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[導(dǎo)讀]目前所生產(chǎn)的電子電路基本上都使用印制電路板(PCB)作為其相互連接的介質(zhì)和機(jī)械基板。高速電路也不例外,而且高速電路一般用多層電路板來實(shí)現(xiàn)。作為高速電路的載體,它的結(jié)構(gòu)、電氣性能、機(jī)械性能、可加工性,以及加

目前所生產(chǎn)的電子電路基本上都使用印制電路板(PCB)作為其相互連接的介質(zhì)和機(jī)械基板。高速電路也不例外,而且高速電路一般用多層電路板來實(shí)現(xiàn)。作為高速電路的載體,它的結(jié)構(gòu)、電氣性能、機(jī)械性能、可加工性,以及加工精度對于最終產(chǎn)品的性能起著很大的作用。

如圖1所示,一塊PCB由基板、導(dǎo)電層、走線,元器件、焊盤,以及過孔等要素組成。下面簡單介紹一下各個要素。

PCB的構(gòu)成要素

圖1 PCB的構(gòu)成要素

1.材料

大多數(shù)PCB的導(dǎo)電層和走線都使用了銅薄膜,借助于熱壓工藝被牢固地黏結(jié)在基板上。銅的厚度由每平方英寸的質(zhì)量來決定,以盎司(OZ)為單位,常用的厚度有1/4oz、1/2Oz、1oz、2oz、3oz和4oz、1oz對應(yīng)的厚度大約為35μm。銅的厚度影響走線的加工精度,銅薄膜越厚,加工精度越低。同時,要保證銅薄膜的厚度大于信號在其中的趨膚深度,不然會加大導(dǎo)體損耗。

基板的材料也影響電路的性能,常用的多層電路板的基材有FR4、FR408、聚酰胺、聚酰亞胺、聚酯等,它們在介電常數(shù)、介質(zhì)損耗角、電介質(zhì)強(qiáng)度、溫度系數(shù)、耐濕性,以及機(jī)械強(qiáng)度等方面表現(xiàn)出不同的特性,應(yīng)該根據(jù)具體的應(yīng)用場合適當(dāng)選取。

過孔的結(jié)構(gòu)

圖2 過孔的結(jié)構(gòu)

一般而言,對PCB上過孔的處理遵循以下原則:

盡量少用過孔,一旦選用了過孔,務(wù)必處理好它與周邊各實(shí)體的間隙,特別是中間各層與過孔不相連的線與過孔之間的間隙。

需要的載流量越大,所需的過孔尺寸越大,如電源層和地層與其他層連接所用的過孔就要大一些。

板厚和孔徑尺寸比最好應(yīng)不大于3,大的比值會使生產(chǎn)加工困難,成本增加。

當(dāng)過孔用于元件孔時,過孔的最小孔徑要適應(yīng)元件的引腳尺寸。當(dāng)過孔只用于做貫連接或內(nèi)層連接時,孔徑公差,特別是最小孔徑公差一般是不重要的,所以不用規(guī)定。

高速PCB過孔的合理設(shè)計(jì)對信號完整性至關(guān)重要。

4.焊盤

元件要通過焊盤附著到PCB的表面,焊盤分通孔焊盤和表貼焊盤。通孔焊盤用于焊接直插式元件,表貼焊盤用于焊接表面安裝器件。隨著電子系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜,元件的布局越來越緊密,表面安裝器件的使用也越來越廣泛。

5.走線

走線實(shí)現(xiàn)PCB上不同元器件的電氣連接,走線是高速電路板上產(chǎn)生電磁兼容性和信號完整性問題的一個重要來源。合理布線包括控制布線的長度、寬度、間距、方向,以及加工精度。第5章將詳細(xì)討論高速PCB的布線。

6.電纜和連接器

現(xiàn)實(shí)的電磁環(huán)境非常復(fù)雜,噪聲頻譜覆蓋從幾千Hz到幾十GHz甚至幾百GHz的范圍,電子設(shè)備就工作在這樣的電磁環(huán)境之下。電纜會將傳導(dǎo)的電能轉(zhuǎn)換成磁場,磁場會逃逸到周圍環(huán)境中形成電磁噪聲;同樣,電纜也會接收到各種電磁噪聲,轉(zhuǎn)換成噪聲信號,從而影響電纜所傳輸?shù)男盘?。PCB要通過電纜將板上信號連接到其他系統(tǒng),通??梢钥紤]使用屏蔽電纜來提高信號的抗干擾性并減少其對外界產(chǎn)生的RF輻射。

電纜連接器選擇的正確與否、連接的正確與否直接影響到系統(tǒng)互連的抗電磁干擾,以及控制RF輻射的效果。常用的連接器包括扁平電纜連接器、多排線連接器、同軸電纜連接器和D-sub連接器等。當(dāng)需要傳輸高速信號時,一定要考慮連接器帶來的阻抗匹配和RF輻射等問題。



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