PCB多層板 圖
PCB多層板是指用于電器產(chǎn)品中的多層線路板，它涉及的領(lǐng)域廣泛，有家電、電腦周邊、通訊、光電設(shè)備、儀器儀表、玩具、航天、軍工、醫(yī)療產(chǎn)品、LED照明等行業(yè)。
印制板（PCB－Printed Circuit Board）也叫印制電路板、印刷電路板。PCB多層板，就是指兩層以上的印制板，它是由幾層絕緣基板上的連接導(dǎo)線和裝配焊接電子元件用的焊盤組成，既具有導(dǎo)通各層線路，又具有相互間絕緣的作用。隨著SMT（表面安裝技術(shù)）的不斷發(fā)展，以及新一代SMD（表面安裝器件）的不斷推出，如QFP、QFN、CSP、BGA（特別是MBGA），使電子產(chǎn)品更加智能化、小型化，因而推動(dòng)了PCB工業(yè)技術(shù)的重大改革和進(jìn)步。自1991年IBM公司首先成功開發(fā)出高密度多層板（SLC）以來，各國各大集團(tuán)也相繼開發(fā)出各種各樣的高密度互連（HDI）微孔板。這些加工技術(shù)的迅猛發(fā)展，促使了PCB的設(shè)計(jì)已逐漸向多層、高密度布線的方向發(fā)展。多層印制板以其設(shè)計(jì)靈活、穩(wěn)定可靠的電氣性能和優(yōu)越的經(jīng)濟(jì)性能，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于電子產(chǎn)品的生產(chǎn)制造中。
目錄
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PCB多層板的工藝流程
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PCB多層板的布線方法
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PCB多層板的保質(zhì)
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PCB多層板的參數(shù)
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PCB多層板設(shè)計(jì)前的必要工作
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PCB多層板設(shè)計(jì)的基本要求
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PCB多層板外協(xié)加工要求
1 PCB多層板的工藝流程
1. 已制作好圖形的印制板：
上板→酸性去油→掃描水洗→二級(jí)逆流水洗→微蝕→掃描水洗→二級(jí)逆流水洗→鍍銅預(yù)浸→鍍銅→掃描水洗→鍍錫預(yù)浸→鍍錫→二級(jí)逆流水洗→下板
2. PCB多層板詳細(xì)工藝過程：
2.1鍍錫預(yù)浸
2.1.1 鍍錫預(yù)浸液的組成及操作條件
2.1.2 鍍錫預(yù)浸槽的開缸方法
先加入半缸蒸餾水，再慢浸加入15L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的硫酸攪拌冷卻后，加入1.5L Sulfotech Part A，攪拌均勻，加蒸餾水到300L攪拌均勻，即可使用。
2.1.3 鍍錫預(yù)浸槽藥液的維護(hù)與控制
每處理100m2板材需添加1L硫酸和100mLSulfotech Part A。每當(dāng)槽液處理1500m2的板子后，更換槽液。
2.2 鍍錫
2.2.1 鍍錫液的組成及操作條件
2.2.2鍍錫槽的開缸方法
先加入半缸蒸餾水，再慢慢加入98L質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的硫酸攪拌冷卻后，加入40kg Tin Salt 235 冷卻至25°C，加入76 L Sulfotech Part A、15.2 L Solfotech Part B、30.4 LSTHAdditive Sulfolyt ，加蒸餾水至液位，循環(huán)(以1.5A/dm2電解2AH/L)。
2.2.3鍍錫槽藥液的維護(hù)與控制
工作前分析錫和硫酸。每處理100m2板材需添加11L硫酸、600 g Tin Salt 235、600 mLSulfotech Part A、800 mL Sulfotech Part B、750mL STH Additive Sulfolyt。自動(dòng)添加系統(tǒng)按200AH添加56mL Sulfotech Part A。
溶液每周必須進(jìn)行赫爾槽試驗(yàn)，觀察調(diào)整Sulfotech Part A、Sulfotech Part B。
項(xiàng)目 范圍 最佳值
Sn2+ 20-30 mL/L 24mL/L
W(H2SO4)為98% 160-185mL/L 175mL/L
酸錫添加劑 A（Sulfotech Part A) 30-60mL/L 40mL/L
酸錫添加劑 STH(STH Additive Sulfolyt) 30-80mL/L 40mL/L
酸錫添加劑 B（Sulfotech Part B) 15-25mL/L 20mL/L
操作溫度 18-25°C 22°C
陰極電流密度 1.3-2.ASD 1.7ASD
2 PCB多層板的布線方法
四層電路板布線方法：
一般而言，四層電路板可分為頂層、底層和兩個(gè)中間層。頂層和底層走信號(hào)線， 中間層首先通過命令DESIGN/LAYER STACK MANAGER用ADD PLANE 添加INTERNAL PLANE1和INTERNAL PLANE2 分別作為用的最多的電源層如VCC和地層如GND（即連接上相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)。注意不要用ADD LAYER，這會(huì)增加MIDPLAYER，后者主要用作多層信號(hào)線放置），這樣PLNNE1和PLANE2就是兩層連接電源VCC和地GND的銅皮。 如果有多個(gè)電源如VCC2等或者地層如GND2等，先在PLANE1或者PLANE2中用較粗導(dǎo)線或者填充FILL（此時(shí)該導(dǎo) 線或FILL對應(yīng)的銅皮不存在，對著光線可以明顯看見該導(dǎo)線或者填充）劃定該電源或者地的大致區(qū)域 （主要是為了后面PLACE/SPLIT PLANE命令的方便），然后用PLACE/SPLIT PLANE在INTERNAL PLANE1和 INTERNAL PLANE2相應(yīng)區(qū)域中劃定該區(qū)域（即VCC2銅皮和GND2銅片，在同一PLANE中此區(qū)域不存在VCC了） 的范圍（注意同一個(gè)PLANE中不同網(wǎng)絡(luò)表層盡量不要重疊。設(shè)SPLIT1和SPLIT2是在同一PLANE中重疊兩塊， 且SPLIT2在SPLIT1內(nèi)部，制版時(shí)會(huì)根據(jù)SPLIT2的邊框自動(dòng)將兩塊分開(SPLIT1分布在SPLIT的外圍)。 只要注意在重疊時(shí)與SPLIT1同一網(wǎng)絡(luò)表的焊盤或者過孔不要在SPLIT2的區(qū)域中試圖與SPLIT1相連就不會(huì) 出問題）。這時(shí)該區(qū)域上的過孔自動(dòng)與該層對應(yīng)的銅皮相連,DIP封裝器件及接插件等穿過上下板的器件引腳會(huì)自動(dòng)與該區(qū)域的PLANE讓開。點(diǎn)擊DESIGN/SPLIT PLANES可查看各SPLIT PLANES。
3 PCB多層板的保質(zhì)
PCB多層板的保質(zhì)在IPC是有界定的，表面工藝是抗氧化的，未拆真空包裝的，半年內(nèi)使用完，拆了真空包裝的在二十四小時(shí)內(nèi)，并且是溫濕度有控制的環(huán)境下，板在未拆包裝下一年內(nèi)使用用，拆開了在一周內(nèi)小時(shí)內(nèi)應(yīng)貼完片，同樣要控制溫濕度，金板等同錫板，但控制過程較錫板嚴(yán)格。
4 PCB多層板的參數(shù)
基材 / 厚度 : FR-4/1.2mm
尺寸 : 140mm*159mm
最小線寬 / 線距 : 6mil/6mil
最小孔徑 : 0.4mm
表面處理 : 電鍍金
文件格式 : gerber
類別 : 計(jì)算機(jī)用; 四層
基材 / 厚度 : FR-4/1.6mm
尺寸 : 294mm*200mm
最小線寬 / 線距 : 5mil/5mil
最小孔徑 : 0.3mm
表面處理 : 噴錫 ( 熱風(fēng)整平 )
5 PCB多層板設(shè)計(jì)前的必要工作
1. 認(rèn)真校核原理圖：任何一塊印制板的設(shè)計(jì)，都離不開原理圖。原理圖的準(zhǔn)確性，是印制板正確與否的前提依據(jù)。所以，在印制板設(shè)計(jì)之前，必須對原理圖的信號(hào)完整性進(jìn)行認(rèn)真、反復(fù)的校核，保證器件相互間的正確連接。
2. 器件選型：元器件的選型，對印制板的設(shè)計(jì)來說，是一個(gè)十分重要的環(huán)節(jié)。同等功能、參數(shù)的器件，封裝方式可能有不同。封裝不一樣，印制板上器件的焊孔（盤）就不一樣。所以，在著手印制板設(shè)計(jì)之前，一定要確定各個(gè)元器件的封裝形式。
多層板在器件選型方面，必須定位在表面安裝元器件（SMD）的選擇上，SMD以其小型化、高度集成化、高可靠性、安裝自動(dòng)化的優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于各類電子產(chǎn)品上。同時(shí)，在器件選用上，不僅要注意器件的特性參數(shù)應(yīng)符合電路的需求，也要注意器件的供應(yīng)，避免器件停產(chǎn)問題；同時(shí)應(yīng)意識(shí)到：目前很多國產(chǎn)器件，如片狀電阻、電容、連接器、電位器等的質(zhì)量已逐漸達(dá)到進(jìn)口器件的水平，且有貨源充足、交貨期短、價(jià)格便宜等優(yōu)勢。所以，在電路許可的條件下，應(yīng)盡量考慮采用國產(chǎn)器件。
6 PCB多層板設(shè)計(jì)的基本要求
板外形、尺寸、層數(shù)的確定
任何一塊印制板，都存在著與其他結(jié)構(gòu)件配合裝配的問題，所以，印制板的外形與尺寸，必須以產(chǎn)品整機(jī)結(jié)構(gòu)為依據(jù)。但從生產(chǎn)工藝角度考慮，應(yīng)盡量簡單，一般為長寬比不太懸殊的長方形，以利于裝配，提高生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)成本。
層數(shù)方面，必須根據(jù)電路性能的要求、板尺寸及線路的密集程度而定。對PCB多層板來說，以四層板、六層板的應(yīng)用最為廣泛，以四層板為例，就是兩個(gè)導(dǎo)線層（元件面和焊接面）、一個(gè)電源層和一個(gè)地層。
多層板的各層應(yīng)保持對稱，而且最好是偶數(shù)銅層，即四、六、八層等。因?yàn)椴粚ΨQ的層壓，板面容易產(chǎn)生翹曲，特別是對表面貼裝的多層板，更應(yīng)該引起注意。
元器件的位置及擺放方向
元器件的位置、擺放方向，首先應(yīng)從電路原理方面考慮，迎合電路的走向。擺放的合理與否，將直接影響了該印制板的性能，特別是高頻模擬電路，對器件的位置及擺放要求，顯得更加嚴(yán)格。合理的放置元器件，在某種意義上，已經(jīng)預(yù)示了該印制板設(shè)計(jì)的成功。所以，在著手編排印制板的版面、決定整體布局的時(shí)候，應(yīng)該對電路原理進(jìn)行詳細(xì)的分析，先確定特殊元器件（如大規(guī)模IC、大功率管、信號(hào)源等）的位置，然后再安排其他元器件，盡量避免可能產(chǎn)生干擾的因素。
另一方面，應(yīng)從印制板的整體結(jié)構(gòu)來考慮，避免元器件的排列疏密不均，雜亂無章。這不僅影響了印制板的美觀，同時(shí)也會(huì)給裝配和維修工作帶來很多不便。
導(dǎo)線布層、布線區(qū)的要求
一般情況下，PCB多層板布線是按電路功能進(jìn)行，在外層布線時(shí)，要求在焊接面多布線，元器件面少布線，有利于印制板的維修和排故。細(xì)、密導(dǎo)線和易受干擾的信號(hào)線，通常是安排在內(nèi)層。大面積的銅箔應(yīng)比較均勻分布在內(nèi)、外層，這將有助于減少板的翹曲度，也使電鍍時(shí)在表面獲得較均勻的鍍層。為防止外形加工傷及印制導(dǎo)線和機(jī)械加工時(shí)造成層間短路，內(nèi)外層布線區(qū)的導(dǎo)電圖形離板緣的距離應(yīng)大于50mil。
導(dǎo)線走向及線寬的要求
PCB多層板走線要把電源層、地層和信號(hào)層分開，減少電源、地、信號(hào)之間的干擾。相鄰兩層印制板的線條應(yīng)盡量相互垂直或走斜線、曲線，不能走平行線，以減少基板的層間耦合和干擾。且導(dǎo)線應(yīng)盡量走短線，特別是對小信號(hào)電路來講，線越短，電阻越小，干擾越小。同一層上的信號(hào)線，改變方向時(shí)應(yīng)避免銳角拐彎。導(dǎo)線的寬窄，應(yīng)根據(jù)該電路對電流及阻抗的要求來確定，電源輸入線應(yīng)大些，信號(hào)線可相對小一些。對一般數(shù)字板來說，電源輸入線線寬可采用50～80mil，信號(hào)線線寬可采用6～10mil。
布線時(shí)還應(yīng)注意線條的寬度要盡量一致，避免導(dǎo)線突然變粗及突然變細(xì)，有利于阻抗的匹配。
鉆孔大小與焊盤的要求
PCB多層板上的元器件鉆孔大小與所選用的元器件引腳尺寸有關(guān)，鉆孔過小，會(huì)影響器件的裝插及上錫；鉆孔過大，焊接時(shí)焊點(diǎn)不夠飽滿。一般來說，元件孔孔徑及焊盤大小的計(jì)算方法為：
元件孔的孔徑＝元件引腳直徑（或?qū)蔷€）+（10～30mil）
元件焊盤直徑≥元件孔直徑＋18mil
至于過孔孔徑,主要由成品板的厚度決定,對于高密度多層板，一般應(yīng)控制在板厚∶孔徑≤5∶1的范圍內(nèi)。過孔焊盤的計(jì)算方法為:
過孔焊盤(VIA PAD)直徑≥過孔直徑＋12mil。
電源層、地層分區(qū)及花孔的要求：
對于PCB多層板來說，起碼有一個(gè)電源層和一個(gè)地層。由于印制板上所有的電壓都接在同一個(gè)電源層上，所以必須對電源層進(jìn)行分區(qū)隔離，分區(qū)線的大小一般采用20～80mil的線寬為宜，電壓超高，分區(qū)線越粗。
焊孔與電源層、地層連接處，為增加其可靠性，減少焊接過程中大面積金屬吸熱而產(chǎn)生虛焊，一般連接盤應(yīng)設(shè)計(jì)成花孔形狀
隔離焊盤的孔徑≥鉆孔孔徑+20mil
安全間距的要求
安全間距的設(shè)定，應(yīng)滿足電氣安全的要求。一般來說，外層導(dǎo)線的最小間距不得小于4mil，內(nèi)層導(dǎo)線的最小間距不得小于4mil。在布線能排得下的情況下，間距應(yīng)盡量取大值，以提高制板時(shí)的成品率及減少成品板故障的隱患。
提高整板抗干擾能力的要求
PCB多層板的設(shè)計(jì)，還必須注意整板的抗干擾能力，一般方法有：
a．在各IC的電源、地附近加上濾波電容，容量一般為473或104。
b．對于印制板上的敏感信號(hào)，應(yīng)分別加上伴行屏蔽線，且信號(hào)源附近盡量少布線。
c．選擇合理的接地點(diǎn)。
7 PCB多層板外協(xié)加工要求
印制板的加工，一般都是外協(xié)加工，所以在外協(xié)加工提供圖紙時(shí)，一定要準(zhǔn)確無誤，盡量說明清楚，應(yīng)注意諸如材料的選型、壓層的順序、板厚、公差要求、加工工藝等等，都要說明清楚。在PCB導(dǎo)出GERBER時(shí)，導(dǎo)出數(shù)據(jù)建議采用RS274X格式，因?yàn)樗腥缦聝?yōu)點(diǎn)：CAM系統(tǒng)能自動(dòng)錄入數(shù)據(jù)，整個(gè)過程不須人工參與，可避免許多麻煩，同時(shí)能保持很好的一致性，減少出差率。
總之，PCB多層板的設(shè)計(jì)內(nèi)容包含很廣，在具體的設(shè)計(jì)過程中，還應(yīng)注意其工藝性、可加工性。只有通過不斷的實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)的積累，才能設(shè)計(jì)出高品質(zhì)的產(chǎn)品。
