印制線路板的設(shè)計基礎(chǔ)

電子設(shè)計人員的電路設(shè)計思想最終要落實到實體，即做成印制線路板。印制線路板的基材及選用，組成電路各要素的物理特性，如過孔、槽、導(dǎo)線尺寸、焊盤、表面涂層等，是設(shè)計人員設(shè)計時要考慮的要素，這是設(shè)計出高質(zhì)量的印制線路板的基礎(chǔ)，也是印制線路板加工最關(guān)鍵的一環(huán)。

1 印制板用基材

1.1 剛性印制板用敷銅箔基材

⑴ 酚醛紙質(zhì)層壓板

酚醛紙質(zhì)層壓板可以分為不同等級。大多數(shù)等級能夠在高達(dá)70℃~105℃溫度下使用，長期再高于這種范圍溫度下工作可能回導(dǎo)致一些性能的降低(但這仍取決與基材的等級和厚度)，而且過熱會引起炭化，在受影響的區(qū)域內(nèi)，絕緣電阻可能會降至很低值。這樣的熱源是發(fā)熱元件，在正常溫度范圍內(nèi)，基材可能會發(fā)生嚴(yán)重的變黑現(xiàn)象(陽光也能使基材變黑，但不會引起材料性能的改變)。在高濕度環(huán)境下放置會使基材的絕緣電阻大幅度減小，然而當(dāng)濕度降低時，絕緣電阻又會增加。

⑵ 環(huán)氧紙質(zhì)層壓板

與酚醛紙質(zhì)層壓板相比，環(huán)氧紙質(zhì)層壓板在電氣性能和非電氣性能方面都有較大的提高，有較好的機械加工性能和機械性能。根據(jù)材料的厚度，它的使用溫度可達(dá)90℃~110℃。

⑶ 聚酯玻璃氈層壓板

聚酯玻璃氈層壓板的機械性能低于玻璃布基材料，但高于紙基材料。然而它具有很好的抗沖擊性，并有好的電氣性能，能夠在很寬的頻率范圍內(nèi)應(yīng)用，即使在高濕度環(huán)境下，也能保持好的絕緣性能。它的使用溫度可達(dá)到100℃~105℃。

⑷ 環(huán)氧玻璃布層壓板

環(huán)氧玻璃布層壓板的機械性能高于紙基材料，特別是彎曲強度，耐沖擊性，翹曲度和耐焊接熱沖擊都比紙基材料好。這種材料的電氣性能也很好，使用溫度可達(dá)130℃，而且受惡環(huán)境(濕度)影響小。

1.2 撓性印制板用敷銅箔基材

⑴ 聚酯薄膜

最常用的特性是可撓性，它的特點是加熱時能夠形成可收縮式線圈。假如使用合適的粘合劑，這種材料可以在80℃~130℃范圍內(nèi)使用。焊接時應(yīng)特別注意，這種材料在焊接溫度下容易產(chǎn)生軟化和變形。它具有優(yōu)良的電氣性能，當(dāng)被暴露在高濕度環(huán)境下時，依然能保持其良好的電氣性能。

⑵ 聚酰亞胺薄膜

聚酰亞胺薄膜具有良好的可撓性，而且能夠通過預(yù)熱處理去除吸收的潮氣，保證安全焊接。一般黏結(jié)型聚酰亞胺薄膜能夠在高達(dá)150℃溫度下連續(xù)工作，用氟化乙丙烯作為中間膠膜的特殊容接型聚酰亞胺薄膜并在250℃下使用，作為特殊用途的沒有黏合劑的聚酰亞胺薄膜能夠在更高的溫度下使用。聚酰亞胺薄膜具有優(yōu)良的電氣性能，但可能會吸潮氣而影響性能。

⑶ 氟化乙丙烯薄膜

氟化乙丙烯薄膜通常和聚酰亞胺或玻璃布結(jié)合在一起制成層壓板，再不超過250℃的焊接溫度下，具有良好的可撓性和穩(wěn)定性。它也可以作為非支撐材料使用。氟化乙丙烯薄膜是熱塑性材料，其融化溫度為290℃左右。它具有良好的耐潮性、耐酸性、耐堿性和耐有機溶劑性。它主要的缺點是層壓時在層壓溫度下導(dǎo)電圖形易發(fā)生移動。

1.3 剛饒結(jié)合印制板

如果同一塊印制板中即包括撓性部分又包括剛性部分，即剛性印制板使用的材料，撓性印制板使用的材料和多層印制板使用的材料可以結(jié)合在同一個結(jié)構(gòu)中，但某些性能可能會因為所使用的黏合劑的不同發(fā)生顯著改變。

2 過孔

板厚和孔經(jīng)比最好應(yīng)大于3:1，大的比值會使生產(chǎn)困難，成本增加。當(dāng)過孔只用做貫穿連接或內(nèi)層連接時，孔徑公差，特別是最小孔徑公差一般是不重要的，所以不用規(guī)定。由于導(dǎo)通孔內(nèi)不插元件，所以它的孔徑可以比元件空的孔徑小。

當(dāng)過孔作為元件孔時，過孔的最小孔徑要適應(yīng)元件或組裝件的引腳尺寸。設(shè)計者要采用給出的標(biāo)稱孔徑作為過孔的推薦值。過孔的最大孔徑取決于鍍層厚度和孔徑的公差。規(guī)定孔的最小鍍層厚度一般允許偏差(孔到孔)10%。推薦孔壁鍍銅層的平均厚度不小于25μm(0.001in)，其最小厚度為15μm(0.0006in)。

3 導(dǎo)線尺寸

3.1 導(dǎo)線寬度

對于專門的設(shè)計或?qū)щ妶D形的布局，通常導(dǎo)線寬度應(yīng)盡可能選擇寬一些，至少要寬到足以承受所期望的電流負(fù)荷。

印制板上可得到的導(dǎo)線寬度的精度取決于生產(chǎn)因數(shù)，例如生產(chǎn)底板的精度、生產(chǎn)工藝(印制法、加成或減成工藝的使用、鍍覆法、蝕刻質(zhì)量)和導(dǎo)線厚度的均勻性等。規(guī)定的導(dǎo)線寬度，即包括設(shè)計寬度和允許的偏差，也包括所規(guī)定的最小線寬。缺口、針孔或邊緣缺陷所造成的偏差，雖然不包括在這些偏差里，但也會出現(xiàn)。當(dāng)這些缺陷引起的導(dǎo)線寬度減少不超過有關(guān)規(guī)范的一定值時，通?？梢越邮?，這個值的范圍為20%至35%。如果所要求的載流量很高，這些缺陷就必須考慮進(jìn)去。

3.2 導(dǎo)線間距

相鄰導(dǎo)線之間的間距必須足夠?qū)挘詽M足電氣安全的要求，而且為了便于操作和生產(chǎn)，間距應(yīng)盡量寬些。選擇的最小間距應(yīng)適合所施加的電壓。這個電壓包括正常操作或發(fā)生故障時重復(fù)或偶爾產(chǎn)生的過電壓或峰值電壓。所以導(dǎo)線間距應(yīng)符合所要采用的或規(guī)定的安全要求。

如果有關(guān)規(guī)范允許導(dǎo)線之間存在金屬顆粒，則可能會減少有效的導(dǎo)線間距。在考慮電壓問題時，任何由于導(dǎo)線之間存在金屬顆粒而導(dǎo)致間距的減少都應(yīng)予以考慮。

如果導(dǎo)線間距超過一定值時，將有利操作和生產(chǎn)。在些情況下，只規(guī)定最低限制就很容易滿足實際要求。如果規(guī)定了導(dǎo)線寬度的最低限制，還要規(guī)定導(dǎo)線間距的最低限制。如導(dǎo)線間的金屬顆粒缺陷存在，應(yīng)增大規(guī)定的最小導(dǎo)線間距。所設(shè)計的內(nèi)層導(dǎo)線或焊盤應(yīng)距離板子邊緣2mm以上。