PCB多基板設(shè)計時應(yīng)考慮的因素有哪些

多基板的設(shè)計性能大多數(shù)與單基板或雙基板類似，那就是注意避免使太多的電路塞滿太小的空間，從而造成不切實際的公差、高的內(nèi)層容量、甚至可能危及產(chǎn)品質(zhì)量的安全。因此，性能規(guī)范應(yīng)該考慮內(nèi)層線路的熱沖擊、絕緣電阻、焊接電阻等的完整的評估。以下內(nèi)容敘述了多基板設(shè)計中應(yīng)考慮的重要因素。

一、機械設(shè)計因素

機械設(shè)計包括選擇合適的板尺寸、板的厚度、板的層疊、內(nèi)層銅筒、縱橫比等。

1.板尺寸

板尺寸應(yīng)根據(jù)應(yīng)用需求、系統(tǒng)箱尺寸、電路板制造者的局限性和制造能力進行最優(yōu)化選擇。大電路板有許多優(yōu)點，例如較少的基板、許多元器件之間較短的電路路徑，這樣就可以有更高的操作速度，井且每塊PCB板子可以具有更多的輸入輸出連接，所以在許多應(yīng)用中應(yīng)首選大電路板，例如在個人計算機中，看到的都是較大的母板。然而，設(shè)計大PCB板子上的信號線布局是比較困難的，需要更多的信號層或內(nèi)部連線或空間，熱處理的難度也較大。因此，設(shè)計者一定要考慮各種因素，例如標準板尺寸、制作設(shè)備的尺寸和制作過程的局限性。在1PC-D-322中給出了關(guān)于選擇標準的印制電路/板尺寸的一些指導原則。

2.板厚度

多基板的厚度是由多種因素決定的，例如信號層的數(shù)目、電源板的數(shù)量和厚度、優(yōu)質(zhì)打孔和電鍍所需的孔徑和厚度的縱橫比、自動插入需要的元器件引腳長度和使用的連接類型。整個電路板的厚度由PCB板子兩面的導電層、銅層、基板厚度和預(yù)浸材料厚度組成。在合成的多基板上獲得嚴格的公差是困難的，大約10%的公差標準被認為是合理的。

3.板的層疊

為了將PCB板子扭曲的幾率減到最小，得到平坦的完成板，多基板的分層應(yīng)保持對稱。即具有偶數(shù)銅層，并確保銅的厚度和板層的銅箔圖形密度對稱。通常層壓桓使用的構(gòu)造材料的徑向（例如，玻璃纖維布）應(yīng)該與層壓板的邊平行。因為粘接后層壓板沿徑向收縮，這會使電路板的布局發(fā)生扭曲，表現(xiàn)出易變的和低的空間穩(wěn)定性。

然而，通過改善設(shè)計可以使多基板的翹曲和扭曲達到最小。通過整個層面上銅箔的平均分布和確保多基板的結(jié)構(gòu)對稱，也就是保證預(yù)浸材料相同的分布和厚度，可達到減小翹曲和扭曲的目的。銅和碾壓層應(yīng)該從多基板的中心層開始制作，直到最外面的兩層。規(guī)定在兩個銅層之間的最小的距離（電介質(zhì)厚度）是0.080mm.

由經(jīng)驗可知，兩個銅層之間的最小距離，也就是粘接之后預(yù)浸材料的最小厚度必須至少是被嵌入的銅層厚度的兩倍。換一句話說，兩個鄰近的銅層，如果每一層厚度是30μm，則預(yù)浸材料的厚度至少是2 （2 x 30μm） =120μm，這可通過使用兩層預(yù)浸材料實現(xiàn)（玻璃纖維織布的典型值是1080）。

4.內(nèi)層銅箔

最常使用的銅箔是1oz （每平方英尺表面區(qū)域的銅箔為1oz）。然而，對于密集的PCB板子，其厚度是極其重要的，需要嚴格的阻抗控制，這種PCB板子需要使用

0.50z的銅箔。對于電源層和接地層，最好選用2oz或更重一點的銅箔。然而，蝕刻較重的銅箔會導致可控性降低，不容易實現(xiàn)所期望的線寬和間距公差的圖樣。因而，需要特殊的處理技術(shù)。

5.孔

根據(jù)元器件引腳直徑或?qū)蔷€的尺寸，鍍通孔的直徑通常保持在0.028 0.010in之間，這樣可以確保足夠的體積，以便進行更好的焊接。

6.縱橫比

“縱橫比”是板的厚度與鉆孔直徑的比值。一般認為3： 1是標準的縱橫比，雖然像5： 1的高縱橫比也是常用的?？v橫比可通過鉆孔、除膠渣或回蝕和電鍍等因素確定。當在可生產(chǎn)的范圍內(nèi)保持縱橫比時，過孔要盡可能的小。

二、電氣設(shè)計因素

多基板是高性能、高速度的系統(tǒng)。對于較高的頻率，信號的上升時間減少，因而信號反射和線長的控制變得至關(guān)重要。多基板系統(tǒng)中，對于電子元器件可控阻抗性能的要求很嚴格，設(shè)計要滿足以上要求。決定阻抗的因素是基板和預(yù)浸材料的介電常數(shù)、同一層面上的導線間距、層間介質(zhì)厚度和銅導體厚度。在高速應(yīng)用中，多基板中導體的層壓順序和信號網(wǎng)的連接順序也是至關(guān)重要的。介電常數(shù)：基板材料的介電常數(shù)是確定阻抗、傳播延遲和電容的重要因素。使用環(huán)氧玻璃的基板和預(yù)浸材料的介電常數(shù)可通過改變樹脂含量的百分比進行控制。

環(huán)氧樹脂的介電常數(shù)為3.45，玻璃的介電常數(shù)為6.2.通過控制這些材料的百分率，環(huán)氧玻璃的介電常數(shù)可能達到4.2 - 5.3.基板的厚度對于確定和控制介電常數(shù)就是一個很好的說明。

介電常數(shù)相對較低的預(yù)浸材料適合應(yīng)用于射頻和微波電路中。在射頻和微波頻率中，較低的介電常數(shù)造成的信號延遲較低。在基板中，低損耗因素可使電損失達到最小。

預(yù)浸材料ROR 4403是ROGERS公司生產(chǎn)的一種新型材料。這種材料和在標準多基板（ FR -4材料）結(jié)構(gòu)中使用的其他基板（例如，微波板使用的RO 4003或RO 4350）相互兼容。