淺談PCB平面的交叉影線 什么時候才適合使用陰影線

PCB平面的交叉影線是指一種方法，其中PCB內(nèi)某些平面或其他較大面積的銅表現(xiàn)為銅的晶格。規(guī)則的開孔以固定的間隔放置，就像出現(xiàn)在紗門中的開孔一樣。如今，在剛性PCB上很少需要對剖面線進行劃格，但是在可提供許多好處的Flex和剛性-Flex實施中使用它們。那么什么時候才適合使用陰影線，特別是陰影線或陰影線陰影區(qū)域？

盡管在剛性PCB中不再那么有用，但它們在柔性/剛性-柔性PCB中已變得非常重要，在柔性/剛性-柔性PCB中，陰影線接地圖案在結(jié)構(gòu)支撐和接地元件中起著雙重作用。本文將介紹交叉影線平面的歷史，其制作方法，它們最初用于剛性PCB的原因以及它們在柔性和剛性-柔性板上的持續(xù)作用和今天的優(yōu)勢。

艙口地面的定義和歷史

如上所述，艙口接地平面是銅的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，在規(guī)則的間隔處具有規(guī)則的開口。創(chuàng)建交叉影線平面的實際過程發(fā)生在CAD或CAM系統(tǒng)中，其中要影線的區(qū)域是由一系列規(guī)則間隔的直線填充的區(qū)域，就像信號層中繪制的跡線一樣。然后，該區(qū)域?qū)⑦吘夁B接形成交叉影線的細線邊緣。對該交叉影線進行的連接（例如電源或接地）與在實體平面中進行連接的方式相同。

在多層PCB制造過程的早期，內(nèi)層處理的最后步驟涉及使銅表面粗糙化，以使它們在層壓過程中緊密粘附在預(yù)浸料系統(tǒng)中的樹脂上。此步驟之所以必要，是因為從DES（顯影，蝕刻和剝離）工藝中出來的銅表面非常光滑。實際上，它們是如此光滑，以至于很難在用于層壓PCB的樹脂和銅之間建立牢固的結(jié)合。結(jié)果，如果不對銅表面進行粗糙化處理，則會在層壓板和PCB的實心銅平面之間發(fā)生分層。相同的問題發(fā)生在外層上的組件安裝焊盤上，導(dǎo)致在返工期間在焊接時焊盤從PCB上松脫。

注意：制造層壓制品時，也存在相同的粘合問題。在層壓板制造過程中，使用與制造PCB相同的樹脂。此處，將樹脂浸漬的玻璃布與在每一面粘合的一塊銅箔結(jié)合在一起，以形成層壓板。在這種情況下，作為形成箔的電鍍過程的一部分，粘合到樹脂上的銅箔表面會進行粗糙的表面處理。

在剛性PCB中實施

為了解決上述在剛性多層PCB上的銅粘附問題，創(chuàng)建了交叉影線。實際過程涉及在銅平面上創(chuàng)建小孔，以便樹脂將通過銅與層壓板粘合，而不是試圖直接在樹脂和銅之間強制粘合。只要與層壓板的粘結(jié)足夠牢固并在整個板上分布，就可以對板進行足夠的研究以抵抗分層。

這基本上解決了分層問題，但由于必須創(chuàng)建復(fù)雜的CAD文件，因此提出了昂貴的建議。就像今天深受喜愛的Gerbers一樣，這些文件用于描述圖層并繪制對這些圖層進行成像所需的膠片。在這段時間里，CAD工具遠不如今天強大，并且設(shè)計人員無法通過單擊幾下按鈕簡單地導(dǎo)出這些文件。

在1980年代后期，開發(fā)了一種新的工藝來解決上述粘附問題，因此不再需要在硬質(zhì)PCB上使用交叉陰影線的平面。此過程通過兩種方法之一完成。一種稱為氧化黑處理，另一種稱為替代氧化或棕色氧化。在此步驟之后，內(nèi)層銅的外觀在采用黑色氧化物方法后為啞黑色或在采用替代氧化物方法后為棕色。具有黑色氧化物的內(nèi)層如圖1所示。

圖1.蝕刻和涂覆黑色氧化物后的內(nèi)層對。

這兩種方法都對銅進行微蝕刻，以使銅足夠粗糙以與預(yù)浸料中的樹脂結(jié)合。本質(zhì)上，它們提供了樹脂可以粘結(jié)的“牙齒”。在蝕刻之后且在層壓之前對所有內(nèi)層進行處理。結(jié)果是預(yù)浸料樹脂與PCB中銅層之間的牢固結(jié)合。

注意：由于PCB跡線中趨膚效應(yīng)損耗的增加，對于高速信號，銅粗糙度經(jīng)常被討論為問題。為了降低銅走線表面的粗糙度，使用了不增加表面粗糙度的替代性表面處理方法，例如Atotech Bondfilm。

如今，很少在剛性PCB上使用交叉陰影線。實際上，如果制造商或其他來源要求將交叉影線應(yīng)用于內(nèi)層平面或外層的銅填充物，則有兩件事在起作用：

加工者或其他來源正在使用非常古老且過時的規(guī)則進行操作。

制造商沒有足夠的過程控制，應(yīng)避免作為電路板制造商。

柔性和剛性柔性電路中的交叉影線

盡管如今在硬質(zhì)PCB中很少使用交叉影線，但對于撓性電路和剛撓性電路，它都具有實際應(yīng)用。這些應(yīng)用分為柔性和剛性-柔性電路兩個領(lǐng)域：

柔性區(qū)域中的受控阻抗： 使用艙口接地是一種為高速數(shù)字板提供受控阻抗布線所需的參考平面的好方法。艙口蓋提供了更寬，更可制造的尺寸，同時保留了電路和組件的靈活性。應(yīng)當(dāng)注意，交叉影線減少了傳輸線下的銅量，從而減小了電容并提高了其阻抗。

撓性區(qū)域的結(jié)構(gòu)支撐： 使用艙口地面可提供動態(tài)或靜態(tài)撓性帶所需的結(jié)構(gòu)支撐，而不會增加銅層的剛性。在兩側(cè)柔性電路上。該層仍可用于受控的阻抗布線，從而產(chǎn)生不希望的剛度，也可以使帶永久變形。

為了計算導(dǎo)致正確阻抗的走線寬度，有必要使用一種建模工具來考慮交叉影線平面中缺失的銅。因為陰影線接地區(qū)域上給定走線的阻抗高于實心接地區(qū)域上的阻抗，所以需要降低走線的電感以保持受控阻抗。因此，我們希望使走線稍微寬一些，因為這將減小走線的電感并增加相對于艙口接地的總電容。兩種效果都會有助于將阻抗設(shè)置為正確的值。
編輯：hfy