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1、印制电路板常见结构以及PCB抄板PCB设计基础知识印制电路板（PCB）的常见结构可以分为单层板（single Layer PCB）、双层板（Double Layer PCB）和多层板（Multi Layer PCB）三种。 一、单层板single Layer PCB 单层板（single Layer PCB）是只有一个面敷铜，另一面没有敷铜的电路板。元器件一般情况是放置在没有敷铜的一面，敷铜的一面用于布线和元件焊接，如图所示。 二、双层板Double Layer PCB 双层板（Double Layer PCB）是一种双面敷铜的电路板，两个敷铜层通常被称为顶层（Top Layer）和底层（Bo
2、ttom Layer），两个敷铜面都可以布线，顶层一般为放置元件面，底层一般为元件焊接面，如图所示。 三、多层板Multi Layer PCB 多层板（Multi Layer PCB）就是包括多个工作层面的电路板，除了有顶层（Top Layer）和底层（Bottom Layer）之外还有中间层，顶层和底层与双层面板一样，中间层可以是导线层、信号层、电源层或接地层，层与层之间是相互绝缘的，层与层之间的连接往往是通过孔来实现的。以四层板为例，如图2 3 4 所示。这个四层板除了具有顶层和底层之外，内部还具有一个地层和一个图2 3 4 四层板结构 尽管Protel 支持72层板的设计，但在实际的应用
3、中，一般六层板已经能够满足电路设计的要求，不必将电路板设计成更多层结构。Prepreg&corePrepreg：半固化片，又称预浸材料，是用树脂浸渍并固化到中间程度(B 阶)的薄片材料。半固化片可用作多层印制板的内层导电图形的黏结材料和层间绝缘。在层压时，半固化片的环氧树脂融化、流动、凝固，将各层电路毅合在一起，并形成可靠的绝缘层。core:芯板，芯板是一种硬质的、有特定厚度的、两面包铜的板材，是构成印制板的基础材料。通常我们所说的多层板是由芯板和半固化片互相层叠压合而成的。而半固化片构成所谓的浸润层，起到粘合芯板的作用，虽然也有一定的初始厚度，但是在压制过程中其厚度会发生一些变化。 通常多层
4、板最外面的两个介质层都是浸润层，在这两层的外面使用单独的铜箔层作为外层铜箔。外层铜箔和内层铜箔的原始厚度规格，一般有0.5OZ、1OZ、2OZ(1OZ约为35um或1.4mil)三种，但经过一系列表面处理后，外层铜箔的最终厚度一般会增加将近1 OZ左右。内层铜箔即为芯板两面的包铜，其最终厚度与原始厚度相差很小，但由于蚀刻的原因，一般会减少几个um。 多层板的最外层是阻焊层，就是我们常说的“绿油”，当然它也可以是黄色或者其它颜色。阻焊层的厚度一般不太容易准确确定，在表面无铜箔的区域比有铜箔的区域要稍厚一些，但因为缺少了铜箔的厚度，所以铜箔还是显得更突出，当我们用手指触摸印制板表面时就能感觉到。
5、当制作某一特定厚度的印制板时，一方面要求合理地选择各种材料的参数，另一方面，半固化片最终成型厚度也会比初始厚度小一些。下面是一个典型的6层板叠层结构（iMX255coreboard）：PCB的参数： 不同的印制板厂，PCB的参数会有细微的差异，需要与电路板厂的工程师沟通，得到该厂的一些参数数据，主要是介电常数和阻焊层厚度两个参数各个板厂会有差别。 表层铜箔：可以使用的表层铜箔材料厚度有三种：12um、18um和35um。加工完成后的最终厚度大约是44um、50um和67um，大致相当于铜厚1 OZ、1.5 OZ、2 OZ。注意：在用阻抗计算软件进行阻抗控制时，外层的铜厚没有0.5 OZ的值。
6、芯板：我们常用的板材是S1141A，标准的FR-4，两面包铜，可选用的规格可与厂家联系确定。 半固化片：规格（原始厚度）有7628（0.185mm/7.4mil），2116（0.105mm/4.2mil），1080（0.075mm/3mil），3313（0.095mm/4mil ），实际压制完成后的厚度通常会比原始值小10-15um左右（即0.5-1mil），因此叠层设计的最小介质层厚不得小于3mil。同一个浸润层最多可以使用3个半固化片，而且3个半固化片的厚度不能都相同，最少可以只用一个半固化片，但有的厂家要求必须至少使用两个。如果半固化片的厚度不够，可以把芯板两面的铜箔蚀刻掉，再在两面用半
7、固化片粘连，这样可以实现较厚的浸润层。半固化片的介电常数与厚度有关，下表为不同型号的半固化片厚度和介电常数参数：型号厚度介电常数10802.8mil4.333133.8mil4.321164.5mil4.576286.8mil4.7板材的介电常数与其所用的树脂材料有关，FR4板材其介电常数为4.24.7,并且随着频率的增加会减小。 阻焊层：铜箔上面的阻焊层厚度C28-10um，表面无铜箔区域的阻焊层厚度C1根据表面铜厚的不同而不同，当表面铜厚为45um时C113-15um，当表面铜厚为70um时C117-18um，在用SI9000进行计算时，阻焊层的厚度取0.5OZ即可。 导线横截面：由于铜箔
8、腐蚀的关系，导线的横截面不是一个矩形，实际上是一个梯形。以TOP层为例，当铜箔厚度为1OZ时，梯形的上底边比下底边短1MIL。比如线宽5MIL，那么其上底边约4MIL，下底边5MIL。上下底边的差异和铜厚有关，下表是不同情况下梯形上下底的关系。线宽铜厚（OZ）上线宽（mil）下线宽（mil）内层0.5W-0.5W内层1W-1W内层2W-1.5W-1外层0.5W-1W外层1W-0.8W-0.5外层2W-1.5W-1说明：上表中的W表示设计的理想线宽。通常阻抗计算采用的模型为：上面两个模型为基本的微带线模型和带状线模型。在微带线模型中，还有如下几种：无涂覆层的模型一般不采用。上图右边的模型中的介电
9、常数Er1和Er2根据采用的半固化片的具体型号确定，主要型号已经在上面列出。具体的参数需要向板厂咨询。下面解释板厂给我们的叠层图的含义：我们的板是六层板，从上图可以看出有两个表层铜箔，两个芯板，因此有六个铜箔层，中间的波浪线表示半固化片，含义和型号也在上面的介绍中解释清楚了。如果要进一步了解阻抗控制和SI9000的用法，请参考本人的另一篇日志：http:/ 单面PCB是只有一面有导电图形的印制板。一般采用酚醛纸基覆铜箔板制作，也常采用环氧纸基或环氧玻璃布覆铜板。 单面PCB主要用于民用电子产品，如：收音机、电视机、电子仪器仪表等。 单面板的印制图形比较简单，一般采用丝网漏印的方法转移图形，然后
10、蚀刻出印制板，也有采用光化学法生产的，其生产工艺流程如图所示。双面板的生产流程: 双面PCB是两面都有导电图形的印制板。显然，双面板的面积比单面板大了一倍，适合用于比单面板更复杂的电路。 双面印制板通常采用环氧玻璃布覆铜箔板制造。它主要用于性能要求较高的通信电子 设备、高级仪器仪表以及电子计算机等。 双面板的生产工艺一般分为工艺导线法、堵孔法、掩蔽法和图形电镀一蚀刻法等几种，图形电镀一蚀刻法生产双面PcB的工艺流程如图所示。再有一个就是多层板的,无论是四层八层,还是更多的层数年,都是如下所列的资料相似: 多层板生产流程: 多层PCB是有三层或三层以上导电图形和绝缘材料层压合成的印制板。 它实际
11、上是使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后粘牢(压合)而成。它的层数通常都是偶数，并且包含最外侧的两层。从技术的角度来说可以做到近100层的PCB板，但目前计算机的主机板都是48层的结构。 多层印制板般采用环氧玻璃布覆铜箔层压板。为了提高金属化孔的可靠性，应尽量选用耐高温的、基板尺寸稳定性好的、特别是厚度方向热膨胀系数较小的，且与铜镀层热膨胀系数基本匹配的新型材料。 制作多层印制板，先用铜箔蚀刻法做出内层导线图形，然后根据设计要求，把几张内层导线图形重叠，放在专用的多层压机内，经过热压、粘合工序，就制成了具有内层导电图形的覆铜箔的层压板，以后加工工序与双面孔金属化印制板的制造工序基本相同
12、，其工艺流程如图所示。双面锡板/沉金板制作流程:开料-钻孔-沉铜-线路-图电-蚀刻-阻焊-字符-喷锡(或者是沉金)-锣边v割(有些板不需要)-飞测-真空包装双面镀金板制作流程:开料-钻孔-沉铜-线路-图电-镀金-蚀刻-阻焊-字符-锣边-v割-飞测-真空包装 多层锡板/沉金板制作流程:开料-内层-层压-钻孔-沉铜-线路-图电-蚀刻-阻焊-字符-喷锡(或者是沉金)-锣边v割(有些板不需要)-飞测-真空包装 多层板镀金板制作流程:开料-内层-层压-钻孔-沉铜-线路-图电-镀金-蚀刻-阻焊-字符-锣边-v割-飞测-真空包装1.1 PCB扮演的角色 PCB的功能为提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电
13、子电路零件接 合的基地，以组成一个具特定功能的模块或成品。所以PCB在整个电子产 品中，扮演了整合连结总其成所有功能的角色，也因此时常电子产品功能故 障时，最先被质疑往往就是PCB。图1.1是电子构装层级区分示意。 1.2 PCB的演变 1.早于1903年Mr. Albert Hanson首创利用线路(Circuit)观念应用于电话交换机系统。它是用金属箔予以切割成线路导体，将之黏着于石蜡纸上，上面同样贴上一层石蜡纸，成了现今PCB的机构雏型。见图1.2 2. 至1936年，Dr Paul Eisner真正发明了PCB的制作技术，也发表多项专利。而今日之print-etch(photoimag
14、e transfer)的技术，就是沿袭其发明而来的。 1.3 PCB种类及制法 在材料、层次、制程上的多样化以适 合 不同的电子产品及其特殊需求。 以下就归纳一些通用的区别办法，来简单介绍PCB的分类以及它的制造方 法。 1.3.1 PCB种类 A. 以材质分 a. 有机材质 酚醛树脂、玻璃纤维/环氧树脂、Polyimide、BT/Epoxy等皆属之。 b. 无机材质 铝、Copper-invar-copper、ceramic等皆属之。主要取其散热功能 B. 以成品软硬区分 a. 硬板 Rigid PCB b.软板 Flexible PCB 见图1.3 c.软硬板 Rigid-Flex PCB 见图1.4 C. 以结构分 D. 依用途分：通信/耗用性电子/军用/计算机/半导体/电测板,见图1.8 BGA. 另有一种射出成型的立体PCB，因使用少，不在此介绍。 1.3.2制造方法介绍 A. 减除法，其流程见图1.9 B. 加成法，又可分半加成与全加成法，见图1.10 1.11 C. 尚有其它因应IC封装的变革延伸而出的一些先进制程，本光盘仅提及但不详加介绍，
