作為直接覆蓋在表面電路板上的保護層，阻焊層也起著與核心板和預浸料相同的重要作用。除保護外部電路外，阻焊層在產品的外觀，質量和可靠性方面也起著至關重要的作用。因此，汽車電路板上的阻焊層必須符合最嚴格的要求。阻焊膜必須通過多項有關可靠性的測試，包括儲熱測試和剝離強度測試。
汽車HDI PCB材料的可靠性測試
合格的HDI PCB制造商絕不會認為材料選擇是理所當然的。相反，他們必須對電路板的可靠性進行一些測試。有關汽車HDI PCB材料可靠性的主要測試包括CAF（導電陽極絲）測試，高溫和低溫熱沖擊測試，天氣溫度循環(huán)測試和儲熱測試。
?CAF測試。它用于測量兩個導體之間的絕緣電阻。該測試涵蓋許多測試值，例如層之間的最小絕緣電阻，通孔之間的最小絕緣電阻，埋孔之間的最小絕緣電阻，盲孔之間的最小絕緣電阻以及并聯(lián)電路之間的最小絕緣電阻。
?高溫和低溫熱沖擊測試。此測試旨在測試必須小于一定百分比的電阻變化率。具體而言，該測試中提到的參數包括通孔之間的電阻變化率，埋孔之間的電阻變化率和盲孔之間的電阻變化率。
?氣候溫度循環(huán)測試。被測板需要在回流焊接之前進行預處理。在-40℃±3℃至140℃±2℃的溫度范圍內，電路板必須在最低溫度和最高溫度下保持15分鐘。結果，合格的電路板不會發(fā)生層壓，白點或爆炸。

?高溫存儲測試。該測試主要針對阻焊層的可靠性，特別是其剝離強度。就阻焊層的判斷而言，該測試被認為是最嚴格的。

根據以上介紹的測試要求，如果基材或原材料不能滿足客戶要求，則可能會發(fā)生潛在的風險。因此，是否對材料進行測試可能是確定合格的HDI PCB制造商的關鍵因素。
可以使用許多策略和措施來判斷汽車HDI PCB制造商，包括材料供應商認證，過程中的技術條件以及參數確定和附件的應用等。為尋找可靠的HDI PCB制造商，它們可能是重要的組成部分。確定和判斷其可靠性作為參考。

超實用的高頻PCB電路設計70問答之一
1、如何選擇PCB 板材？

選擇PCB板材必須在滿足設計需求和可量產性及成本中間取得平衡點。設計需求包含電氣和機構這兩部分。通常在設計非常高速的 PCB 板子(大于 GHz 的頻率)時這材質問題會比較重要。例如，現在常用的 FR-4 材質，在幾個GHz 的頻率時的介質損耗(dielectric loss)會對信號衰減有很大的影響，可能就不合用。就電氣而言，要注意介電常數(dielectric constant)和介質損在所設計的頻率是否合用。



2、如何避免高頻干擾？

避免高頻干擾的基本思路是盡量降低高頻信號電磁場的干擾，也就是所謂的串擾(Crosstalk)?？捎美蟾咚傩盘柡湍M信號之間的距離，或加 ground guard/shunt traces 在模擬信號旁邊。還要注意數字地對模擬地的噪聲干擾。



3、在高速設計中，如何解決信號的完整性問題？

信號完整性基本上是阻抗匹配的問題。而影響阻抗匹配的因素有信號源的架構和輸出阻抗(output impedance)，走線的特性阻抗，負載端的特性，走線的拓樸(topology)架構等。解決的方式是靠端接(termination)與調整走線的拓樸。



4、差分布線方式是如何實現的？

差分對的布線有兩點要注意，一是兩條線的長度要盡量一樣長，另一是兩線的間距(此間距由差分阻抗決定)要一直保持不變，也就是要保持平行。平行的方式有兩種，一為兩條線走在同一走線層(side-by-side)，一為兩條線走在上下相鄰兩層(over-under)。一般以前者 side-by-side(并排, 并肩) 實現的方式較多。



5、對于只有一個輸出端的時鐘信號線，如何實現差分布線？

要用差分布線一定是信號源和接收端也都是差分信號才有意義。所以對只有一個輸出端的時鐘信號是無法使用差分布線的。



6、接收端差分線對之間可否加一匹配電阻？

接收端差分線對間的匹配電阻通常會加, 其值應等于差分阻抗的值。這樣信號質量會好些。



7、為何差分對的布線要靠近且平行？

對差分對的布線方式應該要適當的靠近且平行。所謂適當的靠近是因為這間距會影響到差分阻抗(differential impedance)的值, 此值是設計差分對的重要參數。需要平行也是因為要保持差分阻抗的一致性。若兩線忽遠忽近, 差分阻抗就會不一致, 就會影響信號完整性(signal integrity)及時間延遲(timing delay)。



8、如何處理實際布線中的一些理論沖突的問題

基本上, 將模/數地分割隔離是對的。 要注意的是信號走線盡量不要跨過有分割的地方(moat), 還有不要讓電源和信號的回流電流路徑(returning current path)變太大。



晶振是模擬的正反饋振蕩電路, 要有穩(wěn)定的振蕩信號, 必須滿足loop gain 與 phase 的規(guī)范, 而這模擬信號的振蕩規(guī)范很容易受到干擾, 即使加 ground guard traces 可能也無法完全隔離干擾。而且離的太遠,地平面上的噪聲也會影響正反饋振蕩電路。 所以, 一定要將晶振和芯片的距離進可能靠近。



確實高速布線與 EMI 的要求有很多沖突。但基本原則是因 EMI 所加的電阻電容或 ferrite bead, 不能造成信號的一些電氣特性不符合規(guī)范。 所以, 最好先用安排走線和 PCB 迭層的技巧來解決或減少 EMI的問題, 如高速信號走內層。最后才用電阻電容或 ferrite bead 的方式, 以降低對信號的傷害。



9、如何解決高速信號的手工布線和自動布線之間的矛盾？

現在較強的布線軟件的自動布線器大部分都有設定約束條件來控制繞線方式及過孔數目。各家 EDA公司的繞線引擎能力和約束條件的設定項目有時相差甚遠。 例如, 是否有足夠的約束條件控制蛇行線(serpentine)蜿蜒的方式, 能否控制差分對的走線間距等。 這會影響到自動布線出來的走線方式是否能符合設計者的想法。 另外, 手動調整布線的難易也與繞線引擎的能力有絕對的關系。 例如, 走線的推擠能力,過孔的推擠能力, 甚至走線對敷銅的推擠能力等等。 所以, 選擇一個繞線引擎能力強的布線器, 才是解決之道。



10、關于 test coupon。

test coupon 是用來以 TDR (Time Domain Reflectometer) 測量所生產的 PCB 板的特性阻抗是否滿足設計需求。 一般要控制的阻抗有單根線和差分對兩種情況。 所以， test coupon 上的走線線寬和線距(有差分對時)要與所要控制的線一樣。 最重要的是測量時接地點的位置。 為了減少接地引線(ground lead)的電感值， TDR 探棒(probe)接地的地方通常非常接近量信號的地方(probe tip)， 所以， test coupon 上量測信號的點跟接地點的距離和方式要符合所用的探棒。



11、在高速 PCB 設計中，信號層的空白區(qū)域可以敷銅，而多個信號層的敷銅在接地和接電源上應如何分配？

一般在空白區(qū)域的敷銅絕大部分情況是接地。 只是在高速信號線旁敷銅時要注意敷銅與信號線的距離， 因為所敷的銅會降低一點走線的特性阻抗。也要注意不要影響到它層的特性阻抗， 例如在 dual strip line 的結構時。

12、是否可以把電源平面上面的信號線使用微帶線模型計算特性阻抗？電源和地平面之間的信號是否可以使用帶狀線模型計算？

是的， 在計算特性阻抗時電源平面跟地平面都必須視為參考平面。 例如四層板: 頂層-電源層-地層-底層，這時頂層走線特性阻抗的模型是以電源平面為參考平面的微帶線模型。



13、在高密度印制板上通過軟件自動產生測試點一般情況下能滿足大批量生產的測試要求嗎？

一般軟件自動產生測試點是否滿足測試需求必須看對加測試點的規(guī)范是否符合測試機具的要求。另外，如果走線太密且加測試點的規(guī)范比較嚴，則有可能沒辦法自動對每段線都加上測試點，當然，需要手動補齊所要測試的地方。



14、添加測試點會不會影響高速信號的質量？

至于會不會影響信號質量就要看加測試點的方式和信號到底多快而定?；旧贤饧拥臏y試點(不用在線既有的穿孔(via or DIP pin)當測試點)可能加在在線或是從在線拉一小段線出來。前者相當于是加上一個很小的電容在在線，后者則是多了一段分支。這兩個情況都會對高速信號多多少少會有點影響，影響的程度就跟信號的頻率速度和信號緣變化率(edge rate)有關。影響大小可透過仿真得知。原則上測試點越小越好(當然還要滿足測試機具的要求)分支越短越好。



15、若干 PCB 組成系統(tǒng)，各板之間的地線應如何連接？

各個 PCB 板子相互連接之間的信號或電源在動作時，例如 A 板子有電源或信號送到 B 板子，一定會有等量的電流從地層流回到 A 板子 (此為 Kirchoff current law)。這地層上的電流會找阻抗最小的地方流回去。所以，在各個不管是電源或信號相互連接的接口處，分配給地層的管腳數不能太少，以降低阻抗，這樣可以降低地層上的噪聲。另外，也可以分析整個電流環(huán)路，尤其是電流較大的部分，調整地層或地線的接法，來控制電流的走法(例如，在某處制造低阻抗，讓大部分的電流從這個地方走)，降低對其它較敏感信號的影響。



16、能介紹一些國外關于高速 PCB 設計的技術書籍和數據嗎？

現在高速數字電路的應用有通信網路和計算器等相關領域。在通信網路方面，PCB 板的工作頻率已達 GHz 上下，疊層數就我所知有到 40 層之多。計算器相關應用也因為芯片的進步，無論是一般的 PC 或服務器(Server)，板子上的最高工作頻率也已經達到 400MHz (如 Rambus) 以上。因應這高速高密度走線需求，盲埋孔(blind/buried vias)、mircrovias 及 build-up 制程工藝的需求也漸漸越來越多。 這些設計需求都有廠商可大量生產。



17、兩個常被參考的特性阻抗公式：

微帶線(microstrip) Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] 其中，W 為線寬，T 為走線的銅皮厚度，H 為走線到參考平面的距離，Er 是 PCB 板材質的介電常數(dielectric constant)。此公式必須在0.1<(W/H)<2.0 及 1<(Er)<15 的情況才能應用。



帶狀線(stripline) Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W)]} 其中，H 為兩參考平面的距離，并且走線位于兩參考平面的中間。此公式必須在 W/H<0.35 及 T/H<0.25 的情況才能應用。



18、差分信號線中間可否加地線？

差分信號中間一般是不能加地線。因為差分信號的應用原理最重要的一點便是利用差分信號間相互耦合(coupling)所帶來的好處，如 flux cancellation，抗噪聲(noise immunity)能力等。若在中間加地線，便會破壞耦合效應。



19、剛柔板設計是否需要專用設計軟件與規(guī)范？國內何處可以承接該類電路板加工？

可以用一般設計 PCB 的軟件來設計柔性電路板(Flexible Printed Circuit)。一樣用 Gerber 格式給 FPC廠商生產。由于制造的工藝和一般 PCB 不同，各個廠商會依據他們的制造能力會對最小線寬、最小線距、最小孔徑(via)有其**。除此之外，可在柔性電路板的轉折處鋪些銅皮加以補強。至于生產的廠商可上網“FPC”當關鍵詞查詢應該可以找到。



20、適當選擇 PCB 與外殼接地的點的原則是什么？

選擇 PCB 與外殼接地點選擇的原則是利用 chassis ground 提供低阻抗的路徑給回流電流(returning current)及控制此回流電流的路徑。例如，通常在高頻器件或時鐘產生器附近可以借固定用的螺絲將 PCB的地層與 chassis ground 做連接，以盡量縮小整個電流回路面積，也就減少電磁輻射。