PCB基礎(chǔ)概念

　　目前所生產(chǎn)的電子電路基本上都使用印制電路板（PCB）作為其相互連接的介質(zhì)和機(jī)械基板。高速電路也不例外，而且高速電路一般用多層電路板來實(shí)現(xiàn)。作為高速電路的載體，它的結(jié)構(gòu)、電氣性能、機(jī)械性能、可加工性，以及加工對(duì)于終產(chǎn)品的性能起著很大的作用。

　　如圖1所示，一塊PCB由基板、導(dǎo)電層、走線，元器件、焊盤，以及過孔等要素組成。下面簡(jiǎn)單介紹一下各個(gè)要素。

　　圖1 PCB的構(gòu)成要素

　　1．材料

　　大多數(shù)PCB的導(dǎo)電層和走線都使用了銅薄膜，借助于熱壓工藝被牢固地黏結(jié)在基板上。銅的厚度由每平方英寸的質(zhì)量來決定，以盎司（OZ）為單位，常用的厚度有1／4oz、1／2Oz、1oz、2oz、3oz和4oz、1oz對(duì)應(yīng)的厚度大約為35μm。銅的厚度影響走線的加工，銅薄膜越厚，加工越低。同時(shí)，要保證銅薄膜的厚度大于信號(hào)在其中的趨膚深度，不然會(huì)加大導(dǎo)體損耗。

　　基板的材料也影響電路的性能，常用的多層電路板的基材有FR4、FR408、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酯等，它們?cè)诮殡姵?shù)、介質(zhì)損耗角、電介質(zhì)強(qiáng)度、溫度系數(shù)、耐濕性，以及機(jī)械強(qiáng)度等方面表現(xiàn)出不同的特性，應(yīng)該根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)合適當(dāng)選取。

　　圖2 過孔的結(jié)構(gòu)

　　一般而言，對(duì)PCB上過孔的處理遵循以下原則：

　　盡量少用過孔，一旦選用了過孔，務(wù)必處理好它與周邊各實(shí)體的間隙，特別是中間各層與過孔不相連的線與過孔之間的間隙。

　　需要的載流量越大，所需的過孔尺寸越大，如電源層和地層與其他層連接所用的過孔就要大一些。

　　板厚和孔徑尺寸比應(yīng)不大于3，大的比值會(huì)使生產(chǎn)加工困難，成本增加。

　　當(dāng)過孔用于元件孔時(shí)，過孔的孔徑要適應(yīng)元件的引腳尺寸。當(dāng)過孔只用于做貫連接或內(nèi)層連接時(shí)，孔徑公差，特別是孔徑公差一般是不重要的，所以不用規(guī)定。

　　高速PCB過孔的合理設(shè)計(jì)對(duì)信號(hào)完整性至關(guān)重要。

　　4．焊盤

　　元件要通過焊盤附著到PCB的表面，焊盤分通孔焊盤和表貼焊盤。通孔焊盤用于焊接直插式元件，表貼焊盤用于焊接表面安裝器件。隨著電子系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，元件的布局越來越緊密，表面安裝器件的使用也越來越廣泛。

　　5．走線

　　走線實(shí)現(xiàn)PCB上不同元器件的電氣連接，走線是高速電路板上產(chǎn)生電磁兼容性和信號(hào)完整性問題的一個(gè)重要來源。合理布線包括控制布線的長(zhǎng)度、寬度、間距、方向，以及加工。第5章將詳細(xì)討論高速PCB的布線。

　　6．電纜和連接器

　　現(xiàn)實(shí)的電磁環(huán)境非常復(fù)雜，噪聲頻譜覆蓋從幾千Hz到幾十GHz甚至幾百GHz的范圍，電子設(shè)備就工作在這樣的電磁環(huán)境之下。電纜會(huì)將傳導(dǎo)的電能轉(zhuǎn)換成磁場(chǎng)，磁場(chǎng)會(huì)逃逸到周圍環(huán)境中形成電磁噪聲；同樣，電纜也會(huì)接收到各種電磁噪聲，轉(zhuǎn)換成噪聲信號(hào)，從而影響電纜所傳輸?shù)男盘?hào)。PCB要通過電纜將板上信號(hào)連接到其他系統(tǒng)，通?？梢钥紤]使用屏蔽電纜來提高信號(hào)的抗干擾性并減少其對(duì)外界產(chǎn)生的RF輻射。

　　電纜連接器選擇的正確與否、連接的正確與否直接影響到系統(tǒng)互連的抗電磁干擾，以及控制RF輻射的效果。常用的連接器包括扁平電纜連接器、多排線連接器、同軸電纜連接器和D-sub連接器等。當(dāng)需要傳輸高速信號(hào)時(shí)，一定要考慮連接器帶來的阻抗匹配和RF輻射等問題。