確保信號(hào)完整性的PCB板設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

信號(hào)完整性(SI)問題解決得越早,設(shè)計(jì)的效率就越高,從而可避免在電路板設(shè)計(jì)完成之后才增加端接元器件.隨著IC輸出開關(guān)速度的提高,不管信號(hào)周期如何,幾乎所有設(shè)計(jì)都遇到了信號(hào)完整性問題.即使過去沒有遇到SI問題,但是隨著電路工作頻率的提高,一定會(huì)遇到信號(hào)完整性的問題.SI和EMC在PCB布線之前要進(jìn)行仿真和計(jì)算,然后,PCB板設(shè)計(jì)就可以遵循一系列非常嚴(yán)格的設(shè)計(jì)規(guī)則,在有疑問的地方,可以增加端接元器件,從而獲得盡可能多的SI安全裕量.電源完整性(PI)與信號(hào)完整性(SI)是密切關(guān)聯(lián)的,電源完整性直接影響終PCB板的信號(hào)完整性.而且很多情況下,影響信號(hào)畸變的主要原因是電源系統(tǒng).EMC設(shè)計(jì)目前主要采用設(shè)計(jì)規(guī)則檢查方式,很重要的一點(diǎn),就是企業(yè)逐步建立和完善適合企業(yè)特定領(lǐng)域產(chǎn)品的設(shè)計(jì)規(guī)范,形成一整套的EMC設(shè)計(jì)規(guī)則集.這些在國(guó)外的大公司非常普及,如三星和SONY.這些規(guī)則由人或者EDA軟件來檢查核對(duì).

PCB多層板和堆疊規(guī)則

1、每個(gè)PCB都需要良好的基礎(chǔ)：組裝說明

PCB的基礎(chǔ)方面包括介電材料，銅和走線尺寸以及機(jī)械層或尺寸層。用作電介質(zhì)的材料為PCB提供了兩個(gè)基本功能。當(dāng)我們構(gòu)建能夠處理高速信號(hào)的復(fù)雜PCB時(shí)，介電材料會(huì)隔離在PCB相鄰層上發(fā)現(xiàn)的信號(hào)。PCB的穩(wěn)定性取決于整個(gè)平面上電介質(zhì)的一致阻抗以及在寬頻率范圍內(nèi)的一致阻抗。

盡管看起來銅作為導(dǎo)體很明顯，但還存在其他功能。銅的不同重量和厚度會(huì)影響電路實(shí)現(xiàn)正確電流量和定義損耗量的能力。就接地層和電源層而言，銅層的質(zhì)量會(huì)影響接地層的阻抗和電源層的熱導(dǎo)率。使差分信號(hào)對(duì)的厚度和長(zhǎng)度相匹配可以鞏固電路的穩(wěn)定性和完整性，尤其是對(duì)于高頻信號(hào)而言。

物理尺寸線、尺寸標(biāo)記、數(shù)據(jù)表、切口信息、通孔信息、工具信息和組裝說明不僅描述了機(jī)械層或尺寸層，而且還充當(dāng)了PCB基礎(chǔ)的度量。組裝信息控制電子部件的安裝和位置。由于“印制電路組裝”過程將功能組件連接到PCB上的走線，因此組裝過程要求設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)專注于信號(hào)管理、熱管理、焊盤放置、電氣和機(jī)械組裝規(guī)則之間的關(guān)系，以及組件的物理安裝符合機(jī)械要求。

每個(gè)PCB設(shè)計(jì)都需要IPC-2581中的組裝文檔。其他文件包括物料清單、Gerber數(shù)據(jù)、CAD數(shù)據(jù)、示意圖、制造圖、注釋、裝配圖、任何測(cè)試規(guī)格、任何質(zhì)量規(guī)格以及所有法規(guī)要求。這些文檔中包含的準(zhǔn)確性和細(xì)節(jié)減少了設(shè)計(jì)過程中任何出現(xiàn)錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)。

2、遵循的規(guī)則：排除和布線層

在房屋中安裝電線的電工遵守規(guī)則，以確保電線不會(huì)出現(xiàn)急劇彎曲或變得易受用于安裝石膏板的釘子或螺釘影響。使電線穿過雙頭螺栓墻需要以一致的方式來確定布線路徑的深度和高度。

保持層和布線層為PCB設(shè)計(jì)建立了相同的約束條件。保持層定義了設(shè)計(jì)軟件的物理約束（例如組件放置或機(jī)械間隙）或電氣約束（例如布線保持）。布線層建立組件之間的互連。根據(jù)PCB的應(yīng)用和類型，可以在PCB的頂層和底層或內(nèi)部層中放置布線層。

為接地平面和電源平面尋找空間

每個(gè)房屋都有一個(gè)主要的電氣服務(wù)面板或負(fù)載中心，可以接收來自公用事業(yè)公司的進(jìn)來的電力，并將電力分配給為燈、插座、電器和設(shè)備供電的電路。PCB的接地層和電源層通過將電路接地和將不同的板上電壓分配給組件來提供相同的功能。與服務(wù)面板一樣，電源和接地層可以包含多個(gè)銅段，這些銅段允許電路和子電路連接到不同的電位。

保護(hù)電路板，保護(hù)走線

的房屋油漆工會(huì)仔細(xì)記錄天花板，墻壁和裝飾的顏色和飾面。在PCB上，絲網(wǎng)印刷層使用文本來頂層和底層上組件的位置。通過絲網(wǎng)印刷獲得信息可以使設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)免于引用裝配文件。

由房屋油漆工施加的底漆，油漆，污漬和清漆可添加引人入勝的顏色和紋理。此外，這些表面處理可以保護(hù)表面不致變質(zhì)。同樣，當(dāng)某種類型的碎屑落在走線上時(shí)，PCB上的薄阻焊層可幫助PCB防止走線短路。

3、PCB疊層規(guī)則

隨著PCB技術(shù)的改進(jìn)和消費(fèi)者對(duì)更快，更強(qiáng)大產(chǎn)品的需求的增加，PCB已從基本的兩層板變?yōu)榫哂兴?，六層以及多達(dá)十至三十層的電介質(zhì)和導(dǎo)體的板。為什么要增加層數(shù)？擁有更多的層可以提高電路板分配功率，減少串?dāng)_，消除電磁干擾并支持高速信號(hào)的能力。用于PCB的層數(shù)取決于應(yīng)用、工作頻率、引腳密度和信號(hào)層要求。
通過兩層堆疊，頂層（即第1層）用作信號(hào)層。四層堆疊使用頂層和底層（或第1層和第4層）作為信號(hào)層，在此配置中，第2層和第3層用作平面。預(yù)浸料層將兩個(gè)或多個(gè)雙面板粘合在一起，并充當(dāng)層之間的電介質(zhì)。六層PCB增加了兩層銅層，第二層和第五層作為平面。第1、3、4和6層承載信號(hào)。

繼續(xù)前進(jìn)到六層的結(jié)構(gòu)，內(nèi)層二三（當(dāng)為雙面板）和四五（當(dāng)為雙面板）為芯板層，芯板之間夾半固化片（PP）。由于半固化片材料尚未完全固化，因此材料比芯材柔軟。PCB制造過程將熱量和壓力施加到整個(gè)堆疊體上，并使半固化片和纖芯熔化，以便各層可以粘結(jié)在一起。

多層板為堆疊增加了更多的銅層和電介質(zhì)層。在八層PCB中，電介質(zhì)的七個(gè)內(nèi)部行將四個(gè)平面層和四個(gè)信號(hào)層粘合在一起。十到十二層板增加了電介質(zhì)層的數(shù)量，保留了四個(gè)平面層，并增加了信號(hào)層的數(shù)量。

PCB多層板制作工藝流程介紹
單雙面板：按設(shè)計(jì)優(yōu)化的大小進(jìn)行開料 →打磨處理 → 鉆孔 →壓合電路板 → 電鍍盲孔 → 做外層線路 → 線路油印刷 → 烤箱烘干 → smooth化處理 → 曝光機(jī)曝光(菲林定位)→暗室內(nèi)顯影機(jī)上顯影→蝕刻etching → 印綠油 → 烘烤 →印白字、字符 → 鑼邊 →開短路功能測(cè)試→ 進(jìn)入FQC→ 終檢、目檢 →清洗后真空包裝。

多層電路板：壓合之前需要自動(dòng)光檢和目檢才能進(jìn)入壓合機(jī)進(jìn)行排版壓合(在真空的環(huán)境下)→ 排在固定大小模中 → 2小時(shí)冷壓、2小時(shí)熱壓 →分割拆邊 → 按設(shè)計(jì)優(yōu)化的大小進(jìn)行開料 → 打磨處理 →鉆孔 →壓合電路板 → 電鍍盲孔 → 做外層線路 → 線路油印刷 → 烤箱烘干 → smooth化處理 → 曝光機(jī)曝光(菲林定位)→暗室內(nèi)顯影機(jī)上顯影→蝕刻etching → 印綠油→ 烘烤→ 印白字、字符 → 鑼邊 →開短路功能測(cè)試 →進(jìn)入FQC →終檢、目檢 →清洗后真空包裝。

PCB電路板的各層作用簡(jiǎn)要介紹如下：

⑴信號(hào)層：主要用來放置元器件或布線。Protel DXP通常包含30個(gè)中間層，即Mid Layer1~Mid Layer30，中間層用來布置信號(hào)線，頂層和底層用來放置元器件或敷銅。
⑵防護(hù)層：主要用來確保電路板上不需要鍍錫的地方不被鍍錫，從而電路板運(yùn)行的可靠性。其中Top Paste和Bottom Paste分別為頂層阻焊層和底層阻焊層;Top Solder和Bottom Solder分別為錫膏防護(hù)層和底層錫膏防護(hù)層。
⑶絲印層：主要用來在電路板上印上元器件的流水號(hào)、生產(chǎn)編號(hào)、公司名稱等。
⑷內(nèi)部層：主要用來作為信號(hào)布線層，Protel DXP包含16個(gè)內(nèi)部層。　
　
⑸其他層：主要包括4種類型的層。
Drill Guide(鉆孔方位層)：主要用于印刷電路板上鉆孔的位置。
Keep-Out Layer(禁止布線層)：主要用于繪制電路板的電氣邊框。
Drill Drawing(鉆孔繪圖層)：主要用于設(shè)定鉆孔形狀。
Multi-Layer(多層)：主要用于設(shè)置多面層。