光模塊PCB線路板

基材	銅	層數(shù)	多面
絕緣層厚度	常規(guī)板	絕緣材料	有機(jī)樹脂
絕緣樹脂	環(huán)氧樹脂（EP）	阻燃特性	VO板

光模塊PCB線路板

軟硬結(jié)合板的優(yōu)缺點(diǎn)：
軟硬結(jié)合板，就是柔性線路板與硬性線路板，經(jīng)過壓合等工序，按相關(guān)工藝要求組合在一起，形成的具有FPC特性與PCB特性的線路板。
因?yàn)檐浻步Y(jié)合板是FPC與PCB的組合，軟硬結(jié)合板的生產(chǎn)應(yīng)同時(shí)具備FPC生產(chǎn)設(shè)備與PCB生產(chǎn)設(shè)備。
首先，由電子工程師根據(jù)需求畫出軟性結(jié)合板的線路與外形，然后，下發(fā)到可以生產(chǎn)軟硬結(jié)合板的工廠，經(jīng)過CAM工程師對相關(guān)文件進(jìn)行處理、規(guī)劃，然后安排FPC產(chǎn)線生產(chǎn)所需FPC、PCB產(chǎn)線生產(chǎn)PCB，這兩款軟板與硬板出來后，按照電子工程師的規(guī)劃要求，將FPC與PCB經(jīng)過壓合機(jī)無縫壓合，再經(jīng)過一系列細(xì)節(jié)環(huán)節(jié)，最終就制成了軟硬結(jié)合板。

很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，應(yīng)為軟硬結(jié)合板難度大，細(xì)節(jié)問題多，在出貨之前，一般都要進(jìn)行全檢，因其價(jià)值比較高，以免讓供需雙方造成相關(guān)利益損失。

優(yōu)點(diǎn)：軟硬結(jié)合板同時(shí)具備FPC的特性與PCB的特性，因此，它可以用于一些有特殊要求的產(chǎn)品之中，既有一定的撓性區(qū)域，也有一定的剛性區(qū)域，對節(jié)省產(chǎn)品內(nèi)部空間，減少成品體積，提高產(chǎn)品性能有很大的幫助。

缺點(diǎn)：軟硬結(jié)合板生產(chǎn)工序繁多，生產(chǎn)難度大，良品率較低，所投物料、人力較多，因此，其價(jià)格比較貴，生產(chǎn)周期比較長。

高速PCB設(shè)計(jì)指南之一
第一篇 PCB布線

在PCB設(shè)計(jì)中，布線是完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)的重要步驟，可以說前面的準(zhǔn)備工作都是為它而做的，在整個(gè)PCB中，以布線的設(shè)計(jì)過程限定最高，技巧最細(xì)、工作量最大。PCB布線有單面布線、雙面布線及多層布線。布線的方式也有兩種：自動(dòng)布線及交互式布線，在自動(dòng)布線之前，可以用交互式預(yù)先對要求比較嚴(yán)格的線進(jìn)行布線，輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行，以免產(chǎn)生反射干擾。必要時(shí)應(yīng)加地線隔離，兩相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產(chǎn)生寄生耦合。
自動(dòng)布線的布通率，依賴于良好的布局，布線規(guī)則可以預(yù)先設(shè)定，包括走線的彎曲次數(shù)、導(dǎo)通孔的數(shù)目、步進(jìn)的數(shù)目等。一般先進(jìn)行探索式布線，快速地把短線連通，然后進(jìn)行迷宮式布線，先把要布的連線進(jìn)行全局的布線路徑優(yōu)化，它可以根據(jù)需要斷開已布的線。并試著重新再布線，以改進(jìn)總體效果。
對目前高密度的PCB設(shè)計(jì)已感覺到貫通孔不太適應(yīng)了，它浪費(fèi)了許多寶貴的布線通道，為解決這一矛盾，出現(xiàn)了盲孔和埋孔技術(shù)，它不僅完成了導(dǎo)通孔的作用，還省出許多布線通道使布線過程完成得更加方便，更加流暢，更為完善，PCB 板的設(shè)計(jì)過程是一個(gè)復(fù)雜而又簡單的過程，要想很好地掌握它，還需廣大電子工程設(shè)計(jì)人員去自已體會，才能得到其中的真諦。
1 電源、地線的處理
既使在整個(gè)PCB板中的布線完成得都很好，但由于電源、地線的考慮不周到而引起的干擾，會使產(chǎn)品的性能下降，有時(shí)甚至影響到產(chǎn)品的成功率。所以對電、地線的布線要認(rèn)真對待，把電、地線所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
對每個(gè)從事電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)的工程人員來說都明白地線與電源線之間噪音所產(chǎn)生的原因，現(xiàn)只對降低式抑制噪音作以表述：
（1）、眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。
（2）、盡量加寬電源、地線寬度，最好是地線比電源線寬，它們的關(guān)系是：地線＞電源線＞信號線，通常信號線寬為：0.2～0.3mm,最細(xì)寬度可達(dá)0.05～0.07mm,電源線為1.2～2.5mm
對數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個(gè)回路, 即構(gòu)成一個(gè)地網(wǎng)來使用(模擬電路的地不能這樣使用)
（3）、用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用?；蚴亲龀啥鄬影?，電源，地線各占用一層。


2 數(shù)字電路與模擬電路的共地處理
現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路（數(shù)字或模擬電路），而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的。因此在布線時(shí)就需要考慮它們之間互相干擾問題，特別是地線上的噪音干擾。
數(shù)字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強(qiáng)，對信號線來說，高頻的信號線盡可能遠(yuǎn)離敏感的模擬電路器件，對地線來說，整人PCB對外界只有一個(gè)結(jié)點(diǎn)，所以必須在PCB內(nèi)部進(jìn)行處理數(shù)、模共地的問題，而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實(shí)際上是分開的它們之間互不相連，只是在PCB與外界連接的接口處（如插頭等）。數(shù)字地與模擬地有一點(diǎn)短接，請注意，只有一個(gè)連接點(diǎn)。也有在PCB上不共地的，這由系統(tǒng)設(shè)計(jì)來決定。
3 信號線布在電（地）層上
在多層印制板布線時(shí)，由于在信號線層沒有布完的線剩下已經(jīng)不多，再多加層數(shù)就會造成浪費(fèi)也會給生產(chǎn)增加一定的工作量，成本也相應(yīng)增加了，為解決這個(gè)矛盾，可以考慮在電（地）層上進(jìn)行布線。首先應(yīng)考慮用電源層，其次才是地層。因?yàn)樽詈檬潜Ａ舻貙拥耐暾浴?br />

4 大面積導(dǎo)體中連接腿的處理
在大面積的接地（電）中，常用元器件的腿與其連接，對連接腿的處理需要進(jìn)行綜合的考慮，就電氣性能而言，元件腿的焊盤與銅面滿接為好，但對元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如：①焊接需要大功率加熱器。②容易造成虛焊點(diǎn)。所以兼顧電氣性能與工藝需要，做成十字花焊盤，稱之為熱隔離（heat shield）俗稱熱焊盤（Thermal），這樣，可使在焊接時(shí)因截面過分散熱而產(chǎn)生虛焊點(diǎn)的可能性大大減少。多層板的接電（地）層腿的處理相同。

5 布線中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用
在許多CAD系統(tǒng)中，布線是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)決定的。網(wǎng)格過密，通路雖然有所增加，但步進(jìn)太小，圖場的數(shù)據(jù)量過大，這必然對設(shè)備的存貯空間有更高的要求，同時(shí)也對象計(jì)算機(jī)類電子產(chǎn)品的運(yùn)算速度有極大的影響。而有些通路是無效的，如被元件腿的焊盤占用的或被安裝孔、定位孔所占用的等。網(wǎng)格過疏，通路太少對布通率的影響極大。所以要有一個(gè)疏密合理的網(wǎng)格系統(tǒng)來支持布線的進(jìn)行。
標(biāo)準(zhǔn)元器件兩腿之間的距離為0.1英寸(2.54mm),所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)一般就定為0.1英寸(2.54mm)或小于0.1英寸的整倍數(shù)，如：0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。

6 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查（DRC）
布線設(shè)計(jì)完成后，需認(rèn)真檢查布線設(shè)計(jì)是否符合設(shè)計(jì)者所制定的規(guī)則，同時(shí)也需確認(rèn)所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求，一般檢查有如下幾個(gè)方面：

（1）、線與線，線與元件焊盤，線與貫通孔，元件焊盤與貫通孔，貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿足生產(chǎn)要求。
（2）、電源線和地線的寬度是否合適，電源與地線之間是否緊耦合（低的波阻抗）？在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。
（3）、對于關(guān)鍵的信號線是否采取了最佳措施，如長度最短，加保護(hù)線，輸入線及輸出線被明顯地分開。
（4）、模擬電路和數(shù)字電路部分，是否有各自獨(dú)立的地線。
（5）后加在PCB中的圖形（如圖標(biāo)、注標(biāo)）是否會造成信號短路。
（6）對一些不理想的線形進(jìn)行修改。
（7）、在PCB上是否加有工藝線？阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求，阻焊尺寸是否合適，字符標(biāo)志是否壓在器件焊盤上，以免影響電裝質(zhì)量。
（8）、多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小，如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。

高速PCB設(shè)計(jì)指南之二
第二篇 PCB布局

在設(shè)計(jì)中，布局是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。布局結(jié)果的好壞將直接影響布線的效果，因此可以這樣認(rèn)為，合理的布局是PCB設(shè)計(jì)成功的第一步。
布局的方式分兩種，一種是交互式布局，另一種是自動(dòng)布局，一般是在自動(dòng)布局的基礎(chǔ)上用交互式布局進(jìn)行調(diào)整，在布局時(shí)還可根據(jù)走線的情況對門電路進(jìn)行再分配，將兩個(gè)門電路進(jìn)行交換，使其成為便于布線的最佳布局。在布局完成后，還可對設(shè)計(jì)文件及有關(guān)信息進(jìn)行返回標(biāo)注于原理圖，使得PCB板中的有關(guān)信息與原理圖相一致，以便在今后的建檔、更改設(shè)計(jì)能同步起來, 同時(shí)對模擬的有關(guān)信息進(jìn)行更新，使得能對電路的電氣性能及功能進(jìn)行板級驗(yàn)證。

--考慮整體美觀
一個(gè)產(chǎn)品的成功與否，一是要注重內(nèi)在質(zhì)量，二是兼顧整體的美觀，兩者都較完美才能認(rèn)為該產(chǎn)品是成功的。
在一個(gè)PCB板上，元件的布局要求要均衡，疏密有序，不能頭重腳輕或一頭沉。

--布局的檢查印制板尺寸是否與加工圖紙尺寸相符？能否符合PCB制造工藝要求？有無定位標(biāo)記？
元件在二維、三維空間上有無沖突？
元件布局是否疏密有序，排列整齊？是否全部布完？
需經(jīng)常更換的元件能否方便的更換？插件板插入設(shè)備是否方便？
熱敏元件與發(fā)熱元件之間是否有適當(dāng)?shù)木嚯x？
調(diào)整可調(diào)元件是否方便？
在需要散熱的地方，裝了散熱器沒有？空氣流是否通暢？
信號流程是否順暢且互連最短？
插頭、插座等與機(jī)械設(shè)計(jì)是否矛盾？
線路的干擾問題是否有所考慮？

PCB電路板沉金與鍍金工藝的區(qū)別？
鍍金，一般指的是“電鍍金”、“電鍍鎳金”、“電解金”等，有軟金和硬金的區(qū)分（一般硬金是用于金手指的），原理是將鎳和金（俗稱金鹽）溶化于化學(xué)藥水中，將線路板浸在電鍍缸內(nèi)并接通電流而在電路板的銅箔面上生成鎳金鍍層，電鎳金因鍍層硬度高，耐磨損，不易氧化的優(yōu)點(diǎn)在電子產(chǎn)品中得到廣泛的應(yīng)用。

沉金是通過化學(xué)氧化還原反應(yīng)的方法生成一層鍍層，一般厚度較厚，是化學(xué)鎳金金層沉積方法的一種，可以達(dá)到較厚的金層。
沉金與鍍金的區(qū)別：

1、沉金與鍍金所形成的晶體結(jié)構(gòu)不一樣，沉金對于金的厚度比鍍金要厚很多，沉金會呈金黃色，較鍍金來說更黃（這是區(qū)分鍍金和沉金的方法之一）。

2、沉金比鍍金更容易焊接，不會造成焊接不良。

3、沉金板的焊盤上只有鎳金，信號的趨膚效應(yīng)是在銅層上傳輸，不會對信號產(chǎn)生影響。

4、沉金比鍍金的晶體結(jié)構(gòu)更致密，不易產(chǎn)生氧化。

5、鍍金容易使金線短路。而沉金板的焊盤上只有鎳金，因此不會產(chǎn)生金線短路。

6、沉金板的焊盤上只有鎳金，因此導(dǎo)線電阻和銅層的結(jié)合更加牢固。

7、沉金板的平整性與使用壽命較鍍金板要好。

陶瓷PCB電路板有什么優(yōu)勢呢？
1.為什么要選擇陶瓷電路板？
陶瓷基板，由于散熱性能、載流能力、絕緣性、熱膨脹系數(shù)等，都要大大優(yōu)于普通的玻璃纖維PCB板材，從而被廣泛應(yīng)用于大功率電力電子模塊、航空航天、軍工電子等產(chǎn)品上。
普通PCB通常是由銅箔和基板粘合而成，而基板材質(zhì)大多數(shù)為玻璃纖維（FR-4），酚醛樹脂（FR-3）等材質(zhì)，粘合劑通常是酚醛、環(huán)氧等。在PCB加工過程中由于熱應(yīng)力、化學(xué)因素、生產(chǎn)工藝不當(dāng)?shù)仍?，或者是在設(shè)計(jì)過程中由于兩面鋪銅不對稱，很容易導(dǎo)致PCB板發(fā)生不同程度的翹曲。

與普通的PCB使用粘合劑把銅箔和基板粘合在一起的，陶瓷PCB是在高溫環(huán)境下，通過鍵合的方式把銅箔和陶瓷基片拼合在一起的，結(jié)合力強(qiáng)，銅箔不會脫落，可靠性高，在溫度高、濕度大的環(huán)境下性能穩(wěn)定。

2.陶瓷基板的材質(zhì)有哪些？

氮化鋁（AlN）

氮化鋁陶瓷是以氮化鋁粉體為主晶相的陶瓷。相比于氧化鋁陶瓷基板，絕緣電阻、絕緣耐壓更高，介電常數(shù)更低。其熱導(dǎo)率是Al2O3的7~10倍，熱膨脹系數(shù)（CTE）與硅片近似匹配，這對于大功率半導(dǎo)體芯片至關(guān)重要。在生產(chǎn)工藝上，AlN熱導(dǎo)率受到殘留氧雜質(zhì)含量的影響很大，降低含氧量，可明顯提高熱導(dǎo)率。目前工藝生產(chǎn)水平的熱導(dǎo)率達(dá)到170W/(m·K)以上已不成問題。

氧化鋁（Al2O3）

氧化鋁是陶瓷基板中最常用的基板材料，因?yàn)樵跈C(jī)械、熱、電性能上相對于大多數(shù)其他氧化物陶瓷，強(qiáng)度及化學(xué)穩(wěn)定性高，且原料來源豐富，適用于各種各樣的技術(shù)制造以及不同的形狀。按含氧化鋁(Al2O3)的百分?jǐn)?shù)不同可分為：75瓷、96瓷、99.5瓷。氧化鋁含有量不同，其電學(xué)性質(zhì)幾乎不受影響，但是其機(jī)械性能及熱導(dǎo)率變化很大。純度低的基板中玻璃相較多，表面粗糙度大。純度越高的基板，越光潔、致密、介質(zhì)損耗越低，但是價(jià)格也越高。

氧化鈹（BeO）

具有比金屬鋁還高的熱導(dǎo)率，應(yīng)用于需要高熱導(dǎo)的場合，溫度超過300℃后迅速降低，但是由于其毒性限制了自身的發(fā)展。

綜合以上原因，可以知道，氧化鋁陶瓷由于比較優(yōu)越的綜合性能，在微電子、功率電子、混合微電子、功率模塊等領(lǐng)域還是處于主導(dǎo)地位的。

對比了市面上相同尺寸（100mm×100mm×1mm）、不同材料的陶瓷基板價(jià)格：96%氧化鋁9.5元，99%氧化鋁18元，氮化鋁150元，氧化鈹650元，可以看出來不同的基板價(jià)格差距也比較大。


3.陶瓷PCB的優(yōu)勢與劣勢？

優(yōu)點(diǎn)：
載流量大，100A電流連續(xù)通過1mm0.3mm厚銅體，溫升約17℃；100A電流連續(xù)通過2mm0.3mm厚銅體，溫升僅5℃左右；

更好的散熱性能，低熱膨脹系數(shù)，形狀穩(wěn)定，不易變形翹曲。

絕緣性好，耐壓高，保障人身安全和設(shè)備。

結(jié)合力強(qiáng)，采用鍵合技術(shù)，銅箔不會脫落。

可靠性高，在溫度高、濕度大的環(huán)境下性能穩(wěn)定

缺點(diǎn)：
易碎，這是最主要的一個(gè)缺點(diǎn)，這也就導(dǎo)致只能制作小面積的電路板。

價(jià)格貴， 電子產(chǎn)品的要求規(guī)則越來越多，陶瓷電路板還是用在一些比較高端的產(chǎn)品上面，低端的產(chǎn)品根本不會使用到。

超實(shí)用的高頻PCB電路設(shè)計(jì)70問答 之二
21.在電路板尺寸固定的情況下，如果設(shè)計(jì)中需要容納更多的功能，就往往需要提高 PCB 的走線密度，但是這樣有可能導(dǎo)致走線的相互干擾增強(qiáng)，同時(shí)走線過細(xì)也使阻抗無法降低，請專家介紹在高速（>100MHz）高密度 PCB 設(shè)計(jì)中的技巧?

在設(shè)計(jì)高速高密度 PCB 時(shí)，串?dāng)_(crosstalk interference)確實(shí)是要特別注意的，因?yàn)樗鼘r(shí)序(timing)與信號完整性(signal integrity)有很大的影響。以下提供幾個(gè)注意的地方：

控制走線特性阻抗的連續(xù)與匹配。

走線間距的大小。一般常看到的間距為兩倍線寬?？梢酝高^仿真來知道走線間距對時(shí)序及信號完整性的影響，找出可容忍的最小間距。不同芯片信號的結(jié)果可能不同。

選擇適當(dāng)?shù)亩私臃绞健?br />
避免上下相鄰兩層的走線方向相同，甚至有走線正好上下重疊在一起，因?yàn)檫@種串?dāng)_比同層相鄰走線的情形還大。



利用盲埋孔(blind/buried via)來增加走線面積。但是 PCB 板的制作成本會增加。在實(shí)際執(zhí)行時(shí)確實(shí)很難達(dá)到完全平行與等長，不過還是要盡量做到。

除此以外，可以預(yù)留差分端接和共模端接，以緩和對時(shí)序與信號完整性的影響。

22.電路板 DEBUG 應(yīng)從那幾個(gè)方面著手？

就數(shù)字電路而言，首先先依序確定三件事情： 1. 確認(rèn)所有電源值的大小均達(dá)到設(shè)計(jì)所需。有些多重電源的系統(tǒng)可能會要求某些電源之間起來的順序與快慢有某種規(guī)范。 2. 確認(rèn)所有時(shí)鐘信號頻率都工作正常且信號邊緣上沒有非單調(diào)(non-monotonic)的問題。3. 確認(rèn) reset 信號是否達(dá)到規(guī)范要求。 這些都正常的話，芯片應(yīng)該要發(fā)出第一個(gè)周期(cycle)的信號。接下來依照系統(tǒng)運(yùn)作原理與 bus protocol 來 debug。

23、濾波時(shí)選用電感，電容值的方法是什么？

電感值的選用除了考慮所想濾掉的噪聲頻率外，還要考慮瞬時(shí)電流的反應(yīng)能力。如 果 LC 的輸出端會有機(jī)會需要瞬間輸出大電流，則電感值太大會阻礙此大電流流經(jīng)此電感的速度，增加紋波噪聲(ripple noise)。電容值則和所能容忍的紋波噪聲規(guī)范值的大小有關(guān)。紋波噪聲值要求越小，電容值會較大。而電容的ESR/ESL 也會有影響。另外，如果這 LC 是放在開關(guān)式電源(switching regulation power)的輸出端時(shí)，還要注意此 LC 所產(chǎn)生的極點(diǎn)零點(diǎn)(pole/zero)對負(fù)反饋控制(negative feedback control)回路穩(wěn)定度的影響。

24、模擬電源處的濾波經(jīng)常是用 LC 電路。但是為什么有時(shí) LC 比 RC 濾波效果差？

LC與 RC濾波效果的比較必須考慮所要濾掉的頻帶與電感值的選擇是否恰當(dāng)。因?yàn)殡姼械母锌?reactance)大小與電感值和頻率有關(guān)。如果電源的噪聲頻率較低，而電感值又不夠大，這時(shí)濾波效果可能不如 RC。但是，使用 RC 濾波要付出的代價(jià)是電阻本身會耗能，效率較差，且要注意所選電阻能承受的功率。

25、如何盡可能的達(dá)到 EMC 要求，又不致造成太大的成本壓力？

PCB 板上會因 EMC 而增加的成本通常是因增加地層數(shù)目以增強(qiáng)屏蔽效應(yīng)及增加了 ferrite bead、choke等抑制高頻諧波器件的緣故。除此之外，通常還是需搭配其它機(jī)構(gòu)上的屏蔽結(jié)構(gòu)才能使整個(gè)系統(tǒng)通過 EMC的要求。以下僅就 PCB 板的設(shè)計(jì)技巧提供幾個(gè)降低電路產(chǎn)生的電磁輻射效應(yīng)。

盡可能選用信號斜率(slew rate)較慢的器件，以降低信號所產(chǎn)生的高頻成分。

注意高頻器件擺放的位置，不要太靠近對外的連接器。

注意高速信號的阻抗匹配，走線層及其回流電流路徑(return current path)， 以減少高頻的反射與輻射。


在各器件的電源管腳放置足夠與適當(dāng)?shù)娜ヱ詈想娙菀跃徍碗娫磳雍偷貙由系脑肼暋Ｌ貏e注意電容的頻率響應(yīng)與溫度的特性是否符合設(shè)計(jì)所需。



對外的連接器附近的地可與地層做適當(dāng)分割，并將連接器的地就近接到 chassis ground。

可適當(dāng)運(yùn)用 ground guard/shunt traces 在一些特別高速的信號旁。但要注意 guard/shunt traces 對走線特性阻抗的影響。

電源層比地層內(nèi)縮 20H，H 為電源層與地層之間的距離。