一文帶你了解PCB設計中的常用基本概念

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人氣：1712發布日期：2023-08-22 11:07【大中小】

本文將從初學者的角度出發，一文帶你快速了解PCB設計中的常用基本概念：

01、FR4板材

FR-4就是玻璃纖維環氧樹脂覆銅板，線路板中的一種基材，可以分為一般FR4板材和高TG FR4板材，Tg是玻璃轉化溫度，即熔點。電路板必須耐燃，在一定溫度下不能燃燒，只能軟化。這時的溫度點就叫做玻璃態轉化溫度(Tg點)，這個值關系到PCB板的尺寸安定性。

一般Tg的板材為130度以上，高Tg一般大于170度，中等Tg約大于150度。通常Tg≥170℃的PCB印制板，稱作高Tg印制板。基板的Tg提高了，印制板的耐熱性、耐潮濕性、耐化學性、耐穩定性等特征都會提高和改善。TG值越高，板材的耐溫度性能越好，尤其在無鉛制程中，高Tg應用比較多。

02、阻抗匹配

阻抗匹配（impedance matching）主要用于傳輸線上，以此來達到所有高頻的微波信號均能傳遞至負載點的目的，而且幾乎不會有信號反射回來源點，從而提升能源效益。信號源內阻與所接傳輸線的特性阻抗大小相等且相位相同，或傳輸線的特性阻抗與所接負載阻抗的大小相等且相位相同，分別稱為傳輸線的輸入端或輸出端處于阻抗匹配狀態，簡稱為阻抗匹配。PCB中常見的阻抗控制值有：100歐姆差分阻抗，90歐姆差分阻抗以及單端50歐姆阻抗。

03、表面處理

PCB板表面處理一般分為幾種，為了更好的了解自己的PCB設計各項問題，現進行簡單介紹：

1）噴錫

噴錫是電路板行內最常見的表面處理工藝，它具有良好的可焊接性，可用于大部分電子產品。噴錫板對其他表面處理來說，它成本低、可焊接性好的優點；其不足之處是表面沒有沉金平整，特別是大面積開窗的時候，更容易出現錫不平整的現象。

2）沉錫

沉錫跟噴錫的不同點在于它的平整度好，但不足之處是極容易氧化發黑。

3）沉金

只要是“沉”其平整度都比“噴”的工藝要好。沉金是無鉛的，沉金一般用于金手指、按鍵板，因為金的電阻小，所以接觸性的必須要用到金，如手機的按鍵板燈。沉金是軟金，對于經常要插拔的要用鍍金，沉金主要是沉鎳金。

4）鍍金

在沉金中已經提到鍍金，鍍金有個致命的不足時其焊接性差，但其硬度比沉金好。在MID和VR的設計中一般不用這種工藝

小助手提示：如果對于平整度有要求，如對頻率有要求的阻抗電路板（如微帶線）盡量用沉金工藝；一般帶有BGA的MID板卡都用沉金工藝。

5）OSP

它主要靠藥水與焊接銅皮之間的反應產生可焊接性，唯一的好處是生產快，成本低；但是因其可焊接性差、容易氧化，電路板行內一般用得比較少。

04、芯板（Core）/PP片（半固化片）

將補強材料浸以樹脂，一面或兩面覆以銅箔，經熱壓而成的一種板狀材料，稱為覆銅箔層壓板。它是做PCB的基本材料，常叫基材。當它用于多層板生產時，也叫芯板（CORE）

樹脂與載體合成的一種片狀粘結材料稱為PP片。

芯板和半固化片是用于制作壓合多層板的常見材料。

05、差分線

差分信號就是驅動器端發送兩個等值、反相的信號，接收端通過比較這兩個電壓的差值來判斷邏輯狀態“0”還是“1”。而承載差分信號的那一對走線就稱為差分走線。差分信號，有些也稱差動信號，用兩根完全一樣，極性相反的信號傳輸一路數據，依靠兩根信號電平差進行判決。為了保證兩根信號完全一致，在布線時要保持并行，線寬、線間距保持不變。

06、信號完整性(signal integrity)

信號完整性是指信號在傳輸線上的質量。信號具有良好的信號完整性是指當在需要的時候，具有所必需達到的電壓電平數值。差的信號完整性不是由某一單一因素導致的，而是板級設計中多種因素共同引起的。主要的信號完整性問題包括反射、振蕩、地彈、串擾等。

07、信號反射

反射就是在傳輸線上的回波。信號功率(電壓和電流)的一部分傳輸到線上并達到負載處，但是有一部分被反射了。如果源端與負載端具有相同的阻抗，反射就不會發生了。源端與負載端阻抗不匹配會引起線上反射，負載將一部分電壓反射回源端。如果負載阻抗小于源阻抗，反射電壓為負，反之，如果負載阻抗大于源阻抗，反射電壓為正。布線的幾何形狀、不正確的線端接、經過連接器的傳輸及電源平面的不連續等因素的變化均會導致此類反射。

反射會造成信號過沖overshoot、下沖undershoot、振鈴ringing、邊沿遲緩也就是階梯電壓波。

08、串擾(crosstalk)

串擾是兩條信號線之間的耦合，信號線之間的互感和互容引起線上的噪聲。容性耦合引發耦合電流，而感性耦合引發耦合電壓。PCB板層的參數、信號線間距、驅動端和接收端的電氣特性及線端接方式對串擾都有一定的影響。

09、內電層（Inner Layer）

內電層是電路板的一種負片層，主要作用是當做電源或地的層，必要時進行電源分割。

10、盲埋孔

1）盲孔

從中間層延伸到PCB一個表面層的過孔。常見的有一階，二階之稱，比如一階盲孔是指第二層到TOP層的過孔或者倒數第二層到Bottom的過孔。

2）埋孔

從一個中間到另一個中間之間的過孔，不會延伸到PCB表面層。

11、測試點

一般指獨立的PTH孔、SMT PAD、金手指、Bonding手指、IC手指、BGA焊接點、以及客戶于插件后測試的測試點。

12、Mark點

Mark點是電路板設計中PCB應用于自動貼片機上的位置識別點，又稱光學點位點。Mark點的選用直接影響到自動貼片機的貼片效率。一般Mark點的選用與自動貼片機的機型有關。Mark點一般設計成Ф1 mm（40 mil）的圓形圖形。考慮到材料顏色與環境的反差，留出比光學定位基準符號大0.5 mm（19.7 mil）的無阻焊區，也不允許有任何字符，見圖所示。同一板上的光學定位基準符號與其相鄰內層背景要相同，即三個基準符號下有無銅箔應一致。周圍10mm無布線的孤立光學定位符號應設計一個內徑為2mm環寬1mm的保護圈，且周圍有上下邊直徑為2.8mm的8邊形隔離銅環。