PCB科技 - PCB設計過程中應注意的問題

1、設計輸出

這個 PCB設計 可以匯出到打印機或gerber檔案. 打印機可以列印 PCB層, 便於設計人員和審查人員檢查； gerber檔案移交給電路板製造商以生產印製板. gerber檔案的輸出非常重要. 它關係到這個設計的成敗. 下麵將重點介紹輸出gerber檔案時需要注意的事項.

a、需要輸出的層包括佈線層（包括頂層、底層、中間佈線層）、電源層（包括VCC層和GND層）、絲網層（包括頂部絲網、底部絲網）、焊接掩模（包括頂部焊接掩模）和底部焊接掩模，還生成鑽孔文件（NC鑽孔）b。如果電源層設定為折開/混合， 然後在添加檔案視窗的檔案項中選擇路由，每次輸出gerber檔案時，必須使用Pour Manager的平面連接在PCB圖上澆注銅； 如果設定為“凸輪平面”，請選擇“平面”。 設定層項目時，添加Layer25，並在Layer25層中選擇焊盤和過孔。 在設備設定視窗中（按設備設定），將光圈值更改為199d。 設定每個層的層時，選擇電路板輪廓。 e、設定絲印層時，不要選擇部件類型，選擇頂層（底層）和絲印層的輪廓、文字、線條。 在設定阻焊層的層時，選擇過孔以訓示未向過孔添加阻焊，而不選擇過孔以訓示阻焊，這取決於具體情況。 g、生成鑽孔檔案時，請使用PowerPCB缺陷保存設置，不要進行任何更改。 h、輸出所有gerber檔案後，用CAM350打開並列印，設計者和審查者將根據“PCB檢查表”檢查過孔（via），這是多層PCB的重要組件之一。 鑽孔成本通常占PCB製造成本的30到40%。 簡單地說，PCB上的每個孔都可以稱為通孔。 從功能角度來看，過孔可分為兩類：

2、用作各層之間的電力連接；

它用於固定或定位設備。 就工藝而言，這些過孔通常分為3類，即盲過孔、埋入過孔和穿透過孔。 盲孔位於印刷電路板的頂部和底部表面，具有一定深度。 它們用於連接表面線和下麵的內部線。 孔的深度通常不超過一定的比率（孔徑）。 埋孔是指位於印刷電路板內層的連接孔，不延伸到電路板表面。 上述兩種類型的孔位於電路板的內層，在層壓之前通過通孔形成過程完成，並且在通孔形成過程中可以重疊多個內層。

第3種類型稱為通孔，穿透整個電路板，可用於內部互連或作為組件安裝定位孔。 由於通孔更容易在過程中實現且成本較低，大多數印刷電路板使用它來代替其他兩種類型的通孔。 除非另有規定，否則以下通孔被視為通孔。 從設計角度來看，通孔主要由兩部分組成，一部分是中間的鑽孔，另一部分是鑽孔周圍的焊盤區域，如下圖所示。 這兩個部分的大小决定了通孔的大小。

明顯地, 高速行駛時, 高密度 PCB設計, 設計者總是希望通孔越小, 更好, 這樣可以在電路板上留下更多的佈線空間. 此外, 通孔越小, 自身寄生電容. 它越小, 更適合高速電路. 然而, 孔尺寸的减小也帶來了成本的新增, 過孔的尺寸不能無限减小. 它受到鑽孔和電鍍等工藝科技的限制：孔越小, 鑽孔時間越長, 越容易偏離中心位置； 當孔的深度超過鑽孔直徑的6倍時, 不能保證孔壁可以均勻鍍銅. 例如, the thickness (through hole depth) of a normal 6-layer PCB board is about 50Mil, 所以最小鑽孔直徑 PCB製造商 只能提供8Mil.

3、過孔寄生電容

通孔本身對地具有寄生電容。 如果已知過孔的接地層上的隔離孔的直徑為D2，過孔焊盤的直徑為D1，PCB板的厚度為T，板基板的介電常數為ε， 過孔寄生電容的大小約為：C=1.41εTD1/（D2-D1）。過孔寄生電容將導致電路延長訊號的上升時間並降低電路速度。 例如，對於厚度為50Mil的PCB，如果使用內徑為10Mil、焊盤直徑為20Mil的過孔。

焊盤和接地銅區域之間的距離為32Mil，那麼我們可以通過上面的公式來近似通孔的寄生電容為：C=1.41x4.4x0.050x0.020/（0.032-0.020）=0.517pF，這部分由電容引起的上升時間變化為：T10-90=2.2C（Z0/2）= 2.2x0.517x（55/2）=31.28ps。 從這些值可以看出，雖然單個過孔的寄生電容引起的上升延遲的影響不明顯，但如果在軌跡中多次使用過孔來在層之間切換，設計者仍應仔細考慮。

4、過孔寄生電感

類似地，存在寄生電容和過孔。 在高速數位電路的設計中，過孔的寄生電感引起的損壞往往大於寄生電容的影響。 其寄生串聯電感將削弱旁路電容器的貢獻，並削弱整個電力系統的濾波效果。 我們可以使用以下公式簡單地計算通孔的近似寄生電感=5.08h[ln（4h/d）1]，其中L是通孔的電感，h是通孔的長度，d是中心鑽孔直徑。 從公式中可以看出，通孔直徑對電感的影響較小，通孔長度對電感的影響最大。 仍然使用上述示例，過孔的電感可以計算為=5.08x0.050[ln（4x0.050/0.010）1]=1