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如何选择高频高速板材
选择PCB板材在满足设计需求、可量产性、成本中间取得平衡点。简单而言,设计需求包含电气和结构可靠性这两部分。通常在设计非常高速的PCB板子(大于GHz的频率)时这板材问题会比较重要。例如,现在常用的FR-4材质,在几个GHz的频率时的介质损Df(Dielectricloss)会很大,可能就不适用。
举例来说,10Gb/S高速数字信号是方波,它可以看作是不同频率的正弦波信号的叠加。因此10Gb/S包含许多不同频率信号:5Ghz的基波信号、3阶15GHz、5阶25GHz、7阶35GHz信号等。保持数字信号的完整性以及上下沿的陡峭程度和射频微波(数字信号的高频谐波部分达到了微波频段)的低损耗低失真传输一样。因此,在诸多方面,高速数字电路PCB选材和射频微波电路的需求类似。
在实际的工程操作中,高频板材的选择看似简单但需要考虑的因素还是非常多的,通过本文的介绍,作为PCB设计工程师或者高速项目负责人,对板材的特性及选择有一定的了解。了解板材电性能、热性能、可靠性等。并合理使用层叠,设计出一块可靠性高、加工性好的产品,各种因素的考量达到佳化。
PCB板的静电释放(ESD)设计
许多产品设计工程师通常在产品进入到生产环节时才着手考虑抗静电释放(ESD)的问题。如果电子设备不能通过抗静电释放测试,通常终的方案都要采用昂贵的元器件,还要在制造过程中采用手工装配,甚至需要重新设计。因此,产品的进度势必受到影响。即使经验丰富的设计工程师,也可能并不知道设计中的哪些部分有利于抗静电释放(ESD)。大多数电子设备在生命期内99%的时间都处于一个充满ESD的环境之中,ESD可能不自人体、家具、甚至设备自身内部。电子设备完全遭受ESD损毁比较少见,然而ESD干扰却很常见,它会导致设备锁死、复位、数据丢失和不可靠。其结果可能是在寒冷干燥的冬季电子设备经常出现故障,但是维修时又显示正常,这样势必影响用户对电子设备及其制造商的信心。
PCB电路板加工异常状况分析
【PCB信息网】 PCB电路板加工的过程中难免会遇到几个残次品,有可能是机器失误造成的,也有可能是人为原因,例如有时候会出现一种被称为孔破状态的异常情况,成因要具体情况具体分析。
如果孔破状态是点状分布而非整圈断路的现象,就称为点状孔破,也有人称它为“楔型孔破”。常见产生原因,来自于除胶渣制程处理不良所致。PCB电路板加工时除胶渣制程会行膨松剂处理,之后进行强氧化剂「高锰酸盐」的侵蚀作业,这个过程会清除胶渣并产生微孔结构。经过清除过程所残留下来的氧化剂,就依靠还原剂清除,典型配方采用酸性液体处理。
由于胶渣处理后,并不会再看到有残胶渣问题,大家常忽略了对还原酸液的监控,这就可能让氧化剂留在孔壁面上。之后电路板进入化学铜制程,经过整孔剂处理后电路板会进行微蚀处理,这时残留的氧化剂再度受到酸浸泡而让残留氧化剂区的树脂剥落,同时也等于将整孔剂破坏了。
受到破坏的孔壁,在后续钯胶体及化学铜处理就不会发生反应,这些区域就呈现出无铜析出现象。基础没有建立,电镀铜当然就无法完整覆盖而产生点状孔破。这类问题已经在不少电路板厂在进行电路板加工的时候发生过,多留意除胶渣制程还原步骤药水监控应该就可以改善。
PCB电路板加工过程中的每一个环节都需要我们严格把控,因为化学反应有时候会在我们不注意的角落慢慢发生,从而破坏整个电路。这种孔破状态大家要警惕了。
裸板(上头没有零件)也常被称为"印刷线路板Printed Wiring Board(PWB)"。板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔,原本铜箔是覆盖在整个板子上的,而在制造过程中部份被蚀刻处理掉,留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线(conductor pattern)或称布线,并用来提供PCB板上零件的电路连接。
通常PCB板的颜色都是绿色或是棕色,这是阻焊(solder mask)的颜色。是绝缘的防护层,可以保护铜线,也防止波焊时造成的短路,并节省焊锡之用量。在阻焊层上还会印刷上一层丝网印刷面(silk screen)。通常在这上面会印上文字与符号(大多是白色的),以标示出各零件在板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面(legend)。
在制成终产品时,其上会安装集成电路、电晶体、二极管、被动元件(如:电阻、电容、连接器等)及其他各种各样的电子零件。借着导线连通,可以形成电子讯号连结及应有机能。