PCB技術簡介1PCB設計室議題簡介歷史沿革PCB的分類各種PCB特點介紹PCB設計簡介高速PCB設計的挑戰發展趨勢2PCB設計室cn大量的管理資料下載簡介PCB（printedcircuitboard），即印制電路板是在絕緣基材上，按預定設計，制成印制線路，印制元件或由兩者組合而成的導電圖形后制成的板。它作為元器件的支撐，并且提供系統電路工作所需要的電氣連接，是實現電子產品小型化、輕量化、裝配機械化和自動化的重要基礎部件，在電子工業中有廣泛應用。本講義主要介紹手機PCB的應用特點。3PCB設計室cn大量的管理資料下載手機PCB的分類按所用基材的機械特性。可以分為剛性電路板(RigidPCB）、柔性電路板（FlexPCB）以及剛性柔性結合的電路板(Flex－RigidPCB)按導體圖形的層數可分為單面/雙面和多層印制板。手機中的電路板多為高密度互連多層電路板（highdensityintegratedboard)。5PCB設計室cn大量的管理資料下載剛性PCB介紹剛性PCB的通常使用紙質基材或玻璃布基材覆銅板制成，裝配和使用過程不可彎曲。手機中使用的剛性板多為多層板。手機中用到的剛性多層板又可分為普通多層板，帶有激光孔的多層板和特殊結構多層板如（ALIVH等）剛性板的特點是可靠性高，成本較低，但應用的靈活性差6PCB設計室cn大量的管理資料下載普通多層板結構圖普通多層板一般指只帶有機械孔的多層板7PCB設計室cn大量的管理資料下載帶有激光孔的多層板示例一RCClayerlayer2-3,4-59PCB設計室cn大量的管理資料下載結構示例二RCClayerCore10PCB設計室cn大量的管理資料下載結構示例三RCClayerCore11PCB設計室cn大量的管理資料下載激光孔的多層板小結激光鉆孔精度高，電鍍后性能可靠鉆孔直徑可小于0.1mm，節省pcb的表面安裝面積，走線密度較高目前能夠加工的廠家比較多。根據電路的復雜程度可以選擇不同的疊層結構，易于控制成本目前機型：C2198、C389、C399、CP389、C668、C797lcd板、CM-3、CM-4等13PCB設計室cn大量的管理資料下載Alivh結構AnyLayerInterstitialViaHole全層填隙式通路孔結構14PCB設計室cn大量的管理資料下載Alivh特性（優點）孔徑0.2mm或更小，但是使用銅粉塞孔后可大量節省表面積導通孔上焊盤，部品安裝盤可以與導通孔共用任意過孔、任意走線，設計自由靈活，開發周期短走線密度大，有利于設備的小型化，目前應用機型C3698系列、C777系列、SP－1、WCDMA15PCB設計室cn大量的管理資料下載柔性板簡介柔性板（fpc）是使用可撓性基材制成的電路板，成品可以立體組裝甚至動態應用柔性板加工工序復雜，周期較長柔性板的優勢在于應用的靈活，但是其布線密度仍然無法和剛性板相比柔性板的主要成本取決于其材料成本目前應用的機型有C2198、C777、C797等17PCB設計室cn大量的管理資料下載柔性板的材料（一）由銅箔+膠+基材組合而成也有無膠基材即僅銅箔+基材，其價格較高，在目前應用較少18PCB設計室cn大量的管理資料下載柔性板的材料（二）Copperfoil銅箔分為壓延銅和電解銅兩種，壓延銅在彎折特性方面有較好的特性，厚度一般在0.5到2OZ。（1Oz＝35微米）Basefilm（基材）Coverlay（覆蓋模）的材料一般為PI，是一種耐熱的樹脂材料其他材料還有膠、油墨、銀漿等19PCB設計室cn大量的管理資料下載雙層柔性板結構21PCB設計室cn大量的管理資料下載多層柔性板結構22PCB設計室cn大量的管理資料下載柔性板設計要點單面銅箔的彎折特性強于雙面銅箔，在彎折特性要求較高的情況下使用單面銅箔多層板動態彎折區域要各層分開，使各層板之間應力最小電路設計與機械設計緊密結合，外形設計是柔性板設計的關鍵23PCB設計室cn大量的管理資料下載軟硬結合板介紹（二）剛撓印制板是在撓性印制板上再粘結兩個（或兩個以上）剛性層，剛性層上的電路與撓性層上的電路通過金屬化孔相互連通。每塊剛撓性印制板有一個或多個剛性區和一個或多個撓性區25PCB設計室cn大量的管理資料下載軟硬結合板介紹（C3698）26PCB設計室cn大量的管理資料下載C3698的設計特點四層板，柔性部分二層單面板，動態區域為分開的兩層剛性層夾在兩層柔性板中間，材料為普通FR4線寬線距為0.1mm，通孔結構彎折次數8萬次以上27PCB設計室cn大量的管理資料下載C777的設計特點復雜的立體組裝要求導致超長的開發周期軟硬結合板與帶有激光孔的HDI的結合軟板部分分別為四層和二層的互相分離的單面板硬板部分為帶有激光盲孔的六層結構彎折次數達到8萬次以上超復雜的設計導致極高的加工成本29PCB設計室cn大量的管理資料下載軟硬結合板小結軟硬結合板擁有柔性板在3D組裝和動態應用方面的優勢，又有剛性PCB布線密度高，可靠性高等特點但是由于軟硬結合板的材料和生產工藝技術都掌握在少數日本企業手中，導致采購成本極高軟硬板在使用硬板、FPC和連接器代替后成本大幅下降，同時可靠性和靈活性方面也有損失軟硬結合板代表柔性電路的發展方向30PCB設計室cn大量的管理資料下載PCB的設計印制板的設計決定印制板的固有特性，在一定程度上也決定了印制板的制造、安裝和維修的難易程度，同時也影響印制板的可靠性和成本。所以在設計時應遵循以下基本原則，綜合考慮各項要素，才能取得較好的設計效果。31PCB設計室cn大量的管理資料下載PCB設計的原則電氣連接的準確性電路板的可測試性可靠性和環境適應性工藝性(可制造性)經濟性等32PCB設計室cn大量的管理資料下載PCB設計流程（一）建立元器件封裝庫原理圖輸入網表生成PCB疊層結構設計、材料工藝選擇PCB外形設計器件布局布線設計規則檢查33PCB設計室cn大量的管理資料下載PCB設計流程（二）工藝性設計拼板設計CAM數據輸出············34PCB設計室cn大量的管理資料下載高速設計的挑戰隨著系統設計復雜性和集成度的大規模提高，電子系統的工作頻率已經達到百兆甚至千兆的數量級。當系統工作在50MHz時，將產生傳輸線效應和信號的完整性問題；而當系統時鐘達到120MHz時，除非使用高速電路設計知識，否則基于傳統方法設計的PCB將無法工作。35PCB設計室cn大量的管理資料下載什么是高速電路通常認為如果數字邏輯電路的頻率達到或者超過45MHZ~50MHZ，而且工作在這個頻率之上的電路已經占到了整個電子系統一定的份量（比如說１／３），就稱為高速電路。實際上，信號邊沿的諧波頻率比信號本身的頻率高，是信號快速變化的上升沿與下降沿（或稱信號的跳變）引發了信號傳輸的非預期結果。因此，通常約定如果線傳播延時大于1/2數字信號驅動端的上升時間，則認為此類信號是高速信號并產生傳輸線效應。36PCB設計室cn大量的管理資料下載電源完整性電源完整性（PowerIntegrity，簡稱PI）當大量芯片內的電路輸出級同時動作時，會產生較大的瞬態電流，這時由于供電線路上的電阻電感的影響，電源線上和地線上電壓就會波動和變化良好的電源分配網絡設計是電源完整性的保證37PCB設計室cn大量的管理資料下載電源完整性設計使用電源平面代替電源線，降低供電線路上的電感和電阻電源平面和地平面相鄰，電源和地緊密耦合放置旁路電容下，1μF~10μF電容放置在電路板的電源輸入上，而0.01μF~0.1μF電容則放置在電路板的每個有源器件的電源引腳和接地引腳上。保證大電流器件電源的回流路徑暢通無阻38PCB設計室cn大量的管理資料下載信號完整性信號完整性（SignalIntegrity,簡稱SI）是指在信號線上的信號質量。高速電路的傳輸線效應導致信號完整性下降，會出現數據丟失、判斷出錯等問題信號完整性是高速電路設計和仿真的熱點，但是其中許多問題尚無定論39PCB設計室cn大量的管理資料下載信號完整性問題反射信號Reflectedsignals延時和時序錯誤Delay&Timingerrors過沖與下沖Overshoot/Undershoot串擾InducedNoise(orcrosstalk)電磁輻射EMIradiation

40PCB設計室cn大量的管理資料下載信號的反射與震鈴傳輸線沒有被正確終端匹配，來自驅動端的信號在接收端被反射，引發不預期效應，使信號輪廓失真。如果驅動端的阻抗與傳輸線不匹配，反射信號被反射到接收端，這樣循環就會發生震鈴現象反射信號的強度按照如下公式，其大小取決于阻抗的不連續程度41PCB設計室cn大量的管理資料下載信號反射的預防措施嚴格控制關鍵網線的走線長度，減小傳輸線效應通過合理的終端匹配避免阻抗的不連續分布通過調整走線寬度，介質厚度等控制走線的特征阻抗42PCB設計室cn大量的管理資料下載信號的延時和時序錯誤傳輸線信號延時和時序錯誤表現為：信號在邏輯電平的高、低之間保持一段時間不跳變，造成器件的邏輯誤動多數情況下一個網絡有一個驅動端和多個接收端，必須嚴格控制各個接收端信號到達的有效的時間差（skew），確保在最壞的情況下能構正常工作43PCB設計室cn大量的管理資料下載過沖和欠沖過沖是指信號的電平超過邏輯門的最大工作閾值或小于邏輯門最小工作閾值；欠沖是指信號的電平小于邏輯門的最大工作閾值或大于邏輯門的最小工作閾值過沖和欠沖會造成多次邏輯誤動的錯誤出現鉗位電路改善過沖欠沖，但是在高速的情況下很難實現，但是良好的阻抗匹配可以有效的解決過沖欠沖問題44PCB設計室cn大量的管理資料下載邏輯開關的錯誤翻轉示意45PCB設計室cn大量的管理資料下載串擾當一個網絡上有信號通過時，由于電磁耦合的作用會在相鄰的網絡上感應出相關的信號的現象成為串擾由于串繞是電磁耦合形成的，故又可分為感性耦合和容性耦合干擾源電流變化引起的磁場變化耦合到被干擾對象上產生感應電壓干擾源電壓變化引起的電場變化耦合到被干擾對象上產生感應電流46PCB設計室cn大量的管理資料下載串繞影響最小化的方法電容和電感的串擾隨負載阻抗的增加而增加，因此所有易受串擾影響的線路都應當端接線路阻抗。分離信號線路，可以減少信號線路間電容性耦合的能量。利用地線分離信號線路，可以減少電容的耦合。為了提高有效性，地線應每隔λ/4與地層連接。解決電感的串擾問題，應當盡可能地減小環路的大小，可能情況下，應消除環路。避免信號返回線路共享共同的路徑，也可以減少電感串擾。47PCB設計室cn大量的管理資料下載EMC與EMIEMI(Electro-MagneticInterference)即電磁干擾，EMC(Electro-MagneticCompatibility)即電磁兼容當數字系統加電運行時，會對周圍環境輻射電磁波，這種電磁波會對系統的其他電路或者其他系統產生干擾電磁兼容是對電子系統電磁干擾特性方面的要求：不干擾其他系統；對其他系統的電磁發射不敏感；對系統本身不產生感干擾減小EMI的方法有：屏蔽、濾波、消除電流環路，可能時降低器件速度。48PCB設計室cn大量的管理資料下載EMI的抑制方法避免人造環路，確保各信號線路上任意兩點之間只有一個路徑。盡可能情況下采用電源層方案。地層會自動生成最小的自然電流環路。采用地線層時，一定要保證信號返回線路路徑的通暢。一般不推薦在信號線上使用濾波，只有在無法消除信號噪音源時，才在信號線上考慮濾波。濾波有三種選擇：旁路電容、EMI濾波器和磁珠。在滿足系統速度要求的情況下盡量選用跳變沿速度較慢的器件可以減少信號的高頻能量輻射49PCB設計室cn大量的管理資料下載高速電路設計參考資料《High-SpeedDigitalSystemDesign》－StephenH.Hall&GarrettW.Hall&JamesA.McCall《High-speedDigitalDesign》－Johnson&Graham《DigitalSignalIntegrity-Modelinga