《电路板层压工艺问题研究8500字（论文）》

电路板层压工艺研究报告目录TOC\o"1-3"\h\u30424第1章PCB概述 2171001.1PCB的发展史 2136751.2PCB的作用 3290031.3PCB的分类 3319751、以材质分 3279162、以成品软硬区分 412702图1.2 4315143、以结构分 45763第2章PCB的构造 6256922.1PCB的层次结构 6172822.2PCB的部件 644012.3PCB特定名词 822321第3章PCB的设计 9263013.1PCB的布局设计 918923.1.1布局前的准备工作 970993.1.2布局原则 939003.2PCB的布线设计 11104583.3地线设计 12119223.4电磁兼容性设计 12227543.5电源噪声设计 1419963a.通过容性阻抗耦合的电压为 1524382b.通过感性耦合的串联电阻 1513244致谢 17PAGE17第1章PCB概述PCB是印刷基板的略语。中文名字是印制基板，也叫印刷基板和印刷电路板。这是重要的电子元件，是电子元件的支持和电子元件的电连接提供商。因为用电子印刷制作，被称作印刷基板。1.1PCB的发展史PCB的发明者是奥地利的PaulEisler，1936年PaulEisler将PCB用于无线装置。1943年，这种技术被美国人广泛使用于军用无线电中。1948年，美国正式承认了这一发明，作为商业用途。1950年代中期以来，印刷电路版技术被广泛应用。在PCB之前，电子组件通过直接接线相互连接。如今，实验室面板是一种强大的实验室工具，而PCB在电子行业中占据着主导地位。印刷电路的基本概念在本世纪初的专利提出了。1947年，美国航空航天局和美国标准局举行了第一次PCB技术研讨会，列举了26种PCB制造方法。这个分成六种。涂层法，喷雾法，化学蒸着法，真空蒸发法，成形法，粉末抑制法。当时，这些方法没能实现大规模的工业生产。到20世纪50年代初，因为解决了铜箔和层叠板的结合，PLC的性能稳定可靠性高，实现了大规模的工业化生产。20世纪60年代，用金属化双面印刷板和多层印刷板实现了大规模生产。1970年代，大规模的集成电路和计算机急速发展。20世纪80年代，表面实施技术和多芯片组装技术迅速发展，促进了PCB生产技术的持续进步。几个新材料、新设备、新检查机器相继登场。印刷电路的生产运行进一步向高密度、细线、多层、高可靠性、低成本、自动化的连续生产方向发展。我国单面印刷电路板的发展始于20世纪50年代中期。60年代中期自主地开发了复合基板。铜箔蚀刻法成为我国印刷电路板生产的领先技术。上世纪60年代，大量单板和少量的双面金属化孔型印刷被生产，复数的单元中开发多层板被做(制作)了。1970年代，图形镀金和蚀刻技术在我国得到普及。但是，由于各种干扰，印刷电路专用的材料和设备延迟了。整个生产技术水平都比国外先进水平落后。针对改革开放，20世纪80年代，大量引进国外先进的单边、双层、多层PCB生产线，经过十多年的融合吸收，我国PCB生产水平迅速提高。1.2PCB的作用PCB是电子工业中的关键电子组件之一。只要有诸如集成电路，计算机，电子通信设备和军事武器之类的电子组件，几乎所有电子设备都必须在电路板上提供彼此的电气互连。大型电子产品开发成功的重要因素是印刷电路的设计和文档的准备。PCB设计质量的好坏直接影响到整个产品的质量，并能严重决定企业的命运。PCB扮演的角色：PCB的功能为一级结构的组装提供基础，与其他需要的电子电路部件连接，形成具有特定功能的模块或成品。因此，PCB在电子产品全体中，完成了设备的集成和连接的全部的功能。因此，如果电子产品的功能失效的话，PCB首先有受到疑问的倾向。如图1.1为多层PCB板结构示意图。图1.1多层PCB板结构示意图PCB具有的功能：用于连接和装配不同电子元件（如集成电路）的机械支架。启动不同电子元件之间的连接和电气接口或电气绝缘，如集成电路、自然阻抗等。必要的电气特性。提供自动焊接的焊接电阻图，识别部件的插入、检查、维修的文字和图形。根据同种印刷底板的整合性，电子设备避免手工布线的错误，实现电子零件的自动插入、自动焊接、自动检查。它保证电子设备的质量，提高劳动生产率，降低成本，便于维护。PCB从一个侧面发展到另一个侧面，具有多层性和柔性，保持着自身的发展趋势，随着高精度、高密度和高可靠性的发展，PCB在未来电子设备的发展中依然具有强大的生命力。1.3PCB的分类1、以材质分有机材质：酚醛树脂、玻璃纤维、环氧树脂、聚酰胺、BT/环氧树脂等。无机材质：铝、铜为铜、陶瓷等，主要具有散热功能。2、以成品软硬区分硬板RigidPCB软板FlexiblePCB软硬板Rigid-FlexPCB图1.23、以结构分a、单面板（剖面图）在基本的印刷基板上，零件集中在一侧，导线集中在另一侧。因为电线只在一面出现，这个印刷布线板叫单面。单板电路的设计有很多严格的限制（因为只有单面，所以线路没有交叉，需要走独立的路线），只有早期的电路板才能使用这个电路板。图1.3b、双面板（剖面图）这个电路板的两侧有布线。但是，要使用双面代码，需要两侧之间正确的电路连接。这些电路之间的“桥”被称为导向孔，布线孔可以用金属填充，也可以覆盖在印刷桌上，这样它们就可以连接到两边的电线上。双面板的面积是单板面积的2倍，布线可以交织，因此适合单板更复杂的电路。图1.4c、多层板（剖面图）为了增加送丝范围，多层纸板一般是单向或双向控制板。板上的层数代表几个独立的控制层，一般层数是均匀的，由两层外层组成，大部分主板由四到八层组成，但这项技术可以达到近一百个PCB层，大多数超级计算机使用相当多的多层主板，但这种计算机被许多常见的计算机集群所取代，多层主板停止得很慢。因为PCB层紧密相连，实际的数字看起来不容易,不过，仔细地观察主板的话，说不定能看见。图1.5第2章PCB的构造2.1PCB的层次结构其实PCB结构好像是三明治。层内层层内层（Comp层）外层外层（Sold层）Power层GrundSignal层导通孔绝缘层绝缘层 图2.12.2PCB的部件1.防焊（SOLDERMASK简称S/M）线路-线路-3.孔（HOLE）镀通孔或电镀孔（PLATEDTHROUGHHOLE，简称PTH孔）﹕导通孔（VIA导通孔（VIAHOLE）零件孔零件孔图2-44.锡垫（PAD）a.SMDPAD:整個区块称为SMD图2-5b.BGAPAD:BGAPADBGAPAD整個区块称为BGA图2-62.3PCB特定名词1.线路间距:指线路与线路之间的距离图2-72.孔与线路间距:孔与线路之间的距离图2-83.环宽﹕指小孔周围那一圈铜环（或上有锡或金的环）的宽度图2-94.线宽﹕指一条线路的宽度图2-10

第3章PCB的设计实际的PCB生产过程已经用PCB的方法完成了，无论工厂是否规划，设计工作都是由一个具体的企业来完成的。设计结果称为电路图，由专业电力公司设计，并送PCB工厂生产，工厂的任务是将工作站电路图转换成真实的物理板。电路设计以示意图为基础，并提供电路设计人员所需的功能。PCB的设计主要基于布局。设计必须特别考虑外部连接的布局，内部电子系统的最佳安装，金属电缆和矿石的最佳安装，电磁屏蔽和散热。好的器件可以节省生产成本，并获得良好的电路性能和散热效率。简单的布局可以手动完成，复杂的布局必须在CAD中完成。3.1PCB的布局设计布局是设计中的重要链接。正确的布局可以被视为成功进行PCB设计的第一步，因为布局的效果会直接影响布局。有两个布局选项：一个是交互式设备，另一个是自动设备。通常，交互式安排是根据自动布局进行调整的。在该布置中，可以根据布线状态重新分配门电路，并且可以替换两个端口。这是最佳的接线设备。布局完成后，可以恢复设计文件和相关数据并对其进行标记，以适合相关的PCB数据，同步将来的文件和设计更改，并更新相关的仿真数据。3.1.1布局前的准备工作1

.检查抽取点在项目位置是否正确，2

.单元格名称不能以数字开头。否则，无法执行Dracula检查.3

.定位前检查销的位置4

.布图前电路分析及功能相同的MOS管的绘制5

.预先确定两层金属的方向。图中网格方向应尽可能一致，不得有水平或垂直网格。3.1.2布局原则1.元件排列规则

1).在正常情况下，所有部件应布置在印刷电路的同一侧。只有当顶部元件密度过高时，才能在底部放置一些高度有限、散热量低的器件，如芯片电阻、芯片电容、芯片集成电路等。

2).根据电效应原理，元器件应放置在电网上，并相互平行或垂直放置，做到清洁美观；一般不允许元器件重叠；各元器件外观应紧凑，输入输出元器件应尽量远离。3).组件或导体之间存在很大的电位差。增大它们之间的距离，以避免短路或损坏。

4).高压元件应布置在调试时不易用手触摸的地方。

5).板边缘的零件应与板边缘至少有2个板厚

6).构件应均匀分布、密实。

2.按照信号走向布局原则

1).一般情况下，根据信号处理情况，将各功能电路单元的位置逐个排列，以各功能电路的核心部件为中心，围绕核心部件排列。

2).部件的布置应便于信号的流动，并尽可能使信号保持同一方向。在大多数情况下，信号的流向是从左到右或从上到下。直接连接到输入和输出端子的部件应放置在输入和输出连接器或连接器附近。

3.防止电磁干扰

1).对于对辐射电磁场强度和电磁感应敏感的部件，增加或屏蔽间距，并与相邻印刷线交叉放置。

2).避免高低压设备的混合和强、弱信号的交织。

3).变压器、扬声器、电感器等元件。对能产生磁场的，应注意减少压缩线对磁力线的切割，减少相邻部位的磁场方向。

4).干扰源要进行屏蔽，并且屏蔽罩应接地。

5).对于高频电路，必须考虑元件间分布参数的影响。

4.抑制热干扰

1).加热元件应布置在有利于散热的位置；如有必要，可将冷却器或风扇分开放置，以降低温度和对相邻部件的影响。

2).一些耗电集成块、大中型电力管、电阻器等零件应放置在易散热的地方，与其他零件保持距离。

3).热元件靠近测量元件，以便脱离高温区域，不受其它热输出等价元件的影响，引起误动作。

4).当组件位于两侧时，加热元件通常不位于下方。

5.可调元件的布局

电位器、可变电容器、可调线圈、微耦合等可调元件的配置应考虑总行的结构要求。在机器外进行调整时，其位置必须与盖面板的调节旋钮的位置相匹配。在机内进行调整时，应放置于印刷电路板的调整位置。3.2PCB的布线设计布线是PCB设计中最重要的部分。这直接影响PCB的性能。在PCB设计中，通常有3个配线区域。第一，布局是PCB设计的最基本要求。如果线路没有连接，得到它们的地方是飞行线。不合格的木板。可以说还没有启动。其次，电性能的满足度。这是测量印刷基板合格与否的标准。这是为了在布线后更好地调整布线，实现电气最佳性能。很美。如果您的电线连接好了，就不会影响到电的性能。但是，如果看上去，五颜六色，即使你的电器性能优异，在别人眼里也能看成垃圾。这给测试和维护带来了很大不便。配线要统一，交叉，不要乱接。这些都必须保证电性能，以满足其他个人要求的条件实现。否则会浪费能源。布线时请遵守以下原则：为了保证电路板的电气性质，首先连接电源线和接地线。在被批准的条件下，尽量扩大电源和接地范围，考虑美观。宽度比电线宽度好。一般标线宽度为0.2-0.3mm，最薄处为0.05-0.07mm，电源线宽度为1.2-2.5，其中数字电路的印刷电路板可以形成接地网形成电路，可使用接地网（该方法可用于模拟电路）。严格要求的电线（如高频线）请事先布线，输入端与输出端的边界线平行不反射干扰。最近的两层布线是垂直和平行的，很容易与其他线发生耦合。振荡器的外部装修要接地，时钟线要尽量短，不要随地出现。在时钟振荡电路和专用高速逻辑电路中，必须使接地面积与其他信号线不同，使周围的电场接近零；代替90o多段线，使用45o多段线来降低高频信号的辐射。请不要让信号线循环。如果不能避免，电路应该尽量小，信号线的孔应该尽量小；重要路线尽可能短，在两侧设置保护区域。当敏感信号和噪声场通过扁平线传输时，采用“地线-信号-地线”标记。重要信号灯保留测试点，方便生产和维护检查。原理布线完成后，必须优化布线。另外，预备网络检验后，无配线的区域填充接地线，宽广的面积的铜层作为接地使用，印刷基板上没使用的部分作为接地使用。可以制作多层板，在一楼供电，也可以形成一层地线。3.3地线设计如今，印刷电路板是组装电子设备和系统的最重要方法。事实上，即使原理图设计是正确的，印刷电路的不良设计也会对电子器件产生不利影响。例如，当电路板的方法有两条细的平行线时，信号波的形成会产生延迟，从而在传输线的末端产生反射噪声。因此，在设计PCB电路时，必须注意正确的路径。对于电子设备来说，接地是控制干扰的一种重要方法，正确使用地面和防护设备可以消除大部分干扰。考虑以下因素：1.正确选择单点接地与多点接地

在低频电路中，信号的动作频率在1MHz以下，虽然布线与装置之间的电感影响不大，但是由接地电路形成的环对干扰产生重大影响，必须采用一点接地。当信号的动作频率在10MHz以上的时候，接地线的阻抗变大。这种情况下，尽可能减少接地线的阻抗，采用近点接地。在动作频率为1-10mhz的情况下，单点接地时，地线长度不应超过1/20波长，否则应采用多点接地。

2.将数字电路与模拟电路分开

基板有高速逻辑电路和线性电路。两者的接地不可混用，请分别与电源端接地点连接。尽量扩大线性电路的接地面积。

3.尽量加粗接地线

如果接地电缆较细，则在接通电源时接地电位会发生变化，电子设备的定时信号电平会变得不稳定，并且抗噪性会降低。因此，接地电缆应尽可能粗，并允许三路电流流向电路板。如果可能，接地电缆应大于3毫米。

4.将接地线构成闭环路

在打印电路板接地系统的设计中，仅由数字电路构成，通过在接地线上形成闭环，能够显著提高噪声耐性。在印刷电路板上的集成电路要素较多、特别是存在消耗较大功率的元件的情况下，由于接地线的厚度有限制，接地端存在较大的电位差，从而降低噪声耐性。当接地构造形成电路时，减少电位差，提高电子设备的噪声耐性。3.4电磁兼容性设计对于具有微处理器的电子系统，在设计过程中必须考虑干扰防止和电磁兼容性。特别地，单芯片是高中频、高速总线循环系统、大功率、大电流的驱动电路系统、模拟信号弱的系统、高精度的a/D转换电路。为了提高系统的电磁干扰防止能力，应采取以下措施：选择时钟频率较低的微控制器。控制器性能对需求的响应越多，时钟频率越低，时钟越低，降噪效果越好，系统的抗干扰能力就越强。因为方波包含多个频率成分，所以其高频成分容易成为噪声源。通常，3倍的时钟频率的高频噪声会造成最大损害。减小信号传输中的失真。高速信号(高频，上升边缘及下降边缘信号)在铜膜的线上传输的话，由于铜膜的线的电感和容量的影响信号歪斜。那个太大的话，系统变得不可靠。一般来说，铜膜线越短，孔数越好。典型的值：长度不超过25cm，孔数不超过2个。降低信号之间的交叉干扰。在信号线中若有脉冲信号，则妨碍其他输入阻抗的高弱信号线。这是为了隔离弱信号线。该方法是增加接地线关闭微弱信号或增加线间隔。对于不同层间的干扰，可以采用增加电源和接地面的方法。降低功率噪声。当电源向系统供给能量时，电源系统也会增加噪音。系统重置、中断等控制信号最容易受到外界噪音干扰。因此，应适当地增大容量，以便滤波电源中的噪声。详细情况将在下一节中说明。注意电路板和元件的高频特性。在高频基板上铜膜的导线、垫、通孔、电阻、电容和接头分布的诱导和容量是不可忽视的。如果由于这些分布电容和电感影响，铜膜导体的长度是信号或噪声波长的1/20，则产生天线效果，内部产生电磁干扰，并在外部发送电磁波。一般来说，通孔和垫片产生0.6pf电容，在集成电路的封装中产生2-6pf电容，电路基板的连接器产生520nh的电感器，在dip-24插座中产生18nh的电感器。这些电容和电感不受低时钟频率电路影响，因此必须注意高时钟频率电路。原部品的配置必须合理划分。在电路基板上配置零件时，必须充分考虑电磁干扰防止。其原理之一是元件之间的铜膜传导体应尽可能短。在布局中，应当合理地分离产生噪声的模拟电路、数字电路和电路(继电器、大电流开关等)，尽量减少它们之间的信号耦合。接地线的处理。接地线按上述单点和多点接地的方式处理。将模拟接地、数字接地、大功率设备分别连接到电源连接处。基板外的领先应该是屏蔽电缆。对高频和数字信号，屏蔽电缆的两端被接地。对于低频模拟信号，屏蔽电缆一般接地在端部。对噪音和干扰敏感的电路和高频噪声电路必须采用金属遮蔽。（8）去耦电容。使用陶瓷芯片电容器或多层陶瓷电容器，双耦合电容器具有更好的高频特性。电路板的设计中，各集成电路的能源储存能力在开关门的瞬间提供集成电路的充放电能，吸收。一方面，由装置产生的高频噪声被旁路。在数字电路中，典型的去耦电容是0.1uF，分布电感是5NH，对于10MHz以下的噪声具有去耦效果。一般来说，您可以选择0.01-0.1华氏度的电容器。一般需要每10个左右的集成电路追加10uF的充放电容器。另外，电源端子和电路板的四角架设10-100uf电容器。3.5电源噪声设计高频噪声对高频信号有很大的影响，电源的自然阻抗分布着噪声。因此，首先需要低噪声电源。清洁土壤与清洁能源同样重要。电源和地面之间的噪声。这是由于干扰源的一个参考电平和电源电路的公共工作电压引起的。该值取决于电场和磁场的相对强度。对于高频PCB，电源噪声是最重要的干扰。基于高频PCB的产生原因，结合电源噪声特性和技术应用的系统分析，提出了一种高效，简单的解决方案。电源噪声的分析所谓电源噪音，就是电源本身产生，产生噪音。其干扰在以下几个方面示出：1）电源固有阻抗的分布噪声。在高频电路中，功率噪声对高频信号有很大的影响。因此，首先需要低噪音电源。清洁土地和清洁能源一样重要。理想的是电源没有阻抗，没有噪音。但是，由于实际的电源具有一定的阻抗，阻抗分布在全部电源，因此噪音也叠加在电源上。因此，应最小化电源阻抗。最好有特殊电源层和接地面。在高频电路设计中，层级供电方式优于总线的供电方式，电路总是以最小的阻抗沿着线路行驶。此外，电源面板必须向在PCB上生成的所有信号提供信号电路，最小化信号电路，降低噪声。2）共模场干扰。指电源与接地之间的噪声。由干扰电路的共同基准面和由电源形成的电路产生的共模电压引起。那个值取决于电场和磁场的相对强度。在该通道中，集成电路的减少会引起串行电流环路的共同模式电压，影响接收机的性能。在磁场占主导的情况下，在串联接地电路中产生的共模电压如下：Vcm=—(△B/△t)×S（1）

式（1）中的ΔB为磁感应强度的变化量，Wb/m2；S为面积，m2。如果是电磁场，已知它的电场值时，其感应电压为：Vcm=(L×h×F×E/48)（2）式（2）一般适用于L=150/F以下，F为电磁波频率MHz。如果超过这个限制的话，最大感应电压的计算可简化为：Vcm=2×h×E（3）

3）差模场干扰。指电源与输入/输出电源线的干扰。在实际的PCB设计中，笔者们发现电力噪音所占比例较小，因此在此无法进行讨论。4）线间干扰。指电源线之间的干扰。如果在两个不同的并行电路之间存在电容C和感光度m1-2，则干扰电路在干扰源电路中存在电压VC和电流IC。a.通过容性阻抗耦合的电压为Vcm=Rv*C1-2*△Vc/△t（4）式（4）中Rv是被干扰电路近端电阻和远端电阻的并联值。b.通过感性耦合的串联电阻V=M1-2*△Ic/△t（5）在干扰源具有共同模式噪声的情况下，有两个形式的线性干扰：共模干扰和差分模式干扰。5）电源线耦合。交流电缆和直流电缆通过电源线将电磁干扰传输到其他设备的现象。这是电源电路和高频之间的间接干扰。此外，电源噪声并非总是由自身引起的，还可能是由外部干扰引起的。然后通过使噪声干扰其他电路或设备来覆盖（发射或传导）噪声。消除电源噪声干扰的对策由于以上分析出的功率噪声干扰的不同形式和原因，可以破坏其发生条件，有效抑制功率噪声干扰。解决方法如下：1）注意板块的通孔。通孔需要蚀刻电源层的孔，创造通孔通过的空间。如果电源层过大，则影响信号电路，强制信号的旁路，增加电路面积，增加噪音。另一方面，若几个信号线集中在开孔附近，共用该电路，则共用阻抗引起串扰。2）连接线需要足够的接地线。每个信号灯都需要自己专用的信号线。信号电路的电路