PCB高頻板的定義：
高頻板是指電磁頻率較高的特種線路板，用于高頻率（頻率大于300MHZ或者波長小于1米）與微波（頻率大于3GHZ或者波長小于0.1米）領(lǐng)域的PCB，是在微波基材覆銅板上利用普通剛性線路板制造方法的部分工序或者采用特殊處理方法而生產(chǎn)的電路板。一般來說，高頻板可定義為頻率在1GHz以上線路板。



隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，越來越多的設(shè)備設(shè)計是在微波頻段（＞1GHZ）甚至與毫米波領(lǐng)域（77GHZ）以上的應(yīng)用（例如現(xiàn)在很火的車載77GHz毫米波天線），這也意味著頻率越來越高，對線路板的基材的要求也越來越高。比如說基板材料需要具有優(yōu)良的電性能，良好的化學(xué)穩(wěn)定性，隨電源信號頻率的增加在基材上的損失要求非常小，所以高頻板材的重要性就凸現(xiàn)出來了。

挑選高頻高速PCB材料重要指標：
在選擇用于高頻電路的PCB所用的基板時，要特別考察材料DK，在不同頻率下的變化特性。而對于側(cè)重信號高速傳輸方面的要求，或特性阻抗控制要求，則考察DF及其在頻率、溫濕度等條件下的性能。



一般型基板材料在頻率變化的條件下，表現(xiàn)出DK、DF值變化較大的規(guī)律。特別是在l MHz到l GHz的頻率內(nèi)，它們的DK、DF值的變化更加明顯。例如，一般型環(huán)氧樹脂一玻纖布基的基板材料（一般型FR-4）在lMHz的頻率下的DK值為4．7，而在lGHz的頻率下的DK值變化為4.19。超過lGHz以上，它的DK值的變化趨勢于平緩。其變化趨勢是隨著頻率的增高，而變小（但變化幅度不大），例如在l0GHz下，一般FR一4的DK值為4．15，具有高速、高頻特性的基板材料在頻率變化的情況下，DK值變化較小，自lMHz到lGHz的變化頻率下，DK多保持在0.02范圍的變化。其DK值在由低到高不同頻率條件下，略微有下降的趨向。



一般型基板材料的介質(zhì)損失因子（DF），在受到頻率變化（特別是在高頻范圍內(nèi)的變化）的影響而產(chǎn)生DF值的變化要比DK大。其變化規(guī)律是趨于增大，因此，在評價一種基板材料的高頻特性時，要對其考察的是它的DF值變化情況。具有高速高頻特性的基板材料，在高頻下變化特性方面，一般型基板材料存在著兩類明顯的不同的兩類：一類是隨著頻率的變化，它的（DF）值變化甚小。還有一類是在變化幅度上與一般型基板材料盡管相近，但它本身的（DF）值較低。

PCB的信號完整性與設(shè)計

在PCB的設(shè)計中,PCB設(shè)計人員需要把元器件的布局、布線及每種情況下應(yīng)采用的何種SI問題解決方法綜合起來,才能更好地解決PCB板的信號完整性問題.在某些情況下IC的選擇能決定SI問題的數(shù)量和嚴重性.開關(guān)時間或邊沿速率是指IC狀態(tài)轉(zhuǎn)換的速率,IC邊沿速率越快,出現(xiàn)SI問題的可能性越高,正確地端接器件就很重要.PCB設(shè)計中減少信號完整性問題常用的方法是在傳輸線上增加端接元器件.在端接過程中,要權(quán)衡元器件數(shù)量、信號開關(guān)速度和電路功耗三方面的要求.例如增加端接元器件意味著PCB設(shè)計人員可用于布線的空間更少,而且在布局處理的后期增加端接元器件會更加困難,因為為新的元件和布線留出相應(yīng)的空間.因此在PCB布局初期就應(yīng)當搞清楚是否需要放置端接元器件.

1.信號完整性設(shè)計的一般準則:



PCB的層數(shù)如何定義?

包括采用多少層?各個層的內(nèi)容如何安排合理?如應(yīng)該有幾層信號層、電源層和地層,信號層與地層如何交替排列等.



如何設(shè)計多種類的電源分塊系統(tǒng)?

如3.3V、2.5V、3V、1.8V、5V、12V等等.電源層的合理分割和共地問題是PCB是否穩(wěn)定的一個十分重要的因素.

如何配置退耦電容?

利用退耦電容來消除噪聲是常用的手段,但如何確定其電容量?電容放置在什么位置?采用什么類型的電容等?



如何消除地彈噪聲?



地彈噪聲是如何影響和干擾有用信號的?

回路(Return Path)噪聲如何消除?很多情況下,回路設(shè)計不合理是電路不工作的關(guān)鍵,而回路設(shè)計往往是工程師束手無策的工作。


如何合理設(shè)計電流的分配?

尤其是電/地層中電流的分配設(shè)計十分困難,而總電流在PCB板中的分配如果不均勻,會直接明顯地影響PCB板的不穩(wěn)定工作。

另外還有一些常見的如過沖、欠沖、振鈴、傳輸線時延、阻抗匹配、串擾、毛刺等有關(guān)信號畸變的問題,但這些問題和上述問題是不可分割的,它們之間是因果關(guān)系.

確保信號完整性的PCB板設(shè)計準則

信號完整性(SI)問題解決得越早,設(shè)計的效率就越高,從而可避免在電路板設(shè)計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,不管信號周期如何,幾乎所有設(shè)計都遇到了信號完整性問題.即使過去沒有遇到SI問題,但是隨著電路工作頻率的提高,一定會遇到信號完整性的問題.SI和EMC在PCB布線之前要進行仿真和計算,然后,PCB板設(shè)計就可以遵循一系列非常嚴格的設(shè)計規(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板的信號完整性.而且很多情況下,影響信號畸變的主要原因是電源系統(tǒng).EMC設(shè)計目前主要采用設(shè)計規(guī)則檢查方式,很重要的一點,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)計規(guī)范,形成一整套的EMC設(shè)計規(guī)則集.這些在國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.

PCB多層板解析
多層板的定義：
PCB多層板是指用于電器產(chǎn)品中的多層線路板,多層板用上了更多單面板或雙面板的布線板。用一塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層或二塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層的印刷線路板，通過定位系統(tǒng)及絕緣粘結(jié)材料交替在一起且導(dǎo)電圖形按設(shè)計要求進行互連的印刷線路板就成為四層、六層印刷電路板了，也稱為多層印刷線路板。



隨著SMT（表面安裝技術(shù)）的不斷發(fā)展，以及新一代SMD（表面安裝器件）的不斷推出，如QFP、QFN、CSP、BGA（特別是MBGA），使電子產(chǎn)品更加智能化、小型化，因而推動了PCB工業(yè)技術(shù)的重大改革和進步。自1991年IBM公司成功開發(fā)出高密度多層板（SLC）以來，各國各大集團也相繼開發(fā)出各種各樣的高密度互連（HDI）微孔板。這些加工技術(shù)的迅猛發(fā)展，促使了PCB的設(shè)計已逐漸向多層、高密度布線的方向發(fā)展。多層印制板以其設(shè)計靈活、穩(wěn)定可靠的電氣性能和的經(jīng)濟性能，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中。


PCB多層板與單面板、雙面板大的不同就是增加了內(nèi)部電源層（保持內(nèi)電層）和接地層，電源和地線網(wǎng)絡(luò)主要在電源層上布線。但是，多層板布線主要還是以頂層和底層為主，以中間布線層為輔。因此，多層板的設(shè)計與雙面板的設(shè)計方法基本相同，其關(guān)鍵在于如何優(yōu)化內(nèi)電層的布線，使電路板的布線更合理，電磁兼容性更好。

多層板的結(jié)構(gòu)：

層壓，顧名思義，就是把各層線路薄板粘合成一個整體的工藝。其整個過程，包括吻壓、全壓、冷壓。在吻壓階段，樹脂浸潤粘合面并填充線路中的空隙，然后進入全壓，把所有的空隙粘合。所謂冷壓，就是使線路板快速冷卻，并使尺寸保持穩(wěn)定。



層壓工藝需要注意的事項，在設(shè)計上，符合層壓要求的內(nèi)層芯板，主要是厚度、外形尺寸、的定位孔等，需要按照具體的要求進行設(shè)計，總體上內(nèi)層芯板要求無開、短、斷路，無氧化，無殘留膜。

其次，多層板層壓時，需對內(nèi)層芯板進行處理，處理的工藝有黑氧化處理和棕化處理。氧化處理是在內(nèi)層銅箔上形成一層黑色氧化膜，棕化處理工藝是在內(nèi)層銅箔上形成一層有機膜。

后，在進行層壓時，需要注意溫度、壓力、時間三大問題。溫度，主要是注意樹脂的熔融溫度和固化溫度、熱盤設(shè)定溫度、材料實際溫度及升溫的速度變化等，這些參數(shù)都需要注意。至于壓力方面，以樹脂填充層間空洞，排盡層間氣體和揮發(fā)物為基本原則。時間參數(shù)，主要是加壓時機的控制、升溫時機的控制、凝膠時間等方面。

多層板進行阻抗、層疊設(shè)計考慮的基本原則有哪些？

在進行阻抗、層疊設(shè)計的時候，主要的依據(jù)就是PCB板厚、層數(shù)、阻抗值要求、電流的大小、信號完整性、電源完整性等，一般參考的原則如下：
疊層具有對稱性；
l 阻抗具有連續(xù)性；
l 元器件面下面參考層盡量是完整的地或者電源(一般是第二層或者倒數(shù)第二層)；
l 電源平面與地平面緊耦合；
l 信號層盡量靠近參考平面層；
l 兩個相鄰的信號層之間盡量拉大間距。走線為正交；
l 信號上下兩個參考層為地和電源，盡量拉近信號層與地層的距離；
l 差分信號的間距≤2倍的線寬；
l 板層之間的半固化片≤3張；
l 次外層至少有一張7628或者2116或者3313；
l 半固化片使用順序7628→2116→3313→1080→106。

PCB多層板制作工藝流程介紹
單雙面板：按設(shè)計優(yōu)化的大小進行開料 →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 → 曝光機曝光(菲林定位)→暗室內(nèi)顯影機上顯影→蝕刻etching → 印綠油 → 烘烤 →印白字、字符 → 鑼邊 →開短路功能測試→ 進入FQC→ 終檢、目檢 →清洗后真空包裝。

多層電路板：壓合之前需要自動光檢和目檢才能進入壓合機進行排版壓合(在真空的環(huán)境下)→ 排在固定大小模中 → 2小時冷壓、2小時熱壓 →分割拆邊 → 按設(shè)計優(yōu)化的大小進行開料 → 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 → 曝光機曝光(菲林定位)→暗室內(nèi)顯影機上顯影→蝕刻etching → 印綠油→ 烘烤→ 印白字、字符 → 鑼邊 →開短路功能測試 →進入FQC →終檢、目檢 →清洗后真空包裝。

PCB電路板的各層作用簡要介紹如下：

⑴信號層：主要用來放置元器件或布線。Protel DXP通常包含30個中間層，即Mid Layer1~Mid Layer30，中間層用來布置信號線，頂層和底層用來放置元器件或敷銅。
⑵防護層：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分別為錫膏防護層和底層錫膏防護層。
⑶絲印層：主要用來在電路板上印上元器件的流水號、生產(chǎn)編號、公司名稱等。
⑷內(nèi)部層：主要用來作為信號布線層，Protel DXP包含16個內(nèi)部層?！?br /> 　
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。