印刷电路板

編繪印刷電路圖應具備之基本觀念陳懷霈講授大綱•印刷線路板（PWB）的種類與成型結構；以及PWB與PCB定義上的區別。•設計印刷線路圖之前，應取得之參考資料有哪些？•如何利用公式或軟體，計算傳輸線的特性阻抗？•從線路圖設計到電路板編繪的開發流程。•繪製印刷電路圖時應注意的重點。印刷電路板之種類•單層板•雙層板•多層板–四層板–六層板–八層板．．．設計PWB之前應取得之資料•電路板製造商之製程能力：–可製作之板材種類與層數（傳統硬質多層板／軟性印刷電路板）–不致於產生『破孔』的最小孔徑與焊盤直徑。–確保邊緣平整狀態下的最細線寬。–可使用之基底板材與半固化片的厚度列表。–表面處理的技術種類與能力（鍍金、鍍銀、鍍鎳、噴錫、抗氧化膜．．．）–確保防焊漆能通過的最小線距。–製程中對於線寬、孔徑與偏移量的誤差範圍。–板材的介電常數。–是否具備製作金相切片的設備與量測厚度之設備？設計PWB之前應取得之資料•電路板最終應呈現的外形、各部份尺寸、厚度。•應用在此電路板上之各項元件的尺寸圖。•正確無誤之電路設計圖。•產品開發小組或SMT製程之其他成員對電路佈局的特殊要求。傳輸線的類別與阻抗之計算•用數學公式計算：–Microstrip：–Stripline：傳輸線的類別與阻抗之計算•利用ProtelDXP內建的線路阻抗計算工具（需安裝ServicePack2）傳輸線的類別與阻抗之計算傳輸線的類別與阻抗之計算傳輸線的類別與阻抗之計算傳輸線的類別與阻抗之計算•利用傳輸線阻抗計算工具（如：TxLine、Si6000）TxLine的下載網址：印刷電路板設計開發之流程印刷電路板設計開發之流程印刷電路板設計開發之流程印刷電路板設計開發之流程印刷電路板設計開發之重點•電源網路：–儘可能以PowerPlane取代PowerBus。–加入必要之去耦合（De-Coupling）電容。•在系統電源輸入端放置1uF～10uF的電解電容，濾除低頻雜訊。•在靠近IC與各零組件的電源輸入端，放置10nF～100nF的陶瓷電容，濾除高頻雜訊。主要優點主要缺點主要應用場合電解電容（有極性）容值高；可承受較大之電壓與電流穩定性與精準度較差；漏電流與體積較大系統直流電源輸入端的初級濾波或低頻電路陶瓷電容（無極性）容值分佈範圍廣；穩定度高；高頻率響應良好易碎裂；容值較小靠近IC電源輸入端的次級濾波與交流信號彼此之間的耦合鉭質電容（有極性）容值大；頻率響應範圍廣；漏電流小有毒性；極性接反會立即燒毀甚至爆炸中、高頻段的直流電源濾波；濾除高頻突波與雜訊印刷電路板設計開發之重點•以小電容並聯大電容的方式（例如：1nF與100nF並聯），擴展其濾波頻率範圍。–儘可能縮減信號迴路的面積。–儘可能減少電源與接地板層的不連續面。–為IC上的每個電源引腳提供單獨的信號迴路，儘可能避免使用多點接地（CommonGround）。–類比信號（Analog）與數位信號（Digital）的接地層，應予以分開，僅留一小通道做為迴路之用。印刷電路板設計開發之重點•交流信號網路：–每組差動信號線之間應儘可能靠近，並以平行方式佈線，以減少共模雜訊。–對於雜訊免疫力要求較為嚴格之線路或元件，可在其周圍單獨鋪設地網，改善EMI成效。–傳送交流信號的路徑應避免產生阻抗的不連續性（例如：導線跨層用之過孔、導線轉直角、線徑不一致．．．）–儘量減少使用過孔（ViaHole）。–外層線路與內層線路應各自獨立，避免同一路徑在二種傳輸線模式下造成的阻抗不匹配。–拓撲的方式應避免使用樹狀網路與星狀網路；而應改用環狀網路，並在二端接上合適的終端負載。印刷電路板設計開發之重點•減少串擾（CrossTalk）發生的做法：–降低電容性串擾：•信號線若不是屬於差動信號線，則二線之間應擴大其距離，以降低寄生電容量；•或者，也可以在二線之間鋪設地網，並加上適量的導孔連接到地平面。–降低電感性串擾：•減少信號迴路的面積。•每組信號應有專屬的獨立迴路，避免與其他信號迴路共用。•減少EMI發生的機率：–利用屏蔽技術、濾波電路，將電路佈局最佳化。–利用磁性元件（例如：FerriteBead、磁環、磁夾．．）來抑制高頻雜訊。