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。堆叠是由导体和介电材料的交替层构成的。大多数pcb依赖于介电材料，由编织成树脂材料的玻璃股组成。玻璃树脂具有绝缘性能，很像用于家庭绝缘的玻璃纤维。虽然家庭绝缘材料在纤维之间使用空气，但堆叠使用某些类型的树脂和不同成分的玻璃和芳纶纸等其他材料。gydF4y2Ba
就像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)有两份与刚性堆垛材料有关的主要文件;IPC-4101用于典型材料，IPC-4103用于高速/高频材料。柔性材料被列入IPC-4102，高密度互连材料被列入IPC-4104。gydF4y2Ba
标注这些材料是制作图纸说明的一部分。最著名的PCB材料叫做gydF4y2BaFR4gydF4y2Ba．如果你想要有一个清晰的记录，避免这样的商业术语，坚持这样的特定术语。层压和预浸料应按照ipc-4101/126的要求编织电子玻璃/环氧树脂。详情见堆叠图。gydF4y2Ba
以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斜杠表中。gydF4y2Ba
单独指出这些属性更能让人感觉良好。材料将满足减少有害物质(RoHS)规则或不满足。斜杠上已经盖好了。gydF4y2Ba
这句话来自于国防项目。在参考设计或全球采购板的另一个宇宙中，“或等效”一词将跟随斜杠表的名称。这时，拼写属性(尤其是T)就变得很有用了gydF4y2BaggydF4y2Ba符合RoHS要求。gydF4y2Ba
其他国家的晶圆厂将使用当地采购的类似材料，但可能无法满足无铅加工的高温要求，或者可能含有欧洲禁止大规模生产的溴化物。堆叠将在一个图表中进一步描述，详细说明所有介质、铜、阻焊层的厚度，必要时甚至墨水的厚度。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片，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是建立在一个核心，其中预浸料层被添加。gydF4y2Ba
较高的层数堆叠可能有多个核，使用预浸料层来组合它们。变化几乎是无限的。猜测您的供应商将用于24层板的确切材料层叠就像中彩票一样。即使是八层板也可以用一千种不同的方式堆叠起来。任何超过两层的东西都意味着我将在实际材料方面服从供应商。gydF4y2Ba
说到柔性印刷电路，一大堆可能性都在发挥作用。除了聚酰亚胺基材和铜外，还有指定的附加铜镀层。从那里，粘合剂和覆盖物被添加。在组件和边缘连接器所在的地方，组件下面还有更多的粘合剂和加强筋，以及组件一侧的阻焊板和墨水。gydF4y2Ba
挠性和刚性挠性的区别在于，从一个位置到另一个位置的堆栈通常是不同的。所有这些分段都应在fab图纸上指定，并且每个区域都应使用单独的堆叠图。也可以用表格的形式来处理。根据柔性印刷电路的性质，至少会有两个区域，而且往往更多。我们将在另一章中讨论这些属性以及弯曲区域和其他弯曲的设计规则。gydF4y2Ba
单层单板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
在单层电路板上，交叉的迹线通过一个电阻处理，而另一个迹线在电阻的衬垫之间交叉。另一个选择是绕远路，或者在位置上有创意。单层电路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体厚度和“重量”。这是印刷电路的一个特点，我们把铜的厚度作为重量。如果我们拿一盎司铜，把它擀平，直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
铜的重量可以更少或更多，所以我们可以在一盎司或多盎司的分数中工作，以获得更高的电流容量。请注意，更细的线将需要更薄的铜才能生产。半盎司铜通常用于内层，但用于细线蚀刻则较少。外层一盎司是正常的，但他们从半盎司开始装盘。gydF4y2Ba
当工厂在外层添加电镀时，他们也在电镀孔的表面。在蚀刻掉外层的电路图案之前，他们先做这个电镀。这就是为什么外层将有一个更大的最小痕迹宽度和气隙比内层。过孔是PCB结构的重要组成部分，将在另一章中介绍。这里介绍了它们，这样我们就可以继续讲多层板了。gydF4y2Ba
有多层堆叠的PC板呢?gydF4y2Ba
一个两层板将有一个电路图案蚀刻在两面。这使得处理交叉信号更加容易。这也是我们通常考虑使用通孔和更大的镀通孔来安装组件的制造的起点。gydF4y2Ba
通过仔细的放置和布线，可以支持可控阻抗区域。在这种情况下，PCB的二次面大多是一个接地平面，其中混合了一些短走线或局部功率平面。这个想法是在任何高速或高频线下保持一个地平面。gydF4y2Ba
图2。图片来源:作者- Chromecast的早期版本，我的工作是将层数从8层减少到6层。这完全是从头来过，但产品的销售证明投资是值得的。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层之间的芯相对较厚。在许多情况下，第二层是一个完整的接地平面，第三层是一个功率平面或平面和信号的混合物。将一些接地平面分配给第三层的原因是如果在第四层上使用了任何控制阻抗。gydF4y2Ba
研究生区gydF4y2Ba
设计人员最终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。一些设备将需要更多的层来获得额外的功率域，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，潜在堆积的数量是无穷无尽的。铜可以随携带大电流层上使用的额外厚度而变化。好的堆叠的标志是平衡。从中央核心电介质层开始，这些层应该是一个镜像，从中心向上和中心向下工作。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，每个核心的两侧都有金属。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。如果供应商试图在另一方没有得到的情况下增加一层，堆叠将不平衡，容易翘曲。gydF4y2Ba
图3。这将被称为3-N-3堆叠，以表示三个连续的分层循环和初始分层的N层数。在本例中，N = 4。覆膜需要时间和使用的压力机，这是一个昂贵的设备。通孔板使用一个分层循环，而HDI板将为每层微孔使用一个额外的循环。这种布局优势是有代价的。gydF4y2Ba
捕获所有这些数据可能很乏味，特别是当您将数据从一个度量单位转换到另一个度量单位时。除了堆叠之外，还有线宽和气隙的问题，以控制阻抗要求。减少潜在错误的一种方法是要求供应商将堆栈作为IPC-2581数据共享。我不知道所有的ECAD工具，但我知道的那些可以无缝导入数据。在任何情况下，都要与供应商合作。不要在家里尝试!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。刚性层在弹性层的上面和下面建立等量。三层挠性材料工作得很好，因为挠性电路可以在内层有痕迹，外层两层有地面网格。这三层将从刚性部分突出，另一个刚性部分增加到突出的末端。当柔韧性比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) What doesgydF4y2BaIPCgydF4y2Ba的意思吗?它曾经代表印刷电路协会，但他们扩大了范围，同时保留了首字母缩写。IPC是一个制定和记录行业标准的行业组织。在众多出版物中很难找到特定主题的相关信息。我将参考其中一些文件，同时将知识提炼成可管理的形式。gydF4y2Ba
我们过去常把有元件的那一面叫做顶面。一级和二级取代了顶部和底部。一手是指拥有大部分或全部成分的一方。“次要”表示组件较少或没有。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定义的，以及板的轮廓和互连。gydF4y2Ba
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