PCB印刷線路板對電，熱和機械刺激的響應(yīng)主要取決于基板材料的材料。目前，設(shè)計師對于PCB基板材料有多種選擇，范圍從典型的FR4基板到專用的低損耗層壓板。 在不同的應(yīng)用中更希望使用不同的材料屬性，設(shè)計人員應(yīng)選擇對他們的設(shè)計很重要的特定材料屬性。每個PCB的熱，機械和電氣行為都取決于PCB基板，導(dǎo)體和組件材料的材料特性。 在這些不同的材料中，設(shè)計人員可以通過選擇正確的PCB印刷線路板基板材料來最大程度地控制板的行為。PCB材料的性能，尤其是樹脂和層壓材料的性能，將決定電路板對機械，熱和電刺激的反應(yīng)方式。 當(dāng)需要選擇PCB基板材料時，哪種PCB材料特性對電路板最重要？答案取決于電路板的應(yīng)用和將要部署PCB印刷線路板的環(huán)境。在為下一個PCB選擇預(yù)浸料和層壓材料時，應(yīng)考慮一些重要的材料性能。
近年來，諸如BGA，QFN，CSP和倒裝芯片之類的面陣組件在電子制造中的使用越來越廣泛。例如BGA，與其他組件相比，它的引腳數(shù)量大，引腳之間的電感和電容較小，并且散熱性能更好。但是，BGA也有缺點，例如，在PCB印刷線路板組裝之后，很難通過目測或AOI測試來判斷封裝下方的焊點。 為了確保焊接質(zhì)量，越來越多的PCB印刷線路板制造商選擇X射線檢查焊點隱藏的組件。X射線廣泛用于檢查被表面覆蓋的特征。在現(xiàn)代社會中，X射線在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域是眾所周知的，實際上，除了醫(yī)學(xué)領(lǐng)域外，其他行業(yè)也廣泛使用X射線檢查，例如安全檢查，食品安全檢查，電子領(lǐng)域等。? X射線檢查通常指的是自動X射線檢查（AXI），是一種短波長且功能強大的電磁波，X射線的波長比可見光的波長短（約0.001?10納米）。光子能量比可見光光子能量大幾十到幾百甚至幾千倍。它是由德國物理學(xué)家威廉·康拉德·倫琴于1895年發(fā)現(xiàn)的，因此也被稱為“倫琴射線”。 X射線具有很高的穿透性，它可以穿透許多對可見光不透明的物質(zhì)。X射線具有滲透，電離，熒光，熱，折射等作用，PCBA制造領(lǐng)域主要利用其滲透作用，是注重質(zhì)量的PCB印刷線路板制造商最重要的步驟之一。
根據(jù)使用PCB的用途，材料的類型各不相同。每種材料都有自己的特性、有益的特性、優(yōu)點、缺點和能力，這決定了它們與應(yīng)用程序的兼容性。FR4 PCB印刷線路板的什么特性使它如此特殊呢？以下是FR4材料的一些特性，使其成為制造印刷電路板的首選材料之一： 彎曲強度-100 000磅/英寸2(縱向)；75 000磅/英寸2(橫向)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度-135℃耗散系數(shù)@1 MHz-0.014玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(TG)-150 Tg或170 Tg介電常數(shù)@1 GHz-4.25-4.55兼容性-標準和無鉛裝配 當(dāng)選擇FR-4作為印刷電路板的材料時，可以設(shè)計各種類型的PCB，例如： [...]
FR4 PCB印刷線路板的制造涉及許多步驟。在這幾個步驟中，PCB材料的選擇對決定PCB的性能和應(yīng)用范圍有很大的幫助。因此，PCB的基材是非常重要的。根據(jù)PCB的應(yīng)用要求，使用不同類型的基材。根據(jù)線路板材料的可燃性特點，可分為CEM 1(單面玻璃板)、CEM 3(雙面半玻璃板)、94V0(阻燃紙板)、94HB(非防火紙板)、22F(單面玻璃板)和FR4(雙面玻纖板)。 在FR4材料中，F(xiàn)R代表阻燃劑，這意味著該材料是自熄滅的.它基本上是一種玻璃纖維環(huán)氧層壓板，在FR4 PCB印刷線路板制造中應(yīng)用最廣泛。該材料符合UL94V-0標準，是一種國際等級材料，已被廣泛應(yīng)用于玻璃纖維增強環(huán)氧層壓板。該材料由溴組成，這是使其成為阻燃劑的主要因素。FR4材料是最常用的材料.在PCB設(shè)計階段，為了測試的目的，電路板被推向了極致。因此，F(xiàn)R4材料非常適合于打樣電路板. 當(dāng)這種材料的每一面加入一個銅層時，它被稱為覆銅板(CCL)。現(xiàn)在，這是一種非導(dǎo)電芯材，可用于普通印刷電路板.然而，那些使用FR4材料的PCB被稱為FR4?PCB印刷線路板.
高頻多層pcb線路板在制造時，需要許多不同的機械工藝。通常，其中最關(guān)鍵的是鉆孔，電鍍通孔（PTH）準備，多層層壓和組裝。鉆孔過程通常與創(chuàng)建清潔孔有關(guān)，該清潔孔隨后將被金屬化以形成用于從一個導(dǎo)電層到另一導(dǎo)電層的電連接的通孔。 鉆孔過程中的一些問題包括材料的涂抹，毛刺和破裂。由于無法去除污跡，使用基于PTFE的材料進行污跡可能會對多層pcb線路板制造造成致命的影響。壓裂對于某些非織造玻璃碳氫化合物材料可能是致命的。但是，大多數(shù)機織玻璃碳氫化合物材料都沒有此問題。 對于大多數(shù)非PTFE材料，PTH的制備過程相對定義明確且簡單明了，盡管在為PTFE基材料形成PTH時需要進行特殊處理。陶瓷填充的PTFE基材料提供了更寬容的PTH制備選項。但是，非陶瓷填充的PTFE材料需要特殊的工藝，這會限制最終多層pcb線路板的成品率。
多層pcb線路板線間距的間隙和爬電距離要求間隙定義為兩條導(dǎo)體之間通過空氣（介質(zhì)）的最小距離。PCB走線之間的間隙變小會導(dǎo)致頂部間隙，導(dǎo)致過電壓。此外，這種過電壓會導(dǎo)致PCB上相鄰導(dǎo)電線之間產(chǎn)生電弧，并由于高壓尖峰而導(dǎo)致表面擊穿。間隙的測量取決于PCB材料，施加的電壓和溫度變化等因素。 爬電定義為多層pcb線路板上沿著絕緣材料表面的兩個導(dǎo)體之間的最短距離。諸如板材料和環(huán)境條件等因素會影響爬電距離要求。采取了多種措施來避免這些錯誤，例如在設(shè)計中移動軌道和增加表面距離。設(shè)計人員可以通過在走線之間添加一個插槽或放置垂直的絕緣屏障來避免間距錯誤。 線間距的設(shè)計技巧：通過采用雙面組裝并采用絕緣材料，可以減少間距。絕緣材料充當(dāng)高壓節(jié)點的薄板屏障。它們還覆蓋了曝光過度的高壓引線。 由于大多數(shù)電路板組件都是SMD，因此需要間隙的電路可以放在電路板的頂部和底部。嘗試將高壓電路保持在多層pcb線路板的頂部，將低壓電路保持在PCB的底部。V型槽，平行槽口或在設(shè)計中放置插槽等技巧可以有效解決爬電問題。 孔定位：孔定位是鉆孔相對于目標的位移。通過從目標計算鉆孔來評估孔定位的準確性。孔的位置不正確會導(dǎo)致違反最小環(huán)形圈的要求，應(yīng)不惜一切代價避免這種情況。 銅遺失：設(shè)計人員從原理圖生成IPC網(wǎng)表后，應(yīng)有目的地使用該清單以避免互連遺漏。這些缺少的互連會導(dǎo)致設(shè)計人員必須自行檢查的銅線丟失。 未連接或懸空的線：由于多層pcb線路板設(shè)計中的高度復(fù)雜性，可能會出現(xiàn)未連接的線。始終很難找到未連接的線路。未連接的線會導(dǎo)致在PCB制造過程中出現(xiàn)細線短路缺陷。設(shè)計人員自己可以通過在銅連接和焊盤之間留出更大的間距來糾正此類錯誤。
為了確保最終產(chǎn)品的交付時間和可靠性，pcb印刷線路板設(shè)計工程師應(yīng)學(xué)會自行生成Gerber文件。Gerber文件通常包含導(dǎo)體層，阻焊層和絲網(wǎng)印刷層的設(shè)計數(shù)據(jù)。此外，當(dāng)涉及具有相同設(shè)計數(shù)據(jù)的兩層時，仍應(yīng)分別生成Gerber文件，以避免可能的誤解。 Altium Designer可以將Film Size中的參數(shù)設(shè)置為默認值，如果這些參數(shù)設(shè)置得太小，可能會導(dǎo)致錯誤。“光圈匹配容差”中的參數(shù)，正號和負號均應(yīng)設(shè)置為0.005mil。 在批處理模式項中，應(yīng)選擇每層單獨的文件。應(yīng)根據(jù)pcb印刷線路板設(shè)計工程師的偏愛和特定項目的需求來選擇領(lǐng)先/尾隨零點，膠片位置和繪圖儀類型。Gerber文件中確定的膠片上的前導(dǎo)/尾隨零位和位置應(yīng)與NC Drill文件中的相符。 在“其他”項目的選擇中，建議勾選“優(yōu)化更改位置命令”和“生成DRC規(guī)則”導(dǎo)出文件（.RUL），而不要勾選其他兩個選擇。 確定所有參數(shù)后，按OK（確定）按鈕以完成Gerber文件的生成。在PCB設(shè)計軟件中創(chuàng)建Gerber文件并不是一件容易的事，只要充分了解該文件對pcb印刷線路板制造商的工程師的重要性即可。切記：為PCB的EACH層以及PCB edge創(chuàng)建一個Gerber文件，清晰且集成的Gerber文件一定會推動訂單的高效率。
我們無法確保客戶所使用的pcb印刷線路板設(shè)計軟件與PCB制造商所使用的軟件相同。如果不同的PCB設(shè)計軟件，則必須生成Gerber文件，進一步的對話和確認會導(dǎo)致更多的時間并相應(yīng)地延遲生產(chǎn)過程。所以如果預(yù)先生成了Gerber文件的話，就會少了很多不必要的麻煩。 不同的pcb印刷線路板設(shè)計軟件具有不同的Gerber文件生成操作步驟。使用Altium Designer軟件打開pcb文件后，依次單擊文件>>制造輸出>> Gerber文件。然后，將出現(xiàn)“ Gerber設(shè)置”對話框窗口，其中有五個項目可供工程師用來在其Gerber文件中設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)：“常規(guī)”，“層”，“鉆井圖”，“孔徑”和“高級”。 ?常規(guī)按鈕 在“常規(guī)”按鈕下，應(yīng)確定兩個參數(shù)：“單位”和“格式”。對于單位，可以選擇英寸或毫米。對于格式，提供了三種選擇。最高分辨率為2：5，而最低分辨率為2：3。 ?圖層 在此選項卡中，pcb印刷線路板設(shè)計者應(yīng)確定要繪制和鏡像的圖層。可以在需要繪制或鏡像的層的末端標記十字。可以忽略添加到所有圖的機械層。 鉆孔圖 [...]
pcb印刷線路板在設(shè)計受控阻抗時，如果各種跡線上的信號速度相同，則長度匹配將實現(xiàn)傳播延遲匹配。當(dāng)一組高速信號一起傳播并期望同時到達其目的地時（在指定的不匹配容限內(nèi)），可能需要長度匹配。 形成差分對的走線長度需要非常緊密地匹配；否則，將導(dǎo)致不可接受的延遲偏差（正信號和負信號之間的不匹配）。長度不匹配需要通過在較短的走線中使用蛇紋石來補償。需要仔細選擇蛇形走線的幾何形狀，以減少阻抗不連續(xù)性。 蛇形走線應(yīng)盡可能靠近失配源。它確保盡快進行失配校正。類似地，pcb印刷線路板彎曲會導(dǎo)致不匹配，從而使內(nèi)部彎曲上的跡線小于外部彎曲。因此，需要在彎曲區(qū)域附近添加蛇紋石。如果一對彎曲度小于15mm，則它們會相互補償。因此，不需要添加蛇紋石。 當(dāng)差分對信號使用過孔從pcb印刷線路板一層變?yōu)榱硪粚硬澢鷷r，該對的每個部分都需要單獨匹配。蛇形管應(yīng)放在彎頭附近較短的走線上。需要手動檢查是否存在這種違規(guī)行為，因為總信號的長度將緊密匹配，因此不會在“設(shè)計規(guī)則檢查”中被捕獲。由于不同層上走線的信號速度可能不同，因此如果需要差分匹配，則建議在同一層上路由差分對信號。
Gerber格式最初由一家名為Gerber的公司開發(fā)，目前指的是廣泛接受的標準pcb印刷線路板行業(yè)軟件，該軟件能夠描述電路板圖像的情況，例如導(dǎo)體層，阻焊層，圖例層。 pcb印刷線路板是在專門的EDA（電子設(shè)計自動化）或CAD（計算機輔助設(shè)計）系統(tǒng)中設(shè)計的，它們可以進一步基于開始進行電路板制造的過程來生成電路板制造數(shù)據(jù)。除非其中包含Gerber格式文件作為參考和指南，否則PCB制造商不會完全理解PCB設(shè)計文件的所有詳細信息。Gerber格式文件用于描述電路板每個圖像的設(shè)計要求，并且可以應(yīng)用于裸板制造和PCB組裝。 當(dāng)涉及裸板制造時，標準照相繪圖儀和其他需要圖像數(shù)據(jù)的制造設(shè)備（例如圖例打印機，直接成像儀或AOI（自動/自動光學(xué)檢查）設(shè)備等）都要求使用Gerber格式。簡單地說，Gerber格式文件包含從pcb印刷線路板制造過程的開始到結(jié)束都將受到依賴。 對于pcb印刷線路板組裝，模版層以Gerber格式包括在內(nèi)，并且還對組件位置進行了規(guī)定，這將被視為SMT（表面貼裝技術(shù)）組裝，通孔組裝以及它們的混合使用的重要參考數(shù)據(jù)。
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