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    平衡PCB層疊設計方法

      內容摘要:設計者可能會設計奇數層印制電路板(PCB)。如果布線不需要額外的層,為什么還要用它呢?難道減少層不會讓電路板更薄嗎?如果電路板少一層,難道成本不是更低么?但是,在一些情況下,增加一層反而會降低費用。

      電路板有兩種不同的結構:核芯結構和敷箔結構。

      在核芯結構中,電路板中的所有導電層敷在核芯材料上;而在敷箔結構中,只有電路板內部導電層才敷在核芯材料上,外導電層用敷箔介質板。所有的導電層通過介質利用多層層壓工藝粘合在一起。

      核材料就是工廠中的雙面敷箔板。因為每個核有兩個面,全面利用時,PCB的導電層數為偶數。為什么不在一邊用敷箔而其余用核結構呢?其主要原因是:PCB的成本及PCB的彎曲度。

      偶數層電路板的成本優勢

      因為少一層介質和敷箔,奇數PCB板原材料的成本略低于偶數層PCB。但是奇數層PCB的加工成本明顯高于偶數層PCB。內層的加工成本相同;但敷箔/核結構明顯的增加外層的處理成本。

      奇數層PCB需要在核結構工藝的基礎上增加非標準的層疊核層粘合工藝。與核結構相比,在核結構外添加敷箔的工廠生產效率將下降。在層壓粘合以前,外面的核需要附加的工藝處理,這增加了外層被劃傷和蝕刻錯誤的風險。

      平衡結構避免彎曲

      不用奇數層設計PCB的最好的理由是:奇數層電路板容易彎曲。當PCB在多層電路粘合工藝后冷卻時,核結構和敷箔結構冷卻時不同的層壓張力會引起PCB彎曲。隨著電路板厚度的增加,具有兩個不同結構的復合PCB彎曲的風險就越大。消除電路板彎曲的關鍵是采用平衡的層疊。盡管一定程度彎曲的PCB達到規范要求,但后續處理效率將降低,導致成本增加。因為裝配時需要特別的設備和工藝,元器件放置準確度降低,故將損害質量。

      使用偶數層PCB

      當設計中出現奇數層PCB時,用以下幾種方法可以達到平衡層疊、降低PCB制作成本、避免PCB彎曲。以下幾種方法按優選級排列。

      1.一層信號層并利用。如果設計PCB的電源層為偶數而信號層為奇數可采用這種方法。增加的層不增加成本,但卻可以縮短交貨時間、改善PCB質量。

      2.增加一附加電源層。如果設計PCB的電源層為奇數而信號層為偶數可采用這種方法。一個簡單的方法是在不改變其他設置的情況下在層疊中間加一地層。先按奇數層PCB種布線,再在中間復制地層,標記剩余的層。這和加厚地層的敷箔的電氣特性一樣。

      3.在接近PCB層疊中央添加一空白信號層。這種方法最小化層疊不平衡性,改善PCB的質量。先按奇數層布線,再添加一層空白信號層,標記其余層。在微波電路和混合介質(介質有不同介電常數)電路種采用。

      平衡層疊PCB優點:成本低、不易彎曲、縮短交貨時間、保證質量。

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