应用可靠性8_PCB设计r.pdf

本章概要
元器件可靠性应用
8.1PCB设计挑战
2基材的选择
电路可靠性守
8.3层的分配
8.4分区及隔离
5走线设计
8.6串扰抑
8.7接地设计
第8章印制电路板的可靠性设计
8.8布线方法
8.9过孔考虑
8.10防过热
8.11装配与测试
主讲:庄奕琪
8.1PCB设计挑战
PCB设计面临挑战
8.1PCB设计挑战
不同类型芯片融于一板
PCB发展趋势
aPCB上心片的管脚数↑及管脚的空间密度ト→PCB走线密度及布线层数
PCB
PCB线间距↓→中扰↑
aPCB上元器件的工作频率↑或工作速度↑→高频电磁干扰↑
不同类型元器件集成于同PCB板→不同类型电路之间的干扰十
aPCB走线截面积↓而长度t→PCB走线感抗↑→抗瞬变干扰能力↓
(ASIC) Logic
移动设备以及低功耗要求PCB的面积↓供电电压↓→电路的抗十扰容限↓
PCB设计挑战
如何抑制元器件之间、导线之间、不同
custom (ASIC) Log
类型电路之间的相互干扰?
DSP
如何抑制米自外界的静电、浪涌、辐
射、电磁等
如何克服引线寄生效应对电路频率特性
小化高集成化
和可靠性的影响?
空问的密度
8.1PCB设计挑战
不同类型管脚融在一芯
8.1PCB设计挑战
PCB的高速化趋势
3GO
Pamriummv-
Clock
ended
CPU
Pentium200
RDRAM
Pcntiumloj
Pin Banl -o
Double
◆◆ee白Se●
SDRAM
Iended
385l1、Dメ26
印樹电路板上的总线
时钟频率
CCLK
●●
:888256589
2000
DONE
集成电路的高速化导政PCB的高速化
CPU主顷突破1GHz后,PCB的主顺也突破了100MHz
8.2基材选择
PCB基材奏型
8.2基材选择
PCB基材型号
基板种类
组成及用途
酚醛纸:易碎,工作温度窄,易吸,难以实现金属过孔等结构化工
FR-3
纸碁,环氧树脂,难燃
艺,现基木被淘汰
G-10
玻璃布,环氧树脂,一般用途
FR-4
环氧玻璃:机械强度高,电气性能好,应用最为普遍,FR4序列为代
玻璃布,环氧树脂,难燃
G-11
玻璃布,环氧树脂,高温用途
表品种
FR-5
玻璃布,环氧树脂,高温并难燃
环氧-芳族聚酰胺:适用于布局更稠密、尺寸要求更大的板子
玻璃席,聚脂类,难燃
聚酯或聚酰亚胺:用于制造可弯出的板子,聚较便宜,但软化温
两外层是玻璃布,中间是木浆纸纤维,环氧树脂,难燃
度低,不易焊接;聚酰亚胺较贵,但元器件安装容易
两外层是玻璃布,中间是玻璃短纤所组成的席,环氧树脂
FR-4日前应用最为普遍
2
8.2基材选择
如何诉价基材质量?
8.2基材选择
PCB的频率要求
B上传输的时钟信号为100MHz,则PCB的允许工作频率要达
材
表电阻(Mn)介电常数r)电介质
到50OMHz(以便包含时钟信号的五次谐波)
tan 8
度(vm)(XyPm/T)温贯
4(最人值)0.055(最人值)1.(最小值)13-16
l10-150
4.6~4(典型
F3高板世)1.1F
B
3次谐波)
2)
相位(°)
对丁PCB板材而言,表面电阻越高越好,介电常数越低越好,电介质
正切越小越好,电介质强度越高越好,温度系数越低越好,最高温度
越高越好
基波和3次谐
〈基波)
波的合成波
10
8.2基材选择如何提高基材的顿率:电个质正切
8.2基材选择如何提高基材的颤率:电介质正切
0.020
通常的FR4松下电工的R-1766等)
のmキ电介励)①
=0.1~0
0.015
0.8-1,6
印制电路
板图形
tan6称为电介
质正切
0.010
介电常数比较小的FR4(松下电工的R-5715
90
LOM
S00M IG 1.8G
频率压H
电介质为埋想绝缘材料
电介质为非埋想绝缘材料
PCB材料的电介质止切基本与频率无关(t为PCB板厚,单位mm)
(电无限人)
(存在有限电r)
8.2基材选择如何提高基材的频丰:介电奉数
8.2基材选择
材质的选择考虑
适合普通电
4.75
6@1GHz,随
路,成木较低
通常的FR4(R-1766等
聆纸(FR,FR〕环氧
=0.8~1.6
脂
4.25
低介电常数环氧树胎(松下
0.1-0.6
吧4.00
乐山
0,01
氟化乙烯树脂
非织布
低介电常数FR4R57等):1/39,
低介电常数环氧树胛
3.75
0.001
(松下电工的R-575等)
玻璃·环氧树脂
松下电工的
3.50
IOM
500M 1G 1.8G
0.00L化乙树脂
频率/Hz
电路板的比介电常数∈o
同样厚度和面积ド,介电常数越小,电容越小,绝缘性能越好,抗噪声
合高速电路
干抗的能力越高,同时向频损耗也越低(t为PCB板
度,单位mm)
成木较高
8.2基材选择
结构类型的选择
8.2基材选择
外形尺寸的迭择
制造
成本
??单面板低成木,低性能
标准化:优先使用标准化的尺寸(如100x160mm、233x160mm
????
等),使于多PCB板整机的组装
归一化:使用大的电路板代替若干小的电路板,可以节省板间相互
金属化过孔双面板:使用金属化过孔
L?来英面的几路
连接的元件费用以及制板费用,提升连接的可靠性,但也可能造成
多层板:通过金属化过孔和坪实場
部分板面积的浪贵,最好将长边尺小限制在30~50cm之下
层间连接,密度可极尚,造价昂责
不同电路板之间的分割依据:相互联接数日最少,每块板子上的元
软板:且柔软,可用于瞽换导线
末,不易维修
件規模相当,有利于子板测试
嵌板:将多块子板拼在一个基板上一次性制作,最后再将其分离
硬化软板:部分使化,使于玄装劇件
有利于降低制板成本(生户较大的板子要比制作同样面积的几个较
E??
软化硬板:部分軟化,可用于多个刚
小的板子使宜),但要求各个子板的层数相同
性多层饭之间的软化连接