PCB多基板的設(shè)計(jì)性能及要求解析

多基板的設(shè)計(jì)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(shí)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(píng)估。以下內(nèi)容敘述了多基板設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的重要因素。

一， 機(jī)械設(shè)計(jì)因素

機(jī)械設(shè)計(jì)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(jìn)行最優(yōu)化選擇。大電路板有許多優(yōu)點(diǎn)，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(gè)人計(jì)算機(jī)中，看到的都是較大的母板。然而，設(shè)計(jì)大板子上的信號(hào)線布局是比較困難的，需要更多的信號(hào)層或內(nèi)部連線或空間，熱處理的難度也較大。因此，設(shè)計(jì)者一定要考慮各種因素，例如標(biāo)準(zhǔn)板尺寸、制作設(shè)備的尺寸和制作過(guò)程的局限性。在1PC-D-322 中給出了關(guān)于選擇標(biāo)準(zhǔn)的印制電路/板尺寸的一些指導(dǎo)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(hào)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(dòng)插入需要的元器件引腳長(zhǎng)度和使用的連接類型。整個(gè)電路板的厚度由板子兩面的導(dǎo)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(yán)格的公差是困難的，大約10% 的公差標(biāo)準(zhǔn)被認(rèn)為是合理的。

3 板的層疊

為了將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(duì)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(duì)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?yàn)檎辰雍髮訅喊逖貜较蚴湛s，這會(huì)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(guò)改善設(shè)計(jì)可以使多基板的翹曲和扭曲達(dá)到最小。通過(guò)整個(gè)層面上銅箔的平均分布和確保多基板的結(jié)構(gòu)對(duì)稱，也就是保證預(yù)浸材料相同的分布和厚度，可達(dá)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(gè)銅層之間的最小的距離（電介質(zhì)厚度）是0.080mm 。

由經(jīng)驗(yàn)可知，兩個(gè)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(shuō)，兩個(gè)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(guò)使用兩層預(yù)浸材料實(shí)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(duì)于密集的板子，其厚度是極其重要的，需要嚴(yán)格的阻抗控制，這種板子需要使用

0.50z 的銅箔。對(duì)于電源層和接地層，最好選用2oz 或更重一點(diǎn)的銅箔。然而，蝕刻較重的銅箔會(huì)導(dǎo)致可控性降低，不容易實(shí)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(jìn)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(rèn)為3： 1 是標(biāo)準(zhǔn)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(guò)鉆孔、除膠渣或回蝕和電鍍等因素確定。當(dāng)在可生產(chǎn)的范圍內(nèi)保持縱橫比時(shí)，過(guò)孔要盡可能的小。

二，電氣設(shè)計(jì)因素

多基板是高性能、高速度的系統(tǒng)。對(duì)于較高的頻率，信號(hào)的上升時(shí)間減少，因而信號(hào)反射和線長(zhǎng)的控制變得至關(guān)重要。多基板系統(tǒng)中，對(duì)于電子元器件可控阻抗性能的要求很嚴(yán)格，設(shè)計(jì)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(dǎo)線間距、層間介質(zhì)厚度和銅導(dǎo)體厚度。在高速應(yīng)用中，多基板中導(dǎo)體的層壓順序和信號(hào)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(guò)改變樹脂含量的百分比進(jìn)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(guò)控制這些材料的百分率，環(huán)氧玻璃的介電常數(shù)可能達(dá)到4.2 - 5.3 ?；宓暮穸葘?duì)于確定和控制介電常數(shù)就是一個(gè)很好的說(shuō)明。

介電常數(shù)相對(duì)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(hào)延遲較低。在基板中，低損耗因素可使電損失達(dá)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(biāo)準(zhǔn)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。