第1节- PCB设计:堆叠gydF4y2Ba
这是第一部分gydF4y2Ba在返校系列PCB设计师和那些可能想知道更多关于它。gydF4y2Ba
内容gydF4y2Ba
PCB分层盘旋飞行gydF4y2Ba
要了解印刷电路板的第一件事是堆叠。叠加是由导体和介电材料的交替层构成的。大多数多氯联苯依赖介电材料，由玻璃丝编织成树脂材料。玻璃树脂的绝缘性能很像用于家庭绝缘的玻璃纤维。虽然家用绝缘材料使用纤维之间的空气，但堆叠层使用特定类型的树脂和不同成分的玻璃和其他材料，如芳纶纸。gydF4y2Ba
正如服装行业用不同的方式编织棉花或合成材料一样，PCB行业也是如此。树脂的性质和编织方法被分解成所谓的gydF4y2Ba削减表gydF4y2BaIPC。(1)他们有两个与刚性堆砌材料相关的主要文件;IPC-4101适用于典型材料，IPC-4103适用于高速/高频材料。柔性材料在IPC-4102中分类，高密度互连材料在IPC-4104中覆盖。gydF4y2Ba
标出这些材料是制造图纸注释的一部分。最著名的PCB材料叫做gydF4y2BaFR4gydF4y2Ba．如果你想要有一个清晰的注释，避免像这样的商业术语，而坚持像这样的具体术语。层压板和预浸料应按照ipc-4101/126的要求编织电子玻璃/环氧树脂。详见叠加图。gydF4y2Ba
用这种方法建立一套介电材料，包括最高工作温度和热膨胀系数等因素。gydF4y2Ba
图1。PCB材料的基本细节被分类在各种IPC斜线表中。gydF4y2Ba
单独列出这些属性更像是一件让人感觉良好的事情。材料必须符合减少有害物质(RoHS)的规定，否则就不能。斜线床单盖住了。gydF4y2Ba
这句话来自于做国防项目。在参考设计或全球采购板的另一个宇宙中，“或等同”的词将跟随斜杠表的名称。在这一点上，拼写出属性就变得有用了，尤其是TgydF4y2BaggydF4y2Ba和RoHS要求。gydF4y2Ba
其他国家的Fab工厂将使用当地采购的类似材料，但可能不满足无铅加工的高温要求，或可能含有欧洲禁止大规模生产的溴化物。堆叠过程将在图表中进一步描述，详细说明所有介质、铜、掩焊层的厚度，甚至必要时还包括油墨的厚度。gydF4y2Ba
层压板材料有两种基本形式。核心材料是一个完全成型的薄板，在两层铜之间夹着一层固化的电介质。预浸料基本上是一块铜，上面有一层未固化的树脂/纤维，有点像胶水。一个gydF4y2BaPCB层叠gydF4y2Ba是围绕一个核心建立的预浸料层添加。gydF4y2Ba
较高的层数堆叠可能有多个芯，用于组合它们的预浸层。变化几乎是无限的。猜测你的供应商将用于24层板的确切材料铺层就像中彩票一样。即使是一块八层板也可以有一千种不同的堆放方式。任何超过两层的东西都意味着我将遵从供应商的实际材料。gydF4y2Ba
当涉及到柔性印刷电路时，有一系列的可能性在发挥作用。除了聚酰亚胺基材和铜外，还指定了额外的铜镀层。从那里，粘合剂和覆盖物被添加。在组件和边缘连接器驻留的地方，组件下方有额外的粘合剂和加强筋，以及组件侧的焊锡掩膜和油墨。gydF4y2Ba
柔性和刚性柔性的区别在于，不同位置的堆叠通常是不同的。所有这些段都应该在fab图纸上指定，并为每个区域使用单独的堆叠图。它也可以用表格的形式处理。根据柔性印刷电路的性质，至少会有两个区域，通常更多。我们将在另一章讨论这些属性以及弯曲区域和其他关于弯曲的设计规则。gydF4y2Ba
单层板gydF4y2Ba
区分堆叠的主要因素是铜的层数。虽然每个PCB都有顶部和底部，但仍有许多PCB被认为是一层。所有的电路都位于主侧。（2）gydF4y2Ba
在单层板上，交叉的迹通过一个电阻器来处理，而另一个迹则在电阻器的衬垫之间交叉。另一个选择是绕远路或创造性地安排位置。单层板必然是简单的电路。许多制造商在他们的车库里制造这种类型的PCB。单层柔性电缆通常用作定制扁平电缆。gydF4y2Ba
堆叠图将显示铜的总厚度和“重量”。这是印刷电路的一个特性，我们把铜的厚度称为重量。如果我们取一盎司铜，把它压平到能覆盖一平方英尺的地方，那么铜的厚度就会是0.0014英寸。那是一盎司铜。gydF4y2Ba
铜的重量可以少也可以多，所以我们可以以一盎司或多盎司的分数工作，以获得更高的电流容量。请注意，更细的线将需要更薄的铜可生产。传统的内层用半盎司铜，但细线蚀刻用的铜要少一些。外层一盎司是正常的，但他们开始半盎司装盘。gydF4y2Ba
当晶圆厂在外层添加电镀时，他们也在孔的表面电镀。在蚀刻掉外层的电路图案之前，他们先进行这种拼版。这就是为什么外层会比内层有更大的最小痕迹宽度和气隙。通孔是PCB结构的重要组成部分，将在另一章中讨论。在这里介绍了它们，所以我们可以继续讨论多层板。gydF4y2Ba
有多层堆叠的PC板呢?gydF4y2Ba
两层板的两面都蚀刻有电路图案。这使得处理交叉信号更加容易。这也是我们通常考虑的制造使用通孔和更大的镀通孔安装组件的起点。gydF4y2Ba
通过仔细的放置和布线，它可以支持控制阻抗的区域。在这种情况下，PCB的二次面主要是一个地平面，其中混合了一些短迹或局部功率平面。这个想法是在任何高速或高频线路下保持一个地平面。gydF4y2Ba
图2。图片来源:作者-早期版本的Chromecast，我的工作是减少层数从8到6。这是一次完全的重来，但产品的销售保证了投资。gydF4y2Ba
当密度增加时，古老的四层板开始发挥作用。典型的四层板厚度为0.062英寸，第2层和第3层之间的核心相对较厚。在许多情况下，第二层是一个完整的地平面，第三层是一个动力平面或平面和信号的混合。分配一些接地平面给第三层的原因是如果在第四层上有任何控制阻抗。gydF4y2Ba
研究生院区gydF4y2Ba
设计师使用超过四层的主要原因与电路密度有关。有些组件包需要更多的层才能成功地展开芯片。有些设备需要更多的功率域层，甚至相同电压的冗余层。优化层数从集成级别最高的设备开始。隔离噪声痕迹和保护受害者痕迹需要更多的层来避免串扰。gydF4y2Ba
正如我提到的，潜在的堆积数量是无穷无尽的。在携带大电流的层上使用附加厚度的铜可以改变。好的堆叠的标志是平衡。从中央磁芯电介质层开始，这些层应该是一个从中心向上和中心向下工作的镜像。gydF4y2Ba
因此，所有多层刚性板的层数都是偶数。在PCB堆叠中可以有多个核心，每个核心在两面都有金属。当添加预浸料层时，它们总是均匀分布在芯的两侧，每层预浸料添加一层铜。如果供应商试图增加一层而另一层没有得到，堆叠将不平衡和容易翘曲。gydF4y2Ba
图3。这被称为3-N-3堆叠，表示三个连续的层压循环和N层数的初始层压。在本例中，N = 4。覆膜需要时间，需要使用印刷机，这是一种昂贵的设备。通孔板使用一个分层循环，而HDI板将为每层微孔使用额外的循环。这是一个需要付出代价的布局优势。gydF4y2Ba
捕获所有这些数据可能是繁琐的，特别是当您将数据从一个度量单位转换为另一个度量单位时。除了堆叠，还有线路宽度和空气间隙的控制阻抗要求。减少潜在错误的一种方法是要求供应商将堆叠作为IPC-2581数据共享。我不了解所有的ECAD工具，但我知道的那些工具可以无缝导入数据。在任何情况下，与供应商合作。不要在家里尝试这个!gydF4y2Ba
同时，它是常见的gydF4y2Barigid-flex层叠gydF4y2Ba几何上使用从一层到三层的柔性材料作为核心。刚性层是建立在上面和下面的弹性层在同等的措施。三层柔性材料工作良好，因为柔性电路可以有痕迹在内层与网格的地面在外层两层。这三层将从刚性部分突出，另一个刚性部分添加到突出的末端。当柔性比EMI/EMC更重要时，单层柔性材料是另一种可能。稍后我们将更详细地探讨柔性印刷电路。gydF4y2Ba
(1)什么gydF4y2BaIPCgydF4y2Ba的意思吗?它曾经代表印刷电路协会，但他们在保留缩写的同时扩大了他们的范围。IPC是一个制定和记录行业标准的贸易组织。在众多出版物中很难找到某一特定主题的相关信息。我将参考其中一些文件，同时将知识提炼为可管理的形式。gydF4y2Ba
我们过去常称有组件的一面为顶面。一级和二级取代了顶部和底部。主要是指拥有大部分或所有成分的一方。次要表示组件较少或没有组件。主面在产品中并不总是朝上的。方向通常是由物理设计团队与板的轮廓和互连一起定义的。gydF4y2Ba
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