pcb多層板特點

PCB多層板與單面板、雙面板最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。

多層板自8 0年代中、后期以來, 其產(chǎn)值、產(chǎn)1 每年皆以10 % ( 與前一年比較) 以上速度增加著. 由于元器件向` 輕、薄、短、小" 迅速發(fā)展, 多層板必將成為印制電路板工業(yè)中最有影響和最具生命力的門類, 并成為主導(dǎo)產(chǎn)品. 多層板結(jié)構(gòu)將走向多樣化、薄型高層化, 而M C M 一L 結(jié)構(gòu)將會更快地發(fā)展. 多層板要求有較高的設(shè)備和技術(shù)的投入. 未來高水平的多層板將集中于具有實力雄實的P C B 大廠中開發(fā)與生產(chǎn)。

今后多層板發(fā)展的趨勢:

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公司首先成功開發(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優(yōu)越的經(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。

任何一塊印制板，都存在著與其他結(jié)構(gòu)件配合裝配的問題，所以，印制板的外形與尺寸，必須以產(chǎn)品整機結(jié)構(gòu)為依據(jù)。但從生產(chǎn)工藝角度考慮，應(yīng)盡量簡單，一般為長寬比不太懸殊的長方形，以利于裝配，提高生產(chǎn)效率，降低勞動成本。

層數(shù)方面，必須根據(jù)電路性能的要求、板尺寸及線路的密集程度而定。對多層印制板來說，以四層板、六層板的應(yīng)用最為廣泛，以四層板為例，就是兩個導(dǎo)線層(元件面和焊接面)、一個電源層和一個地層。

多層板的各層應(yīng)保持對稱，而且最好是偶數(shù)銅層，即四、六、八層等。因為不對稱的層壓，板面容易產(chǎn)生翹曲，特別是對表面貼裝的多層板，更應(yīng)該引起注意。

元器件的位置、擺放方向，首先應(yīng)從電路原理方面考慮，迎合電路的走向。擺放的合理與否，將直接影響了該印制板的性能，特別是高頻模擬電路，對器件的位置及擺放要求，顯得更加嚴(yán)格。合理的放置元器件，在某種意義上，已經(jīng)預(yù)示了該印制板設(shè)計的成功。所以，在著手編排印制板的版面、決定整體布局的時候，應(yīng)該對電路原理進行詳細(xì)的分析，先確定特殊元器件(如大規(guī)模IC、大功率管、信號源等)的位置，然后再安排其他元器件，盡量避免可能產(chǎn)生干擾的因素。

另一方面，應(yīng)從印制板的整體結(jié)構(gòu)來考慮，避免元器件的排列疏密不均，雜亂無章。這不僅影響了印制板的美觀，同時也會給裝配和維修工作帶來很多不便。

一般情況下，多層印制板布線是按電路功能進行，在外層布線時，要求在焊接面多布線，元器件面少布線，有利于印制板的維修和排故。細(xì)、密導(dǎo)線和易受干擾的信號線，通常是安排在內(nèi)層。大面積的銅箔應(yīng)比較均勻分布在內(nèi)、外層，這將有助于減少板的翹曲度，也使電鍍時在表面獲得較均勻的鍍層。為防止外形加工傷及印制導(dǎo)線和機械加工時造成層間短路，內(nèi)外層布線區(qū)的導(dǎo)電圖形離板緣的距離應(yīng)大于50mil。

多層板走線要把電源層、地層和信號層分開，減少電源、地、信號之間的干擾。相鄰兩層印制板的線條應(yīng)盡量相互垂直或走斜線、曲線，不能走平行線，以減少基板的層間耦合和干擾。且導(dǎo)線應(yīng)盡量走短線，特別是對小信號電路來講，線越短，電阻越小，干擾越小。同一層上的信號線，改變方向時應(yīng)避免銳角拐彎。導(dǎo)線的寬窄，應(yīng)根據(jù)該電路對電流及阻抗的要求來確定，電源輸入線應(yīng)大些，信號線可相對小一些。對一般數(shù)字板來說，電源輸入線線寬可采用50~80mil，信號線線寬可采用6~10mil。印制板導(dǎo)線與允許通過的電流與電阻的關(guān)系如表一:

表一印制板導(dǎo)線與允許通過的電流和電阻的關(guān)系

布線時還應(yīng)注意線條的寬度要盡量一致，避免導(dǎo)線突然變粗及突然變細(xì)，有利于阻抗的匹配。

多層板上的元器件鉆孔大小與所選用的元器件引腳尺寸有關(guān)，鉆孔過小，會影響器件的裝插及上錫;鉆孔過大，焊接時焊點不夠飽滿。一般來說，元件孔孔徑及焊盤大小的計算方法為:

元件孔的孔徑=元件引腳直徑(或?qū)蔷€)+(10~30mil)

元件焊盤直徑≥元件孔直徑+18mil

至于過孔孔徑,主要由成品板的厚度決定,對于高密度多層板，一般應(yīng)控制在板厚∶孔徑≤5∶1的范圍內(nèi)。過孔焊盤的計算方法為:

過孔焊盤(VIAPAD)直徑≥過孔直徑+12mil。

對于多層印制板來說，起碼有一個電源層和一個地層。由于印制板上所有的電壓都接在同一個電源層上，所以必須對電源層進行分區(qū)隔離，分區(qū)線的大小一般采用20~80mil的線寬為宜，電壓超高，分區(qū)線越粗。

焊孔與電源層、地層連接處，為增加其可靠性，減少焊接過程中大面積金屬吸熱而產(chǎn)生虛焊，一般連接盤應(yīng)設(shè)計成花孔形狀。

隔離焊盤的孔徑≥鉆孔孔徑+20mil

安全間距的設(shè)定，應(yīng)滿足電氣安全的要求。一般來說，外層導(dǎo)線的最小間距不得小于4mil，內(nèi)層導(dǎo)線的最小間距不得小于4mil。在布線能排得下的情況下，間距應(yīng)盡量取大值，以提高制板時的成品率及減少成品板故障的隱患。

多層印制板的設(shè)計，還必須注意整板的抗干擾能力，一般方法有:

a.在各IC的電源、地附近加上濾波電容，容量一般為473或104。

b.對于印制板上的敏感信號，應(yīng)分別加上伴行屏蔽線，且信號源附近盡量少布線。

c.選擇合理的接地點。

印制板的加工，一般都是外協(xié)加工，所以在外協(xié)加工提供圖紙時，一定要準(zhǔn)確無誤，盡量說明清楚，應(yīng)注意諸如材料的選型、壓層的順序、板厚、公差要求、加工工藝等等，都要說明清楚。在PCB導(dǎo)出GERBER時，導(dǎo)出數(shù)據(jù)建議采用RS274X格式，因為它有如下優(yōu)點:CAM系統(tǒng)能自動錄入數(shù)據(jù)，整個過程不須人工參與，可避免許多麻煩，同時能保持很好的一致性，減少出差率。

已制作好圖形的印制板 上板→酸性去油→掃描水洗→二級逆流水洗→微蝕→掃描水洗→二級逆流水洗→鍍銅預(yù)浸→鍍銅→掃描水洗→鍍錫預(yù)浸→鍍錫→二級逆流水洗→下板

2.1鍍錫預(yù)浸

2.1.1 鍍錫預(yù)浸液的組成及操作條件

2.1.2 鍍錫預(yù)浸槽的開缸方法

先加入半缸蒸餾水，再慢浸加入15L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的硫酸攪拌冷卻后，加入1.5L Sulfotech Part A，攪拌均勻，加蒸餾水到300L攪拌均勻，即可使用。

2.1.3 鍍錫預(yù)浸槽藥液的維護與控制

每處理100m2板材需添加1L硫酸和100mLSulfotech Part A。每當(dāng)槽液處理1500m2的板子后，更換槽液。

2.2 鍍錫

2.2.1 鍍錫液的組成及操作條件

2.2.2鍍錫槽的開缸方法

先加入半缸蒸餾水，再慢慢加入98L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的硫酸攪拌冷卻后，加入40kg Tin Salt 235 冷卻至25°C，加入76 L Sulfotech Part A、15.2 L Solfotech Part B、30.4 LSTHAdditive Sulfolyt ，加蒸餾水至液位，循環(huán)(以1.5A/dm2電解2AH/L)。

2.2.3鍍錫槽藥液的維護與控制

工作前分析錫和硫酸。每處理100m2板材需添加11L硫酸、600 g Tin Salt 235、600 mLSulfotech Part A、800 mL Sulfotech Part B、750mL STH Additive Sulfolyt。自動添加系統(tǒng)按200AH添加56mL Sulfotech Part A。

溶液每周必須進行赫爾槽試驗，觀察調(diào)整Sulfotech Part A、Sulfotech Part B。

項目 范圍 最佳值

Sn2+ 20-30 mL/L 24mL/L

W(H2SO4)為98% 160-185mL/L 175mL/L

酸錫添加劑 A(Sulfotech Part A) 30-60mL/L 40mL/L

酸錫添加劑 STH(STH Additive Sulfolyt) 30-80mL/L 40mL/L

酸錫添加劑 B(Sulfotech Part B) 15-25mL/L 20mL/L

操作溫度 18-25°C 22°C

陰極電流密度 1.3-2.ASD 1.7ASD

四層電路板布線方法:一般而言，四層電路板可分為頂層、底層和兩個中間層。頂層和底層走信號線， 中間層首先通過命令DESIGN/LAYER STACK MANAGER用ADD PLANE 添加INTERNAL PLANE1和INTERNAL PLANE2 分別作為用的最多的電源層如VCC和地層如GND(即連接上相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號。注意不要用ADD LAYER，這會增 加MIDPLAYER，后者主要用作多層信號線放置)，這樣PLNNE1和PLANE2就是兩層連接電源VCC和地GND的銅皮。 如果有多個電源如VCC2等或者地層如GND2等，先在PLANE1或者PLANE2中用較粗導(dǎo)線或者填充FILL(此時該導(dǎo) 線或FILL對應(yīng)的銅皮不存在，對著光線可以明顯看見該導(dǎo)線或者填充)劃定該電源或者地的大致區(qū)域 (主要是為了后面PLACE/SPLIT PLANE命令的方便)，然后用PLACE/SPLIT PLANE在INTERNAL PLANE1和 INTERNAL PLANE2相應(yīng)區(qū)域中劃定該區(qū)域(即VCC2銅皮和GND2銅片，在同一PLANE中此區(qū)域不存在VCC了) 的范圍(注意同一個PLANE中不同網(wǎng)絡(luò)表層盡量不要重疊。設(shè)SPLIT1和SPLIT2是在同一PLANE中重疊兩塊， 且SPLIT2在SPLIT1內(nèi)部，制版時會根據(jù)SPLIT2的邊框自動將兩塊分開(SPLIT1分布在SPLIT的外圍)。 只要注意在重疊時與SPLIT1同一網(wǎng)絡(luò)表的焊盤或者過孔不要在SPLIT2的區(qū)域中試圖與SPLIT1相連就不會 出問題)。這時該區(qū)域上的過孔自動與該層對應(yīng)的銅皮相連,DIP封裝器件及接插件等穿過上下板的器件引腳會自動與該區(qū)域的PLANE讓開。點擊DESIGN/SPLIT PLANES可查看各SPLIT PLANES。

PCB多層板的保質(zhì)在IPC是有界定的，表面工藝是抗氧化的，未拆真空包裝的，半年內(nèi)使用完，拆了真空包裝的在二十四小時內(nèi)，并且是溫濕度有控制的環(huán)境下，板在未拆包裝下一年內(nèi)使用用，拆開了在一周內(nèi)小時內(nèi)應(yīng)貼完片，同樣要控制溫濕度，金板等同錫板，但控制過程較錫板嚴(yán)格。

基材 / 厚度 : FR-4/1.2mm

尺寸 : 140mm*159mm

最小線寬 / 線距 : 6mil/6mil

最小孔徑 : 0.4mm

表面處理 : 電鍍金

文件格式 : gerber

類別 : 計算機用; 四層

基材 / 厚度 : FR-4/1.6mm

尺寸 : 294mm*200mm

最小線寬 / 線距 : 5mil/5mil

最小孔徑 : 0.3mm

表面處理 : 噴錫 ( 熱風(fēng)整平 )