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高速印刷电路板(PCB)设计

  • 每年100多个高速 PCB 设计项目
  • 10年高速PCB设计经验
  • 为您的高速印刷电路板布局layout提供全方位的材料选择
  • 7/24 现场销售和技术支持

高速 PCB 设计——终极指南


在本节中,将全面解析以下概念:高速PCB的定义、类别,最后是高速PCB的组成部分。


那么什么是高速印刷电路板?


首先,我不得不提一下,对于什么是高速 PCB,并没有一个具体的定义。然而,好消息是我们可以通过考虑一些观点来判断它们是什么,尤其是在 PCB 设计过程中。即使有这样的考虑,也有一些推理可以确定实现高速 PCB 需要什么。


那么,高速 PCB 与任何其他类型的区别是什么?


高速印刷电路板


要了解是什么让 PCB 具有“高速”性能,我们需要了解三个基本因素。


高速印刷电路板定义案例1


首先,您将从所涉及的频率级别知道您正在处理高速 PCB。请注意,频率通常会影响电路的性能和信号完整性。因此,频率是这种 PCB 的一个关键方面。因此,大多数超过100 MHz 到 1000 MHz的电路都理所当然地属于高速类,尽管高值的电路属于超高速。任何其他较低的值属于低速 ( 25MHz)、中等 (= 100 MHz)。


高速印刷电路板定义案例2


这样做的精确方法是分析你的痕迹的大小。因此,高速 PCB 的迹线将超过您正在工作的设备开关速度上升时间的三分之一。


高速印刷电路板定义案例3


最后,我们看看分离距离。在设计过程中,我们的目标PCB类应该是一个大单元电路,但细分。最重要的是,您会注意到每个部分的工作方式各不相同。现在这是一个诚实的定义想法。

我们仍然可以看另一个。对于这种情况,它认为高速 PCB 会遇到信号强度问题。现在,考虑到这些因素,有趣的是意识到这个电路也存在于某些类中。接下来,我们看看这些子分类。


高速印刷电路板的类型


市场上有各种高速 PCB,尽管它们都具有相同的功能。一些根本区别在于制造过程及其结构设计。因此,这种形式的多氯联苯如下:单面电路板、双面电路板、多层板,因此,在深入分析每个 PCB 之前,值得一提的是,每个 PCB 都有一些主要部分,这反过来又将其与该组的其他部分区分开来。他们包括:导电层,即导电材料。介电薄膜,绝缘材料,镀/非镀通孔,等等。当我们开始讨论每种类型的高速印刷电路板时,您应该能够根据我们刚刚提到的那些部分发现它们之间的差异。


单面电路板


单面 PCB 无疑是最纯粹的形式。它在介电薄膜上只有一层导电材料。单位方已分担其后果;设计过程需要将电路板的组件固定在一侧。在其他地方,电路位于另一侧。它通常是最初用于老一代 PCB 的最早形式。由于它们的结构,这些类型的板上有非电镀的通孔/通孔。


单面PCB


重要的是,对于这种形式的板的制造需求,您将需要 FR4 玻璃纤维层压板、铝、铜等。


单面PCB


·双面电路板

然而,这种类型具有双层导电材料。大多数情况下,铜是此类电路的导电材料。所以基本上,这种形式的 PCB 在层压板的两侧都嵌入了铜。此外,在导电层之间,有一个固定的绝缘体将它们分开。电镀通孔还补充了它们的结构以连接导电层的两侧。双面PCB在电路行业很受欢迎,因为它们非常适合设计互连。在设计这种电路以满足客户偏好时,需要进行一些定制。其中包括:消除孔洞,覆盖双/无/单面等。


双面PCB


·多层电路板


多层电路板的设计包含三个以上的导电材料层。在这些导电层之间,绝缘片将它们适当地分开。值得注意的是,外部覆盖层在这里是可选的,具体取决于您的制造。大多数制造商通过将单面电路板和双面电路板组合成一个单元电路屏蔽来制造多层板。


多层PCB


多层PCB


这几层中的每一层都需要通过电镀通孔进行牢固连接。层压电路也是另一种选择。由于与使用相关的多项好处,多层板越来越受欢迎。这些优点是限制交叉、减少串扰和调节屏蔽。有了这三种主要类型的高速 PCB,您现在一定想知道它们是由什么组成的。事实上,它们都有几个部分协同工作以产生正确的电路。接下来,我们看看这些部分。


高速印刷电路板零件


高速 PCB 的制造涉及使用从简单到复杂的多种材料。这个过程导致了董事会的几个部分的建立。电路板的主要部件如下。基质,导体层,阻焊,层丝印,请注意,我不质疑上面列表中没有的任何其他部分的存在。原因是迄今为止,大多数制造商都倾向于定制其 PCB 以满足特定要求。


i.高速PCB基板


基板是一个通用术语,我们可以用它来指代覆盖导体层的所有材料和结构。由于显而易见的原因,现在基板材料与电路的任何其他部分一样重要。首先你要知道的是,铜材料是一种极好的电导体。然而,它很容易通过氧化过程与氧气发生反应,从而在其表面形成一层薄薄的棕色材料。就此而言,为防止这种反应,任何暴露的铜表面都应完全覆盖。此处使用的合适覆盖材料是基材和覆盖层。其次,基板材料也负责 PCB 的柔韧性或刚性。要获得这样的涂层或覆盖层,您将需要金或焊料。由于两个重要原因,这两种物质,即金和焊料,是高度优选的。一,它们都是良好的电导体,除了非常耐用,而且能够承受生锈、高温等恶劣的环境条件。


常见的基板材料包括玻璃纤维、FR4 等。


ii.高速PCB中的导体层


在决定 PCB 的导体层数之前,您应该知道您的选择将取决于很多因素。您的应用类型、所涉及的成本以及电路的空间量是影响导体层数量的一些因素。大多数情况下,用户会选择适合自己的印刷电路板层数。因此,需要构建不同数量的层。此外,广泛使用的关键导体材料层是铜。铜是第一推荐的材料,因为它具有成本效益,从而为您提供物有所值的服务。


铜的尺寸和相应的厚度可以变化,即相应地从9 µm、12 µm、18 µm到356 µm。此外,典型的铜,其他各种形式的铜也是合适的;其中一些形式包括铍铜、半硬、轧制退火和电沉积。就构造、设计和频繁使用而言,最简单的层是单层 PCB,这反过来又产生了一个导体层。另一方面,与单面电路相比,庞大而复杂的电路需要使用双层 PCB或多层 PCB。事实上,随着技术的进步,可以连接多达 10 到 12 层的多个导体层。最关键的是几个层的组件之间的有效通信。否则,除了纯铜材料或其他形式的铜之外,还存在其他导体材料。第二个优先列表中的首要材料是碳、银墨、铬镍铁合金、康铜和铝。


iii.高速PCB中的阻焊层


阻焊层也是另一个额外的材料层,它形成了铜层的外覆盖层。对于大多数应用程序,它是绿色的,尽管它可以是任何其他颜色。阻焊层还具有非常重要的功能,例如为铜迹线提供绝缘层以防止其他导体。具体而言,绝缘层屏蔽焊盘与其他导体接触。现在您可以看到阻焊层是必不可少的一层。


多层PCB


iv.高速PCB中的丝印


丝网印刷是电路板上的最后一层。丝绸层也很重要,因为正是在这一层上出现了文字、文字和符号。所有这些艺术形式都可以帮助用户识别电路板每个组件的角色。通常,环氧油墨适合丝网印刷。

重要的是,您可以选择将丝层用于 PCB 的顶层和底层,但要根据用户的喜好。在底层和顶层的情况下,分别称为丝印底层和丝印顶层。


v.垫


焊盘是突出在电路板表面的一块铜材料。它在这个焊盘上提供了一个用于安装元件引线和最终焊接的端口。因此,从技术上讲,焊盘为所有 PCB 组件提供机械支撑。


vi.Trace


PCB 的美妙之处在于它无需使用传统的复杂导线系统连接。因此,在 PCB 中,组件不是通过电线连接,而是借助导电材料,特别是铜。显然,在这种情况下,使用中的铜是光滑的,并且在电路板表面上以线的形式出现。这种类型的铜是走线。


vii.顶层


PCB 的顶层通常是您快速看到的外层。在这一层上安装 PCB 组件。此外,这一层通常是绿色的。


viii.底层


与顶层不同的是,底层是可以识别的,因为它上面有孔和焊盘。因此,PCB 组件的焊接通过孔进行。值得规定的是,您可以涂上 PCB 绿色的顶层或/和底层。


基本上,高速 PCB 设计是任何设计过程,其中:物理特性结构和电路板的配置会影响信号的完整性。我们这里所说的电路板的物理特性可能包括PCB布局、互连、封装、层等。现在,所有这些因素都是您在高速 PCB 设计领域会遇到的因素。值得注意的是,正是由于所有这些情况,高速 PCB 设计才成为一种独特的冒险方式。实际上,您很容易意识到标准 PCB 设计不涉及考虑这些小问题,而仅围绕组件放置和布线。在处理高速 PCB 设计时,差异非常明显。


实现高速PCB设计需要什么?


1)高速PCB板材料类型


用于构建 PCB 的材料始终起着重要作用。具体来说,介电材料决定了快速切换 I/O 信号发出的噪声和串扰的数量。每种介电材料都有唯一的介电常数值。因此,每个 PCB 基板将依次具有不同的相对介电常数。介电常数是任何 PCB 工程师都必须正确掌握的特定参数。这是因为正是这种设置影响了传输线的阻抗。因此,信号可以在介电常数较低的材料中快速传播。还存在其他影响信号性能和噪声分离的因素;这些考虑因素是传输线效应和建模。典型的传输线布局是微带线和带状线。


2)高速PCB设计中的串扰


串扰是并行走线之间发生信号耦合的麻烦情况。您可以通过微带线和带状线布局正确布线和放样层来最小化串扰。


3)过滤高速PCB中的电源噪声


在某些情况下,电源可能会产生一些低频噪声,通常为 1 kHz 及以下。您可以通过在电源连接到 PCB 以及每个小工具的部分对其进行过滤来减少此类噪声。有了所有这些信息,我们进入讨论的下一部分。


高速 PCB 设计指南


当涉及到高速印刷电路板设计时,您将考虑以下步骤:


1.为您的高速设计制定示意图


原理图通常是大多数人经常忘记但在设计中非常关键的阶段之一。原理图是将连接技术和问题传达给电路板的传统方式。因此,如果没有它,那么您可能会在设计过程中受到粗鲁的冲击以及频繁的挫折。这就是原理图的用武之地;该计划为您提供了一种组织和提出可行的高速设计的合适方式。在此阶段您可能需要的一些重要参数和信息包括:通过这样做,您可以了解它们的最小公差以及任何其他新修改。此外,板载噪音是一个非常重要的问题,您应该在这个早期阶段开始考虑。因此,与您的制造合作伙伴一起,您可能会想出一个减少它的策略。您可以用来降低噪声的第一种技术是利用两种路由方法,即。微带线和带状线走线。


2.为您的电路板堆叠保留更新的文档


接下来,有了正确的计划,您将必须跟踪有关应用程序层堆叠的所有信息。


FR4 PCB材料FR4 PCB材料


FR-4。电气工程师强烈建议将这种类型用于需要低于 5 Gbps 时钟速度的应用。就此而言,它总是被归类为一种低速材料。FR-4 具有两个显着的优点,即它带来了控制阻抗的能力以及成本效益。

Nelco、SI 或威震天。每个都可以轻松达到 5 – 25 Gbps 时钟速度。罗杰斯——如果您的应用需要极高的速度,那么罗杰斯材料完全符合您的要求。这种类型记录了高达 56Gbps 的超速度。由此可见,它是一种高频材料,除了耐高温外,还具有适当的阻抗。这种材料的唯一限制是其昂贵的生产成本。除了所涉及的材料,您还需要了解一些几层堆叠技术。您要做的第一件事是确保将信号层放置在与平面层相邻的位置。通过这样做,您的信号将具有有效的返回路径,将所有高速信号路由到电路板的内层,尤其是平面之间,从而提供一个屏蔽区域,防止任何潜在的辐射。您可以在层叠中使用多个接地层。


3.楼层规划与组织


此过程纯粹需要有关有效组织董事会的详细信息。在这里等待您的重要决定包括确定将所有子电路放置在更大设计表面内的确切点。这种组织在设计阶段非常明显,您需要将数字部分与模拟部分分开。此外,将电源部分与数字和模拟部分分开也很重要。


4.合理使用接地层和电源层


您最初需要确保接地层是完整的,即永远不要将您的接地层与路由信号分开。在平面上制造分裂只会导致更多问题的爆发,例如电磁感应和信号时序问题。拆分接地层的适当方法是确保在信号迹线旁边添加一个 0 欧姆电阻。


5.优化减小焊盘图案的尺寸


电气工程师建议在占组件引脚比例的 0 -5% 处为所有焊盘保留一个减小的超大尺寸。与预留 30% 的标准 PCB 不同,高速 PCB 的小间距是有充分理由的。首先,它显着增加了机械支撑。其次,它有效地减少了不必要的电容。最后,通过限制焊盘的空间,您反过来又增加了差分对、通孔和 IC 的间距。


6.路由你的信号


这些设计中典型的高频发射总是会导致电磁辐射,从而可能导致信号干扰。因此,要消除此类问题以增加信号的屏蔽效果,您可以执行以下操作。将电路板上的长尺寸并行信号保持在最佳最小值。保持信号走线之间的最大距离。如果信号嘈杂,您可以选择在单独的层上路由信号。正交路由信号,尤其是在处理不同层时。


7.留出一条电流返回路径


高速设计中的信号在传输后必须要求返回路径。该方式还必须具有最小的阻抗。因此,为了确保信号的平稳过渡,您将不得不使用通孔。通孔不必是普通的,也不必是非凡的。您必须确保它们是耦合的并且具有匹配的阻抗。


8.应用3W规则


3W 规则将帮助您确定所需的分离量,以减少耦合效应。3W 规则规定,当您从中心到中心测量时,迹线之间的间隔距离必须是单条迹线宽度的三倍。分离永远不会有任何限制;事实上,在您遇到高度耦合或串扰的情况下,您可以将其从规定的 3 倍扩展到最多 10 倍。


9.应用 20H 规则


您的潜在问题不会以耦合和串扰结束,而是涉及平面耦合,即。耦合效应可能出现在布局中的电源层和接地层之间。边缘是这种耦合的可能影响。避免这种并发症的一种方法是应用 20 H 规则。该规则规定,您需要使电源层比相邻电源层和接地层之间的电介质厚度小 20 倍。


10.一般路由


您必须做的最后调整是路由程序。进行路由的技术有很多种,这就是您应该与专家合作的原因。不过,让我们来看看一些常见的。90 度 - 避免在走线中使用直角弯曲,因为这可能会导致信号反射。差分对——为实现完全消除电磁场,确保差分对中的信号具有相等的长度和间隙。传输线——在这里您可以使用微带线和带状线走线来设计传输线。这些是有关如何设计高速 PCB 的一些技巧。


高速 PCB 设计的材料注意事项


您无疑会同意我的观点,无论您使用哪种 PCB,从正确的设备和材料开始都是朝着正确方向发展的优势。许多因素在选择 PCB 材料时发挥作用,例如定价、材料特性、层压材料厚度、材料替代品等。 高速PCB材料的特性


i.耗散因数/损耗目标


耗散因数是指介电材料从通过材料的波形接收能量的趋势程度。因此,PCB材料具有低或高的损耗因数。在调查制造它们的高速电路所表现出的损耗数量时,DF 值是必不可少的。因此,这意味着由具有低 Df 值的 PCB 材料构成的高速电路会产生更少的损耗。这种不足包括导体损耗和介电损耗。


耗散因数


另一方面,具有高 Df 值的材料随后会导致生产具有高损耗的电路板。尽管使用低 Df 值的 PCB 材料可以显着降低损耗,但与高 Df 值的对应材料相比,此类相关电路材料的成本相对较高。现在这是一个非常具有挑战性的场景,需要制衡。难怪大多数工程师在追求成本或性能之间陷入困境。


ii.Signal eDcay


信号衰减,也称为指数衰减,是指信号强度在一段时间内的下降,它取决于信号的类型、形式和频率。选择具有足够信号衰减的材料时,您的重点应该放在时间常数上,因为时间相对常数越大的材料,信号强度下降所需的时间就越长。


iii.介电常数(Dk)


材料的介电常数显着影响在其上制造的电路的阻抗。材料的介电常数总是敏感的,因此在频率、温度等因素的影响下变化很快。因此,相应的影响会转化为对高速 PCB 性能的不利影响,因为它会改变传输线的阻抗,进而影响信号完整性。


那么推荐的 Dk 值是多少?


选择具有 Dk 值的 PCB 材料,该值较低且在频率和温度方面同样稳定。


iv. 受控阻抗


您的设计应旨在在整个信号路径上保持一致的阻抗,并为差分对提供一致的阻抗。因此,要调节信号完整性问题的影响,请使用特性阻抗 (Z0) 来查找介电常数、走线宽度和层厚度等外部属性。

现在我们进入我们细分的中心部分。


高速印刷电路板的材料选择


我们已经知道 PCB 材料有多种形式,但性能水平各不相同。正如我们之前提到的,真正的挑战在于优先考虑成本或性能。但既然我们知道材料的性能取决于一些参数,最重要的是介电常数。因此,在您选择首选材料之前,请确定您正在设计的传输线的暗度和 Z0。要简化负载,请使用 PCB 设计软件、Dk 图或阻抗计算器。何时通过现在遵循此指南。


首先,选择合适的高频PCB板材料。留意型芯、预浸料和基板材料。


指定电路板材料属性。在指定特定的 PCB 材料时,工程师通常会考虑尺寸、厚度和介电常数。高速电路设计需要具有紧密匹配的相位或幅度的通道,而不会保留严格的性能容差。由于您最初计算了 Dk 和 Z0,因此请使用这些值为您的 PCB 选择合适的厚度和铜重量。有了这些材料,高速PCB布局随之而来。尽管如此,您可能会在布局过程中遇到问题。其中一些错误可能包括板载噪声和电磁干扰这就是为什么您在执行此类程序时必须小心的原因。让我们来看看高速 PCB 布局错误的一些主要原因。


·电磁干扰(EMI)和电磁兼容性


电磁辐射源自射频噪声,随后会在 PCB 运行期间产生干扰。



在其他地方,电磁兼容性是旨在降低设备发出的电磁干扰严重程度的设计技术。实现零额定电磁辐射装置无疑是不可能的。因此,您作为工程师的目标应该是将电磁干扰和可持续性降低到可容忍的水平。请始终参考 FCC 和 CISPR 标准,了解每台设备可接受的 EMI 水平。


将走线分开足够宽是限制串扰的最基本方法。您也可以使用电源层。


·时钟信号


时钟信号有形成标称时钟频率和高于时钟频率的谐波频率的趋势。因此,您必须考虑时钟频率下的 EMI 和高于标称时钟频率的谐波。


·输电线路


当 PCB 在更高频率下工作时,与传输线相关的影响会在电路板上迅速发展。控制 PCB 电平传输线的阻抗不应该那么紧张。您可以选择使用微带线或带状线。走线到电路板外层,下面有平面的就是微带线,而带状线是走线到电路板内层,两个低压平面之间形成带状线。


·差分信号


差分信号极大地有助于减少通信路径中的噪声量。此外,差分信号具有相同的幅度和相反的电位。尽管如此,差分信号不受串扰或任何发射噪声的影响。


·返回电流和回路部分


高速布局设计通常需要为信号分配有效的返回路径。但是,与电压源相比,返回路径确实有所不同。例如,对于直流电路,您的返回路径将是尽可能低的电阻。在其他地方,对于交流信号,路径是阻抗最小的路径。每当信号走线破坏接地层时,返回路径的差异可能是一个潜在的问题。此外,在这种情况下,它会导致循环的形成。不幸的是,您必须避免任何环路,因为它可能包含 EMI 辐射器,这反过来会影响设计的电磁兼容性。因此,理想情况下,这些是高速 PCB 中的错误来源。有了这些信息,我们可以继续讨论一些传统的 PCB 布局技术。


高速PCB设计


高速 PCB 布局技术


本指南的这一部分将解决您在布局期间需要始终牢记的一些关键方面。这个内容广泛的部分旨在使您能够避免任何可能影响设计实用性的额外措施。


我们将讨论的布局技术如下:


使用当前密度


电流密度是流过导体的电流强度。关于电流集中度的讨论也必须围绕返回电流展开。是的,流向特定点的电流也必须有另一条返回路径。在设计电路时,返回电流应该直接位于它来的信号迹线下方。这样,路径将具有最小的阻抗。此外,您必须在同一信号迹线下分配另一条可靠的返回路径,以保持电流密度的均匀性。


高频输入电流路径


高频电流路径应始终以最小阻抗跟随通道。此外,对于您的布局,将接收器部分放置在尽可能靠近输入部分的位置。这种连接创建了一个非常小的环路面积,从而显着减少了信号路径中的延迟。这种方法的美妙之处在于:它为其他非电抗电路创建了参考接地点。此外,它使您不必遵守严格的带状线技术。


高频输出电流路径


与输入电流相似,输出电流路径也必须有返回路径。唯一的区别是输出电流路径的返回电流必须通过旁路电容器流回电源线。因此,将电容器放置在驱动器电源引脚和输出走线附近。


高频输出电流路径


您可以通过尽可能减少当前流动区域来解决此问题。更直接的方法是将连接器和驱动器放在附近。全差分放大器的高频输出电流路径差分,在这里,您需要专门减少驱动程序侧的循环区域。您也可以使用位于相对放大器电源之间的单个电容器。请注意,全差分放大器的一个著名功能是驱动 ADC。在此过程中,请保持放大器和 ADC 周围的电流路径足够对称。


将旁路电容接地


这种技术使共模返回电流能够返回到发射器以完成环路。此外,它可能不会破坏差分电流。


路由差分走线


您需要并排布置差分迹线。因此,它将噪声插入保持为共模信号,该信号会衰减到差分系统中。此外,您可以将障碍物周围的所有差分走线布线在一起,但不应该不惜一切代价将它们分开。最后,保持相同的走线长度以保持相同的延迟。这些是很多有用的布局技术。但是,我不否认存在更多的事实。它只是不符合本指南的范围。


继续阅读以了解 PCB 设计中的必要程序。


高速 PCB 设计过程的分步说明

许多程序很好地告知了高速 PCB 设计过程的成功。


那么设计软件如何帮助您保存数据呢?


以 PADS、KiCard 或 Altium 为例,它们都将设计信息保存在您个人计算机或网络上的安全保险库中。不仅如此,他们还添加了用于修改和改进设计审查的交互式工具。更重要的是?您可以简单地为您的设计数据创建多个备份,以便日后轻松检索它们以进行即将进行的分析和修改。最后,在为您的合同制造商生成文件时,您不必担心太多。他们中的大多数人更喜欢 Gerber 文件,而其他 CAD 文件格式就足够了。


VI.为制造执行设计(DFM)


DFM 分析是您在识别、分析和解决设计项目中的问题时可以采取的另一个步骤。使用 DFM 软件,您可以检测到可能难以知道但在相同措施中具有破坏性的故障。其中一些可能未被发现的问题包括饥饿的热气流、酸陷阱、银、环不足等。除了错误识别之外,DFM 旨在通过应用设定的标准来降低一般生产成本。为了补充 DFM 的重要性,您应该遵循既定规则。规则包括:限制设计中的零件数量

使用标准组件

易于制造。

使用更多的多功能组件。

充分利用元件放置验收。

减少定位和搬运。

设计模块以整合到多个产品中。

始终开发模块化设计。

VII.推进用于制造的高速PCB设计


如您所见,设计任务有点复杂,涉及一些细节。一旦你已经解决了所有其他问题,你最终会来到最后一步,你将不得不与另一个团队(制造团队)合作。但是你应该拥有什么样的团队?与专业、有能力、可靠和支持的制造商合作,这将使您的设计工作更易于管理和生产。


高速PCB制造工艺


在我们开始构建高速 PCB 之前,您还记得我们之前提到的 PCB 类型吗?IE。单面、双面、多层?现在,以下程序适用于您期待构建的任何 PCB。以下是您在高速PCB 制造过程中需要遵循的步骤。


PCB设计原理图


1.打印高速PCB设计


不用说,您已经知道必须先设计 PCB。幸运的是,我们讨论了创建 PCB 所需的所有内容,包括示意图、相关软件,当然还有适当的检查。请参阅上面的全面覆盖。有了设计,我们就可以进行打印了。绘图仪打印机是打印计划的最佳工具,因为它采用精确的打印技术,可以提供清晰详细的 PCB 设计副本。绘图仪打印机在塑料片上生成实际 PCB 的照片负片。薄膜的内层呈现出色彩系统。黑色覆盖导电段,即 PCB 的铜部分。电路板的其他部分保持透明,在这种情况下,透明墨水显示非导电材料区域。


另一方面,外层表现出相反的图案:铜的颜色清晰,而最终蚀刻掉铜的部分则为黑色。保持薄膜安全,远离外部物体的任何接触。绘图仪立即为 PCB 和阻焊层的每一层显影。本质上,这意味着三层 PCB 有六张:三张用于层,另外三张用于阻焊层。薄膜必须全部均匀,以便它们绘制出 PCB 对齐方式。之后,在所有胶片上打孔。正如我们稍后将在该过程中看到的那样,这些孔使薄膜完全对齐。


2.在高速PCB上印刷铜


image.png


将 PCB 设计打印到层压板上,然后将铜预先粘合到层压板的两侧。在继续之前,您必须了解,在这一步中,我们的目标是削去铜,以从薄膜中露出设计。印刷在PCB上的铜印刷在PCB上的铜。之后,使用抗蚀剂覆盖层压板。在此阶段采取预防措施,避免接触灰尘颗粒。接下来,通过先前打孔的帮助将胶片和电路板对齐,并将它们暴露在紫外线下。光使铜上的抗蚀剂硬化。已经涂漆的黑色墨水将防止光线落在不应硬化的区域,以便您移除这些区域。接下来,将电路板通过一系列清洗,以消除表面上任何残留的未硬化光刻胶和其他不需要的颗粒。有了这个,您现在已经用抗蚀剂覆盖了产品,仅覆盖了我们需要的铜区域。剩下的抗蚀剂实际上应该只描绘最终将出现在最终 PCB 中的那些铜。最后,它检查电路板以验证没有发生错误,然后继续下一步。注意:此程序必须仅适用于两层以上的电路板。


3.检查高速PCB中的层对齐


清洁所有床单以使其准备就绪。借助视觉打孔器对齐 PCB 的外层和内层。接下来,使用另一台机器精确地 AOI 对层进行光学检查,以确保不存在缺陷。该工具的作用是将已检查的 PCB 与扩展的 Gerber 设计进行比较。检查完成后,董事会进入下一阶段。


4.层压高速PCB层


此步骤的目标是连接单独的层。即,将外层与基板熔合。我们在两个子步骤中执行此过程:分层和粘合步骤。首先将预浸料层放置在对准槽的顶部,然后在预浸料的顶部放置衬底层,然后再铺一层铜。在铜箔上添加更多的预浸料,最后是压板。完成后,将系统转移到机械压力机上。机器间歇地将销钉向下压入并固定穿过堆叠的层。将堆栈转移到层压机上。在这里,机器对各层施加热量和压力。热量使预浸料上的环氧树脂熔化,而压力使各层熔化。完成后,现在将顶部压板和销从卡住的地方取下,留下 PCB。


PCB布局


5.钻孔和电镀高速PCB


是时候在堆栈上钻孔了。但首先,使用 X 光机找出钻孔点。然后钻导向孔,然后借助扩展的 Gerber 设计作为导向,使用电钻钻孔。钻孔完成后立即电镀,它涉及使用化学品连接不同的层。清洁面板并将其浸入化学浴中。大约一微米厚的铜薄层形成在面板表面和早期钻出的孔中。浸渍、去除和处理的整个过程应该是自动的。


6.高速PCB外层电镀成像


将光刻胶涂在面板的外层并成像。使用正确的技术在上一步中电镀内层,对外涂层执行相同的操作。唯一的区别是使用锡从外层覆盖铜。


7.激光蚀刻高速PCB


左侧抗蚀剂层下方的无用铜和铜进行蚀刻。化学溶液有助于去除多余的铜,而锡在此过程中保护必要的铜。最后,我们有 PCB 连接。然后进行阻焊。


8.在高速PCB上应用阻焊层


清洁面板并用环氧树脂阻焊油墨涂抹它们。让电路板通过紫外线,露出不需要的阻焊层部分,以便去除。最后,将电路板放入烤箱以固化阻焊层。


9.丝印高速PCB


现在将板通过喷墨书写打印在表面上所有必要的信息。PCB 然后经历最后阶段。


10.测试高速PCB


完成所有步骤后,对 PCB 进行不同部分的几次测试,以根据原始设计验证其功能。


·表面贴装组装技术


SMT是SMD电子元件的工艺。SMT 适用于单面和双面安装。这些 SMD 元件没有腿也没有头。该技术涉及以下内容。


锡膏印刷


使用自动机器安装组件,该机器拾取 IC 等部件,并将它们放置在板上预编程的位置。回流焊接-在此情况下,电路板通过高温烤箱,熔化焊膏。随后是冷却室,焊膏在冷却室中固化并牢固地粘附零件。


通孔装配技术


通孔组件用于带有引线和突出导线的零件,例如电容器和线圈。您需要通过 PCB 上的孔将它们插入以进行焊接。


·高速PCB混合组装技术


混合组装技术同时利用 SMT 和 THT 来安装另一种特定类型的组件,例如特殊连接器和电容器,因此,一些伪造品将这两种技术结合在同一个 PCB 上。采用混合技术的PCBA只应出现在以下情况:单面混合组装、单面SMT和单面THT、双面混合组装。


高速PCB的应用


我相信您每天都在与高速 PCB 互动。您可以在多种工业环境中找到它们。此外,它们是不可替代的,在我们的生活中发挥着重要作用。这就是为什么每天的电气工程师都在努力升级和破解我们在应用过程中遇到的缺点。


大量使用高速 PCB 的一些应用和行业包括:


通讯系统通讯系统,音频和视频设备,全球定位系统追踪器,监控设备,移动设备、台式机、笔记本电脑等消费电子产品,电信业,医疗行业,汽车行业,广播应用,安全应用


结论


显然,高速 PCB 设计并不复杂。您需要记住的是始终从原理图开始。此外,与您的电路设计师和布局设计师密切协调。您需要考虑的主题有:高速设计指南、布局技术、设计过程和制造过程。





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