印制电路板常见结构hkmn.docx

印制电路路板常见见结构以以及PCCB抄板板PCBB设计基基础知识识 印制电路路板（PPCB）的的常见结结构可以以分为单单层板（ssinggle Layyer PCBB）、双双层板（DDoubble Layyer PCBB）和多多层板（MMultti LLayeer PPCB）三三种。       一、单单层板ssinggle Layyer PCBB     单层层板（ssinggle Layyer PCBB）是只只有一个个面敷铜铜，另一一面没有有敷铜的的电路板板。元器器件一般般情况是是放置在在没有敷敷铜的一一面，敷敷铜的一一面用于于布线和和元件焊焊接，如如图所示示。     二二、双层层板Dooublle LLayeer PPCB     双层板板（Dooublle LLayeer PPCB）是是一种双双面敷铜铜的电路路板，两两个敷铜铜层通常常被称为为顶层（TTop Layyer）和和底层（BBotttom Layyer），两两个敷铜铜面都可可以布线线，顶层层一般为为放置元元件面，底底层一般般为元件件焊接面面，如图图所示。    三、多层板Multi Layer PCB    多层板（Multi Layer PCB）就是包括多个工作层面的电路板，除了有顶层（Top Layer）和底层（Bottom Layer）之外还有中间层，顶层和底层与双层面板一样，中间层可以是导线层、信号层、电源层或接地层，层与层之间是相互绝缘的，层与层之间的连接往往是通过孔来实现的。以四层板为例，如图2 3 4 所示。这个四层板除了具有顶层和底层之外，内部还具有一个地层和一个图2 3 4 四层板结构    尽管Protel DXP支持72层板的设计，但在实际的应用中，一般六层板已经能够满足电路设计的要求，不必将电路板设计成更多层结构。Preppregg&coorePreppregg：半固固化片，又又称预浸浸材料，是是用树脂脂浸渍并并固化到到中间程程度(BB 阶)的薄片片材料。半半固化片片可用作作多层印印制板的的内层导导电图形形的黏结结材料和和层间绝绝缘。在在层压时时，半固固化片的的环氧树树脂融化化、流动动、凝固固，将各各层电路路毅合在在一起，并并形成可可靠的绝绝缘层。coree:芯板板，芯板板是一种种硬质的的、有特特定厚度度的、两两面包铜铜的板材材，是构构成印制制板的基基础材料料。通常我们们所说的的多层板板是由芯芯板和半半固化片片互相层层叠压合合而成的的。而半半固化片片构成所所谓的浸浸润层，起起到粘合合芯板的的作用，虽虽然也有有一定的的初始厚厚度，但但是在压压制过程程中其厚厚度会发发生一些些变化。    通常多多层板最最外面的的两个介介质层都都是浸润润层，在在这两层层的外面面使用单单独的铜铜箔层作作为外层层铜箔。外外层铜箔箔和内层层铜箔的的原始厚厚度规格格，一般般有0.5OZZ、1OZZ、2OZZ(1OZZ约为335umm或1.4miil)三三种，但但经过一一系列表表面处理理后，外外层铜箔箔的最终终厚度一一般会增增加将近近1 OOZ左右右。内层层铜箔即即为芯板板两面的的包铜，其其最终厚厚度与原原始厚度度相差很很小，但但由于蚀蚀刻的原原因，一一般会减减少几个个um。    多层板板的最外外层是阻阻焊层，就就是我们们常说的的“绿油”，当然然它也可可以是黄黄色或者者其它颜颜色。阻阻焊层的的厚度一一般不太太容易准准确确定定，在表表面无铜铜箔的区区域比有有铜箔的的区域要要稍厚一一些，但但因为缺缺少了铜铜箔的厚厚度，所所以铜箔箔还是显显得更突突出，当当我们用用手指触触摸印制制板表面面时就能能感觉到到。    当制作作某一特特定厚度度的印制制板时，一一方面要要求合理理地选择择各种材材料的参参数，另另一方面面，半固固化片最最终成型型厚度也也会比初初始厚度度小一些些。下面面是一个个典型的的6层板板叠层结结构（iiMX2255ccoreeboaard）：PCB的的参数：   不不同的印印制板厂厂，PCCB的参参数会有有细微的的差异，需需要与电电路板厂厂的工程程师沟通通，得到到该厂的的一些参参数数据据，主要要是介电电常数和和阻焊层层厚度两两个参数数各个板板厂会有有差别。   表表层铜箔箔：可以使用用的表层层铜箔材材料厚度度有三种种：122um、118umm和355um。加加工完成成后的最最终厚度度大约是是44uum、550umm和677um，大大致相当当于铜厚厚1 OOZ、1.55 OZZ、2 OOZ。注意：在用阻阻抗计算算软件进进行阻抗抗控制时时，外层层的铜厚厚没有00.5 OZ的的值。   芯芯板：我我们常用用的板材材是S111411A，标标准的FFR-44，两面面包铜，可可选用的的规格可可与厂家家联系确确定。   半半固化片片：规格（原原始厚度度）有776288（0.1855mm/7.44mill），221166（0.1055mm/4.22mill），110800（0.0755mm/3miil），333133（0.0955mm/4miil ），实实际压制制完成后后的厚度度通常会会比原始始值小110-115umm左右（即即0.55-1mmil），因此叠层设计的最小介质层厚不得小于3mil。同一个浸润层最多可以使用3个半固化片，而且3个半固化片的厚度不能都相同，最少可以只用一个半固化片，但有的厂家要求必须至少使用两个。如果半固化片的厚度不够，可以把芯板两面的铜箔蚀刻掉，再在两面用半固化片粘连，这样可以实现较厚的浸润层。半固化片的介电常数与厚度有关，下表为不同型号的半固化片厚度和介电常数参数：型号厚度介电常数数108002.8mmil4.3331333.8mmil4.3211664.5mmil4.5762886.8mmil4.7 板材的介介电常数数与其所所用的树树脂材料料有关，FFR4板板材其介介电常数数为4.24.77,并且且随着频频率的增增加会减减小。   阻阻焊层：铜箔上面面的阻焊焊层厚度度C28-110umm，表面面无铜箔箔区域的的阻焊层层厚度CC1根据据表面铜铜厚的不不同而不不同，当当表面铜铜厚为445umm时C1113-15uum，当当表面铜铜厚为770umm时C1117-18uum，在在用SII90000进行行计算时时，阻焊焊层的厚厚度取00.5OOZ即可可。   导导线横截截面：由于铜箔箔腐蚀的的关系，导导线的横横截面不不是一个个矩形，实实际上是是一个梯梯形。以以TOPP层为例例，当铜铜箔厚度度为1OOZ时，梯梯形的上上底边比比下底边边短1MMIL。比比如线宽宽5MIIL，那那么其上上底边约约4MIIL，下下底边55MILL。上下下底边的的差异和和铜厚有有关，下下表是不不同情况况下梯形形上下底底的关系系。线宽铜厚（OOZ）上线宽（mmil）下线宽（mmil）内层0.5W-0.5W内层1W-1W内层2W-1.5W-1外层0.5W-1W外层1W-0.8W-0.5外层2W-1.5W-1 说明：上上表中的的W表示示设计的的理想线线宽。 通常阻抗抗计算采采用的模模型为：   上面两个个模型为为基本的的微带线线模型和和带状线线模型。  在微带线线模型中中，还有有如下几几种：无涂覆层层的模型型一般不不采用。上上图右边边的模型型中的介介电常数数Er11和Err2根据据采用的的半固化化片的具具体型号号确定，主主要型号号已经在在上面列列出。具具体的参参数需要要向板厂厂咨询。  下面解释释板厂给给我们的的叠层图图的含义义：   我们的板板是六层层板，从从上图可可以看出出有两个个表层铜铜箔，两两个芯板板，因此此有六个个铜箔层层，中间间的波浪浪线表示示半固化化片，含含义和型型号也在在上面的的介绍中中解释清清楚了。 如果要进进一步了了解阻抗抗控制和和SI990000的用法法，请参参考本人人的另一一篇日志志：htttp:/m/bllog/?p=12006，PPCB的的阻抗控控制与前前端仿真真（SII90000的应应用）。单面板的的流程: 单面PCCB是只只有一面面有导电电图形的的印制板板。一般般采用酚酚醛纸基基覆铜箔箔板制作作，也常常采用环环氧纸基基或环氧氧玻璃布布覆铜板板。 单面PCCB主要要用于民民用电子子产品，如如：收音音机、电电视机、电电子仪器器仪表等等。 单面板板的印制制图形比比较简单单，一般般采用丝丝网漏印印的方法法转移图图形，然然后蚀刻刻出印制制板，也也有采用用光化学学法生产产的，其其生产工工艺流程程如图所所示。双面板的的生产流流程: 双面PCCB是两两面都有有导电图图形的印印制板。显显然，双双面板的的面积比比单面板板大了一一倍，适适合用于于比单面面板更复复杂的电电路。 双面印制制板通常常采用环环氧玻璃璃布覆铜铜箔板制制造。它它主要用用于性能能要求较较高的通通信电子子 设备、高高级仪器器仪表以以及电子子计算机机等。 双面板板的生产产工艺一一般分为为工艺导导线法、堵堵孔法、掩掩蔽法和和图形电电镀一蚀蚀刻法等等几种，图图形电镀镀一蚀刻刻法生产产双面PPcB的的工艺流流程如图图所示。再有一个个就是多多层板的的,无论论是四层层八层,还是更更多的层层数年,都是如如下所列列的资料料相似: 多层板生生产流程程: 多层PCCB是有有三层或或三层以以上导电电图形和和绝缘材材料层压压合成的的印制板板。 它实际上上是使用用数片双双面板，并并在每层层板间放放进一层层绝缘层层后粘牢牢(压合合)而成成。它的的层数通通常都是是偶数，并并且包含含最外侧侧的两层层。从技技术的角角度来说说可以做做到近1100层层的PCCB板，但但目前计计算机的的主机板板都是448层层的结构构。 多层印制制板般般采用环环氧玻璃璃布覆铜铜箔层压压板。为为了提高高金属化化孔的可可靠性，应应尽量选选用耐高高温的、基基板尺寸寸稳定性性好的、特特别是厚厚度方向向热膨胀胀系数较较小的，且且与铜镀镀层热膨膨胀系数数基本匹匹配的新新型材料料。 制作多层层印制板板，先用用铜箔蚀蚀刻法做做出内层层导线图图形，然然后根据据设计要要求，把把几张内内层导线线图形重重叠，放放在专用用的多层层压机内内，经过过热压、粘粘合工序序，就制制成了具具有内层层导电图图形的覆覆铜箔的的层压板板，以后后加工工工序与双双面孔金金属化印印制板的的制造工工序基本本相同，其其工艺流流程如图图所示。双面锡板板/沉金金板制作作流程:开料-钻孔孔-沉沉铜-线线路-图电电-蚀刻刻-阻阻焊-字符符-喷锡锡(或者者是沉金金)-锣锣边vv割(有有些板不不需要)-飞飞测-真真空包装装双面镀金金板制作作流程:开料-钻孔孔-沉沉铜-线线路-图图电-镀金金-蚀刻刻-阻焊焊-字符符-锣锣边-v割割-飞测-真真空包装装 多层锡板板/沉金金板制作作流程:开料-内层层-层层压-钻钻孔-沉铜铜-线路路-图电-蚀刻-阻焊焊-字符-喷锡(或者是是沉金)-锣边边v割割(有些些板不需需要)-飞测测-真空空包装 多层板镀镀金板制制作流程程:开料-内层层-层层压-钻钻孔-沉铜铜-线路路-图电-镀金-蚀刻-阻焊-字符-锣边边-v割-飞飞测-真空空包装1.1 PCBB扮演的的角色 PCB的的功能为为提供完完成第一一层级构构装的组组件与其其它必须须的电子子电路零零件接 合的基基地，以以组成一一个具特特定功能能的模块块或成品品。所以以PCBB在整个个电子产产 品中中，扮演演了整合合连结总总其成所所有功能能的角色色，也因因此时常常电子产产品功能能故 障障时，最最先被质质疑往往往就是PPCB。图图1.11是电子子构装层层级区分分示意。 1.2 PCBB的演变变 1.早于于19003年MMr. Albbertt Haansoon首创创利用""线路""(Ciircuuit)观念应应用于电电话交换换机系统统。它是是用金属属箔予以以切割成成线路导导体，将将之黏着着于石蜡蜡纸上，上上面同样样贴上一一层石蜡蜡纸，成成了现今今PCBB的机构构雏型。见见图1.2 2. 至至19336年，DDr PPaull Eiisneer真正正发明了了PCBB的制作作技术，也也发表多多项专利利。而今今日之pprinnt-eetchh(phhotooimaage traansffer)的技术术，就是是沿袭其其发明而而来的。 1.3 PCBB种类及及制法 在材料、层层次、制制程上的的多样化化以适 合 不不同的电电子产品品及其特特殊需求求。 以以下就归归纳一些些通用的的区别办办法，来来简单介介绍PCCB的分分类以及及它的制制造方 法。 1.3.1 PPCB种种类 A. 以以材质分分 a. 有有机材质质 酚醛树脂脂、玻璃璃纤维/环氧树树脂、PPolyyimiide、BBT/EEpoxxy等皆皆属之。 b. 无无机材质质 铝、Cooppeer-iinvaar-ccoppper、cceraamicc等皆属属之。主主要取其其散热功功能 B. 以以成品软软硬区分分 a. 硬硬板 RRigiid PPCB b.软板板 Fllexiiblee PCCB 见见图1.3 c.软硬硬板 RRigiid-FFlexx PCCB 见见图1.4 C. 以以结构分分 D. 依依用途分分：通信信/耗用用性电子子/军用用/计算算机/半半导体/电测板板,见见图1.8 BBGA. 另有一种种射出成成型的立立体PCCB，因因使用少少，不在在此介绍绍。 1.3.2制造造方法介介绍 A. 减减除法，其其流程见见图1.9 B. 加加成法，又又可分半半加成与与全加成成法，见见图1.10 1.111 C. 尚尚有其它它因应IIC封装装的变革革延伸而而出的一一些先进进制程，本本光盘仅仅提及但但不详加加介绍，因因有许多多尚属机机密也不不易取得得，或者者成熟度度尚不够够。 本本光盘以以传统负负片多层层板的制制程为主主轴，深深入浅出出的介绍绍各个制制程，再再辅以先先进技术术的观念念来探讨讨未来的的PCBB走势。 2.3.1客户户必须提提供的数数据： 电子厂或或装配工工厂，委委托PCCB SSHOPP生产空空板（BBaree Booardd）时，必必须提供供下列数数据以供供制作。见见表料号号数据表表-供制制前设计计使用. 上表数据据是必备备项目，有有时客户户会提供供一片样样品, 一份零零件图，一一份保证证书（保保证制程程中使用用之原物物料、耗耗料等不不含某些些有毒物物质）等等。这些些额外数数据，厂厂商须自自行判断断其重要要性，以以免误了了商机。 2.3.2 .资料审审查 面对这么么多的数数据，制制前设计计工程师师接下来来所要进进行的工工作程序序与重点点，如下下所述。 A. 审审查客户户的产品品规格，是是否厂内内制程能能力可及及，审查查项目见见承接料料号制程程能力检检查表. B.原物物料需求求（BOOM-BBilll off Maaterriall） 根据上述述资料审审查分析析后，由由BOMM的展开开，来决决定原物物料的厂厂牌、种种类及规规格。主主要的原原物料包包括了：基板（LLamiinatte）、胶胶片（PPreppregg）、铜铜箔（CCoppper foiil）、防防焊油墨墨（Sooldeer MMaskk）、文文字油墨墨（Leegennd）等等。另外外客户对对于Fiinissh的规规定,将将影响流流程的选选择,当当然会有有不同的的物料需需求与规规格，例例如：软软、硬金金、喷钖钖、OSSP等。 表归纳客客户规范范中，可可能影响响原物料料选择的的因素。 C. 上上述乃属属新数据据的审查查, 审审查完毕毕进行样样品的制制作.若若是旧数数据,则则须Chheckk有无户户ECOO (EEngiineeerinng CChannge Ordder) ,然然后再进进行审查查. D.排版版 排版的尺尺寸选择择将影响响该料号号的获利利率。因因为基板板是主要要原料成成本（排排版最佳佳化，可可减少板板材浪费费）；而而适当排排版可提提高生产产力并降降低不良良率。 有些工厂厂认为固固定某些些工作尺尺寸可以以符合最最大生产产力，但但原物料料成本增增加很多多.下列列是一些些考虑的的方向： 一般制作作成本，直直、间接接原物料料约占总总成本330660%，包包含了基基板、胶胶片、铜铜箔、防防焊、干干膜、钻钻头、重重金属（铜铜、钖、铅铅），化化学耗品品等。而而这些原原物料的的耗用，直直接和排排版尺寸寸恰当与与否有关关系。大大部份电电子厂做做线路LLayoout时时，会做做连片设设计，以以使装配配时能有有最高的的生产力力。因此此，PCCB工厂厂之制前前设计人人员，应应和客户户密切沟沟通，以以使连片片Layyoutt的尺寸寸能在排排版成工工作PAANELL时可有有最佳的的利用率率。要计计算最恰恰当的排排版，须须考虑以以下几个个因素。 a.基材材裁切最最少刀数数与最大大使用率率（裁切切方式与与磨边处处理须考考虑进去去）。 b.铜箔箔、胶片片与干膜膜的使用用尺寸与与工作PPANEEL的尺尺寸须搭搭配良好好，以免免浪费。 c.连片片时，ppiecce间最最小尺寸寸，以及及板边留留做工具具或对位位系统的的最小尺尺寸。 d.各制制程可能能的最大大尺寸限限制或有有效工作作区尺寸寸. e.不同同产品结结构有不不同制作作流程，及及不同的的排版限限制，例例如，金金手指板板，其排排版间距距须较大大且有方方向的考考虑，其其测试治治具或测测试次序序规定也也不一样样。 较较大工作作尺寸，可可以符合合较大生生产力，但但原物料料成本增增加很多多,而且且设备制制程能力力亦需提提升，如如何取得得一个平平衡点，设设计的准准则与工工程师的的经验是是相当重重要的。 2.3.3 着着手设计计 所有数据据检核齐齐全后，开开始分工工设计： A. 流流程的决决定(FFloww Chhartt) 由由数据审审查的分分析确认认后，设设计工程程师就要要决定最最适切的的流程步步骤。 传统多多层板的的制作流流程可分分作两个个部分:内层制制作和外外层制作作.以下下图标几几种代 表性流流程供参参考.见见图2.3 与与 图22.4 B. CCAD/CAMM作业 a. 将将Gerrberr Daata 输入所所使用的的CAMM系统，此此时须将将apeertuuress和shhapees定义义好。目目前，己己有很多多PCBB CAAM系统统可接受受IPCC-3550的格格式。部部份CAAM系统统可产生生外型NNC RRouttingg 档，不不过一般般PCBB Laayouut设计计软件并并不会产产生此文文件。 有部份份专业软软件或独独立或配配合NCC Roouteer,可可设定参参数直接接输出程程序. Shappes 种类有有圆、正正方、长长方,亦亦有较复复杂形状状，如内内层之ttherrmall paad等。着着手设计计时，AAperrturre ccodee和shhapees的关关连要先先定义清清楚，否否则无法法进行后后面一系系列的设设计。 b. 设设计时的的Cheeck lisst 依据chheckk liist审审查后，当当可知道道该制作作料号可可能的良良率以及及成本的的预估。 c. WWorkkingg Paanell排版注注意事项项： PCBB Laayouut工程程师在设设计时，为为协助提提醒或注注意某些些事项，会会做一些些辅助的的记号做做参考，所所以必须须在进入入排版前前，将之之去除。下下表列举举数个项项目，及及其影响响。 排版的的尺寸选选择将影影响该料料号的获获利率。因因为基板板是主要要原料成成本（排排版最佳佳化，可可减少板板材浪费费）；而而适当排排版可提提高生产产力并降降低不良良率。 有些工厂厂认为固固定某些些工作尺尺寸可以以符合最最大生产产力，但但原物料料成本增增加很多多.下列列是一些些考虑的的方向： 一般制作作成本，直直、间接接原物料料约占总总成本330660%，包包含了基基板、胶胶片、铜铜箔、防防焊、干干膜、钻钻头、重重金属（铜铜、钖、铅铅、金），化化学耗品品等。而而这些原原物料的的耗用，直直接和排排版尺寸寸恰当与与否有关关系。大大部份电电子厂做做线路LLayoout时时，会做做连片设设计，以以使装配配时能有有最高的的生产力力。因此此，PCCB工厂厂之制前前设计人人员，应应和客户户密切沟沟通，以以使连片片Layyoutt的尺寸寸能在排排版成工工作PAANELL时可有有最佳的的利用率率。要计计算最恰恰当的排排版，须须考虑以以下几个个因素。 1.基材材裁切最最少刀数数与最大大使用率率（裁切切方式与与磨边处处理须考考虑进去去）。 2.铜箔箔、胶片片与干膜膜的使用用尺寸与与工作PPANEEL的尺尺寸须搭搭配良好好，以免免浪费。 3.连片片时，ppiecce间最最小尺寸寸，以及及板边留留做工具具或对位位系统的的最小尺尺寸。 4.各制制程可能能的最大大尺寸限限制或有有效工作作区尺寸寸. 5不同产产品结构构有不同同制作流流程，及及不同的的排版限限制，例例如，金金手指板板，其排排版间距距须较大大且有方方向的考考虑，其其测试治治具或测测试次序序规定也也不一样样。 较大工作作尺寸，可可以符合合较大生生产力，但但原物料料成本增增加很多多,而且且设备制制程能力力亦需提提升，如如何取得得一个平平衡点，设设计的准准则与工工程师的的经验是是相当重重要的。 进行wworkkingg Paanell的排版版过程中中，尚须须考虑下下列事项项，以使使制程顺顺畅，表表排版注注意事项项 。 d. 底底片与程程序： 底片AArtwworkk 在CCAM系系统编辑辑排版完完成后，配配合D-Codde档案案，而由由雷射绘绘图机（LLaseer PPlottterr）绘出出底片。所所须绘制制的底片片有内外外层之线线路，外外层之防防焊，以以及文字字底片。 由于线路路密度愈愈来愈高高，容差差要求越越来越严严谨，因因此底片片尺寸控控制，是是目前很很多PCCB厂的的一大课课题。表表是传统统底片与与玻璃底底片的比比较表。玻玻璃底片片使用比比例已有有提高趋趋势。而而底片制制造商亦亦积极研研究替代代材料，以以使尺寸寸之安定定性更好好。例如如干式做做法的铋铋金属底底片. 一般在保保存以及及使用传传统底片片应注意意事项如如下： 1.环境境的温度度与相对对温度的的控制 2.全新新底片取取出使用用的前置置适应时时间 3.取用用、传递递以及保保存方式式 4.置放放或操作作区域的的清洁度度 程序 含一,二二次孔钻钻孔程序序，以及及外形RRouttingg程序其其中NCC Rooutiing程程序一般般须另行行处理 e. DDFMDessignn foor mmanuufaccturringg .PPcb layy-ouut 工工程师大大半不太太了解，PPCB制制作流程程以及各各制程需需要注意意的事项项，所以以在Laay-oout线线路时，仅仅考虑电电性、逻逻辑、尺尺寸等，而而甚少顾顾及其它它。PCCB制前前设计工工程师因因此必须须从生产产力，良良率等考考虑而修修正一些些线路特特性，如如圆形接接线PAAD修正正成泪滴滴状，见见图2.5,为为的是制制程中PPAD一一孔对位位不准时时，尚能能维持最最小的垫垫环宽度度。 但是制前前工程师师的修正正，有时时却会影影响客户户产品的的特性甚甚或性能能，所以以不得不不谨慎。PPCB厂厂必须有有一套针针对厂内内制程上上的特性性而编辑辑的规范范除了改改善产品品良率以以及提升升生产力力外，也也可做为为和PCCB线路路Layy-ouut人员员的沟通通语言，见见图2.6 . C. TToollingg 指AOII与电测测Nettlisst档.AOOI由CCAD reffereencee文件产产生AOOI系统统可接受受的数据据、且含含容差，而而电测NNet lisst档则则用来制制作电测测治具FFixtturee。