提到PCB板,许多朋友会想到它在咱们周围随处可见,从一切的家用电器,电脑内的各种配件,到各种数码产品,只需是电子产品简直都会用到PCB板,那么究竟什么是PCB板呢?PCB板便是PrintedCircuitBlock,即印制电路板,供电子组件安插,有线路的基版。通过运用印刷办法将镀铜的基版印上防蚀线路,并加以蚀刻冲刷出线路。
PCB板能够分为单层板、双层板和多层板。各种电子元件都是被集成在PCB板上的,在最基本的单层PCB上,零件都会集在一面,导线则都会集在另一面。这么一来咱们就需求在板子上打洞,这样接脚才干穿过板子到另一面,所以零件的接脚是焊在另一面上的。由于如此,这样的PCB的正反面别离被称为零件面(ComponentSide)与焊接面(SolderSide)。双层板能够看作把两个单层板相对粘合在一同组成,板的双面都有电子元件和走线。有时分需求把一面的单线衔接到板的另一面,这就要通过导孔(via)。导孔是在PCB上,充溢或涂上金属的小洞,它能够与双面的导线相衔接。现在许多电脑主板都在用4层乃至6层PCB板,而显卡一般都在用了6层PCB板,许多高端显卡像nVIDIAGeForce4Ti系列就选用了8层PCB板,这便是所谓的多层PCB板。在多层PCB板上也会遇到衔接各个层之间线路的问题,也能够通过导孔来完成。由所以多层PCB板,所以有时分导孔不需求穿透整个PCB板,这样的导孔叫做埋孔(Buriedvias)和盲孔(Blindvias),由于它们只穿透其间几层。盲孔是将几层内部PCB与外表PCB衔接,不须穿透整个板子。埋孔则只衔接内部的PCB,所以光是从外表是看不出来的。在多层板PCB中,整层都直接衔接上地线与电源。所以咱们将各层分类为信号层(Signal),电源层(Power)或是地线层(Ground)。假如PCB上的零件需求不同的电源供给,一般这类PCB会有两层以上的电源与电线层。选用的PCB板层数越多,本钱也就越高。当然,选用更多层的PCB板对供给信号的稳定性很有协助。
专业的PCB板制作进程适当杂乱,拿4层PCB板为例。主板的PCB大都是4层的。制作的时分是先将中心两层各自碾压、裁剪、蚀刻、氧化电镀后,这4层别离是元器件面、电源层、地层和焊锡压层。再将这4层放在一同碾压成一块主板的PCB。接着打孔、做过孔。洗净之后,将外面两层的线路印上、敷铜、蚀刻、测验、阻焊层、丝印。最终将整版PCB(含许多块主板)冲压成一块块主板的PCB,再通过测验后进行真空包装。假如PCB制作进程中铜皮敷着得欠好,会有张贴不牢现象,简单隐含短路或电容效应(简单发生搅扰)。PCB上的过孔也是有必要留意的。假如孔打得不是在正中心,而是倾向一边,就会发生不均匀匹配,或许简单与中心的电源层或地层触摸,然后发生潜在短路或接地不良要素。
铜线布线进程
制作的第一步是树立出零件间联机的布线。咱们选用负片转印办法将作业底片表现在金属导体上。这项技巧是将整个外表铺上一层薄薄的铜箔,而且把剩余的部份给消除。追加式转印是另一种比较少人运用的办法,这是只在需求的当地敷上铜线的办法,不过咱们在这里就不多谈了。正光阻剂是由感光剂制成的,它在照明下会溶解。有许多办法能够处理铜外表的光阻剂,不过最遍及的办法,是将它加热,并在含有光阻剂的外表上翻滚。它也能够用液态的办法喷在上头,不过干膜式供给比较高的分辨率,也能够制作出比较细的导线。遮光罩仅仅一个制作中PCB层的模板。在PCB板上的光阻剂通过UV光曝光之前,掩盖在上面的遮光罩能够避免部份区域的光阻剂不被曝光。这些被光阻剂盖住的当地,将会变成布线。在光阻剂显影之后,要蚀刻的其它的裸铜部份。蚀刻进程能够将板子浸到蚀刻溶剂中,或是将溶剂喷在板子上。一般用作蚀刻溶剂运用三氯化铁等。蚀刻完毕后将剩余的光阻剂去除去。
1.布线宽度和电流
一般宽度不宜小于0.2mm(8mil)
在高密度高精度的PCB上,距离和线宽一般0.3mm(12mil)。
当铜箔的厚度在50um左右时,导线宽度1~1.5mm (60mil) = 2A
公共地一般80mil,关于有微处理器的运用更要留意。
2.究竟多高的频率才算高速板?
当信号的上升/下降沿时刻< 3~6倍信号传输时刻时,即认为是高速信号.
关于数字电路,要害是看信号的边缘峻峭程度,即信号的上升、下降时刻,
依照一本十分经典的书《High Speed Digtal Design>的理论,信号从10%上升到90%的时刻小于6倍导线延时,便是高速信号!——即!即便8KHz的方波信号,只需边缘满意峻峭,相同是高速信号,在布线时需求运用传输线路论
3.PCB板的堆叠与分层
四层板有以下几种叠层次序。下面别离把各种不同的叠层好坏作阐明:
第一种状况
GND
S1+POWER
S2+POWER
GND
第二种状况
SIG1
GND
POWER
SIG2
第三种状况
GND
S1
S2
POWER
注:S1 信号布线一层,S2 信号布线二层;GND 地层 POWER 电源层
第一种状况,应当是四层板中最好的一种状况。由于外层是地层,对EMI有屏蔽效果,一起电源层同地层也牢靠得很近,使得电源内阻较小,获得最佳郊果。但第一种状况不能用于当本板密度比较大的状况。由于这样一来,就不能确保第一层地的完整性,这样第二层信号会变得更差。别的,此种结构也不能用于全板功耗比较大的状况。
第二种状况,是咱们平常最常用的一种办法。从板的结构上,也不适用于高速数字电路设计。由于在这种结构中,不易坚持低电源阻抗。以一个板2毫米为例:要求Z0=50ohm. 以线宽为8mil.铜箔厚为35цm。这样信号一层与地层中心是0.14mm。而地层与电源层为1.58mm。这样就大大的增加了电源的内阻。在此种结构中,由于辐射是向空间的,需加屏蔽板,才干削减EMI。
第三种状况,S1层上信号线质量最好。S2次之。对EMI有屏蔽效果。但电源阻抗较大。此板能用于全板功耗大而该板是搅扰源或许说紧临着搅扰源的状况下。
4.阻抗匹配
反射电压信号的幅值由源端反射系数ρs和负载反射系数ρL 决议
ρL = (RL – Z0) / (RL + Z0) 和 ρS = (RS – Z0) / (RS + Z0)
在上式中,若RL=Z0则负载反射系数ρL=0。若 RS=Z0源端反射系数ρS=0。
由于一般的传输线阻抗Z0一般应满意50Ω的要求50Ω左右,而负载阻抗一般在几千欧姆到几十千欧姆。因而,在负载端完成阻抗匹配比较困难。但是,由于信号源端(输出)阻抗一般比较小,大致为十几欧姆。因而在源端完成阻抗匹配要简单的多。假如在负载端并接电阻,电阻会吸收部分信号对传输晦气(我的了解).当挑选TTL/CMOS规范 24mA驱动电流时,其输出阻抗大致为13Ω。若传输线阻抗Z0=50Ω,那么应该加一个33Ω的源端匹配电阻。13Ω+33Ω=46Ω (近似于50Ω,弱的欠阻尼有助于信号的setup时刻)
当挑选其他传输规范和驱动电流时,匹配阻抗会有差异。在高速的逻辑和电路设计时,对一些要害的信号,如时钟、操控信号等,咱们主张一定要加源端匹配电阻。
这样接了信号还会从负载端反射回来,由于源端阻抗匹配,反射回来的信号不会再反射回去。