江西廠家PCB電路板從IC芯片的發(fā)展及封裝形式來看，芯片體積越來越小、引腳數越來越多;同時，由于近年來IC工藝的發(fā)展，使得其速度也越來越高。PCB電路板生產商這就帶來了一個問題，即電子設計的體積減小導致電路的布局布線密度變大，而同時信號的頻率還在提高，從而使得如何處理高速信號問題成為一個設計能否成功的關鍵因素。隨著電子系統(tǒng)中邏輯復雜度和時鐘頻率的迅速提高，信號邊沿不斷變陡，印刷電路板的線跡互連和板層特性對系統(tǒng)電氣性能的影響也越發(fā)重要。對于低頻設計，線跡互連和板層的影響可以不考慮，但當頻率超過50 MHz時，互連關系必須考慮，而在*定系統(tǒng)性能時還必須考慮印刷電路板板材的電參數。因此，高速系統(tǒng)的設計必須面對互連延遲引起的時序問題以及串擾、傳輸線效應等信號完整性(Signal Integrity，SI)問題。當硬件工作頻率增高后，每一根布線網絡上的傳輸線都可能成為發(fā)射天線，對其他電子設備產生電磁輻射或與其他設備相互干擾，從而使硬件時序邏輯產生混亂。電磁兼容性(Electromagnetic Compatibility，EMC)的標準提出了解決硬件實際布線網絡可能產生的電磁輻射干擾以及本身抵抗外部電磁干擾的基本要求。1 高速數字電路設計的幾個基本概念在高速數字電路中，由于串擾、反射、過沖、振蕩、地彈、偏移等信號完整性問題，本來在低速電路中無需考慮的因素在這里就顯得格外重要;另外，隨著現(xiàn)有電氣系統(tǒng)耦合結構越來越復雜，電磁兼容性也變成了一個不能不考慮的問題。要解決高速電路設計的問題，首先需要真正明白高速信號的概念。高速不是就頻率的高低來說的，而是由信號的邊沿速度決定的，一般認為上升時間小于4倍信號傳輸延遲時可視為高速信號。即使在工作頻率不高的系統(tǒng)中，也會出現(xiàn)信號完整性的問題。這是由于隨著集成電路工藝的提高，所用器件I/O端口的信號邊沿比以前更陡更快，因此在工作時鐘不高的情況下也屬于高速器件，隨之帶來了信號完整性的種種問題。

【第Y招】多層板布線高頻電路往往集成度較高，布線密度大，采用多層板既是布線所必須，也是降低干擾的有效手段。在PCB Layout階段，合理的選擇一定層數的印制板尺寸，能充分利用中間層來設置屏蔽，更好地實現(xiàn)就近接地，并有效地降低寄生電感和縮短信號的傳輸長度，同時還能大幅度地降低信號的交叉干擾等，所有這些方法都對高頻電路的可靠性有利。有資料顯示，同種材料時，四層板要比雙面板的噪聲低20dB。但是，同時也存在一個問題，PCB半層數越高，制造工藝越復雜，單位成本也就越高，這就要求我們在進行PCB Layout時，除了選擇合適的層數的PCB板，還需要進行合理的元器件布局規(guī)劃，并采用正確的布線規(guī)則來完成設計。　　【第二招】高速電子器件管腳間的引線彎折越少越好　　高頻電路布線的引線最好采用全直線，需要轉折，可用45度折線或者圓弧轉折，這種要求在低頻電路中僅僅用于提高銅箔的固著強度，而在高頻電路中，滿足這一要求卻可以減少高頻信號對外的發(fā)射和相互間的耦合。　　【第三招】高頻電路器件管腳間的引線越短越好　　信號的輻射強度是和信號線的走線長度成正比的，高頻的信號引線越長，它就越容易耦合到靠近它的元器件上去，所以對于諸如信號的時鐘、晶振、DDR的數據、LVDS線、USB線、HDMI線等高頻信號線都是要求盡可能的走線越短越好。　　【第四招】高頻電路器件管腳間的引線層間交替越少越好　　所謂“引線的層間交替越少越好”是指元件連接過程中所用的過孔(Via)越少越好。據側，一個過孔可帶來約0.5pF的分布電容，減少過孔數能顯著提高速度和減少數據出錯的可能性。

在PCB板的設計當中，可以通過分層、恰當的布局布線和安裝實現(xiàn)PCB的抗ESD設計。在設計過程中，通過預測可以將絕大多數設計修改僅限于增減元器件。通過調整PCB布局布線，能夠很好地防范ESD。以下是一些常見的防范措施。1、盡可能使用多層PCB相對于雙面PCB而言，地平面和電源平面，以及排列緊密的信號線-地線間距能夠減小共模阻抗和感性耦合，使之達到雙面PCB的1/10到1/100。盡量地將每一個信號層都緊靠一個電源層或地線層。對于頂層和底層表面都有元器件、具有很短連接線以及許多填充地的高密度PCB，可以考慮使用內層線。2、對于雙面PCB來說，要采用緊密交織的電源和地柵格。電源線緊靠地線，在垂直和水平線或填充區(qū)之間，要盡可能多地連接。一面的柵格尺寸小于等于60mm，如果可能，柵格尺寸應小于13mm。3、確保每一個電路盡可能緊湊。4、盡可能將所有連接器都放在一邊。5、在每一層的機箱地和電路地之間，要設置相同的“隔離區(qū)”;如果可能，保持間隔距離為0.64mm。6、PCB裝配時，不要在頂層或者底層的焊盤上涂覆任何焊料。使用具有內嵌墊圈的螺釘來實現(xiàn)PCB與金屬機箱/屏蔽層或接地面上支架的緊密接觸。

現(xiàn)在市面上流行的EDA工具軟件很多，但除了使用的術語和功能鍵的位置不一樣外都大同小異，如何用這些工具更好地實現(xiàn)PCB的設計呢?在開始布線之前對設計進行認真的分析以及對工具軟件進行認真的設置將使設計更加符合要求。下面是一般的設計過程和步驟。1、確定PCB的層數電路板尺寸和布線層數需要在設計初期確定。如果設計要求使用高密度球柵數組(BGA)組件，就必須考慮這些器件布線所需要的最少布線層數。布線層的數量以及層疊(stack-up)方式會直接影響到印制線的布線和阻抗。板的大小有助于確定層疊方式和印制線寬度，實現(xiàn)期望的設計效果。多年來，人們總是認為電路板層數越少成本就越低，但是影響電路板的制造成本還有許多其它因素。近幾年來，多層板之間的成本差別已經大大減小。在開始設計時最好采用較多的電路層并使敷銅均勻分布，以避免在設計臨近結束時才發(fā)現(xiàn)有少量信號不符合已定義的規(guī)則以及空間要求，從而被迫添加新層。在設計之前認真的規(guī)劃將減少布線中很多的麻煩。2、設計規(guī)則和限制自動布線工具本身并不知道應該做些什幺。為完成布線任務，布線工具需要在正確的規(guī)則和限制條件下工作。不同的信號線有不同的布線要求，要對所有特殊要求的信號線進行分類，不同的設計分類也不一樣。每個信號類都應該有優(yōu)先級，優(yōu)先級越高，規(guī)則也越嚴格。規(guī)則涉及印制線寬度、過孔的最大數量、平行度、信號線之間的相互影響以及層的限制，這些規(guī)則對布線工具的性能有很大影響。認真考慮設計要求是成功布線的重要一步。

這里主要是說了從PCB設計封裝來解析選擇元件的技巧。元件的封裝包含很多信息，包含元件的尺寸，特別是引腳的相對位置關系，還有元件的焊盤類型。當然我們根據元件封裝選擇元件時還有一個要注意的地方是要考慮元件的外形尺寸。引腳位置關系：主要是指我們需要將實際的元件的引腳和PCB元件的封裝的尺寸對應起來。我們選擇不同的元件，雖然功能相同，但是元件的封裝很可能不一樣。我們需要保證PCB焊盤尺寸位置正確才能保證元件能正確焊接。焊盤的選擇：這個是我們需要考慮的比較多的地方。首先包括焊盤的類型。其類型包括兩種，一是電鍍通孔，一種是表貼類型。我們需要考慮的因素有器件成本、可用性、器件面積密度和功耗等因數。從制造角度看，表貼器件通常要比通孔器件便宜，而且一般可用性較高。對于我們一般設計來說，我們選擇表貼元件，不僅方便手工焊接，而且有利于查錯和調試過程中更好的連接焊盤和信號。其次我們還應該注意焊盤的位置。因為不同的位置，就代表元件實際當中不同的位置。我們如果不合理安排焊盤的位置，很有可能就會出現(xiàn)一個區(qū)域元件過密，而另外一個區(qū)域元件很稀疏的情況，當然情況更糟糕的是由于焊盤位置過近，導致元件之間空隙過小而無法焊接，下面就是我失敗的一個例子，我在一個光耦開關旁邊開了通孔，但是由于它們的位置過近，導致光耦開關焊接上去以后，通孔無法再放置螺絲了。另外一種情況就是我們要考慮焊盤如何焊接。在實際過程中我們常按一個特定的方向排列焊盤，焊接起來比較方便。元件的外形尺寸：在實際應用當中，一些元件(如有極性電容)可能有高度凈空限制，所以我們需要在元件選擇過程中加以考慮。我們在最初開始設計時，可以先畫一個基本的電路板外框形狀，然后放置上一些計劃要使用的大型或位置關鍵元件(如連接器)。這樣，就能直觀快速地看到(沒有布線的)電路板虛擬透視圖，并給出相對精確的電路板和元器件的相對定位和元件高度。這將有助于確保PCB經過裝配后元件能合適地放進外包裝(塑料制品、機箱、機框等)內。當然我們還可以從工具菜單中調用三維預覽模式瀏覽整塊電路板。對于元件的選擇，除了要依據設計要求外，還要選擇正規(guī)廠家所生產的產品，這樣才能保證實現(xiàn)你的設計目標。

PCB制板熱風整平前處理過程的好壞對熱風整平的質量影響很大，該工序必須徹底清除焊盤上的油污，雜質及氧化層，為浸錫提供新鮮可焊的銅表面。現(xiàn)在較常采用的前處理工藝是機械式噴淋，首先是硫酸-雙氧水微蝕刻，微蝕后浸酸，然后是水噴淋沖洗，熱風吹干，噴助焊劑，立即熱風整平。前處理不良造成的露銅現(xiàn)象是不分類型批次同時大量出現(xiàn)的，露銅點常常是分布整個板面，在邊緣上更是嚴重。使用放大鏡觀察前處理后的線路板將發(fā)現(xiàn)焊盤上有明顯殘留的氧化點和污跡。出現(xiàn)類似情況應對微蝕溶液進行化學分析，檢查第二道酸洗溶液，調整溶液的濃度更換由于時間使用過長污染嚴重的溶液，檢查噴淋系統(tǒng)是否通暢。適當的延長處理時間也可提高處理效果，但需注意會出現(xiàn)的過腐蝕現(xiàn)象，返工的線路板經熱風整平后處理線再在5%的鹽酸溶液中處理一下，去除表面的氧化物。2.焊盤表面不潔，有殘余的阻焊劑污染焊盤。目前大部份的廠家采用全板絲網印刷液態(tài)感光阻焊油墨，然后通過曝光、顯影去除多余的阻焊劑，得到時間的阻焊圖形。在該過程中，預烘過程控制不好，溫度過高時間過長都會造成顯影的困難。阻焊底片上是否有缺陷，顯影液的成份及溫度是否正確，顯影時的速度即顯影點是否正確，噴嘴是否堵塞及噴嘴的壓力是否正常，水洗是否良好，其中任何一點情況都會給焊盤上留下殘點。如由于底片的原因形成的露銅一般較有規(guī)律性，都在同一點上。該種情況使用放大鏡可發(fā)現(xiàn)在露銅處有阻焊物質的殘留痕跡，PCB設計一般在固化工序前應設立一崗位對圖形及金屬化孔內部進行檢查，保證送到下一工序的印刷線路板的焊盤和金屬化孔內清潔無阻焊油墨殘留。3.助焊劑活性不夠助焊劑的作用是改善銅表面的潤濕性，保護層壓板表面不過熱，且為焊料涂層提供保護作用。如助焊劑活性不夠，銅表面潤濕性不好，焊料就不能完全覆蓋焊盤，其露銅現(xiàn)象與前處理不佳類似，延長前處理時間可減輕露銅現(xiàn)象。現(xiàn)在的助焊劑幾乎全為酸性助焊劑，內含有酸性添加劑，如酸性過高會產生咬銅現(xiàn)象嚴重，造成焊料中的銅含量高引起鉛錫粗糙;酸性過低，則活性弱，會導致露銅。如鉛錫槽中的銅含量大要及時除銅。工藝技術人員選擇一個質量穩(wěn)定可靠的助焊劑對熱風整平有重要的影響，優(yōu)良的助焊劑的是熱風整平質量的保證。