印制电路板常见结构以及PCB抄板PCB设计基础知识 |
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印制电路板（PCB）的常见结构可以分为单层板（single Layer PCB）、双层板（Double Layer PCB）和多层板（Multi Layer PCB）三种。 一、单层板single Layer PCB 单层板（single Layer PCB）是只有一个面敷铜，另一面没有敷铜的电路板。元器件一般情况是放置在没有敷铜的一面，敷铜的一面用于布线和元件焊接，如图所示。 二、双层板Double Layer PCB实物展台 双层板（Double Layer PCB）是一种双面敷铜的电路板，两个敷铜层通常被称为顶层（Top Layer）和底层（Bottom Layer），两个敷铜面都可以布线，顶层一般为放置元件面，底层一般为元件焊接面，如图所示。 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。 |
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Prepreg&core
Prepreg：半固化片，又称预浸材料，是用树脂浸渍并固化到中间程度(B 阶)的薄片材料。半固化片可用作多层印制板的内层导电图形的黏结材料和层间绝缘。在层压时，半固化片的环氧树脂融化、流动、凝固，将各层电路毅合在一起，并形成可靠的绝缘层。 core:芯板，芯板是一种硬质的、有特定厚度的、两面包铜的板材，是构成印制板的基础材料。 通常我们所说的多层板是由芯板和半固化片互相层叠压合而成的。而半固化片构成所谓的浸润层，起到粘合芯板的作用，虽然也有一定的初始厚度，但是在压制过程中其厚度会发生一些变化。
通常多层板最外面的两个介质层都是浸润层，在这两层的外面使用单独的铜箔层作为外层铜箔。外层铜箔和内层铜箔的原始厚度规格，一般有0.5OZ、1OZ、2OZ(1OZ约为35um或1.4mil)三种，但经过一系列表面处理后，外层铜箔的最终厚度一般会增加将近1 OZ左右。内层铜箔即为芯板两面的包铜，其最终厚度与原始厚度相差很小，但由于蚀刻的原因，一般会减少几个um。 多层板的最外层是阻焊层，就是我们常说的“绿油”，当然它也可以是黄或者其它颜。阻焊层的厚度一般不太容易准确确定，在表面无铜箔的区域比有铜箔的区域要稍厚一些，但因为缺少了铜箔的厚度，所以铜箔还是显得更突出，当我们用手指触摸印制板表面时就能感觉到。
当制作某一特定厚度的印制板时，一方面要求合理地选择各种材料的参数，另一方面，半固化片最终成型厚度也会比初始厚度小一些。下面是一个典型的6层板叠层结构（iMX255coreboard）：
PCB的参数：
不同的印制板厂，PCB的参数会有细微的差异，需要与电路板厂的工程师沟通，得到该厂的一些参数数据，主要是介电常数和阻焊层厚度两个参数各个板厂会有差别。
表层铜箔：
可以使用的表层铜箔材料厚度有三种：12um、18um和35um。加工完成后的最终厚度大约是44um、50um和67um，大致相当于铜厚1 OZ、1.5 OZ、2 OZ。注意：在用阻抗计算软件进行阻抗控制时，外层的铜厚没有0.5 OZ的值。
芯板：我们常用的板材是S1141A，标准的FR-4，两面包铜，可选用的规格可与厂家联系确定。
半固化片：
规格（原始厚度）有7628（0.185mm/7.4mil），2116（0.105mm/4.2mil），1080（0.075mm/3mil），3313（0.095mm/4mil ），实际压制完成后的厚度通常会比原始值小
10-15um左右（即0.5-1mil），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 |
1080 | 2.8mil | 4.3 |
3313 ktv点歌台 | 3.8mil | 4.3 |
2116 | 4.5mil | 4.5 |
7628 | 6.8mil 分丝辊 | 4.7 |
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板材的介电常数与其所用的树脂材料有关，FR4板材其介电常数为4.2—4.7,并且随着频率的增加会减小。
阻焊层：
铜箔上面的阻焊层厚度C2≈8-10um，表面无铜箔区域的阻焊层厚度C1根据表面铜厚的不同而不同，当表面铜厚为45um时C1≈13-15um，当表面铜厚为70um时C1≈17-18um，在用SI9000进行计算时，阻焊层的厚度取0.5OZ即可。
导线横截面：
由于铜箔腐蚀的关系，导线的横截面不是一个矩形，实际上是一个梯形。以TOP层为例，当铜箔厚度为1OZ时，梯形的上底边比下底边短1MIL。比如线宽5MIL，那么其上底边约4MIL，下底边5MIL。上下底边的差异和铜厚有关，下表是不同情况下梯形上下底的关系。
线宽 | 铜厚（OZ） | 上线宽（mil） | 下线宽（mil） |
内层 | 0.5 | 放大器的放大W-0.5 | W |
内层 | 1 | W-1 | W |
内层 | 2 | W-1.5 | W-1 |
外层 | 0.5 | W-1 | W |
外层导电胶水 | 1 | W-0.8 | W-0.5 |
外层 | 2 | W-1.5 | W-1 |
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说明：上表中的W表示设计的理想线宽。
通常阻抗计算采用的模型为：
上面两个模型为基本的微带线模型和带状线模型。
在微带线模型中，还有如下几种：
无涂覆层的模型一般不采用。上图右边的模型中的介电常数Er1和Er2根据采用的半固化片的具体型号确定，主要型号已经在上面列出。具体的参数需要向板厂咨询。
下面解释板厂给我们的叠层图的含义：
我们的板是六层板，从上图可以看出有两个表层铜箔，两个芯板，因此有六个铜箔层，中间的波浪线表示半固化片，含义和型号也在上面的介绍中解释清楚了。
如果要进一步了解阻抗控制和SI9000的用法，请参考本人的另一篇日志：sym/blog/?p=1206，PCB的阻抗控制与前端仿真（SI9000的应用）。
单面板的流程:
单面PCB是只有一面有导电图形的印制板。一般采用酚醛纸基覆铜箔板制作，也常采用环氧纸基或环氧玻璃布覆铜板。
单面PCB主要用于民用电子产品，如：收音机、电视机、电子仪器仪表等。
单面板的印制图形比较简单，一般采用丝网漏印的方法转移图形，然后蚀刻出印制板，也有采用光化学法生产的，其生产工艺流程如图所示。
磁力头双面板的生产流程:
双面PCB是两面都有导电图形的印制板。显然，双面板的面积比单面板大了一倍，适合用于比单面板更复杂的电路。
双面印制板通常采用环氧玻璃布覆铜箔板制造。它主要用于性能要求较高的通信电子
设备、高级仪器仪表以及电子计算机等。
双面板的生产工艺一般分为工艺导线法、堵孔法、掩蔽法和图形电镀一蚀刻法等几种，图形电镀一蚀刻法生产双面PcB的工艺流程如图所示。
再有一个就是多层板的,无论是四层八层,还是更多的层数年,都是如下所列的资料相似:
多层板生产流程:
多层PCB是有三层或三层以上导电图形和绝缘材料层压合成的印制板。
它实际上是使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后粘牢(压合)而成。它的层数通常都是偶数，并且包含最外侧的两层。从技术的角度来说可以做到近100层的PCB板，但目前计算机的主机板都是4～8层的结构。
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