FPC生产中常用的模切辅材,看看有哪些?
生产FPC的工序繁杂,从开料钻孔到包装出货,中间所需要的工序有20多道,在这漫长的生产过程中,根据客户需求,将用到多种辅材。FPC的基材一般为双面或单面铜箔,这是整个FPC的基础,FPC的电气性能都由它决定。其他辅材只是用来辅助安装与适应使用环境。主要有下面几种:
1、FR4-质地较硬,有0.15-2.0mm的不同厚度,主要用在FPC焊接处的反面,作为加强,方便焊接稳定可靠;
FR-4是一种耐燃材料等级的代号,所代表的意思是树脂材料经过燃烧状态能够自行熄灭的一种材料规格,它不是一种材料名称,而是一种材料等级,因此目般电路板所用的FR-4等级材料就有非常多的种类,但是多数都是以所谓的四功能(Tera-Function)的环氧树脂加上填充剂(Filler)以及玻璃纤维所做出的复合材料。
2、PI胶带-质地较软,可弯曲,主要用在金手指区域的加厚加强,便于插拔;
PI胶带,全名是聚酰亚胺胶带。PI胶带是以聚酰亚胺薄膜为基材,采用进口有机硅压敏胶粘剂,具有耐高低温、耐酸碱、耐溶剂、电气绝缘(H级)、防辐射等性能。适用于电子线路板波峰焊锡遮蔽、保护金手指和电器绝缘、马达绝缘,以及锂电池正负极耳固定。
3、钢片-质地硬,功能与FR4一样,用于焊接处补强,比FR4美观,可接地,硬度较FR4高;
钢片,材料为原装进口不锈钢经热处理精磨加工制成,具有精密度高、拉力度强、光洁度好、有韧性、不易折断的特点。
4、TPX阻胶膜-一款耐高温的树脂阻挡离型膜,用于线路板压合工序,经的工艺设计,可用于阻挡树脂溢出后埋孔和盲通孔的多次层压工序上,具有良好的阻胶、塞孔效果。
5、EIM电磁膜-贴于FPC表面,用于屏蔽信号干扰;
EIM电磁膜是一种通过真空溅射的方法,可以在不同衬底的(PET/PC/玻璃等)基材上镀屏蔽材料,以极低的电阻实现EMI电磁干扰屏蔽。
6、导电胶-用于钢片与FPC的连接压合,导电,可实现钢片接地功能;
导电胶是一种固化或干燥后具有一定导电性的胶粘剂。主要由树脂基体、导电粒子和分散添加剂、助剂等组成。它可以将多种导电材料连接在一起,使被连接材料间形成电的通路。在电子工业中,导电胶已成为一种的新材料。
7、3M胶纸-主要用作于0.4mm及以上厚度的FR4与FPC粘贴,以及FPC与客户产品组装固定;
FPC辅材的使用,终要根据客户的使用环境与功能要求来决定。
高速PCB设计指南之二
第二篇 PCB布局
在设计中,布局是一个重要的环节。布局结果的好坏将直接影响布线的效果,因此可以这样认为,合理的布局是PCB设计成功的步。
布局的方式分两种,一种是交互式布局,另一种是自动布局,一般是在自动布局的基础上用交互式布局进行调整,在布局时还可根据走线的情况对门电路进行再分配,将两个门电路进行交换,使其成为便于布线的佳布局。在布局完成后,还可对设计文件及有关信息进行返回标注于原理图,使得PCB板中的有关信息与原理图相一致,以便在今后的建档、更改设计能同步起来, 同时对模拟的有关信息进行更新,使得能对电路的电气性能及功能进行板级验证。
--考虑整体美观
一个产品的成功与否,一是要注重内在质量,二是兼顾整体的美观,两者都较才能认为该产品是成功的。
在一个PCB板上,元件的布局要求要均衡,疏密有序,不能头重脚轻或一头沉。
--布局的检查印制板尺寸是否与加工图纸尺寸相符?能否符合PCB制造工艺要求?有无定位标记?
元件在二维、三维空间上有无冲突?
元件布局是否疏密有序,排列整齐?是否全部布完?
需经常更换的元件能否方便的更换?插件板插入设备是否方便?
热敏元件与发热元件之间是否有适当的距离?
调整可调元件是否方便?
在需要散热的地方,装了散热器没有?空气流是否通畅?
信号流程是否顺畅且互连短?
插头、插座等与机械设计是否矛盾?
线路的干扰问题是否有所考虑?
超实用的高频PCB电路设计70问答之一
1、如何选择PCB 板材?
选择PCB板材在满足设计需求和可量产性及成本中间取得平衡点。设计需求包含电气和机构这两部分。通常在设计非常高速的 PCB 板子(大于 GHz 的频率)时这材质问题会比较重要。例如,现在常用的 FR-4 材质,在几个GHz 的频率时的介质损耗(dielectric loss)会对信号衰减有很大的影响,可能就不合用。就电气而言,要注意介电常数(dielectric constant)和介质损在所设计的频率是否合用。
2、如何避免高频干扰?
避免高频干扰的基本思路是尽量降低高频信号电磁场的干扰,也就是所谓的串扰(Crosstalk)。可用拉大高速信号和模拟信号之间的距离,或加 ground guard/shunt traces 在模拟信号旁边。还要注意数字地对模拟地的噪声干扰。
3、在高速设计中,如何解决信号的完整性问题?
信号完整性基本上是阻抗匹配的问题。而影响阻抗匹配的因素有信号源的架构和输出阻抗(output impedance),走线的特性阻抗,负载端的特性,走线的拓朴(topology)架构等。解决的方式是靠端接(termination)与调整走线的拓朴。
4、差分布线方式是如何实现的?
差分对的布线有两点要注意,一是两条线的长度要尽量一样长,另一是两线的间距(此间距由差分阻抗决定)要一直保持不变,也就是要保持平行。平行的方式有两种,一为两条线走在同一走线层(side-by-side),一为两条线走在上下相邻两层(over-under)。一般以前者 side-by-side(并排, 并肩) 实现的方式较多。
5、对于只有一个输出端的时钟信号线,如何实现差分布线?
要用差分布线一定是信号源和接收端也都是差分信号才有意义。所以对只有一个输出端的时钟信号是无法使用差分布线的。
6、接收端差分线对之间可否加一匹配电阻?
接收端差分线对间的匹配电阻通常会加, 其值应等于差分阻抗的值。这样信号质量会好些。
7、为何差分对的布线要靠近且平行?
对差分对的布线方式应该要适当的靠近且平行。所谓适当的靠近是因为这间距会影响到差分阻抗(differential impedance)的值, 此值是设计差分对的重要参数。需要平行也是因为要保持差分阻抗的一致性。若两线忽远忽近, 差分阻抗就会不一致, 就会影响信号完整性(signal integrity)及时间延迟(timing delay)。
8、如何处理实际布线中的一些理论冲突的问题
基本上, 将模/数地分割隔离是对的。 要注意的是信号走线尽量不要跨过有分割的地方(moat), 还有不要让电源和信号的回流电流路径(returning current path)变太大。
晶振是模拟的正反馈振荡电路, 要有稳定的振荡信号, 满足loop gain 与 phase 的规范, 而这模拟信号的振荡规范很容易受到干扰, 即使加 ground guard traces 可能也无法完全隔离干扰。而且离的太远,地平面上的噪声也会影响正反馈振荡电路。 所以, 一定要将晶振和芯片的距离进可能靠近。
确实高速布线与 EMI 的要求有很多冲突。但基本原则是因 EMI 所加的电阻电容或 ferrite bead, 不能造成信号的一些电气特性不符合规范。 所以, 好先用安排走线和 PCB 迭层的技巧来解决或减少 EMI的问题, 如高速信号走内层。后才用电阻电容或 ferrite bead 的方式, 以降低对信号的伤害。
9、如何解决高速信号的手工布线和自动布线之间的矛盾?
现在较强的布线软件的自动布线器大部分都有设定约束条件来控制绕线方式及过孔数目。各家 EDA公司的绕线引擎能力和约束条件的设定项目有时相差甚远。 例如, 是否有足够的约束条件控制蛇行线(serpentine)蜿蜒的方式, 能否控制差分对的走线间距等。 这会影响到自动布线出来的走线方式是否能符合设计者的想法。 另外, 手动调整布线的难易也与绕线引擎的能力有的关系。 例如, 走线的推挤能力,过孔的推挤能力, 甚至走线对敷铜的推挤能力等等。 所以, 选择一个绕线引擎能力强的布线器, 才是解决之道。
10、关于 test coupon。
test coupon 是用来以 TDR (Time Domain Reflectometer) 测量所生产的 PCB 板的特性阻抗是否满足设计需求。 一般要控制的阻抗有单根线和差分对两种情况。 所以, test coupon 上的走线线宽和线距(有差分对时)要与所要控制的线一样。 重要的是测量时接地点的位置。 为了减少接地引线(ground lead)的电感值, TDR 探棒(probe)接地的地方通常非常接近量信号的地方(probe tip), 所以, test coupon 上量测信号的点跟接地点的距离和方式要符合所用的探棒。
11、在高速 PCB 设计中,信号层的空白区域可以敷铜,而多个信号层的敷铜在接地和接电源上应如何分配?
一般在空白区域的敷铜绝大部分情况是接地。 只是在高速信号线旁敷铜时要注意敷铜与信号线的距离, 因为所敷的铜会降低一点走线的特性阻抗。也要注意不要影响到它层的特性阻抗, 例如在 dual strip line 的结构时。
12、是否可以把电源平面上面的信号线使用微带线模型计算特性阻抗?电源和地平面之间的信号是否可以使用带状线模型计算?
是的, 在计算特性阻抗时电源平面跟地平面都视为参考平面。 例如四层板: 顶层-电源层-地层-底层,这时顶层走线特性阻抗的模型是以电源平面为参考平面的微带线模型。
13、在高密度印制板上通过软件自动产生测试点一般情况下能满足大批量生产的测试要求吗?
一般软件自动产生测试点是否满足测试需求看对加测试点的规范是否符合测试机具的要求。另外,如果走线太密且加测试点的规范比较严,则有可能没办法自动对每段线都加上测试点,当然,需要手动补齐所要测试的地方。
14、添加测试点会不会影响高速信号的质量?
至于会不会影响信号质量就要看加测试点的方式和信号到底多快而定。基本上外加的测试点(不用在线既有的穿孔(via or DIP pin)当测试点)可能加在在线或是从在线拉一小段线出来。前者相当于是加上一个很小的电容在在线,后者则是多了一段分支。这两个情况都会对高速信号多多少少会有点影响,影响的程度就跟信号的频率速度和信号缘变化率(edge rate)有关。影响大小可透过仿真得知。原则上测试点越小越好(当然还要满足测试机具的要求)分支越短越好。
15、若干 PCB 组成系统,各板之间的地线应如何连接?
各个 PCB 板子相互连接之间的信号或电源在动作时,例如 A 板子有电源或信号送到 B 板子,一定会有等量的电流从地层流回到 A 板子 (此为 Kirchoff current law)。这地层上的电流会找阻抗小的地方流回去。所以,在各个不管是电源或信号相互连接的接口处,分配给地层的管脚数不能太少,以降低阻抗,这样可以降低地层上的噪声。另外,也可以分析整个电流环路,尤其是电流较大的部分,调整地层或地线的接法,来控制电流的走法(例如,在某处制造低阻抗,让大部分的电流从这个地方走),降低对其它较敏感信号的影响。
16、能介绍一些国外关于高速 PCB 设计的技术书籍和数据吗?
现在高速数字电路的应用有通信网路和计算器等相关领域。在通信网路方面,PCB 板的工作频率已达 GHz 上下,叠层数就我所知有到 40 层之多。计算器相关应用也因为芯片的进步,无论是一般的 PC 或服务器(Server),板子上的高工作频率也已经达到 400MHz (如 Rambus) 以上。因应这高速高密度走线需求,盲埋孔(blind/buried vias)、mircrovias 及 build-up 制程工艺的需求也渐渐越来越多。 这些设计需求都有厂商可大量生产。
17、两个常被参考的特性阻抗公式:
微带线(microstrip) Z={87/[sqrt(Er+1.41)]}ln[5.98H/(0.8W+T)] 其中,W 为线宽,T 为走线的铜皮厚度,H 为走线到参考平面的距离,Er 是 PCB 板材质的介电常数(dielectric constant)。此公式在0.1<(W/H)<2.0 及 1<(Er)<15 的情况才能应用。
带状线(stripline) Z=[60/sqrt(Er)]ln{4H/[0.67π(T+0.8W)]} 其中,H 为两参考平面的距离,并且走线位于两参考平面的中间。此公式在 W/H<0.35 及 T/H<0.25 的情况才能应用。
18、差分信号线中间可否加地线?
差分信号中间一般是不能加地线。因为差分信号的应用原理重要的一点便是利用差分信号间相互耦合(coupling)所带来的好处,如 flux cancellation,抗噪声(noise immunity)能力等。若在中间加地线,便会破坏耦合效应。
19、刚柔板设计是否需要设计软件与规范?国内何处可以承接该类电路板加工?
可以用一般设计 PCB 的软件来设计柔性电路板(Flexible Printed Circuit)。一样用 Gerber 格式给 FPC厂商生产。由于制造的工艺和一般 PCB 不同,各个厂商会依据他们的制造能力会对小线宽、小线距、小孔径(via)有其**。除此之外,可在柔性电路板的转折处铺些铜皮加以补强。至于生产的厂商可上网“FPC”当关键词查询应该可以找到。
20、适当选择 PCB 与外壳接地的点的原则是什么?
选择 PCB 与外壳接地点选择的原则是利用 chassis ground 提供低阻抗的路径给回流电流(returning current)及控制此回流电流的路径。例如,通常在高频器件或时钟产生器附近可以借固定用的螺丝将 PCB的地层与 chassis ground 做连接,以尽量缩小整个电流回路面积,也就减少电磁辐射。