PCB设计基础知识大盘点
pcb 基础
pcb量测的单位
pcb设计起源于美国，所以其常用单位是英制， 而非公制
版子的大小通常使用英尺
介质厚度&导体的长宽通常使用英尺及英寸
1 mil = 0.001inches
1 mil = .0254mm
导体的厚度常使用盎司(oz)
一平方英尺金属的重量
典型值
– 0.5oz =17.5μm
– 1.0oz =35.0μm
– 2.0oz =70.0μm
– 3.0oz = 105.0μm
典型8层板的横截面
一个pcb由不断交错着的prepreg和core组成
材料：
core:一片薄薄的固化的介质（通常是fr4:玻璃纤维&环氧基树脂）
prepreg: preimpregnated的简写。一片薄薄的未固化的介质（通常fr4：玻璃纤维-环氧基树脂）当被加热或挤压时，prepreg会溶解在环氧基树脂胶里，然后变成和core具有相同介电常数的材料
铜箔：一片铜板，使用一环氧树脂粘合在core的两边
pcb的层数代表的是铜箔的层数
一个8层pcb包含8层铜箔
叠层根据板子在纵轴上的中心点对称，以避免在热循环中的机械应力
pcb导体:traces
铜是pcb中最常用的导体
走线或连接器一般通过镀金来提供一个抗腐蚀的电传导特性
走线的宽度和长度-由pcb布线工程师控制
在通常的制造工艺下，走线的宽度和之间的间距一般要≥5mil
走线厚度-制造工艺的变量
典型值 0.5oz– 3oz
趋势 0.25oz
sitip:以上因素都会影响走线的电阻，电容，阻抗，在高速信号设计中都要被慎重的考虑。
电源平面
使用一个完整的铜箔平面来提供电源或地
一般会使用比信号层更厚的铜箔层来降低电阻
为什么需要？
为pcb上所有设备的电源地信号提供一个稳定的，低阻抗的路径
屏蔽层与层之间的信号以此来降低串扰
si tip:通过在core的两边加相对的电源与地可以最大化“板间电容”。同样， 也可以减少pcb的翘曲
pcb基础之pcb介质
一般的介质材料
fr-4（玻璃纤维和环氧基树脂交织而成）
最常和最广泛使用，相对成本较低
介电常数：最大4.7，4.35@500mhz,4.34@1ghz
可承受的最高信号频率是2ghz(超过这个值，损耗和串扰将会增加）
fr-2（酚醛树脂棉纸）
非常廉价，使用在廉价的消费设备上
容易破裂
介电常数：4.5@1ghz
cem-3(玻璃与环氧基树脂编织物）
与fr4类似，在日本广泛应用
polyimide
高频的表现很好
fr&cem
fr:flameretardant
cem: composite epoxymaterial
sitip:绝大多数的pcb绝缘材料会有一个可控的介电常数-对于维持传输线阻抗的稳定来说这是非常重要的。
pcb基础之vias
vias (platedholes)
连接不同层
通过钻孔的方式来打通pcb的不同层，并在内层电镀
通常比信号线大
埋孔和盲孔
增加布线密度
增加pcb制造的成本-通常用在高密度的产品上
埋孔非常难以去调试
sitip:vias会引进容性分量并改变走线的特征阻抗
pcb 基础之典型的pcb设计流程
pcb基础之典型的pcb制造流程
从客户手中拿到gerber，drill以及其它pcb相关文件
准备pcb基片和薄片
铜箔的底片会被粘合在基材上
内层图像蚀刻
抗腐蚀的化学药水会涂在需要保留的铜箔上（例如走线和过孔）
其他药水会被洗掉
然后使用腐蚀剂（通常是feci或ammonia)，未被标记的铜箔就会被移除
溶剂会把固化的抗腐蚀剂洗掉
清洗掉pcb板的其他杂物
压层
drilling, cleaning & platingvias
这是建立不同层之间的连接关系
在需要via的地方打一个贯穿所有层的洞
电镀
外层图像蚀刻
绿漆层
丝印层 (文本和图像)
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1 mil = .0254mm
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一平方英尺金属的重量
典型值
– 0.5oz =17.5μm
– 1.0oz =35.0μm
– 2.0oz =70.0μm
– 3.0oz = 105.0μm
典型8层板的横截面
一个pcb由不断交错着的prepreg和core组成
材料：
core:一片薄薄的固化的介质（通常是fr4:玻璃纤维&环氧基树脂）
prepreg: preimpregnated的简写。一片薄薄的未固化的介质（通常fr4：玻璃纤维-环氧基树脂）当被加热或挤压时，prepreg会溶解在环氧基树脂胶里，然后变成和core具有相同介电常数的材料
铜箔：一片铜板，使用一环氧树脂粘合在core的两边
pcb的层数代表的是铜箔的层数
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叠层根据板子在纵轴上的中心点对称，以避免在热循环中的机械应力
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铜是pcb中最常用的导体
走线或连接器一般通过镀金来提供一个抗腐蚀的电传导特性
走线的宽度和长度-由pcb布线工程师控制
在通常的制造工艺下，走线的宽度和之间的间距一般要≥5mil
走线厚度-制造工艺的变量
典型值 0.5oz– 3oz
趋势 0.25oz
sitip:以上因素都会影响走线的电阻，电容，阻抗，在高速信号设计中都要被慎重的考虑。
电源平面
使用一个完整的铜箔平面来提供电源或地
一般会使用比信号层更厚的铜箔层来降低电阻
为什么需要？
为pcb上所有设备的电源地信号提供一个稳定的，低阻抗的路径
屏蔽层与层之间的信号以此来降低串扰
si tip:通过在core的两边加相对的电源与地可以最大化“板间电容”。同样， 也可以减少pcb的翘曲
pcb基础之pcb介质
一般的介质材料
fr-4（玻璃纤维和环氧基树脂交织而成）
最常和最广泛使用，相对成本较低
介电常数：最大4.7，4.35@500mhz,4.34@1ghz
可承受的最高信号频率是2ghz(超过这个值，损耗和串扰将会增加）
fr-2（酚醛树脂棉纸）
非常廉价，使用在廉价的消费设备上
容易破裂
介电常数：4.5@1ghz
cem-3(玻璃与环氧基树脂编织物）
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通常比信号线大
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内层图像蚀刻
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其他药水会被洗掉
然后使用腐蚀剂（通常是feci或ammonia)，未被标记的铜箔就会被移除
溶剂会把固化的抗腐蚀剂洗掉
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