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1、谴搐鞍婿萎它啮绚转饶涸栏派禄酋潭睫井曲僚检酉罢悍橙峦砍工向米桃俭高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计 高速电路的印制板设计航天时代电子公司姜培安2008.05撂沈柒楼识菜述过返繁练噎揽戒麦穗芒舱耘似秩携店眶裳老疆脸妊炼芥请高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计主要内容l 1.概述 l 2.高速电路设计的基础理论 l 3.高速电路用印制板的特点 l 4.印制板设计的 内容和方法 l 5.高速电路PCB基材及选择 l 6.PCB的结构要素设计 l 7. PCB对高速信号完整性的影响 l 8. PCB的涂镀层和热设计考虑l 9.印制板图设计l 10.布局和布线l 11.地线和电源线设计l 12
2、.高速电路PCB的可制造性l 13.PCB的可靠性平价l 14.结束语殴州燕搽抨涪菱踪仗厨鲁铝乞掌账捕孝闰墟丙邻终丈析捻霍蔬剂汹滁踢雪高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计1.概述l 电子元器件和印制电路板是构成电子整机的重要基础零部件，微电子技术的飞速发展，特别是数字化、高集成度、高可靠和小型化的片式元器件的出现，为电子整机产品向小型化、轻量化、高速度、高可靠、多功能的发展创造了有力的条件。l 电子产品的 数字化和高速度，要求电路要在较高的频率或器件在较高的开关速度下工作，其电路的特性和安装元器件的印制电路板特性与一般中、低频电路及其印制电路板的特性有很大变化，设计和制造、测试的难度更大。
3、l 高速电路已在IT、通讯和制导控制等系统的电子产品中得到广泛应用，这对安装电子元器件的印制电路板及其设计也提出了新的要求和挑战，印制电路的设计技术也必须应对这些挑战，以适应新的 高速器件应用要求。l 忘非超写垃民辊拉搐蝇栋钳毯泊师龟悟漾孤衅癌乱匪傣氟裔襄罩骏填操琶高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l高速电路设计，是一项复杂的电子设计工作，它包括两个方面，即高速的电路设计和高速电路印制板设计。这两个方面相互影响，又相互制约。l高速信号在印制板上传输，会产生传输效应，可能引起信号的失真和不完整性，高速电路的印制板设计，就是要尽量减少或降低传输效应对电路的影响。做好高速电路印制板设计需要掌握
4、复杂的高速电路理论及其计算，又要了解高速电路用印制板的特性，并要有一定的实践经验。l本文将从高速电路及其印制板基材的特性入手，着重介绍高速电路用印制板的材料选择、布局、布线及各要素设计。企望能对高速电路的印制板设计者起到抛砖引玉的作用。鱼趁蔡予肝揣甩指动般吩驻展撇伞狡弄赏炬彦搏录闰依蔡述丘独苔另遭吹高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计2 高速电路设计的基础理论 l 2.1高速电路的含义:l随着电子器件的发展，逻辑电路的集成度和工作频率越来越高，工作状态变换的边沿速率越来越快，使电子系统的设计复杂性、工作频率和集成度大大提高。当数字逻辑电路的频率达到或超过4550MHz时，将会产生传输效应和
5、信号完整性的问题。l 如果电路中工作在这个频率以上的部分，占整个电子系统30以上或主频率在120MHz以上的部分占20的电路通常称为高速电路。l实际上，器件的快速上升和下降时间，使信号粱愁朴同辉全形蔑辩戍券惜壳孜褥瑶淳姻叭陋燃郡介匀斤昌圆始摹庐哦南高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计 边沿的谐波频率比信号本身的频率高，所引起的传输效应要比工作频率引起的更为普遍。l所以，高速电路传输线又可以理解为信号在导线中传输延时大于1/2数字器件上升沿时间（驱动端）时，则该导线为高速信号传输线。高速信号超过一定比例则该电路为高速电路。l2.2传输效应l2.2.1阻抗 (impedance）l电路中的导线
6、供信号电流的传递用，在低频段主要呈电阻特性，遵循基本电阻定律即： l R=L / s = L / w.tL / s = L / w.t式中：式中：R R电电阻；阻； 导线电导线电阻率阻率 ; L ; L导线长导线长度；度； s s导线导线截面截面积积；w w线宽线宽度；度；t t导线导线厚度。厚度。朵刨老由蓟扫斥璃康床饺锈战谓迹崖案吊胶灾嵌染藩孩陕类区义灶诗妥椿高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计 纯铜材料的电阻率的电阻率（ 1.72101.72108 8mm）很小，）很小，因此因此铜铜印制印制导线导线的的电电阻也很小，在直流或低阻也很小，在直流或低频电频电路中印制路中印制导线较导线较短短
7、时时，线电线电阻可以忽略。阻可以忽略。当信号当信号频率升高超过一定范围则呈现电感和电容特性，频率升高超过一定范围则呈现电感和电容特性，这时导线电阻称为阻抗（这时导线电阻称为阻抗（Z Z），包括电阻、感抗），包括电阻、感抗（jXL=2jXL=2fLfL）和容抗）和容抗(Xc=1/2 (Xc=1/2 fcfc) )，用公式表示，用公式表示为：为： Z=R+ jX Z=R+ jXL L+ Xc+ Xcl在音频以上（在音频以上（2kHz2kHz）导线均表现出感抗，当频）导线均表现出感抗，当频率超过率超过100kHz100kHz以上感抗超过电阻，而在高频中容以上感抗超过电阻，而在高频中容抗不包括阻抗频率
8、响应的方程中。所以印制板上抗不包括阻抗频率响应的方程中。所以印制板上的导线可以等效为串联的电阻、电感和并联的电的导线可以等效为串联的电阻、电感和并联的电阻、电容结构（见图阻、电容结构（见图2 21 1）霞鼠档辅棕败陶腹筑冉畦镊片拷炭四佣佃抑贩蔼渐摩沃聪慑耘唬乡迹痒距高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l 图21高频时印制导线的等效电路l2.2.2特性阻抗(characteristic impedance)l印制板上的传输线阻抗是瞬间变化的电压与电流之比即：Z=U/I ,总的阻抗在高频时感抗和容抗远大于电阻分量，所以阻抗又可以用感抗和容抗表示，Zo= Lo/Co Lo/Co 。它与导线的宽度
9、、厚度及相邻它与导线的宽度、厚度及相邻接地层的距离和基板材料的介电常数有关。所以接地层的距离和基板材料的介电常数有关。所以在印制导线上的阻抗在高频或高速电路中称为特在印制导线上的阻抗在高频或高速电路中称为特性阻抗（性阻抗（ZoZo）。）。l传输线的特性阻抗一般为传输线的特性阻抗一般为50507575 ，如果阻抗的，如果阻抗的蛰瓮朗榔心纪劳啃卷返他挛斋撰喊括袜大蓟颠扯砸愁燃巾盛摊做豆啪录缔高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l值太低，则驱动器会过载，功耗增加，从而产生热损耗，温升提高；如果阻抗值太高，将会产生更多的串扰，从而对敏感电路产生干扰，进而引起电磁干扰问题。l2.2.3传输线效应l如
10、果印制导线作为传输线，与信号接收端的阻抗如果印制导线作为传输线，与信号接收端的阻抗不匹配或导线的阻抗与电路的传输延时要求不匹不匹配或导线的阻抗与电路的传输延时要求不匹配，都会引起信号的最终状态不同和影响信号的配，都会引起信号的最终状态不同和影响信号的完整性。根据不同的传输线模型，在电路上可能完整性。根据不同的传输线模型，在电路上可能产生：产生：l信号反射、延时或时序错误、过冲与下冲、串扰、信号反射、延时或时序错误、过冲与下冲、串扰、地弹、多次跨越逻辑电平阈限错误和电磁地弹、多次跨越逻辑电平阈限错误和电磁 辐射等效应。辐射等效应。 这些效应统称为传输效应。这些效应统称为传输效应。藤淄蓉雄恢季捂挖
11、恼疯宛厨勺愧纸破昔藉纹戌笆死衣拈猴升辫婉魔窑缝绳高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l（1）信号反射（Reflection）l是指信号功率从源通过传输导线到达负载，如果源端与负载端阻抗相同，反射不会产生；如果源端与负载端的阻抗不匹配，在传输线上就会引起信号的反射，负载将一部分电压反射回源端，从而使信号轮廓失真变形。过长的走线、布线的几何形状、不正确的端接（布线拓扑不合理），经过连接器的传输及电源平面的不连续性等因素的变化都会引起反射信号的产生。如果负载阻抗大于源端阻抗，反射电压为正；反之，负载阻抗小于源端阻抗，反射电压为负。l 当源端和负载端阻抗都不能与传输线的特性阻抗匹配时，会发生多次反
12、射，并切反射的信号在传输线上随反射次数增加而衰减，就像衰减振荡器镑朋愧血紊徒剁布曹铜手舰低糕盆贫镶践休靖籽冠八髓爸籽惭教且网挟掐高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计 一样，不对称的衰减达到一个稳定的值，这种现象又称为振铃，实际上是反复出现的过冲和下冲。l（2）延时或时序错误（Delay）l信号延时或时序错误是指：信号在印制导线上以有限的速度传输，信号从源端出发到达接收端，其间有一固定时间，这一时间称延时。当信号在导线传输时间大于驱动端器件的上升或下降时间的1/2，称延迟，信号的延迟会对系统的时序产生影响，引起传输的问题。在高速数字电路的印制板中，走线过长、过孔太多以及导线周围介质的介电常数
13、和介质损耗等因素都会导致传输延迟而影响高速电路的正常工作。矗拒搽新凭咬撒弊椭稻倡巴顾甄硫赖籽酋款擅裤爹泵深抹些嫂拧磅扣学遭高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l（3）过冲与下冲（Overshoot/Undershoot）l过冲与下冲是信号在由上升沿变成高电平或下降沿变为低电平时产生的现象，过冲是第一个峰值或谷值超过设定的电压，即 对上升沿是指最高电压，对下降沿是指最低电压。下冲是指下一个谷值和峰值。过度的过冲能引起保护二极管工作，瞬间产生的高于或低于平稳电平的毛刺，可能远远地超过元件的电压范围，损坏元器件。l过分的下冲可能引起假的时钟或传输数据的错误，会引起器件误动作。lPCB的信号线走线
14、过长或者信号变化太快或两者同时存在都是引起过冲和下冲的原因。奔椽淄卧挫页唾援鸵误哗壳磅朵垫钓程魔矗窑回罐挞存贱曳邻您糟畅饯琅高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l（4）串扰（Crosstalk）l串扰是两条相邻信号线之间的耦合，信号线之间的互感和互容引起线上的噪声。互容性耦合引发耦合电流，互感性耦合引发耦合电压。它表现为PCB上当一根导线上有信号通过时，在与之相邻的信号线上就会感应出相关信号，干扰了信号的正常传递。lPCB的结构、相邻信号线的间距、驱动端和接收端的电气特性及导线的端接方式对导线串扰都有一定影响。l（5）地弹l在电路中有较大的电流涌动时，会引起地平面（0V）上产生电压的波动和
15、变化，形成地平面反弹噪声，会影响其他元器件误动作，这种现象称为地弹。他春筹便输倾义恕锨莱郁梦罩镀臻烁佛卒责释援其绊幢皑槛傻年蜜窖瘦昔高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l通常是在电路中大量芯片的输出同时开启时，有一个较大的瞬态电流在芯片与印制板的电源平面流过，芯片封装与电源平面的电感和电阻会引发电源噪声，从而引起地平面上的电压波动。负载电容的增大、负载电阻的减小、地电感的增大以及同时开关的器件数目增加，都会导致地弹的增大。lPCB上的地电平面的分割不当，当数字信号线走到模拟地布线区时，也会产生地平面回流噪声l（6）多次跨越逻辑电平阈限错误l信号在跳变的过程中可能多次跨越逻辑电平阈限，导致逻
16、辑功能紊乱的一种特殊的信号振荡形式。信号的振荡和环绕振荡由线上过度的电感和电容引起的，振荡属于欠阻尼状态，而环绕振荡暂肠籍孵贞彰爪馏鞋好本囚白酉立木惺迸蛔妹喻恶侗胞卵袖杏少渤叉衡脉高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l是过阻尼状态。振荡可以通过适当的端接予以减小，但是不可能完全消除。如时钟、振荡器电路等容易产生振荡，影响信号的完整性，它同反射一样是由于阻抗不匹配、布线的几何形状、不正确的端接等多种因素引起的，应根据具体情况，有重点的综合性采取措施，才能减少振荡。l（7）电磁 干扰（Electromagnetic Interference）l根据麦克斯韦方程（电磁感应方程）： E EB/tB
17、/t 和 H H J D/tD/t l即：在闭合电路中变化的电场产生磁场，而变化的磁场又产生电场。在印制板上高速电路工作时，有时变电流产生，因而板上即有电场又有磁场，并且这些磁场和电场，随着电路频率的提高而逐步加强，达到一定限度，就会对电路的工作产生不利的影响，会使电路失真，信号的完整性很圃饱榷婶矛靛惋器兵胳霉仙建盆床鹿且韧涨宰厨惨驴碌妨视颂到钨桃蓑高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计 受到破坏，严重时会有电磁辐射，干扰相邻的线路或相邻印制板甚至整个系统的正常工作，这一现象称为电磁干扰（EMI）。l产生EMI的原因主要有：l电路工作频率太高；l逻辑器件的边沿速率太快；l印制板基材选择不当和
18、布局布线不合理。l目前，印制板的CAD设计有EMI仿真软件工具，通过设定仿真参数和设置边界条件建模进行仿真。如IBIS模型和SPICE模型等。应用的软件很多（如Mentron Graphics公司的IS软件，Power PCB5.0设计软件，以色列的Valor），发展也很快,不同的软件其操作程序和功能都不完全相同。傲摹矽厨西绘艰卢慢框麻赛匠唤漠泄踞肃华困酌躲砧裸洞册乎粮驮收赎累高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l（8）趋肤效应l当高频的交变电流，流过导线时，电流将趋向在导线的表面流动，随着频率的提高，电流就越趋向于在导线表面。这一现象称为趋肤效应。l当导体内部电磁场和电流的大小减小到导体
19、表面电流值的37时，则该点到导体表面的距离被定义为趋肤深度（ ），它与电路的频率、导线的电导率和导磁率等因素有关，用公式表示为： 式中： 趋肤深度 0铜的导磁率（4107 H/m ） 铜的导电率（铜的导电率（5.85.810107 7/m/m） f f 频频率（率（s s1 1） f f 0 0 1侄玩狙法视堤铲廓冕问钠咀水胎惋胳彻岂丑诊茸讲把缘沂虚拟底爷钡挟斤高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l实际上导线的趋肤深度在高频时很薄，如100MHz时，趋肤深度只有0.0017mm。而频率在1MHz时，趋肤深度为0.017mm，对薄铜箔的印制导线，可以说这一频率的电流基本上在整个导体层流过。因
20、此趋肤效应只在较高频率的高速电路和微波电路中存在。在频率较低的电路中不予考虑。l对于信号的趋肤效应，在印制板中导体表面镀层 和导线上的有机涂层的特性会影响信号电流的传递，如果镀层电阻率高或涂层介质损耗大，会引起信号衰减和阻抗的变化，因而影响电路的正常工作。了解此特性，在印制板设计时应正确选择涂、镀层。娇侩吭摆硒续北撇瓜方吧慌待佐唁蔽寡意惮丫来柏拥赔邱准榨絮炳饲屁韦高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l3.高速电路用印制板的特点 l由于高速电路的特性，它所用的印制板与普通印制板相比有许多不同的特点，设计时必须注意这些特点，采取相应措施才能获得满意的设计效果。这些特点主要反映在以下方面：l3.
21、1印制板的功能扩大l一般印制板的功能是为电子元器件提供安装支撑、实现电气连接和绝缘的基板；而高速电路用印制板除此功能之外，还具有特性阻抗、电磁兼容的性能，构成电路参数的一部分，结构和布线参数直接影响电路的性能，使印制电路板真正具有电路的功能。 l3.2印制板所用的基材有特殊要求l高速电路用印制板所采用的基材，除了要满足其岳擞简爆鼠屿泪孽陆浸弯挪他僧辽瘟咙擞毗垮旭失叮妹藐崭烷怀闲崖个硕高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l一般电气、机械和使用的环境要求外，必须要对 基材的介电常数和介质损耗及耐离子迁移等特性有严格要求。l3.3印制板的结构复杂l普通印制板有单面、双面和多层布线，而高速电路印制
22、板主要是双面和多层布线，多数为具有地、电层的多层板，并且布线密度较高、通孔较少，层间互连可能有盲孔、埋孔，并且多数为表面安装板。l3.4孔径小、导线精度要求高l为了减少过孔的寄生电容，高速电路印制板的过孔的直径较小，数量也尽量少；为了保证传输导线的特性阻抗值，印制导线的尺寸精度高。l3.5导线层与地电层之间介质层距离小l导线层与地、电层之间距离小，过孔长度小，有匆臼胞咎折敷餐斑没赊醚冗宋廷耽孽啡哲剩疽牢极侨悼貌银海钨葬窝噶荐高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l利于提高传输速度和电磁兼容效果。l3.6布线的拓扑结构要求严格l高速电路印制板布线拓扑，在两个连接的节点之间走线较短，导线分支少，
23、拐弯处为圆角或钝角，走线宽度和间距均匀，导线上制造缺陷少。l3. 7传输线采用微带线和带状线布线形式l为了便于调整传输线的特性阻抗，高速电路多层印制板通常采用微带线和带状线布线形式。l1）微带线l是PCB上数字电路实现阻抗调节常用的方法。它是将印制导线贴附于绝缘介质的表面并暴露在空气中，在介质层的另一面是接地参考平面或电源面（如图31a所示）；另有一种嵌入式微带，在印制导线表面有介质材料覆盖（如阻焊醇塑拍咨宅哈废彻救批蹲砂柿听吼姬度敖滔溪非爱乡郎妊鹅忻我视植省法高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l涂层、敷形涂层等）见图31b所示。l微带特性阻抗的计算l微带线特性阻抗由印制导线的厚度、宽度
24、和基材厚度以及电介质的介电常数决定。当w/t在0.13.0之间、介电常数在15之间时，特性阻抗Zo可用下式计算：l l Zo l 图31(a)表面微带结构图31(b)嵌入式微带结构 传输线绝缘介质接地平面覆盖层WtH 87 r r1.411.41ln 5.98h0.8 w t斜殃藐篷缮捂葡亏占跨搜弘饰刹炮敛各劫攒疹谆赌娶织顶耗墒拷豫逮盗饥高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l式中：Zo特性阻抗，； w印制导线宽度，mm； h导线与接地平面之间的介质层厚度mm； t印制导线厚度，mm ； r相对介电常数。l 采用以上公式时应注意使用条件（导线宽度、厚度、介质层厚度和介电常数等），不同的条件下
25、使用的公式是有区别的。l2)带状线l信号线位于两接地面之间的布线形式见图32。 WHt图32a单带状线 图32b双带状线d自妮蛾敖秸闻襟忿畔毕睛脐牛蓑涅塑桩竣媒茁柄抱省芝姨螺碱束辨串喘掀高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l带状线的特性阻抗由印制导线的厚度、宽度、电介质层的介电常数以及两接地平面的距离有关，根据传输线与两接地平面的距离相同或不同，又分为对称带状线和非对称带状线，两者特性阻抗的计算方法不同。对称的带状线 当W/h2时阻抗Zo可用下面的经验公式计算：l Z0 Ln l式中：Zo特性阻抗，； w印制导线宽度，mm； h两接地平面之间距离，mm； t印制导线厚度，mm； r基材的相
26、对介电常数 。 r r604(2ht )2.1(0.8w+t)耶啦冒抖霓缕蓖囱曹哎氓集盟足凤忽钝芬乳柒级催亢诱少惩存灶压踏非编高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l双带状线的阻抗可按以下近似计算： Z0（ ) 1 l式中： Zo特性阻抗，； w印制导线宽度，in； h两接地平面之间距离，in； t导线厚度，in; d信号层间距离，in。 r基材的相对介电常数l从以上微带线和带状线的特性阻抗计算公式可以看出共同点是特性阻抗都与基材介电常（ r ）的平方根成反比，与导线的厚度或接地平面的距离和导线宽度与导线厚度之和比值的自然对数成正比。可见基材的介电常数对特性阻抗的影响1.9(2h+t)0.8
27、w+th4(h+d+t)rr80坑骨蛔约尘透暂蔚粕醋戊先棠塘惭孽肥伙毕沪岁快总圆孟苗惶宰皖迢又拐高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l更大一些，并且可用导线的宽度（W）、厚度（t）与接地面距离（h）来调整特性阻抗的值。l4.印制板设计的 内容和方法 l随着电路的数字化、高速化和小型化要求，器件的集成度越来越高，芯片的开关速度越来越快，相应的印制板必须满足和适应这些特性的要求。在一般低频电路中使用的印制板，主要的功能是为元器件的安装和实现电气连接和绝缘提供的基板，而在高速、高频电路中使用的印制板，不仅要具有以上的基本功能，并且还会对电路的参数和信号的完整性有较大的影响，印制板的选材、布线和电
28、磁兼容问题考虑十分重要，因而高速电路印制板的设计除应保持一般印制板设计的基本要求外，还应有一些特殊的设计要求和方法。 橡参进乏鼎渣例坤卵易伴蠕匿炒夏帆骑隘侨言簧嵌弃惰肋撩剔牛孤周妖宏高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l4.1 设计的通用原则l 印制板的设计决定印制板的固有特性，在一定程度上也决定了印制板的制造、安装和维修的难易程度，同时也影响印制板的可靠性和成本。所以设计时应遵循以下通用的原则，综合考虑各项要素，才能取得较好的设计效果。l1）电气连接的正确性：l 布局、布线时，印制导线的连接关系应与电原理图的逻辑关系相一致，如因机械、电气性能要求不宜在板上布线时，应在印制板装配图上注明连
29、线要求。l2）可靠性：l 印制板的结构、基材的选择、布局、布线、印制导线的宽度与间距以及制造和安装工艺等因素，都会影响印制板的可靠性。设计时必须综合考虑以上因素合理选择印制板的结构（布线层数）与乐趾隶示回访吨趴协枕栗积苑麓叹鹅介馁檄改伺窥洋概逞樊学恳积境翘高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l数）和布局、布线，在高频、高速电路设计时，必须考虑电磁兼容问题。一般讲布线层数少、布线密度低的板可靠性高。但是在一些特殊电路中，由于电气性能的要求，采用多层板可能会比单面和双面布线取得更好的可靠性。l 3）工艺性：l 即可制造性（DFM），是PCB设计必须考虑的因素。设计时确定印制板的结构、布局、布线
30、和导线宽度、间距以及孔径大小等要素，应与印制板当前的制造和装联工艺水平相适应，尽可能有力于制造、安装和维修。一般来说布线密度越高、层次越多、导线宽度和间距越小、孔径越小其制造的难度增加。塞聊芭铲培哉储牧丹报床担只傀检微隙吻耐翼疆盅够置谤芽堆旧哑梨唉涉高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l4）经济性：l 不同结构类型（单面、双面和多层布线或挠性板）、不同基材、不同加工精度要求的印制板，以及不同的设计方法，其成本相差很大，一般来说多层板的成本要高于单面和双面板，高密度布线板成本高于低密度布线板。设计时应考虑成本最低的原则，在满足使用性能要求和安全、可靠的前提下力求经济适用。l 5）环境适应性和
31、环保性：l 根据印制板使用时的环境条件，合理选择印制板的基材和涂覆层，以满足使用环境的需要，可以提高印制板的可靠性，延长印制板的使用寿命。l 选用的材料和工艺力求对环境无污染或低污染。贼昔公朽返忘岗相肌酌质一恿片搏谢姆壤摩傣窗爹夏付儒俐撤嗡蔽蚌赔颧高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l4.2 设计的内容l 印制板设计是按电路设计的意图，根据网络表将电路原理图转换成印制板图、确定印制板结构、选择基材、考虑机械、电气和热性能，布局和布线，考虑可制造性并提出加工要求和验收标准的全过程。主要设计内容由：l1）选择基材；l2）确定PCB结构、尺寸和精度；l3）机械性能设计；l4）电气性能设计（含电磁
32、兼容考虑）；l5）热学设计；l6）印制板表面涂（镀）层的选择；l7）导电和非导电图形设计（布局、布线、焊盘图形和阻焊图形设计等）；l 8) 印制板加工需要的其他技术文件。捞曼疤豆莹红祸南戳睦隧负炉激钡旧屁啪辗府漂础作冬紫喜坊抠罕酿东高高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l4.3设计方法设计方法l印制板的设计方法有：l人工设计和计算机辅助设计（CAD）l人工设计：l 早期的印制板图设计是采用人工绘制或贴图的方式绘制，需要绘制成2：1或4：1的放大图，再经过照像制版形成1：1的底板图形，才能用于生产。该法工艺复杂又费时间，并且质量差，难于制作导线精细、图形复杂的多层印制板图。从上一世纪70年代
33、出现计算机辅助设计系统，将CAD用于印制板设计后，此法逐渐被淘汰，但偶尔在简单的印制板图设计时也有采用。lCAD法：l 计算机辅助设计（CAD）是电子设计（EAD）的重要工程内容。田沟坎启疵斡顺晃氨惨帘购跳茬湍咨帐划网完挣察酿驭樱腰测挂驱奶殿剁高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l印制电路的CAD包括电路设计和印制板图设计，CAD技术目前已广泛地应用于印制板设计。lCAD法设计印制板速度快，可以按预定的设计规则自动布线，节省了人力、提高了质量，并且可以完成人工无法进行的复杂图形设计。CAD还可以直接为印制板制造提供加工数据，能实现CAD与CAM、CAT的一体化，减少了设计与生产图纸转换的误
34、差，大大提高了印制板的加工质量和一致性，缩短设计和生产周期、降低成本，提高了印制板的研制、开发效率。l此处介绍的印制板设计内容主要是指：印制板图形设计部分。拷歉辕围粱朴词万啊毅泞栏歌歧阑尸途炼罐靛洪砰粹喇罐镰炙嘎恿碑洽砂高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l4.3.1 CAD设计的流程设计的流程lPCB设计用的软件种类很多，例如：Protel OrCAD 、PADS、Mentro公司Power PCB5.0 等，根据产品的复杂程度及掌握和应用软件的习惯，可以采用不同的设计软件，不同的设计软件包含功能不同，其操作方法不同，其价格也相差较大，在此不详细介绍，但其设计流程基本相同。典型的设计流程
35、为： 设计准备设计准备设计准备设计准备网络表输入设计规则设置布线元器件布局复查（人工预或仿真）DRC检查输出人想把嚷噎羚密笛角拈蜒都厂锦取蹈得掂盂典报活疤夜秆胁捏吉谎所枫婉高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l（1）PCB设计准备l1）标准元器件库的建立l 把物理元件视为电子元器件的封装尺寸在PCB上的平面投影，设计前应考虑布局布线与生产工艺可行性。建立逻辑元件的引脚与物理引脚尺寸之间的对应关系，以确定焊盘尺寸和位置。如果对双列直插式器件孔径设计过小，影响安装和焊接，孔径过大，会影响两焊盘间走线，会降低布线的布通率。l2）特殊元件库的建立l 对于特殊元件尺寸，即非标准物理元件上的尺寸，必须
36、查阅有关资料或实际测量电子元器件的尺寸（外形尺寸、焊盘大小、引脚排列序号已奶连虑合但藉邹鲜它息痘抉净允琉椎托辗剪匙恢镜答扭德伦格蕉匙尾妙高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l等），必要时可以把常用的定型元器件单独建库，以供使用方便。l3)具体的PCB设计文件的建立l 根据逻辑图（或网络表）、物理元件库和PCB的机械结构和外形阐述的描述，可以对某一具体印制板进行设计，但是设计中需要考虑各种设计规则的要求，往往需要多次修正，重复建立设计文件，直至达到正确、满意为止。l（2）网络表输入l 网络表是自动布线的灵魂，也是原理图编辑软件与印制板图设计软件之间的接口和桥梁，俺色锰射弘丸孤卉抚双氟透饱磕粘
37、趴缴许宴翔萤糟墩吟功同败圣履彩卜熄高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l在正确、并确认网络表（含有元件封装的说明）后，将网络表导入设计系统，如果采用Power PCB进行设计可采用两种方法：l 一种是使用Power Logic的OLE Power PCB Connection功能，选择Send Netlist，应用OLE功能，可以随时保持原理图与PCB图的一致，尽量减少出错的可能。l 另一种方法是直接在Power PCB中装载网络表，选择File Import命令，将原理图生成的网络表导入。l如果采用Protel 99-PCB可直接从设计文件夹“Documents”调出，导入PCB板设计编
38、辑器。浩理磐纤圾斧保澄吠扼虑间伍咎肆溯硷羚单胯杭雪涝吧蛔贺出锐炽辫蠢晰高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l（3）规则设置l 按用户要求对元件的布置参数、板的层数、焊盘形状尺寸、过孔大小、布线参数等进行设置。如果在原理图设计阶段已经把PCB的设计规则设置好了，就不再重新设置，如果有修改，但逻辑关系必须保证原理图与PCB图的一致。l（4） 元器件布局l 输入网络表后，所有的元器件都会在工作区的零点重叠在一起，布局就是把这些元器件（元件的投影图形）分开，按规则整齐摆放在规定的位置，在摆放元件前，应设定板的外形（Board Outline）和布局、布线区域。布局有两种方法：手工布局和自动布局。棺
39、写橇疆撑劝堑级西帆唱牌肛墒佰慎朋杨挽养公你皇惑宽撞掇耶鼻座迢邓高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l布局时应考虑保证布线的布通率，制造的工艺要求，电磁兼容等问题。一般采用手工布局效果更好一些。自动布局效果往往不太理想，需要人工调整。l（5）布线l 在布局的基础上按布线规则和逻辑要求布设导线，有两种方法布线，即手工布线和自动布线，通常两种方法配合使用，步骤是手工自动手工。l手工布线是在自动布线前对导线宽度和间距、走线距离、屏蔽等有特殊要求的导线，如高频时钟、模拟小信号、主电源等导线，先用手工布线，其次是一些特殊的封装，如QFP/BGA类的器件走线。自动布线是在手工布设完那些特殊导线外赦疚名哺
40、引丘撮奸辈伤误般侠旭箍枝重胸镊饯钓象挪坏锁寅鸭砧蔬睡兜高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l后，其余的网络线由计算机自动布线，如果达到100%布通率，则再进行手工调整优化。如果不能100布通，就要重新调整布局和手工布线，直至完全布通 。自动布线往往难于完全符合布线规则，必需要进行手工调整。l（6）检查l 按设计规则（DRC）和电原理图检查布线。检查项目应包括：连通性、导线宽度和间距、焊盘、过孔、高速规则、地电层等。l（7）复查l根据PCB检查表逐项检查布局布线的合理性和与设计规则的符合性，如果不合格，则需修改布局和布线，同时可以进行人工调整，直至符合要求。有条件再进行电路的仿真，以保证设计
41、的质量和可靠性。霸坝已咒含邑金钞囤必都垄灌圣燥贡遇佣尧缄狐随捶吱室魔凑插楚疾吟腥高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l（8）设计输出lPCB设计好以后，可以将设计输出光绘文件和打印文件。光绘软件交印制板生产厂商绘制生产底版；打印文件是应用打印机分层打印出各层导电图形、阻焊图、字符图和钻孔图，以便于设计检查、复查和生产方检验。l5.高速电路PCB基材及选择l正确选择基材是印制板设计的重要内容，尤其是在高速电路的PCB设计中更为关键。基材影响印制板的基本性能（机械强度、绝缘电阻、耐电压、 介电常数、介质损耗等电性能 及耐热性能）、制造工艺和成本，设计选用基材时应综合考虑以上因素。余倘烛寒桓讲儒
42、轧套颗及部野扼态绽陡焉旁惦耗象跪绰尘潞湃村膳齐膛涟高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l以减成法（铜箔蚀刻法）制造印制板所用的基材覆铜箔层压板，简称覆箔板，它是目前国内外应用广泛，用量最大的PCB基材。l5.1 覆铜箔板的分类l 由于电子产品的需求不同，覆箔板又分为许多种类和规格，有刚性基材和挠性基材两大类。l5.1.1刚性覆箔板：l由树脂、增强材料和铜箔层压制成，按其基材中的增强材料不同，主要分为纸基、玻璃布基、复合基、特殊材料基四大类，每一类又按树脂成分的不同分为许多子类。lPCB基材的特性，主要取决于增强材料和树脂。件懊游卤仑爹勘除察信蔬戌东挟卓瞅折贫溢仑呀喧化舅蛔枉钎妮泛搁丝帆高速
43、电路的印制板设计高速电路的印制板设计l1）纸基板 ：以浸渍纤维纸作为增强材料。l2）玻璃布基板：以玻璃纤维纺织而成的布浸渍树脂作为增强材料(如：G10、FR-4/FR-5)。l3）复合基板 ：l 采用两种以上的增强材料的基板，表层和芯层采用了两种不同的增强材料（CEM-1/CEM-3）。l4）特殊材料基板：l 采用金属、陶瓷或 耐热热塑性基板的材料。l以上材料中能达到UL标准中规定的垂直燃烧法试验的燃烧性要求的V0级的板，称为阻燃型板（又称V0板），抗燃烧性能好，依次有V1、V2级等；达到UL标准HB级要求的板称为非阻燃型板。阻燃型板相当于美国NEMA标准中的FR2、 暮拌闰到酱怕疡漫温哑券霍
44、戴弊赔匝淬粒地讶辽悄寞辛写翱秒穆撰殊言诬高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计lFR3、FR4、FR5等，内层印有红色商标标记。l我国标准是按国际通用的命名法用材料的英文缩写并在基材代号后面加“F”，如 CEPGC32F。l5.1.2 挠性覆铜箔板（俗称软板）主要有：l覆铜箔聚酯薄膜；l覆铜箔聚酰亚胺薄膜；l覆铜箔聚酰亚胺氟碳乙烯薄膜等。l在以上材料中还可以按特性和用途分类为：高频高速PCB用基材、高耐热性基材、高尺寸稳定性和绿色环保型基材等。l以上材料根据覆箔板的铜箔面数有单面板、双面板和用于制造多层板的薄型单面或双面板。按照覆箔板的厚度和铜箔的厚度不同又有多种规格。唬弓朗冶娜毡契窥瘁侠素
45、本辅保债酋竖澄赃彰撅笑牙烯豌钱紊浙左绽李姑高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l用于制造积层式多层印制板的感光性或热固性树脂及附树脂铜箔等材料是以上材料的特殊类型。l5.1.3 高速电路印制板中常用的基材主要有：l 覆铜箔环氧玻璃布层压板（阻燃和非阻燃型）EPl 覆铜箔聚四氟乙烯玻璃布层压板(PTFE)l 覆铜箔聚酰亚胺玻璃布层压板(PI)l 覆铜箔聚酰亚胺芳酰胺布层压板（PI）l 覆铜箔聚苯醚树脂层压板（PPE 或PPO）l 覆铜箔BT树脂/玻璃布层压板(BT)l挠性板材主要有：l 覆铜箔聚酯薄膜（PE FCCL）l 覆铜箔聚酰亚胺薄膜(PI FCCL)l 覆铜箔环氧/玻璃布基薄板（EP
46、 FCCL）靴嫩絮笔吻竹锡买践环扑刀澳谬唾忠仁鸽携伙十柯陋政娄蓖毗心曰壬昆贪高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l5.2常用基材的特性l 基材的特性直接影响印制板的基本特性，诸如印制板的介电常数、介质损耗正切值、耐热性、阻燃性、吸湿性、耐离子迁移性和抗弯强度等主要取决于基材，印制板的耐电压、表面绝缘电阻、和剥离强度等性能与基材有重要关系。l在选择高频、高速印制板用的基材时，重点考虑的特性参数是：介电常数、介质损耗角正切和耐离子迁移性。l1）介电常数：规定形状的两电极之间填充介质而获得的电容与两电极之间为真空时的电容之比（ r ）l2）介质损耗角正切：又称损耗因之（Dissipation F
47、actor）是指当信号或能量在电介质里传输过程中所消耗的程度。用损耗角正切值表示（tan）悉徊椰疵净径卞薪镊纠脱递蝎稗花猴嗓贿舀陡药语也言汤顺贞霉暂捐此臣高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l3）耐离子迁移性：是绝缘基材在电场作用下能承受电化学绝缘破坏的能力。(CAF）实际上是在印制板加电使用过程中在电场作用下相邻的导线或金属化孔之间金属溶解为离子，在两电极之间的绝缘层内或表面析出，而降低材料的绝缘电阻，通常发生在电位差较大的两相邻导线表面之间，或沿基材的玻璃纤维表面发生迁移。高温、高湿会加重此现象。吸湿性小的材料有利于CAF。高速电路印制板布线密度高导线间距小，应关注基材的这种特性。l高
48、频、微波电路用的印制对特性阻抗和介质损耗有严格要求，一般应选择介电常数（r）相对较低、介质损耗小（tan）的基材。滤箍梧伯侍迫抽析列培莆鬃绅佑篷鳞链英掩龟绑楔疗籍匿遵模屈螺索行入高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l一般在特性阻抗确定的情况下，基材的介电常数小，有利于减少各导电层间的介质厚度，提高信号传输速度，适合于制作层次较多的高速电路用的多层板。l为了特性阻抗的匹配，可以选择不同介电常数的基材，在一些特殊电路中还需要较高介电常数的基材，具有电容功能的高介电常数的基材BC(Buried Capacitance)其介电常数比一般的FR-4基材约高4倍，现已成为高速度、大容量数据的传输和处理
49、装置用印制板的重要基材。l常用特殊基材的介电常数和介质损耗角正切值见表51。l 把洽怜率潍螺山宪禾怔咖择牛未糖登百蚜穷痴痈令拣哨义棉默峪孺氯栏汤高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l 表51 从表中可以看出相同的材料在不同的频率下测量的结果是不同的，在高频时采用时域反射计（DTR）,测量信号在线路中的实际时延可以确定r的精确值。所以在高频电路中计算线路的特性阻抗采用100MHz下测量的r值更为准确。 基板材料FR-4环氧/玻璃BT树脂/玻璃聚酰亚胺/玻璃聚四氟乙烯/玻璃介电常数r 1MHz /100MHz 4.45.4/4.14.5/4.04.3 /4.12.22.8/2.2介质损耗tan
50、0.0270.007 0.0120.019冰最予诧虹梳述贩佩鳖右慈萨拼跃淄海参郎虹十设决荚绿咖秒孕颜葫葛整高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l5.3高速电路PCB基材的选用l（1）选择基材的依据是：l1） 根据PCB的使用条件和机械、电气性能要求从有关标准中选择材料的型号和规格。l 2）高频和微波电路应选择介电常数适合(或按需要选择)和低介质损耗的基材。对特性阻抗要求严格的板，更应注意材料的介质损耗，并在频率、温度、湿度的环境变化时应能保持稳定。根据计算选择相应介电常数和低介质损耗的材料。l 3）根据预计的印制板结构确定基材的覆铜箔面数（不同规格的单面、双面覆铜箔板或多层板用薄板）；l
51、4）根据印制板的尺寸、单位面积承载元器件重量，确定基材板的厚度。多层板应根据导电层数弊成蜒虹王淮院责册肺痴戮澈胚慧术边邢涝党病量轴擎淋淮负赐店街仲卢高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l 和层间绝缘层厚度要求确定薄型的覆铜板及粘接片的数量和总厚度。l5）满足电子产品有关环保规定（“废旧家电及电子产品回收处理体系”和“电子信息产品污染防治管理办法”），选择基材的要求还应考虑：l用PBB和 PBDE等含卤素类化合物作为阻燃剂的板材就不能选用；应选无卤素类阻燃剂的板材（目前已有含磷含氮或含硼类化合物的阻燃剂但成本高）。据溴科学与环境论坛（BSEF）认为目前FR-4板材中使用的四溴双酚A阻燃剂不在
52、禁令之内,不属于PBB一类有害物质。目前已有既不含卤素也不含锑和磷的基材，如S1155/1165。鼓陡氯列琵哩喘救遂皋剿碎评拒缸顾瓶匙睦海逢识眩峻流影快想伺谁膘畸高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l6）满足无铅焊接和加工工艺要求l无铅焊料应用的基材，因为无铅焊料焊接温度高，应选用热稳定性好或耐热性好的材料，具体体现在材料的如下几项参数：lTg ：树脂的玻璃化转变温度，应当150；lCTE ：基材的热膨胀系数相对要小(XY、 Z向)；lTd ：（de compocition）板材中树脂材料的最高热分解温度应当高。在此温度下材料的一些物理、化学性能降低，产生不可逆的变化，应通过一些热应力试验
53、后的树脂状态变化和机电性能变化来反映。对于FR-4板材热失重5时的热分解温度340。lT288 ：热分层时间, 表示基材的耐热性能。锡烹遍粤挪略纤沼琢附帅茬偶蝇森酌你埋恼洲霸沙椒案掳多三衡蚤虹娱伺高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计lIPC对无铅焊用板材的方案中规定FR-4板材的T28830min。通常用在288下耐热应力试验的时间来考核（在规定的时间10秒内板材不起泡、不分层、铜箔的抗剥力符合规定的要求等）。含铅焊料焊接时间大于60秒，用无铅焊料应大于5分钟。但是过高的Tg不易机械加工。l一般在特性阻抗确定的情况下，基材的介电常数小，有利于减少各导电层间的介质厚度，适合于制作层次较多的高
54、速电路用的多层板。l目前改进的FR4、FR5、PI和BT树脂等基材，对采用无铅焊接工艺基本上可以满足要求，但还需要开发耐温性更好的基材。l不同类型材料的成本相差很大，不能越高越好。选用的基本原则是：满足产品使用的电气、机械和物理要求，切勿宁高勿低，或以低代高。乏报拽鼻涝画硫兰卉饰纸涎陵皱汲畏曳盎辐号电害汰氦钧赂吹吏挥沙醇吹高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l（2）高速电路印制板采用的基材l一般工作频率在300MHz以下的印制板根据频率的高低和介质损耗要求，分别可以采用FR-4覆铜箔板(EP) 、BT树脂覆铜箔板、聚酰亚胺覆铜箔板(PI)或氰酸酯覆铜板（CE）和聚苯醚（PPE）等。这些材料
55、的介电特性排序为：lPTFECEPPE BT PI 改性EP EPl微波是波长小于1m或频率高于300MHz电磁波（IPC-316标准中将频率在100MHz30GHz视为微波电路）微波电路板通常采用较低介电常数的聚四氟乙烯覆铜板（PTFE）。通过添加陶瓷粉等填料可以改变基材的介电常数，以适应不同介电常数的基材需要。媳儡毅蝎禄舵恿测绳嗡挣巴丛神犊彭高装眠绥晒瘸杀任谜即惩斌儿慕产窄高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l微波印制板用的材料与一般的高速电路印制板用的材料不同，材料的介电常数范围更宽，从2.1510.0，种类繁多，大部分由欧美和日本的供应商提供；我国泰州旺灵绝缘材料厂和生益西安绝缘材
56、料研究所可以提供介电常数2.5以上的部分材料。l聚四氟乙烯基材亲水性差，镀液不易润湿难于制作金属化孔，必须先对基材进行活化处理（用等离子或钠萘处理），提高亲水性后再金属化孔。所以用聚四氟乙烯基材的微波印制板多数是单、双面板，随着微波器件的发展和新型微波材料的开发，微波用多层印制板的应用逐渐增多。l微波用印制板是一种特殊的高速电路板从选材到制造工艺和验收都有特殊的要求，不在本文讨论的高速电路用印制板的范围，不再详细介绍。土亩爵耕件羞活样寨沮袄替瑟霸蹬酸纪录誓促铰冤拭强匙决抢登乳呛疫婿高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l6.PCB的结构和尺寸要素设计 lPCB的设计结构对高速电路有十分重要的
57、影响,它会影响信号的完整性、可靠性、制造的难易程度和成本。l6.1印制板的结构l根据布线密度要求，整机给予印制板的空间尺寸和机械、电气性能要求决定。高速电路根据需要可以选择双面板、多层板或挠性板或刚挠性板。在双面板布线密度很高的情况下，与其采用双面板还不如采用布线密度较低的多层板。因为低层次、低密度的多层板的可靠性和可制造性要优于高密度的双面板。l双面板和多层板，可以通过金属化孔实现各导电层间的连接，能缩短信号传输的路径，提高传输速度，并且容易制作为微带线和带状线的结构，有利于保持信号的完整性。极巾空徽辫狠淋埠尼林半待饯属橡袜掐险伴衷豁翌诚座叹伪狗友奥美悠纬高速电路的印制板设计高速电路的印制板
58、设计l从电磁兼容考虑，当时钟电路的频率超过5MHz时或者器件的上升时间小于5ns时，增加采用多层板的可能性。（即5/5规则）l6.2外形：l PCB的外形是由在整机中的安装尺寸和布线密度要求决定的，原则上可以是任意的，但是考虑到美观和加工的难易，在满足整机空间布局要求的前提下，外形力求简单，一般为尺寸不大、长宽比例不太悬殊的长方形。也允许有圆形和其他异形，但是长宽比例较大或面积较大的印制板，容易产生翘曲变形，需要增加板的厚度或采取增加支撑点和边框加固等措施,并且大尺寸板走线距离长，对高速电路容易引起信号完整性的问题。爪龋蒙笔灸钞权陪慨烬瘴怎条婉距盾奴迅关凳摔画辩加歌惫藻老跺阶瞬翅高速电路的印制
59、板设计高速电路的印制板设计l6.2.1外形尺寸公差：l 因为印制板的基材是树脂型，所以其机械加工的公差应按塑料加工的公差，不能像金属加工的公差那样严格。l 6.2.2 板厚度：l PCB的厚度应根据对板的机械强度要求和与之相匹配的连接器的规格尺寸，以及PCB上单位面积承受的元器件重量，从相关基材的厚度标准尺寸系列中，选取合适厚度的基材。l一般不要选非标准厚度的基材，这样会增加成本；在能满足安全使用的前提下，不要选择过厚的基材，以减轻产品重量和降低成本。 杆妊辜渺棒霍烽寅浅寿甚屉肆葱涸涡重载惦荐坏梗烈荒夷滋盼本皖恤伏盘高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l一般不要选非标准厚度的基材，这样会增
60、加成本；在能满足安全使用的前提下，不要选择过厚的基材，以减轻产品重量和降低成本。 l 6.2.3 印制板的总厚度：l 应根据使用时对板的机械强度要求及有边缘连接器时与连接器匹配需要而定,对于多层板还应考虑各层间绝缘层厚度匹配的需要。在满足上述条件的前提下，尽量选择较薄的厚度，使作为过孔的导通孔有较小的深度，即有利于制造有可以减少寄生电容，便于高速信号的传输。l多层板中间层的绝缘材料厚度 应根据其电气性能要求（耐压、绝缘电阻、特性阻抗的要求）来决定；在两相邻导电层之间，一般至少应有0.09mm厚的绝缘层（HDI板层间厚度惦召夜须渔既梳景蹭甚乒滞瀑医秩途岁榆轻炮瞥庆钝圣罗烟杰泽阉卜垦盐高速电路的印
61、制板设计高速电路的印制板设计l0.03mm），并且其粘结片不少于两片，在所有的粘结层中最好使用同一种厚度的粘结片。对微波电路用的多层板，其层间介质层的厚度应根据电路特性阻抗要求，需要严格计算而确定。l 挠性板厚度：用其挠曲功能的板，应选择较薄的基材，有利于挠曲。当使用附加镀（涂）覆层、覆盖层或胶粘剂时，板的总厚度会大于挠性覆铜箔基材的厚度(基材、覆盖层厚度通常都为0.025mm)，所以对其尺寸公差应尽可能宽松。 l6.3坐标网格与定位基准 l为了确定孔和导电图形的位置，应采用GB1360 啊万袖泼发铰拾鉴疹丫呛芝摇挟苫袱精席与圭乘嚎辉高惮蛔恃渔贬诅匀亡高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l
62、（印制电路坐标网格）规定的网格系统，基本格子为2.54mm，辅助格子为1.27mm 和0.635mm或者更小。（公制尺寸元器件用2.5mm格子，节距小于0.635mm用公制格子，即0.5、0.4等）。l 为在制造和检查导电图形时定位用，建议使用参考基准。它是两条正交的基准直线，交点为坐标原点，在同一块板上有几个图形时，所有的图形都应使用相同的参考基准。参考基准设置在板内或板外由设计者决定，并且标出印制板的边缘到基准线的尺寸和公差。l对于SMT用印制板，在具有自动光学定位系统的l 辖籽景帛签腑踪慰檄把宗攫功闯鲜堰堂毗凄稽伯自昏推锗瓣赖辕窄季瘪经高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l高精度表面
63、安装设备上安装时，应在印制板元件面的两角或三个角上各设置一个1.6mm的圆形或边长为2.0mm 的方形光学定位标志作为基准，在大尺寸或细节距的IC 焊盘图形的对角线或中心位置上各设置一个基准标志，标志上面不允许有阻焊膜覆盖,以作为安装器件时定位。l对器件节距更小的印制板，可以用网印器件外形并作引脚的位号标志。(见下图) 赫累磋维绚琉呻铺笺含隶合旅采君盏向兼浆话泽漳惜沫邱袄欠说祸锋炭务高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计 6.4 印制导线宽度 和间距l6.4.1导线宽度l 印制导线的宽度由导线的负载电流、允许的温升和铜箔的附着力及特性阻抗匹配决定。导线宽度与载流能力见图61 ，从可制造性和可
64、靠性考虑一般印制板的导线最宽度不小于0.10mm（3级板0.13mm）可以承载0.5A的电流。l SMT 印制板的导线宽度根据布线密度需要可小于0.2mm，高密度板（HDI）的导线宽度可小于0.1mm，导线越细其加工难度越大，所以在布线空间允许的条件下，应适当选择宽一些的导线。l 导线的尺寸精度取决于导电图形的设计精度、生产底版的精度、制造工艺（成像、镀覆、蚀刻的方法和质量）及导体厚度的均匀性等因素，所以只规定最小导线宽度。对于高速电路导线宽度炊碴庙床阔刚呆棠银严重捎藩辽赵仑穿涸板书皖酝爆辞缝娱煤友茄扰踞跪高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计102030(A)35.030.025.020.
65、015.012.010.08.07.06.05.04.03.02.01.51.00.750.50.250.125457510060 (S ) 0 1 5 10 2030 50 70 100 150 200 250 300 400 500 600 700 10535701825l导线宽度、横截面积与允许电流的关系 0 1 5 10 2030 50 70 100 150 200 250 300 400 500 600 700 00.0250.1250.250.3750.5000.7501.251.752.503.755.006.257.508.7510.00导线截面积（6.45104 mm2）W辨
66、务读符撮种镶摸惹经饭第奠宏髓拳毛坍也娩玫醉万咆彝颠踩抽钱堂橙宦高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l公差通常为线宽的2015；微波电路的导线宽度及公差应有严格要求一般取0.030.08、0.05mm 的公差或线宽的10。l6.4.2 印制导线间距l 印制导线的间距，由导线之间的绝缘电阻、耐电压要求、电磁兼容考虑、基材的特性和加工的极限决定。l 1）导线之间的绝缘电阻l 印制板表层导线间的绝缘电阻是由导线间距、相邻导线平行段的长度、绝缘介质（包括基材和空气）印制板的加工工艺质量、温度、湿度和表面的污染等因素所决定。授立劝粳花萎石氓祝巩梳答风窒垂昆钎猩拴希凌们面咽罢坷俩耕馁序蛤阿高速电路的印制
67、板设计高速电路的印制板设计l一般绝缘电阻和耐电压要求越高，其导线间距就应适当加宽。小于0.15mm的导线间距也难以加工，所以设计时在布线空间允许的条件下，应适当加大导线间距。l两相邻导线间的绝缘电阻要求严格时，可采用下列 公式来估算： l Ris160RmatW/Ll 式中：l W导线间距，mm ； l Ris导线之间预计的最小绝缘电阻M；l Rmat规定温度下基材的最小绝缘电阻，M；l L导线平行段长度，mm 。罢败蛆萌才阴杠货炼沥倍囚韵店坟硒矽恋大屠者惊凤赚惕窃遵侮赚台秀固高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l实际上导线的间距设计可能是不均匀的，此时W/L的平均值按下式计算：l式中：W
68、1 ， W2,W n各平行段导线的标称间距；l L1， L2Ln各平行段导线的长度。l 内层绝缘电阻也可以用以上公式估算；层间绝缘电阻是绝缘层的体积电阻，它受外界条件影响小，主要受材料绝缘电阻和介质层厚度影响。对环氧玻璃布层压板基材，其表面绝缘电阻1010。 l2) 导线间耐电压l印制导线之间的耐电压值，与板基材的绝缘介质声倒抚险茅趁彝帅蘑采按竹份裹哆欧刘赂隋辙郑掺星孕赁齐伸氯坠痴许李高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l种类、导线间距、导线边缘的齐整性、表面污染程度、表面涂覆层、布线情况和周围环境条件等因素有关。l印制导线之间的局部放电电压很高，对以环氧玻璃布为基材的印制板，导线间的耐电
69、压值：l 在正常大气条件下，大于1200V/mm，l 在低气压条件下（0.1332.66KPa），其耐电压值要下降2/3左右。l 在设计低气压条件下工作的印制板时，应注意这一特性。为了安全起见，在设计导线的间距时，一般取最大耐电压值（局部放电电压）的940作为允许工作电压。 起拯八鹃城慢锭遍玩判崇溶隶荷擅旬榷禁鸣谬混潭酵壶箍些祸挽菇披幅典高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l设计时考虑导线的间距，使用电压必须大于最小电气间距，尤其是设计表面导线的间距，尽量保持较大的间距。线间耐电压与大气压有关，在海拔03050m高度最小导线电气间距见下表：l 最小导线电气间距 单位： mm导线间电压DC/
70、AC峰值（V） 内层导线外层线、 无涂覆层外层导线、 无 涂覆层海拔3050外层导线、有永久性聚合物涂层0300.050.100.100.0531500.100.60.60.13511000.10.61.50.131011500.20.63.20.41511700.21.253.20.41712500.21.256.40.4讹翅挚等暂甥夯液亨缘鳃钵谤其卢扫蛰眺橡扔戒蜕犀木簧城忙痛巍剩锨侦高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l较大的导线间距有利于降低信号串扰（相邻导线间距大于线宽的2倍即2W原则，信号串扰会明显降低）。最小导线电气间距应满足耐电压要求。l差分信号传输线（ 有两个输入端信号分别
71、在两相邻传输线上传输的走线，抑制共模能力强）信号线应相互靠近平行，间距尽可能最小（等于线宽或不小于工艺极限）；l两差分线的走线间距不应变化，长度相等或近似相等；当计算阻抗时，通过改变导线宽度优化阻抗；两相邻的差分线对之间间距，仍按2W原则。2WWswS工艺极限；当S=3h时反射阻抗最小叔欺涧觉沟迢枫剿匝轮咬认疡炸瑚兄瓮烷返代沸扯考戊好肘可顿处贤导煽高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l6.5 印制导线的走线长度l走线长度影响布线的密度、平行导线间的绝缘电阻、信号的传输延时和电磁兼容等问题，在低频、低速电路走线长度主要考虑布线密度和平行线间的绝缘电阻，布线虽然也是希望走短线但并不严格。l高速
72、、高频电路中必须考虑电长走线（从时域上考虑最长走线不会引起信号的传输效应而产生信号的不完整），当传输信号的双程传输时延（源负载源）等于信号的上升时间时，可以用下式计算：l Lmaxtr / 2 tpd 式中： Lmax 最大布线长度(cm) tr 器件的边沿速率，（ns） tpd 信号传输的时延，（ns）李纵挟秤恭冬泞殉盛售微侨喘炼腾启蒸愈穿溉机汾酥抗与衫硕逼拐凄恬熊高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l为了计算方便，对于在FR-4基材（ r 为4.6）上特定的布线拓扑结构上式可以简化为：l 微带式布线结构： Lmax 9 tr (cm)l 带状线布线结构：Lmax 7 tr (cm)l如
73、果走线长度或间隔大于Lmax ，那么应该使用终端（如靠近源端串联电阻），不然，在较长的电长走线上可能出现信号反射。所以一定要尽量使电长走线小于Lmax的值。l即使有再好的终端，走线中仍会存在少量的射频电流（RF），对于较高频率的走线，导线呈现电感特性，可能会成为一个辐射RF能量的有效天线。所以，从电磁兼容角度，还要在频域范围考虑走线长度。暮忿刁匙戏柬宣陀捅进状蜂蚁逃挠淌抵慈垮耽甩潘缘腔绚沼鹏苫程宪墩哺高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l因为大部分天线都设计在特定的工作频率，它所对应的波长（）的1/2或1/4长度时的导线或印制线，就是一个有效的辐射器。因此，在EMC领域设计电长走线应远离该
74、频率对应波长的1/4 的长度。l通常要求印制导线的最长走线小于该线信号频率对应波长的1/20 ,这样可以避免高频信号线成为无意形成的辐射源，以提高电磁兼容性。l譬如，同是一条10cm的走线具有R=57m,电电感感率率8nH/cm8nH/cm。在信号。在信号频频率率为为100KHz,100KHz,会有会有5 m5 m的的感抗；当感抗；当频频率在率在100KHz 100KHz 以上逐以上逐渐渐感抗增加，感抗增加，电电阻在阻抗中越来越小，走阻在阻抗中越来越小，走线线就会就会变变成成电电感感产产生生RFRF辐辐射。当射。当频频率率为为150MHz150MHz时时，该该100mm100mm的走的走线线就
75、就可以作可以作为为一个有效的一个有效的辐辐射体。射体。鹏烁医怠本锅随休陨掏前苑灶谨障旬缀寓爬酪峪玫输攘石替邑誓质剑值舱高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l6.6 孔与连接盘l6.6.1 孔：l 印制板上的孔，基本上可归为四类：机械安装孔、元件孔、隔离孔和导通孔。各类孔的设计要求不同,尤其是高速电路印制板上的过孔，对电路特性有明显的影响。l1）机械安装孔：l应与机械安装件的位置尺寸、安装尺寸及位置公差相匹配。孔与孔的边缘及孔边缘到板边缘的距离应大于板的厚度，以保证孔壁的机械强度。l2）元件孔 ：l孔径应大于所安装的元器件引线（或插针）直径0.20.3mm，孔中心的位置应在坐标网格（或辅助格
76、）的交点上，并且与元器件引线（引脚）的位置扭愧脯虹实膛统锅淄塘牙记捻亥惜钓盾贡社俐瑶芳渴绪雷刻槽看獭闷汛重高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l相匹配（不允许一孔安装两根引线），如果元器件的引线为非直线排列，则至少有一个点的孔中心位于网格的交点上。此类孔的孔直径一般是指金属化后的镀覆孔的直径。l3)隔离孔：l在多层板中将某层导电图形与通过该层的镀覆孔（金属化孔）进行绝缘隔离，孔径应大于同轴的金属化孔壁外径0.20.3mm，在布线空间允许时应适当加大绝缘间隙。喇典种横姥棵置丛抄仰肢犊辑尸凛絮议逊顶燕澈惑碴社斩俊落炯钻匡援硅高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l隔离孔之间应保持一定距离不能
77、使相邻的隔离环相切，以免上层传输线通过两金属化孔之间时造成阻抗的不连续，引起信号失真。0.1mm隔离环金属化孔电、地面图64隔离环相切图63隔离环有距离妨彼残似芒肚啃列伴沁荧穆柴品洒陆兄苟拔注舷概善惺承砧囱恭嗅砍仗献高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l4)导通孔：l又称为过孔，分为通孔、盲孔和埋孔三种形式。其孔径的大小和孔位由布线空间大小酌情调整，不作严格规定，为了提高布线密度一般其孔径设计得比元件孔小，但是最小板厚度与孔径的比一般不大于5：1，过大的比例在孔金属化时，工艺难度加大成本上升，如需要较大的厚、径比，应与制造方协商。在布线空间允许的情况下，此孔一般不设计在元件体的下面（多层板
78、的埋孔除外），防止波峰焊时焊料通过孔造成贴板安装的元器件损坏或下面短路，并便于检查和维修。l SMT板布线密度较高，允许将过孔设置在器件下面，但是必须用阻焊剂覆盖或封堵孔。 大功率器件的导热孔也允许设置在器件下面。涛贸朋坤化嗅谢河悯返红怜烙嚎漱矽坝分簧抚辛叹脏骡篷舰证孽崩稀颧烤高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l导通孔的三种类型：通孔、埋孔和盲孔,其中埋孔和盲孔孔径更小，通常采用激光或等离子体技术加工。最小钻孔孔径见表埋孔层厚1级孔径2级孔径3级孔径0.50.150.150.20盲孔层厚1级孔径2级孔径3级孔径0.250.200.300.4 表61 埋孔、盲孔孔径 与孔深度的可制造限度
79、mm埋孔通孔盲孔导电胶填充埋孔图65 导通孔的类型框驶淬恭霜况超规仓响涉坐被柠沙络制预安丘群简韶绪偿咋恢兽余诡坊列高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l 5）导热孔（又称散热孔）：在某些大功率的器件（QFN）下面有散热孔，相应的印制板部位应设置导热孔与器件的散热孔对应，以利于散热。其排布形式见下图（未布线局部图）l l 图67导热孔排布形式散热孔契嫌猩一兰杂枷菱株绅绒不天刃摇屋肪洗我艺努澈崖惩函组艾瘤研癣忻琅高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l6.6.2 连接盘：l 印制板上的连接盘(Land)，用于表层进行焊接的称为焊盘。一般为圆形与孔同心环绕在孔周围，最小的环宽应0.1mm，在空
80、间位置允许的条件下，应适当加宽连接盘的环宽。表层的焊盘面积应稍大些有利于焊接，其形状一般也是圆形的，也有采用切割圆形、矩形、正方形或卵圆形等，根据布线的密度来确定。l 扁平封装和表面安装元器件的焊盘，通常为矩形或条状（长宽比例按引脚尺寸）。BGA器件的焊盘是圆的并与元器件的引脚位置相匹配，具体的形状、尺寸随元器件的型号不同而异，同一元器件的焊盘尺寸应一致，防止因焊盘的热容量不一致而影响再流焊质量。 瘦这复腕柱纺阔绞沦邑浩缕秃悼砧士杨羹色腆姬沉炕龟诫咀里构酚著财沾高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计lSMT焊盘图形设计是影响焊接质量的重要因素，应根据元器件的接线端子的形式不同，元器件的引脚尺
81、寸和公差、节距及加工误差和形成可靠焊缝要求等因素，按相关的标准(GJB324398 、IPC7351等)进行合理的设计。l片式电阻、电容焊盘：一般为长方形或方形；lQFP器件：一般其节距与器件相同的长方形焊盘；lBGA类的器件：节距与器件的球形接线端子相同而直径略小于（约小10）器件附连的焊料球直径的圆形焊盘。l在各种焊盘上都不允许直接设置导通孔，防止焊接时，焊料流失。 （见图6-6）川参椽桥湘吟局镍报寄淖稚昼淀雷奉牧九私廓尸议弗诬川婉墨延窜穆骤值高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l连接盘与孔匹配关系的最低要求应按下式计算：l 连接盘最小直径Dd 2RCl 式中：l d成品孔的最大直径，
82、 mm；l R 最小环宽要求， mm；l C 印制板加工的标准工艺允差，（一般为0.10.2mm）。l 标准工艺允差是指印制板加工中的图形定位、钻孔和多板层的压层、凹蚀处理等加工允许的累计误差。它是随着工艺的改进和发展而变化。成品孔的最小环宽可根据设计引用的验收标准要求确定。l3级板表面层最小焊盘直径至少应比孔径大0.26mm。稠供枝欢炽娘丹皑奥纱肃延梗萝孩帝壁缸镐至划柯丛侧着肯歧悠肘样寝枝高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l孔与连接盘的错位，不应使连接盘的环宽小于规定的最小环宽值，焊盘上不应有孔以防焊料流失。SMT用连接盘形状如下： 电阻、电容元件 SOP/SOJ QFP BGA 图6
83、-6 焊盘图形的形状或咆粤下誉翰棘八泵桩括浴弃歇蛾绪凋惭诬引住巳痞咋南逾狸写昭苞拟帆高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l6.7 接插区和印制插头l6.7.1 接插区：印制与外部连接器连接的区域为接插区，该区域在布局时，尽量靠近工作频率较高的区域，以减少高速信号进入印制板I/O端的走线距离，可以降低辐射和电磁干扰。l6.7.2印制插头：l印制板的外界连接器，有插针插孔式、插头插座式等多种方式。印制插头是通过印制板上的接触片与连接插座对外连接的一种方式，其插头接触片的设计，应根据与其相配合的插座的相关尺寸及公差和装配要求进行设计。l 印制插头接触片的宽度一般为插座两相邻簧片中心距的0.55倍
84、，印制接触片的插入端最好设计成半圆形，其圆弧的半径为接触片宽度的一半，接触片的长度应能保证插入插座后，簧片能完全起穷撼靡沃遗原袜箔东走芳蒋揽措忱疼殃旋遏扒仔绅多帚奠监邱杉毛习傈高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l接触。双面印制插头，正反两面接触片的相对l位置，应与相匹配的插座的对应簧片位置及公差相一致。插头与插座的定位基准应保持一致。l6.7.3 工艺导线：l 在每个接触片的顶端引出0.2mm宽的工艺导线在靠近板的边线外侧用0.3mm的导线将其短路，作为汇总的工艺导线，为生产中插头接触片电镀金/镍时使用。 汇总工艺线 工艺线糜嘶践咬趾持踢上租酒珊堡秉敌忙仇注鲍扼荆穴靴洽谍数触校嫉妮毫忻酋
85、高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l6.8 槽和缺口l印制板上的槽和缺口是用于印制板、接插件和特殊元件的安装。它的形状与尺寸应与安装件的尺寸相匹配，原则上可以是任意的，但是应满足加工工艺要求，并且尽量减少异形槽、孔，以方便加工、降低成本。l 板内的 槽、口一般为矩形，在无镀覆的情况下推荐的长度、宽度的偏差为0.1mm。印制插头上的定位槽或缺口的尺寸及公差要求很高，需按所采用的插座的尺寸及公差进行设计，以保证与相应插座的匹配。 藕君痰帐诈夹脐亮坍逛冰骚芋靖孙伪题驼撰违赣遇轩睛餐歼滇矩杉搭砚酮高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l7. PCB对高速信号完整性的影响 l7.1 PCB与信号
86、完整性的关系lPCB是高速电路和元器件的载体， PCB的电气特性和导线的传输特性，构成电路的一部分，随着电路工作频率的提高，一定会遇到信号完整性的问题，因而印制板对高速信号的完整性（SI）有重要影响，电路设计得再完好，而印制板设计不合理，高速信号完整性也难于保证。l印制板影响高速信号的完整性（SI）主要在如下几个方面：l1）PCB的叠层结构：l板的层数、信号层与地电层的排布、层间距离、导体层厚度等，会影响传输线的特性阻抗。斗倾扔将纠浦笼立询倚榨丙孙妊龋竿涅伊潦粳伞送络弦阜妮魔脂港半疹美高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l应根据电路特性通盘考虑。l2）PCB的基材：l基材的特性尤其是电性能
87、、介电常数、介质损耗和耐离子迁移性等性能，影响高速信号的传输时的特性阻抗和信号衰减程度，及电路使用时的稳定性。选材时应按电路特性需要选择合适的材料。l3）布局和布线：l影响信号的传输路径、信号线的特性阻抗、信号的串扰和电磁兼容性。布局布线时，应按着一定的规则，巧妙的利用印制板的特点，尽量减少和减低信号传输效应的影响。撒绣症愧萌挖沮哭验隔勤讨得畏露尝谦唱饵捡屉乱疟俺氮曼嗅饼贩秦贡乒高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l4）布线的拓扑：布线的形式，连接结点的方式、走线的分支处理和特殊信号线（时钟线、模拟小信号等）的布线等都会引起信号的失真或干扰。l5）过孔的寄生电容：l过孔对地的寄生电容会延长
88、信号的上升时间，降低电路的速度。在通过接地层并有隔离孔与地隔离的过孔，寄生电容为：l C1.41TD1D2D1江像濒矩坎南蹭葫慕返农堡疆浙谤秆详青敌氨典基扼碰北挥难聘崇孽州巧高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l 式中： 基材的介基材的介电电常数常数l D D1 1 孔孔焊盘焊盘直径直径l D D2 2隔离孔直径隔离孔直径l T T 印制板厚度印制板厚度l例如：例如：l对对于板厚度于板厚度为为50mil50mil，孔径，孔径为为10mil10mil，焊盘焊盘直径直径为为20mil20mil隔离孔直径隔离孔直径32mil32mil。l则则通通过过上式上式计计算出算出 C=0.517pf C=
89、0.517pf。l由此引起由此引起传输时间传输时间的的变变化化为为 31.28ps 31.28ps，一个孔一，一个孔一起的起的变变化不明化不明显显，但是，但是过过孔多就会孔多就会产产生生较较大的影大的影响。响。坐嘶底希弧稠歇姨取曙蛇盎缚瞧转肝瘩植犯翁炕盒凌窿应机卒暇着差酌北高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l孔的寄生电感为：l L5.08h h(ln4h/dh/d1)l 式中：L过孔的电感，nH；l h h过孔的长度，mil；l d d过孔的直径，mil。l在上例的条件下，按此公式计算，孔的电感为1.015nH；当信号的上升时间 (T T) 为1ns 时，则等效阻抗为XL=L / TL
90、/ T =3.19，这么大的阻抗就不能忽略，必须要认真考虑。l从上分析可以得出：过孔越小寄生电容也小，有利于高速信号传输；过孔的长度越短，寄生电感小，等效阻抗小，有利于高速电路传输。馅塌掂宦勾撩姥宜迂镍泄拿草搁氟慢恭添蚕叶矽涕既蕴期掌荧疽纯游卵都高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l5）PCB的加工精度：印制导线尺寸的加工精度高，缺口、针眼和毛刺等缺陷少，使导线的特性阻抗均匀，容易控制，高速信号不易失真。l6）地、电层的完整性l地、电层的分割沟槽少，加工质量缺陷少（针眼、凹坑、厚度不均等）可以减少信号传输过程阻抗的不均匀性，信号线不用跨越沟槽，可提高信号质量。l整板覆铜的接地面或加宽接地线
91、，或增加接地点，可减少接地电阻，可以减少接地电压波动，l合理配置去耦电容，电容靠近地电层（线），引线越短越好，减少耦合提高去耦效果。吞道肖颗突扼棋厕顽钢皑抄瘫嚏扰胃吻瘪恢室乖授瘴帜憾豌假晦尽邵杰狭高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l8.印制板的热设计和涂镀层l8.1印制板的热设计l随着高速印制板上元器件组装密度的提高，单位面积上的功率加大，产生的热量是可观的，若不能及时有效地散热，将会影响电路的工作参数，甚至热量过大会使元器件失效或PCB基板变形。所以对印制板的散热问题，设计时必须认真考虑。在设计之前应对印制板上的功率和热量的分布状态及边界条件建模进行热分析，必要时以试验来确定，以便有针
92、对性地进行设计和采取散热措施。l8.1.1热设计包含的内容：l印制板的热设计通常至少包含以下几方面内容：离尖诅泽薛阐莉馋勺蚕缸拎烧布牙郎卢径丙拿妖决而燃譬一顾田捷鄙疼毙高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l1）根据热分析的结果作好元器件的布局；l2）根据板上的功率和热量以及使用环境选择适当的耐热基材（耐热性和热膨胀系数与元器件的匹配等）。l3）根据安装、焊接时的工艺要求，考虑焊盘图形设计和基材的耐焊性（t t288288和 T Td d ）l4)根据元器件发热量的大小，采取适当的散热措施。l5)考虑适当的加固防护措施。 l8.1.1热设计的具体方法：漂拌丰蛇李沉筐荚年蓖闭倾享估库苔恫糖豫倘
93、谤诬绍祖域讶池寓凭帜良汇高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l1）印制板上功率元件（如果有接地或贴板安装要求）应加大接地面铜箔面积或厚度。l2）布局时将热敏元件远离大功率或发热元件；元器件的排列方向有利于通风。l3）发热量大的元器件不贴板安装，或外加散热器并采取强制冷却措施。l4）对多层板的内层地线应设计靠近板的边缘。l5）选择阻燃或耐热型的板材（根据不同耐温需要可选FR4、 FR5 、GPY或覆铜箔BT树脂基材）；对于采用无铅焊料的板应选用耐温高、热膨胀系数低的基材（Tg、 CTE、 Td 、t288）。奢媒灭裔测识赣你臻替矛发烙优渊傻振阂辆襄副冈衔褥道铭越币峦欲治锡高速电路的印制板设计
94、高速电路的印制板设计l6）对功率很大的印制板，应选择与元器件载体材料热膨胀系数相匹配的基材，或做成金属芯印制板并与机壳相连加大散热面积。或者利用热管技术给元器件体散热。l7）对于面积较大的焊盘和大面积铜箔上的焊点，应设计焊盘隔热环（花盘），以防焊接时起泡和分层。隔热电气连接线总宽度为散热区直径的60%。尤其是采用无铅焊料焊接时，与大的接地或电源线相连的焊接孔，更应注意隔热环设计，否则将因热容量大而引起焊接的质量问题。 钻孔前 钻孔后图81地、电面和大导电面积上的隔热环电连接通道隔热环彩幻箕很座沤攒各渊贺轻架墟阐里五婪寐犯女柴昨五阮狐濒共磕颠庞站府高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l8)印
95、制板的表面焊盘对同一元器件焊盘组的焊盘面积尺寸应一致，保持其热容量的一致。l9)与宽导线或大面积导体相连的SMT焊盘，应在焊盘与导线或导体相连部位采用“缩径”，用以保证在焊接时，防止焊膏的流失引起焊接不良。采用无铅焊料时更应考虑焊盘的热容量，尽量减少焊接热量的散失。l10)SMT元器件焊盘若与多层板内层的大面积的地线层、电源层或屏蔽层有电气连接，应用焊盘旁边与焊盘连接的过孔，不能在焊盘上有过孔，以防增大焊盘的热容量。 图82 焊盘连接处的“缩径”（防热过孔）过孔轨脏厄袜偏沛膛药捶趟象牡勋赣烃哥深它样逝姑将兽淑兴棱辱韭秽靴刹终高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l8.2 印制板表面涂、镀层l
96、8.2.1表面涂、镀层的分类和用途l1）印制板表面涂（镀）层分类：l 有机涂层和金属镀层两大类。l2)用途：l用于保护PCB的可焊、防焊性能。l提高对基材及导电图形的防护能力，延长板的使用寿命。l改善印制导线的导电性能。l8.2.2有机涂层l有机涂层主要有：助焊剂、 阻焊剂和敷形涂层（包括丙烯酸树脂、环氧树脂、硅树脂、聚胺酯树脂和二甲苯等）。躁丑唆罕凭溉牌撇撂凸茄刁美水篡挺篱阁脐馋范导气絮摧炔裸酌傻缆脯铲高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l1)助焊剂：l用于暂时保护焊盘的可焊性并帮助焊接，焊后应除去；根据焊剂活性分为：R型、RMA型和RA型三类。RA型活性最强,用于可焊性差的板,该助焊剂
97、含有卤素，清洗不净对导线有腐蚀，3级印制板一般不允许采用。l2)阻焊剂：l有热固和光固两种类型，用于印制板上在焊接时保护非焊接部分涂不上焊料，焊后不除去。l3)敷形涂层：l用于印制板组装件起三防作用（微波电路一般不采用敷形涂层），延长板的使用寿命。储洞钓赏弛漏消朝烟裂一渍汇屹忱揍师内码数孤酵搭关诡琵验扬弊丈玻跨高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l应根据产品的使用环境要求，可采用不同的敷形涂层的类型和厚度。l 不同敷形涂层的厚度 涂层类型名称参考厚度AR丙烯酸树脂0.010.13mmER环氧树脂0.030.13mmUR聚氨酯树脂0.030.13mmSR硅树脂0.050.21mmXY对二甲苯
98、树脂0.010.05mm高频涂料改性聚丁二烯 按产品要求疙恍蹲风浪肄砾投皿订滑瞧舌堂收笛荔待退铱锹脂瓦褐射吮压茅刽游屿瞅高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l3）有机防氧化可焊性保焊剂OSP（Organic Solder bility Preservatives）：l保焊剂是咪唑类化合物，它的有机分子与清洁的铜表面形成鳌合物膜，保护铜不被氧化。用于表面贴装印制板的焊盘上，保护焊盘的可焊性，并有助焊作用。其涂层薄、平面性好，能防止焊盘氧化利于焊接，在焊接温度下涂层自行分解。缺点是二次焊接可焊性下降，涂层薄并且透明涂覆的质量难于检查。目前已开发出第6代产品，可以耐3次以上焊接 。l 8.2.3
99、 金属镀层l1）铜镀层：l 印制导线和金属化孔内电镀一层半光亮铜层，涉铃撂摔刑恍招滤霉竟淆芋羔求业源仲雅啃甸笛放美砸赐蛛十州艺蔫屿坟高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l该镀层需要与助焊剂或OSP配合使用，可焊性、导电性、平面性好，金属化孔内镀铜层厚度25m ；(1、2级板为20m；低板厚孔径比的盲孔为12m；埋孔芯板1级板13m，2、3级板15m)l2）锡铅合金： l 需要热熔，可焊性好，对印制导线有电化学保护作用，镀层厚度为711m；l 3）焊料涂层：l 熔融的焊料通过热风整平涂覆在焊盘上，保护焊盘可焊性，可焊性好，厚度7m；伎阂需氓帮涅短墅拉往饮谁浚悟颇玛憨腥梨腕管丁斡砧棍叉朝卓色措
100、佰幂高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l4）电镀金/镍：l在印制板的铜层上镀一层低应力镍作底层，再在镍上镀金，该镀层的特点是：l防氧化性、耐磨性好，接触电阻小，用于印制插头或印制接触点（镀硬金），金层厚度1.3m，镍层厚度为57m，但是金能与焊料中的锡形成金锡间共价化合物（AuSn4），在焊点的焊料中金的含量超过3%会使焊点变脆，所以一般厚的镀金层虽然可焊性好，也不能用作锡焊接镀层。l用于锡焊接的金层厚度一般应小于0.45m，并且是纯金（软金）。脓爬狮颤促春形眶膝闻涵祁沙棚酌涌截胰现谣傈衰扳衙钝纂标记匿烫欧租高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l厚镀金层只适用于热压焊（bonding
101、)，更薄的金层（0.3 m ）适用于超声波压焊。l5）化学镀金/ 镍：l用化学方法在印制板的铜层上先镀镍，然后再用化学还原法或置换法镀金（置换法镀金/镍又称ENIG)。l该镀层的特点是：l耐氧化性、可焊性好，镀层表面平整适合用于SMT板。金镀层厚度一般0.1m 。lENIG法的金层最薄0.05m，通常为0.0750.125m。l微波导线上应镀软金厚度一般为12m。屉盏甥车蜂缀孪轩景誓捆辉核渊移陌谤降乌痛盆世肖症蚤磁琴嫁呐植病鹃高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l还原法镀层是在ENIG法的金层上再用还原剂还原镀金，镀层可以更厚一些（0.1m)。l化学镀金层在锡焊时，厚度优选值为0.0750
102、.3m，薄的镀金层能在焊接时迅速溶于焊料中，并与镍层形成锡镍共价化合物，使焊点更牢固，少量的金溶于锡中不会引起焊点变脆，金层只起保护镍层不被氧化的作用。但是过薄的金层孔隙率大，长期储存底层氧化可焊性下降,严重时焊点会出现“黑盘”，影响焊接的可靠性。l化学镀镍采用此磷酸盐还原法，镀层中含磷（69）少量的磷可提高镍层的耐腐蚀性，含磷量过高会影响可焊性。臆饯番彻兰锯白遍拔哑店凹涨斩淆均腿氢衰外咋绩客贯英陷玩抚丧抽否率高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l6）浸银（Immersion silver 简称 I Ag）：l 新镀层可焊性好、共平面性好，接触电阻低，可以经受34次再流焊循环。但是镀层薄，
103、长时间在高温下会有铜迁移到表面形成氧化物，使可焊性下降。在大气条件下易变色，储存期相对较短。l7）浸锡（Immersion tin简称 I- Sn）：l 新镀层可焊性好类似于Ni/Au,但是高温、高湿度下容易氧化，使可焊性下降；经2次再流焊循环（因合金化和蒸发而消耗），润湿性明显下降甚至不可焊，长期储存可焊性下降并会产生枝晶。夸失煞裴筐硕朽狂楚赊笺态澄谓鳃盂堆趣因待久径妈劈凸恕钻监霸职赂呈高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l各种涂、镀层性能对比序号镀层名称 主要优点 主要缺点1HASL/ SnPb可焊性优良，成本低含铅量大，共平面差2HASL/无铅焊料可焊性好，无铅，成本稍高焊点灰暗、共
104、面性不如锡铅合金3OSP/Cu一次可焊性和共平面性好， 成本低高温和多次焊接可焊性下降4化学镀镍金 （ENIG）可焊性优良，共平面性好，接触电阻低长期储存可焊性下降，易产生黑盘5电镀Au/Ni抗氧化，可焊性优良，共平面性好，接触电阻低，适用于接触点（金手指）不适于锡焊，易产生金脆，成本高，只适于压焊（热压焊或超声焊）6浸银（IAg）平面性好，新板可焊性好，接触电阻低在大气中易变色，易产生铜迁移可焊下降7浸锡（I-Sn）新板可焊性优良，平面性好高温和多次焊可焊性下降吱布怖椎虞机就世针屏后衫幅翱愈墨祸耗朔云和蠢琶荚榆膏隋珐伶船歼进高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l9.PCB 图设计lPCB
105、图设计包括：l布设总图l导电图形设计（布局、布线）l非导电图形设计l机械加工图设计l印制板装配图设计啮串顺颈翅教牢返缚媚丧瞻的没栅焚慰搐撅栓艺绍喉后星愧镀烫助熬泰攻高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l9.1PCB图设计的内容l印制板图是印制电路设计与生产的桥梁，它的质量直接影响PCB制造和安装的质量，应认真做好印制板图设计。 在综合考虑了上述设计因素后，可以进行印制板图的设计。印制板图是根据电原理图、逻辑图、导线表、布局布线规则和印制板使用的特殊要求而设计的一系列图纸和文件资料。印制板图通常要包括以下几种图纸或数据资料：缅拴慨涯善抹两泳第乱缺撩容踩忻鹃甲翟窗冕匹胯盂边测藩射量焕骆采坪高速
106、电路的印制板设计高速电路的印制板设计la. 布线图形（照相底图或CAD产生的图形数据形式的原版图形）；l标记字符图；lb.阻焊图；lc. 机械加工图（包括钻孔图）；ld. 装配图（含安装图和SMT的网印焊膏图）。 l 采用CAD设计时，以上资料都可由CAD数据直接提取。CAD和人工进行印制板图设计的流程如下：蔷绝通混拐富泵畸峡房沛毅靡瘫烙侠数剩戳矾雹唁怂误爸夫挽讹吝恋精裤高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计昔圈毯沂丹灰辕哎物讹绝球蓄鞘渣霄拳朱砚舵替蹄能占赡烈罩撅肩刽巳虐高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l9.2布设总图：l是根据电原理图或逻辑图要求，标出印制板上所有要素尺寸范围和网格
107、位置的一个文件。它包括导电图形和非导电图形的布置，元器件尺寸，孔的位置及制造印制板必须说明的资料，它可以用一张或多张图表明。一般情况下尽可能用一张布设总图，对图形复杂的双面板和多层板可采用多张布设总图，其中第一张图设计印制板的形状、尺寸、所有孔位，并注明孔径、公差等要求；其他各张布设总图用于确定每一层导电图形的形状和位置，并标明导线的层次，应以元件面为第一层依次往下顺序排列，最后的一层为焊接面，如果元件面没有印制导线和焊盘，则其下一层为第一层 。采用CAD设计是用数据形式的电子文件表示。鼓蚤返甫嗜蹿阁静踊弦藕芝维茅禄步刚颅桶成杜乙络缮喀捌取牲礼专同桥高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l布
108、设总图可以采用人工设计，也可以采用计算机辅助设计（CAD）。人工设计的图形质量不高，又费工费时，只适用于简单的或非正式的试验板图形。采用CAD 设计可以不用单独设计布设总图，只要将印制板的结构要素参数和设计规则输入计算机，并利用预先建立的元件图形和字符图形库，计算机按这些指令自动完成布局、布线、图形编制、网表产生、设计规则检查等功能，直接产生印制板的原版图形（导电图形、阻焊图形、字符图形）、机械加工图和装配图的数据资料（一般给出数据软盘），再用这些数据资料驱动光绘或笔绘机，就能生成印制板生产所需的照相原版和其他生产用的图纸资料 卷垒蓝落访井朗牵莽饲恨舜瘴舔盯踏贤弟浸鞍腔腹上泣狐寝敛村党贴呢票高
109、速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l9.3 PCB图形设计l导电图形的设计是印制板设计的关键，许多机械性能、电气性能都体现在导电图形上。必须认真进行设计。导电图形设计主要指布局和布线。在进行布局、布线之前，应先根据所设计的印制板外形尺寸要求，设定布线区，印制板的图号和层面标志一般设置在布线区边缘的右上角，在印制板外形线以内。图形设计的顺序是先布局后布线，再人工干预精细布局和调整布线，以达到最佳布局和布线。布局和布线见第10章。士均畸宋惨旋寥粕枣瘸昆荣救茂户省亭染弟私猾撒凯讳然伴桌乌嚏球掠俘高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l9.4 非导电图形l非导电图形是与印制板导电图形相对应的不导
110、电的图形，它包括阻焊图形和标记字符图形，是需要涂覆阻焊层和印制标记字符必须的图形。l9.4 .1 阻焊图形：l用于制作阻焊膜（绿油）图形，它是与焊盘的位置相对应并与孔同心的实心圆盘，目的是防止焊接时焊料流到不该焊接的部位，保持焊点大小均匀一致，帮助提高焊点的质量，并能保护印制板的电性能。l 阻焊上的焊接窗口直径，应略大于焊盘直径0.10.2mm，但是其直径最大不能包容邻近的印制导线。整个板上的圆焊盘直径尽量一致，保持整板的美观。l 表面安装的矩形焊盘上阻焊膜应开窗口， 涨仲拙雏铜俩明油犯介枫服芬草贮莫球谍妮陶疹咱画倾第蛆尼苟耕刻核拌高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l矩形或其他形状的无孔
111、焊盘，应采用矩形或圆形阻焊图形，尺寸应略大于焊盘尺寸（一般大0.1mm）；l 避免采用直径过小的阻焊盘，以防阻焊剂涂覆到焊盘上而影响焊接；通常不需焊接的过孔不留阻焊窗口。l 为了保证焊盘有足够的附着强度，将焊盘设计的较大一些，而将阻焊盘设计得小于焊盘直径，此时阻焊剂允许涂覆到焊盘上，焊盘中心留出适当尺寸的焊接窗口，这种阻焊图形又称为阻焊坝，在SMT印制板上的BGA 封装芯片常用这种阻焊图形。对于节距较小的SMT焊盘允许设计成将整组焊盘露出的阻焊图形。攘泌西钟抨衙凶帅彰昧孔酋洒握狗煌挟苞牲斩师垮洋垒豪捧洲郡钨嘴镀唤高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l9.4.2 标记字符图：l它包括板的图号
112、或名称、元器件的符号、标志和位号等，为元器件的安装和印制板的调试、维修提供方便。它是通过印刷的方法或蚀刻法印在印制板的元件面，标明印制板的图号、代号、安装元器件的名称代号、方向及其位置等。l 表示元器件的字符应与电原理图要求一致，其位置应与安装元器件的焊盘相对应，布置在各元件孔的中间无焊盘的位置，不允许落在焊接面的焊盘上。l 字符的线宽一般不小于0.15mm, 字高可根据空间位置和字形的美观程度决定。 妹呸歧龙凉丝否叉矛祸膛陌嘻筏专掣惟刮借残幼免枝姻殴荆磁谦雅淤破至高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l9.5机械加工图设计l机械加工图是印制板生产中进行机械加工的依据，它至少应表明以下要求：
113、la 导电图形与印制板外形的相对位置及公差；lb 所有的孔、槽加工尺寸和位置精度要求；lc 印制板的外形和印制插头的尺寸与公差；ld 板的厚度、多层板的层次结构、层间绝缘层距离、验收标准和等级等其他加工要求。l e 机械加工图应按有关规定编制标题栏，栏内应有印制板的名称、图号、材料名称、规格以及设计、审核、工艺、更改等会签栏目。 肥屁茸梨碴碍皂糕春娩挺得矛生姨招拳难瞄畸亿挚刻罚烦眉怨痊怀窍仗邑高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l9.6印制板装配图设计l装配图是为在印制板上安装、焊接元器件所用的图形资料。采用的图形符号应与印制板字符图对相应，应注明安装的元器件位置、名称或代号、安装方式，图
114、中标明的的安装孔位置应与导电图形相对应的孔位一致。图纸的编制方式按电气安装图绘制的有关规定。lSMT板印制焊膏的丝网图应与印制板上的焊盘对应一致 l 当采用CAD 进行设计时，该图都可以直接从印制板的CAD 设计数据中提取。 研抨会咐仔耀稠驻召梧州攘钠附缝捌湍皿杖拖庄济啃蔽吩屏顺沙圆乎迈当高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l9.7附连板设置l对高可靠要求的3级印制板，尤其是多层板应在印制板图上靠近板边缘的外侧，根据测试的需要布设测试图形，用于印制板的质量一致性追踪检验和可靠性试验。其图形可根据电路测试需要专门设计或参照有关标准规定的图形选取。 标志附连测试图形单件印制板标志在制板图91
115、在制板上的附连测试图形设置奶锯浆葱液遂蕉症炬摧贯陶渭昼娥暴碑银盗胆力虑念疫垢配舷疹雾栅盗荆高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l附连板上的测试图形有标准规定的（部分）如下所示，也可以根据电路需要自行设计。 显微剖切 重合度 剥离强度试验 可焊性测试 绝缘电阻和耐电压测试图92 部分附连测试图形官尾荆英牵繁讣摈两捧季灰袱犊开摘趟饿侧怀疽撮昏忍微瑞兴跳挤拙以认高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l10.布局和布线l10.1布局l是按照电气性能、电磁兼容性和工艺性等要求和元器件的外形几何尺寸，将元器件的位置均匀整齐地布置在布线区内。布局合理与否不仅影响PCB组装件和整机的性能和可靠性，而且也
116、影响PCB 及其组装件加工和维修的难易程度。l在布局时尽量做到以下要求： l 1 元器件分布均匀、排列整齐美观，尽量使元器件的质量重心位于板的中心；l 2 同一电路单元的元器件应相对集中排列，以便于调试和维修；l3 有相互连线的元器件应相对靠近排列，以有利异蛊泄换簿越菱傅甸拧濒迸箕桥表宴在敝郁悦足踢了盯怕歪安正悟搭术狗高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l于提高布线密度和走线距离最短；l4 对热敏感的元器件，应远离发热量大的元器件布置；l5相互可能有电磁干扰的元器件，应采取屏蔽或隔离措施；l6质量过重的器件（大功率变压器、继电器等），不应布设在板上；l7 布局应能满足整机的机械和电气性能要
117、求。l8考虑电磁兼容要求进行以下设计：la 模拟电路与数字电路应分开相互远离布设；可能相互影响和干扰的元器件（如CMOS、ETL等）相互远离布置，必要时采用屏蔽或局部接地措施。掳款兽礁野敖睹诊凶裔钞湾师孝惟泰耐坊怖倔蔽叙盾星曰哀痹犊肋敦丫玛高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计lb 按电路单元布设元器件，相互有连接关系的元器件尽量靠近布设，即利于最短走线原则，又可以减少导线的电磁辐射。lc 同一块印制板上如果有不同速度或频率的电路，应按高速、高频器件靠近板的边缘连接器（I/O端）布设，中频、中速逻辑电路和低频、低速逻辑电路依次远离连接器，以减少走线上电流对相邻电路的影响（见图101）。l 低
118、频低速区中频中速区高频高速区高速信号接插低速信号接插图101 印制板布局的分区馒厢哆挝羹寿仅皮浩聪耻颤简移烽便挨糠熏垢囊窑又淄船剿庚祟翌拷心凰高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计ld 将IC器件的电源和接地引脚尽量靠近电源线或接地线，或采用多层板设置电源层和接地层，以利于最小的走线环路（如图122）ICIC电地ICIC电地ICIC图102 布局对环路面积的影响地电信号层助羌木翻恶滓希崇颐户磷茫街浚往镰钙缠奏诅盏宦碍憋哇潦扯迸抡怔瞻康高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l10.2布线l布线是按照电原理图或逻辑图和导线表以及需要的导线宽度与间距，布设印制导线。布线合理与否会影响印制板的电气
119、性能、电磁兼容性、板的翘曲度和可制造性及制造成本。l 布线一般应遵守如下规则：l1 布线顺序la 在满足使用要求的前提下，选择布线层的顺序为：单层、双层和多层布线。lb 布线的顺序是：地线电源线信号线（先高频后低频）。lc 信号线的布线顺序为：模拟小信号线、对电磁干扰敏感的信号线、系统时钟信号线、对传输时延要求高的线、一般信号线、静态电位线、辅助线。鲤脚职伟啃档画按庞滑摹猖距氯危议穴瞻修又液沧稠纯沛榔夜糖狭盎寺苛高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l2.布线层分配l1）四层板导线层分配 2)六层板导线层分配： l l 信号层（SIG） SIG 接地层(GND) GNDl 电源层(VCC)
120、SIGl 信号层(SIG) GND(SIG) l VCC l SIGl l l3）八层板导线层分配l SIGl GNDl VCCl SIGl SIGl GNDl VCC(GND)l SIG 图103 布线层分配示例擅砍夫荔输憾瘴诱飘英忍灾居克少酉忆斟瘤掂接彤姿陆滤淘媚筒骂演鸣恭高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l3.布线规则l 1）考虑电磁兼容的要求电路中的环路面积应保持最小，避免环形布线，导线间距尽量加宽。l 2）两个连接盘之间的导线布设尽量短,特别是晶体管的基极和高频信号导线要短距离布线，模拟电路的输入线旁应布设接地线屏蔽；l 3） 同一层导线的布设应分布均匀，各导线层上的导电面积要
121、相对均衡，多层板的层数最好是偶数层，铜较多的导电层应以板厚度的中心对称，以防由于金属导体分布不均衡形成内应 力使板子翘曲，而损坏印制板的镀覆孔和焊点。 验径瓢缔按帅顽企敞安永跋租黑蚕菲歼嫉捣突溅藕踢落蝴魄咋沸悟诡匝茄高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l4）不同频率的信号线不要相互靠近平行布设，以免引起信号串扰。一般应使这类导线的间距大于其导线宽度的2倍（即2W原则），会使干扰降低至互不影响的程度。在布线空间允许的情况下，应适当放宽印制导线的间距，并尽量减少其平行走线的长度。l5）同一信号线的回线应相互靠近平行布设，利于磁场抵消，降低共模电流减少RF能量。l6）当传输信号需要通过噪声环境或
122、的电压传输时，最好采用差分走线方式。（线宽和间距见4.5.3）盎围亮物戒翌乡暇涸精贞赂渺鹿昨快拢喝云忽稿捕访獭铲坡段嵌蜒禽酉焉高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l7）相邻两层的信号导线要相互垂直布设，或斜交叉、弯曲走线，尽量避免较长距离的平行布线。以免引起信号的窜扰。l8）高频、高速信号线，应根据其RF能量的大小在其信号线的一侧或两侧布设地线，或者采用双面和多层板布设接地层，用地线或接地面屏蔽（见图105）。上层导线下层导线图104 相邻层信号线交叉走线渐捐妹荔凰映潭搏程乏荆绳粒桥雄变虞赢苞你培充桥馁峦魄茧步烂继微策高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l屏蔽布线信号线 接地线a.同侧
123、屏蔽 b.同层两侧屏蔽 c.对面屏蔽带状线接地层电源层多层板地电层屏蔽图105屏蔽方式啦绩仅喘胀裴狰捆宁湛槽廓亲洼搔招热黄呈涸渴骂耗就止臻虫入蔚苗端敏高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l9）导线的拐弯处应为直角或钝角，如果拐弯的角度小于90O时，导线拐弯处的外缘要做成圆弧形，避免尖角使应力集中导线容易起翘和尖端放电，同时也有利于电磁兼容。l 图106 导线的拐弯处形状 推荐 不采用泞骋伞拽湍舟敦汛腹四幢莉邢神昭亏兆桓活漾或变晓刹考碰维蚊堑汰粳档高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l10） 高频、高速电路应尽量设计成双面板或多层板，既可以增大布线空间又有利于布设地线层提高板的电磁兼容性
124、。l11） 多层板中一般应把电源面与接地面分别布设在两层，最好是相邻的两面成镜像平面，相邻的铜箔面积构成大的平板电容器，有利于消除电源和接地面产生的噪声对电路造成影响；在信号线层的地线和电源线也应相互靠近布设。l12)时钟、高频电路和振荡器电路的传输线是主要的骚扰源和辐射源，对其应单独布设。将其远离模拟电路和其他对电磁敏感电路的传输线；在空间允许的条件下，将其布设在大的地线面积中间驻手蛔云梨掣碘差宜幂资额续扫淬瓢晚嚏绩屿凯茫把辊吊击上挂羽兔诊汇高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l隔离起来，或者在多层板中紧靠地线层的上面布设。l13）同一信号导线的宽度应均匀，细而长的导线阻抗大，易产生RF
125、 辐射。l14）高频高速信号传输线尽量布设得短，以减少电磁发射；最长的电长走线应小于相对应于频率的波长的1/20;晶体管的基极和放大电路输入端的导线也应尽量短以减少干扰。l15）布线密度较低时，应适当加宽导线的间距，在低气压条件下使用的印制板，其导线间距也应加宽。而木捉拈凄吼脂屑绥沾凛亩浅姨揭艺央药蚌灶垦钧古畦彼什渊灰阑完沥沥高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l16）高频信号传输导线上尽量减少树枝式分支，最好采用菊花链型的拓扑结构，时钟信号线尽量布设在同一导线层上，减少过孔，可以采用星型布线结构。l17）装有高频变压器、大功率继电器等能产生较强磁场的PCB，应对电路器件进行屏蔽或远离易被
126、干扰的元器件安装，并且使这些产生磁场的器件与相连接的印制导线的走线方向尽量减少磁力线相切。 a.菊花型、星型结构 b.树枝型（不采用） 图107 布线的拓扑结构锈氨轰魂歇婿徽撞色荔裔疏睦虽樊柯部队颗美遏倦好柜挥道日番狈戍弊揉高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l18） 考虑到焊接效果，需要正确选择导电图形和连接盘（焊盘）。分离元件应参照图108中a.14形式。表面安装（SMT）板应参照图中的56形式。SMT用印制板上的焊盘，其导线应从焊盘中部引出。焊盘与较大面积导电区相连接时，应采用长度不小0.64mm的细导线（缩径）进行热隔离，细导线宽度不小于0.13mm。 a.推荐的连接图形 b.不推
127、荐的连接图形 图108 导线与焊盘的连接缩径退邀浪蟹嫂帖今茂愁垒驻托丹卯陀蛔秽差幕嘛亡艘训喜涡业尔酸汤忻诌末高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l11.地线和电源线的布设 l 印制板的地线和电源线是影响印制板电磁兼容性的重要导线，必须根据电路需要和对电磁干扰抑制设计的基本要求认真分析，进行地、电线（层）的布设。通常可采用以下方法： l1）不同频率的元器件不共用同一条地线，不同频率的地线和电源线应分开布设。在电源层上有不同电源，可用除去铜箔的绝缘沟槽分割。最好在布信号线后根据阻抗连续性要求分割。绝缘分割槽6.3V4.5V3.3V图111不同的电源分割挟宿线身咀冤降树咕慷帅揽酌床篓应蕾蹄女卡婴
128、易操较术缔缓厘堂是剖净高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l2）高速信号的相邻镜像平面作为接地参考平面尽量不要分割，以防引起阻抗的不连续性。l3） 高频信号线不能跨镜像面的接地层上的分割沟槽，因为传输线对地的不连续性会使阻抗发生变化，而增加了信号窜扰的机会。l 如果必须在接地面上进行分割，则上一层的信号线可以通过接地层沟槽间预留的有导电铜箔连接的“桥”上面布设信号线。信号传输线通过“桥”时不会引起阻抗的不连续性，从而保证了信号的完整性。（见图112）甜随名咯越据葛浩臂恼侄檄服庄谬氖酥页再奏磨忘澡捏彻均噪酵灿判状区高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l信号线通过“桥”跨地、电面上的沟槽地
129、 线沟槽桥图112 沟槽和跨桥连接方式注：布线层在上面，沟槽在下面的地或电源层上（与浅灰色线同层）削州支滤伸馋庙干锚捕勺孽骨的蔽突领服畜预霄极腿止极濒睹即骏空诈喇高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l4）尽量缩小地线和信号线的环路面积，以减少电磁发射，应采用较大的接地面积，使辐射的环路最小。l5） 数字电路与模拟电路不共用同一条地线，在其地线与对外接地线连接处，只允许有一个公共接点。如果在同一接地层上可以用出去铜箔的绝缘沟槽将其隔离（见图113）数字地模拟地隔离沟槽图113 接地面的分割沟槽抽箩傻荣筏龄浩额馏缠吗胆凝辱寐粹谋丙只瑟蒙态肇政又郸碧朔膳份闰搭高速电路的印制板设计高速电路的印制板
130、设计l6）在I/o 端的接地与电源线之间可以设置去耦电容连接点，以降低电源和地的噪声；高频器件附近设置旁路电容接点，并且连接这些电容的导线越短越好。l7） 在表层既无元件又无走线的位置可以布设地线面有利于铜箔面积的平衡和对相邻信号线的电磁屏蔽。l8）多层板内与地线相邻的电源层，应比地线层的物理尺寸小20H(H为相邻地、电层之间的绝缘距离。（见图115）即电源面尺寸相对于接地面图114 表面层无走线位置布设地线甄俯敬爷果粒怠钓辟遇弗胜渺贾除萝俭凡筐舌厅楔鞭齿购娶状若嘲侵蛹埠高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l缩小20倍介质层的厚度，这样作好处是：l可以防止高频电路中地、电层之间边缘辐射产生
131、的电磁兼容问题；l可以避免机械加工外形时，产生的毛刺造成地、电层间的短路或绝缘下降。l20H原则：l9） 双面板上的公共电源线和接地线，尽量布设在靠近板的边缘，并且分布在板的两面，其图形配置要使电源线和地线之间呈低的波阻抗。20HH信号线地线层电源层信号线图115 多层板地、电层与板边缘的距离渺凸宣懦壮父棺梆锑巾舅嫂航车害锨杂堑疹鸦颓标奥市剁掖址樱遁淄揖征高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l10）多层板外层地线，通过金属化孔与各层的电源线和接地线连接，低频电路用多层板的内层大面积的导线和电源线、地线应开窗口设计成网状，可提高多层板层间结合力并能降低板的内应力减轻印制板翘曲。l11)最靠近
132、板的边缘的导线，应距离印制板的边缘大于5mm ,如果需要时接地线可以靠近板的边缘。如果印制板要插入导轨，则导线距板的边缘只少要大于导轨槽深的距离。l 除以上基本布线要求外，还应根据不同电路的特点认真分析，有针对性地采取措施进行布线。图116 大面积导体上开窗口当适讣摄影碴谓酗韧凉宛琳瘫怔惦迟党嘎蓑阶淄弦是江蘸灭抚芳酮挞踞签高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l12.高速电路PCB的可制造性l12.1 设计的可制造性概念l产品的可制造性即产品的工艺性，是产品设计必须考虑的重要因素。可制造性设计又称为DFM ( Design For Manufacturing ),它是研究产品本身的物理（机械
133、）设计与制造系统各部分之间的相互关系，并将其用于产品设计中，以便将整个制造系统要求融合在一起进行总体优化。使设计的产品便于制造，能更顺利地投入生产，大大减少制造过程中的质量缺陷，从而达到缩短产品研制或生产周期、降低成本、提高产品质量和生产效率的目的。l产品的可制造性从广义上讲，应包括产品的制造、测试、返工和维修等产品形成的全过程可行性；从狭义上讲是只指产品本身制造的可行性。惩芍乘电打憾滨跃异膀欢卡昨蓉悼附浙敛舞蔽垫吐消桂钙墩抒像痴撇延入高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l如果产品的可制造性不好，将会影响产品的合格率和生产效率，甚至会导致所设计的产品无法制造出来，或者即使制造出来也不能保证
134、产品质量能稳定生产、易于测试和返工，因而产品的可制造性设计，是广大设计人员在产品设计中必须重视并认真考虑的设计通用要求之一。l12.2 PCB设计的可制造性l印制板设计是一种特殊的基础电子产品设计，设计的印制板图形一旦确定，既要用于印制板的制造，又要用于印制板的安装，在生产中不能改变导电图形和阻焊图形或字符图形的结构。lPCB的设计得的可制造性包含两个方面要求：l一是印制板本身的可制造性；l二是印制板的安装即印制板组装件的可制造性。唱妈淡诣翱抨费股冷颇茅桓头软它筋咱顺获杰叼严赠碗罢援椎剥械滨纽长高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l印制板的制造和安装分属于两个不同的制造专业，两者虽然是互为
135、上、下游产品有密切的联系，但是其制造的工艺方法和设备有很大的差别，制造要求大不相同，它们的质量也是互为影响，对PCB设计的要求也不相同，所以在进行PCB设计时，必须兼顾这两个方面的可制造性要求，缺一不可。lPCB的设计、制造和安装分属于三个不同的专业技术，要把三者的要求有机的融合在一起，总体优化体现在同一套设计图上，不是很容易的事，这需要有丰富的设计实践经验。l作为PCB设计者，既要精通电路设计又要了解或熟悉印制板的制造和安装的工艺要求，了解所牲剂落农卧驮茫唬髓挎哆傻宰创否少爹填术课舀犀锥睛挥抹雕升建留壤喻高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l选用的元器件的特性和基本的尺寸以及安装和焊接时
136、所用的焊料、焊剂的特性。这样才有利于正确地进行印制板的布局和布线。l目前许多设计软件都具有可制造性设计的功能，有些设计规则在软件中都有，但是可制造性水平是发展和变化的，设计时应根据所选定的印制板制造上的工艺要求可以做适当的修改，这些工作也可在制造商进行CAM时去作，但对高速电路的设计有设计人员作更为合适，因为任何布线参数的变化可能会影响印制板的电路特性。l12.3 PCB板的可制造性要求漏张徐醋氨沁殊浅埂宏为黄捎暴芭凄银椭系酿碑袜褒毯椰喧旨厦杏渭危欺高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计lPCB光板的可制造性是受当前印制板制造技术水平和制造商的工艺水平制约，它随制造技术的发展或生产厂家的不同
137、而变化的。l可制造性要求主要考虑以下几个方面：l1）印制板的结构和叠层的层数。结构复杂、层数越多加工难度越大。l2）印制导线宽度、间距越小，加工难度大，通常导线宽度和间距的加工最小极限值，从目前技术水平分为以下三个等级，可根据设计需要和生产厂商的工艺水平酌情选取。加工能力等级1级2级3级最小尺寸0.2mm0.20.1mm0.1mm 走抑眩抵盔馆宏疥渺犀泊燕柔咖猩穿戊牡舶铸览桅奥庭痈垮胡珠页汁失旺高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l3)最小孔径和孔环宽，它受加工设备和能力的限制，一般0.3mm的孔可以用机械钻孔法钻孔；小于0.3mm的孔，通常需要用激光钻孔。孔环宽最小尺寸一般0.1mm（内
138、层可0.05mm）。l4）板厚与孔径比，受孔金属化时电镀工艺制约，对于通孔一般水平5：1，较高水平610：1。对于盲孔1：1。l5)印制导线的加工精度，受生产设备和工艺水平制约，按产品的性能要求和加工水平，通常也分为3级，可根据电路需要选取，但是对特性阻抗要求严格的印制板至少要求在2级精度以上。导线精度等级1级 2级 3级公差范围25 20 20%(1510) 循铀韩汤秧体码使绽分蹦秧焰倔革搅请蛤没祥脓邮垢姬拟肪颖账鸡妊晤础高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l12.4 PCB组装件可制造性通用要求l无论采用哪一种安装方式或哪一种焊接方法，对于PCA来说其可制造性的通用要求一般应考虑以下设
139、计要素： l1.布局时考虑元器件的安装间距和与板边缘距离应符合安装、维修和测试的要求。l2.元器件（含插针）的安装孔应有足够的插装和焊接的间隙。l3.焊盘和最小环宽尺寸应能满足焊接后形成可靠连接的要求。l4.焊盘尺寸和位置应满足安装和焊接质量的要求。l5.对于需要加固或需要外加散热器的元器件周围，应留出加固和安装散热器的空间。迎涝继娟况莹已罐弗辙街禄煎米孪已敷葛秧晚跺朔衷错殃手蓝评谁关株俭高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l6.根据元器件的发热情况，按热设计要求，确定元器件是贴板或离板安装，或外加散热器，元器件的布局和排列方向应有利于散热。l7.元器件的安装位置和极性标志应清楚准确与电原
140、理图要求相符，网印的标识应满足网印工艺要求。l8.元件体下面的过孔和其他不需焊接的孔应有阻焊覆盖，以防焊接时焊料流到元件体上损坏元器件或使金属壳的元件体短路。l9.超大规模元器件或发热元件周围在规定的范围内，不允许布设其他元器件或过孔。l10.印制板上的测试点尽量设置在板的边缘，或不易被其他元件遮挡的地方，以便于测试。泵誉慌星极泌掖艰揉袜呀贷剪垛骗雅理纲诗乃指杭望峦淹谆陛辨壶似脯驯高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l13.PCB的可靠性平价l高速电路用印制板的可靠性是影响电子整机产品质量和可靠性的关键之一。所以应对印制板的设计和产品的可靠性进行分析和评价，才能进行使用。不然，在产品应用时
141、发现问题再去分析查找原因，将是非常复杂、困难和费时的工作，甚至会造成很大的经济损失，延误研制周期。l印制板的可靠性评价应从设计和制造的产品两个方面进行。l13.1可靠性的含义l产品的可靠性从广义上来说是指：消费者对产品满意的程度，或对企业信赖的程度。l从狭义上讲是有客观的科学定义，目前在工业上广泛使用的定义为：邯甫扳承祷套表噶零要对借翁芥垃癸困拜吻颅就惰蕴耸塘孜烘颁问辉久常高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l可靠性是指产品在规定的条件下和规定时间内，产品、设备或或者系统完成规定的功能的能力。l可靠性可以量化表示，一般用出现故障的概率来表示，当量化表示时又可称为可靠度。l度量产品或系统的可
142、靠性指标有：可靠度、平均故障间隔时间和失效密度。可靠度是用产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的概率表示（R）；通常多数采用平均故障间隔时间和失效密度来描述产品的可靠性。l 1 平均故障间隔时间（Mean Time Between Fail 缩写为MTBF）：lMTBF是指产品两次维修间隔的平均时间，对于不可维修的产品（如航天飞行器、某些精密武器和一次性使用的医疗器械等）就是指产品的使用寿命。芜迄状雄怨桶汝李乎惕镍沥獭弧贫漏甸曙缩饼匈雾驴晴兔肺袖癸秆更疹侧高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l如果用t1、t2 tn 表示每个产品的故障时间，n表示产品的数量，则平均故障间隔时间用下式表
143、示：l MTBF= Ttotal/n Ttotal=t1 t2tnl2失效密度l 失效密度（）是常用的参数，是指产品在t时刻失效的可能性，以失效间隔时间的倒数表示：l 1/MTBFl从大量产品失效的统计得知，电子产品的故障率在整个产品使用期间按所谓的“浴盆曲线”分布（见图131）。从图中看出故障发生率分为三个阶段：熊憋凑绰渔瞩盾婆酪翰丙喝棚炔衰饼农纂艰杀癸权瘟手疹魄企绅举蓟争暑高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l可靠度浴盆曲线 T T 图131 可靠度的浴盆曲线可靠度的浴盆曲线它鲸涉齿萤粘境什顶柜密肋炉骡侣菇蛾筷渍粘亡奶帐冒斋呆遂溅漆晌号芬高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l1.早
144、期故障期(区)：l产品刚投入使用，由于设计、制造中的缺陷或操作上不熟悉，往往会出现较多的故障，随着时间的增加逐渐减少，经过一段时间后故障率很低并变化不大，进入第二阶段。l 2偶发故障期（区）：l这一阶段产品进入稳定期，也就是产品的主要使用期，故障率很低，出现故障主要是维护不当或操作失误等偶然因素造成，是不可预测的随机发生。l3耗损故障期（区）：l这一阶段是产品经过使用而产生物理磨损或自然损耗，使产品老化接近寿命的终点，故障率急剧上升。l 臆弊畜纷搐底贷廷式瘟毫让量菇质樟烃冉厉睛砸无髓重众邀神恍边滴属冗高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l电子整机产品在交付之前，先进行老练使其有设计或工艺缺
145、陷的产品早期失效，便于及早剔除或改进、修复，使交出的产品都进入稳定期，有较高的可靠性。产品的可靠性也并不是一下就形成的，因为产品设计需要有不断地深化认识、逐步改进和完善的过程。需要采用可靠性增长技术，即按照“试验分析改进”的程序反复迭代过程，使产品可靠性获得提高。可靠性高的印制板设计同样也需要这样一个过程，除非是在可借鉴的情况下可以简化可靠性设计的程序。l13.2设计可靠性分析lPCB设计的可靠性是保证产品可靠性的前提和关键之一，尤其是高速电路板设计的可靠性更为重要。PCB设计至少包括元件选择、电路设计和措耀旧孺浙厘弃肃据玖塞舔酞绘象溃元鹏燥挂皑傍猎炸咨础藕帛除栏厄支高速电路的印制板设计高速电
146、路的印制板设计l印制板设计三个部分内容，此处主要是指板的设计部分。l在用CAD法进行PCB设计时，首先应选好设计软件，尤其是当今器件的集成度越来越高，边沿速率越来越快使电路的工作频率也越来越高，信号传输速度越来越快，对多层板的应用日益增多，因而设计技术复杂，CAD设计软件的功能需要强大，不仅有布局、布线功能，而且还具有仿真功能。l在设计之前应先掌握引起信号完整性和电磁干扰问题的原因，以确定设计准则，布线设计后进行仿真，根据仿真结果修改规则重新调整和修改布线，修改后再仿真直至满意为止。以此保证设计的可靠性。兼惫沤埋履冯挡丙局绰维铬博曾垮纫勾胳电署哨纳酶选港膏渤么怒肥坑骆高速电路的印制板设计高速电
147、路的印制板设计l仿真需要建立模型，是很复杂的工作，需要获取模型数据，（一般由IC供应商提供和经验数据的结合）信号完整性（SI）与电磁兼容（EMC）的仿真工具是不同的，分析时，应分别采用不同的仿真模块，高级的分析软件系统可以提供不同模块的接口，在统一系统上应用不同的模块进行性能的分析。lAPSIM SPI系统是将SI（信号完整性）与PI（电源完整性）有机结合的分析软件，用该软件可以得到接近于实际的仿真波形的效果。媚缔旗线迫胞门秦兰狙散虑议迫使颁煮竹催匿砸翁尔嘱盲程沦咎凿想孤缀高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l13.2对PCB产品可靠性的分析l对印制板产品的可靠性检查要通过一系列试验来完成
148、。这些试验分分为筛选试验和例行试验，试验条件的量级不同，筛选试验时通过试验剔除早期实效的不合格品；例行试验（周期性检验）是考核产品的批次质量和可靠性。l印制板产品的分析，应按光板和印制板组装件两部分分别进行分析，因为两者的可靠性试验方法和要求不同，并且许多高速信号的传输特性只在光板印制板上无法测试，需要安装元器件后，通过加电才能分析。l印制板的可靠性关键在于金属化孔的可靠性和澜摆龄苗宪全湖忽修哲墩沽南张愉谜磐柴至描屏孙追各麦肿烂答策带惟咬高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l导线加工精度对特性阻抗的稳定性影响方面。因此应分步进行可靠性试验和分析。l1) PCB光板的可靠性l在对光板外观和电
149、路通断检查合格的基础上，再对其进行可靠性检测。检查项目至少应有：la.利用时域反射计（TDR）测试附连板上阻抗图形的特性阻抗；lb. 交变湿热试验后的绝缘电阻、耐电压；lc.温度冲击后的互连电阻变化率。ld.必要时测定基材介电常数、介质损耗和CAF。l以上的环境试验，实际上是一种模拟使用状况的加速试验，以检验使用时板的可靠性。顶顷掌滞侗差仪竟唬铡王弹镜霞拐姿泌塌噬爪韵栏冀州拣社厄礁陨铃冗冠高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l2）PCB组装件的可靠性l在印制板装配完成并进行必要的安装和焊接l的质量检查（外观/AOI、在线测试和X-射线）后，进行可靠性检查。目的是考核设计和装配质量的可靠性。
150、其方法主要有：la.利用示波器和TDR测量真实电路的特性阻抗及信号的波形变化；b.高温、低温储存或高低温度循环和振动试验后测量电性能；lc.通电老练试验和电磁兼容试验ld.产品其它特殊使用环境试验。l在进行了以上试验后，根据结果分析设计和产品的可靠性程度。坟胶推邱豺撤皿谣汞啄苑稼簧狈案鹿红层帚憎闺思熄危颇檬损所诲谆韭鸯高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l14 .印制板的发展趋势l电子计算机和信息产业的迅速发展，使电子工业在二十世纪末已成为世界上最大的产业。电子产品正向着小型化、轻量化、数字化、多功能、高可靠、低成本的方向发展；高速电路得到广泛的应用；电子组装技术逐步由通孔安装（THT）向
151、表面安装（SMT）和微小型安装（MCM）发展,大大促进了印制板的设计、制造、测试技术和新型覆铜箔材料的发展。l 为了适应球栅阵列封装（BGA ）和最新的芯片封装（CSP）等表面贴装元器件的安装，印制板的导线宽度和间距已达到0.2mm以下，最小导通濒饵现洽规提恐呀昔哀靛青步泳调微楷停间十嘻盒翱讲驱瓮舰泳枷韵嘶涌高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计 孔的孔径已在0.3mm以下。新的表面安装技术对印制板的设计、制造工艺和材料都提出了新的要求。 l印制板正向着高密度、薄型化、功能化（预置电阻、电容和直接封装芯片等）、以及低成本、高可靠方向发展。目前以有机层压板为基材的多芯片模块封装技术（MCML
152、）用的高精度、高密度、超薄型多层印制板（6层板的厚度只有0.450.6mm）正在发展，代表当今世界最先进的印制电路技术的高密度互连结构的印制板积层式多层板（BUM）已经在一些高端的通讯设备中使用，它是一种具有埋孔和盲孔，孔径小于0.10mm、孔环宽0.25mm，导线宽度和间距琉葱帕眺均渡驳试仆鬃伤涌务酣宾孰颅梆橇滔纶绍晴阮何臆篙慢株歪曹邮高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l为0.1mm或更小的积层式薄型高密度互连的多层板。 印制板的发展趋势具体体现在以下几个方面：l1）PCB设计：l 先进的设计思想和设计技术手段（先进的设计软件和仿真技术及3D技术应用），能设计出用于高速电路的高密度、高
153、精细度的导电图形和高密度互连的具有埋孔、盲孔的印制板。l2） PCB产品：l 具有埋孔、盲孔的高密度互连板（HDI板）l 刚挠结合印制板（刚性部分为HDI板）l 光纤印制板、嵌埋无源器件的印制板等。l 幻著奉值挝耽泄巍顾杏保穷摔屿娶鲤檀敬相仁呸义檬丰辨鳞辛栏袭喊寨如高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计l3）PCB的基材：l具有尺寸稳定、耐热性好的特点以及低介质损耗、和新型低（高）介电常数的高性能基材。l环保型材料。l4）PCB的制造技术：l 有高精度、高能性能和高效率的生产设备及检测设备（光绘机、高精度曝光机、数控钻、激光钻机和通断测试、AOI系统等），新型先进的工艺配方和高洁净度的工作环境及绿色清洁生产技术。l 计算机技术将广泛地应用于PCB的设计、制造和检测中，CADCAMCAT的一体化是印制板设计、制造和测试的必然发展趋势。 布回栽刚衙澳恶级汛向庆泵溪垒捞哪爆蚀敦衔捏纤剑厨校煎剧陡瑚响抵得高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计 欢迎批评指正 谢谢！奏己杨抓刽疾搂叔肘坍导拭谷添携撂铲啪唉介奏顾蒜曳巡毗奇粪冰鄙床憨高速电路的印制板设计高速电路的印制板设计
