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出色的PCB不仅需要创新的设计理念，更依赖于对PCB工艺的深刻理解。过孔设计作为PCB设计中的关键环节之一，对PCB的性能和制造效率至关重要。过孔能设计成任意大小吗？为回答上述问题，我们先来看看PCB上的孔是如何来的。首先，开料，PCB制造商利用自动开料机将大尺寸的覆铜板切割成符合生产需求的特定尺寸的基材。在开料前，覆铜板如下图所示：然后，用数控钻孔机在覆铜板的指定位置精确钻孔。由于钻孔机的钻头是圆形的，因此只能钻出圆形的孔，无法加工出方形的孔。举个例子，如果把一个圆形的兵乒球放在直角的墙角，球的圆弧部分和墙角之间会有一定的间距，这种间距可以理解为所谓的“R角”。同理，由于钻头是圆形的，所以无法实现方形孔的加工。以嘉立创为例，加工PCB的钻咀采用机械钻孔，钻咀规格以0.05mm为最小递增或递减单位，其圆孔钻刀的规格为0.15mm-6.30mm，其最小槽孔钻刀规格为0.65mm（适用于加工金属化槽孔），其最小槽孔锣刀为1.0mm（适用于加工非金属化槽孔）。因此，在设计PCB时，过孔是不能设计成任意大小的。小孔设计的注意事项多大的孔被称为小孔？一般来说，以0.3mm为分界点，小于0.3mm的孔被称为小孔。过孔越小，加工越难，尤其是过孔尺寸接近工艺极限时。这涉及到行业中的一个“纵深比”问题。什么是纵深比？简单说就是板厚与过孔直径的比值。纵深比越大，意味着加工难度越高。换句话说，过孔越小越难加工。第一，难电镀。随着过孔变小，孔径的缩小会导致电镀过程中铜层难以均匀沉积，容易出现孔无铜或坏孔问题。简言之，过孔越小，沉铜直通率越低。为保证PCB质量，嘉立创通过四线低阻测试检测孔壁镀铜情况。与传统检测方法相比，四线低阻测试检测精度更高，可以更好地发现坏孔问题，从而保证产品的可靠性和品质。第二，加工效率低。小孔钻刀的有效长度越短，加工时同一批次能钻孔的板数越少，直接影响生产效率。为防止钻头断裂，钻小孔时需要降低进刀速度并提高转速。这种工艺不仅增加了加工时间，还加速了钻头的磨损率。因此，在PCB设计时，尽量将过孔尺寸设计为大于0.3mm，以确保加工效率和降低成本。只有在空间受限的情况下，才考虑使用小孔。第三，外径尺寸的问题。在设计导通孔或焊接孔时，需要考虑内径和外径的尺寸要求。这些参数直接影响PCB的制造工艺。以嘉立创为例，双面板和多层板最小加工参数的内径为0.15mm，外径为0.25mm。嘉立创如今可以生产6-32层的高多层板。凭借自研的超高层工艺、盘中孔工艺等技术，嘉立创生产的PCB最高层数可达32层，最小孔径达0.15mm，最小线宽线距可达0.0762mm，并支持数百种层压结构。尤其是盘中孔工艺，6层以上高多层板全部采用树脂塞孔+电镀盖帽工艺，使过孔可以直接打在焊盘上，且成品焊盘表面更平整，布线空间更大。此外，如果焊环偏小，在加工过程中，PCB可能因为钻孔设备的偏差和对位公差，导致钻孔与菲林上的焊盘中心位置发生偏移，出现偏孔现象。这种偏移会降低焊盘的有效面积，增加制造缺陷的风险，甚至导致电气连接失败。因此，合理设计焊环尺寸并考虑加工公差，对于保证PCB的质量和可靠性很重要。槽孔设计的注意事项除了小孔，槽孔的设计也不容忽视。在一些特殊封装中，槽孔是必不可少的设计元素。在设计槽孔时，需要注意以下两个关键点：一是短槽是PCB钻孔中最难加工的。什么是短槽？就是槽长小于槽宽两倍的槽孔。由于槽长小于槽宽两倍，所以钻了首孔再钻尾孔时，会导致钻刀部分在基材上，部分悬空，在受力不均的情况下，导致槽孔钻歪或偏短。因此，建议槽孔设计的最佳长宽比为长/宽≧2.5。二是长槽采用喷锡工艺。设计槽孔时，建议选择喷锡工艺，尤其是槽孔长度超过5mm，槽孔两面环宽最好大于0.3mm（极限为0.2mm），或者采用沉金工艺。如果槽孔环宽小于0.3mm，在喷锡过程中，焊环的附着力不足以抵抗热应力，容易出现爆孔问题。如果一面孔环铜皮符合要求，另外一面没有铜环，这种单边铜环的槽孔也容易出现爆孔。当槽孔密集排列时，基材的经纬线可能在钻孔过程中被破坏，进而导致喷锡时出现爆孔问题。这种特殊形态的设计，建议使用沉金工艺。过孔（Via）和元件孔（Pad）的区别在PCB中，孔径分为过孔（Via）和元件孔（Pad），两者的功能和加工要求不同，绝不能混用。过孔主要用于层间信号的导通，加工过程中通常选择盖油处理。元件孔（Pad）通常设计为插件孔，用于元器件的安装和焊接。混用过孔（Via）和元件孔（Pad）有两种情况：一种是误将过孔（Via）属性用于插件封装，作为元件孔使用。这种情况下，如果选择过孔盖油，插件孔会被油墨覆盖或堵塞，导致元器件无法正常安装。另一种是误将元件孔（Pad）当作过孔使用。元件孔被错误地设置为过孔，若订单选择过孔盖油，会导致本应暴露铜面的元件孔被阻焊层覆盖，影响焊接质量。总结1.在设计PCB时，过孔是不能设计成任意大小的。2.从PCB制造角度来说，小于0.3mm的孔被称为小孔。过孔小不仅让PCB难电镀，而且加工效率变低。如果焊环偏小，可能出现偏孔现象。3.短槽难加工，建议设计槽孔的最佳长宽比为长/宽大于或等于2.5。4.设计槽孔时，环宽最好大于0.3mm（极限为0.2mm）。若受空间限制，无法满足焊环宽度要求，可选择沉金工艺。5.不要混用过孔（Via）和元件孔（Pad）

发热片布线设计原理与操作培训（视频）【视频：发热片布线学习视频（剪辑版）.mp4】

设计加热片需要选择合适的发热材料，布线要均匀，不仅满足我们的使用需求，还要有一定的观赏性，工程如何画好一个电热膜？？？常规的怎么画？异形的怎么画？？？对于初学者可以先从规则图形画起，先掌握画图的计算原理和画图技巧。下面介绍下外形是方形的画法：1.外形是四方的比较好画一点，画的时候，先把外形每边减少2到4MM，确保发热区域与外形预留一定的空间（有时发热膜外形太小，最少要预留1MM以上），去掉预留的空间后发热区域的大小为9*82MM。2.为了方便大家设计，我们做了一个简单的计算公式，在嘉立创电热膜网站可以直接使用，网址为https://www.jlc-drm.com/designer。红色框为必填项，其中要注意，电阻率填写的数值省略了0.000001，比如304不锈钢的电阻率为7.2×10⁻⁷Ω·m，那么电阻率填写0.72。3.电阻和发热区域的大小是一定的，在公式中调节可变参数（材料的电阻率，厚度，假设线的宽度，及发热丝的组数），查看中心线的间距，发热丝的间距，对比线的宽度，三者是否均匀，调整好后，即可布线，布线要按公式中的中心线间距布线。4.布完线后尽可能倒圆角，再根据实际长度推算线的宽度，如上图，布线实际长度是935MM，线宽则为0.47MM。通常我们实际布线的长度和理论长度是有差别的，需要通过反推来确定实际线宽。我们要多实践就会知道在实际画图中如何灵活调整布线，使图看起来更饱满、和谐、漂亮！常用发热基材的电阻率与厚度如下：我们建立了一个关于学习布线原理的交流群，进群请扫码加微信

大家可能在餐饮、银行等场所见过有问题的LED灯板，要么不显示信息，要么频繁闪烁。为什么LED灯板会出现问题？原因之一可能是其所用的PCB的板材质量有问题。板材作为PCB产品的基础，不仅是其核心主要原材料，而且占PCB成本的60%左右。由此可见，板材的重要性不言而喻。所谓，好食材才能做出好食物。好板材才能保证好板子。因此，做PCB，选好板材是关键。做高多层PCB，板材是关键尤其是高多层PCB。因其集成度高、尺寸小、信号完整性优良以及出色的热管理能力，广泛应用于消费电子、通讯设备、汽车电子、工业控制与自动化、医疗设备、航空航天和能源设备等多个领域。以汽车电子领域为例。随着汽车电子技术的快速发展，高多层PCB在汽车行业中的应用越来越广泛。其高密度布局和可靠性能满足汽车电子对于小型化、高可靠性和环境适应性的需求。所以，高多层PCB被应用于车载娱乐系统、驾驶辅助系统、发动机控制单元和安全系统等。与单层或双层PCB相比，高多层PCB面临着更高的复杂性和性能挑战。这主要体现在三方面：一是高频信号传输特性要求。高多层PCB常用于需要高频信号传输的应用，如通信设备和高速数字信号处理。这要求PCB必须有更好的介电性能和信号传输速度，以减少信号损耗和噪音。二是热管理需求。高多层PCB通常用于高功率电子设备，需要有效的热管理措施保证元件正常工作温度。这就要求PCB有更好的导热性能和热膨胀系数控制，以优化热传导和分布，避免热点和热应力问题。三是机械强度和稳定性要求。高多层PCB通常有着较大的尺寸和较高的层数，因此需要更高的机械强度和稳定性。板材的刚性和耐久性对于抵抗振动、冲击和弯曲应力至关重要，以确保高多层PCB的可靠性和寿命。由此可见，高多层PCB对板材的要求更高，包括在高频信号传输、热管理和机械强度稳定性等方面的特殊需求。高多层PCB板材的分类覆铜板（CCL-CopperCladLaminate），在PCB多层板生产中也称为芯板（CORE），是高多层PCB的关键原材料。它是由铜箔、树脂、玻璃纤维布和其他功能性增强添加物组成的。通过将增强材料浸入树脂，并在一面或两面贴上铜箔，经过热压处理形成板状材料，这就是我们所说的覆铜箔层压板。在分类上，板材可根据材质、成品的软硬度、结构和等级等不同维度进行区分。具体来说，板材可以分为有机材质和无机材质两大类。根据成品的软硬度，板材分为硬板、软板和软硬结合板。硬板是最常见的类型，用于大多数标准电子设备；软板灵活性高，适用于需要弯曲的应用场景；软硬结合板结合了硬板的稳定性和软板的灵活性，适用于复杂的电子产品设计。在结构上，板材可分为单面板、双面板、多层板和HDI（高密度互连板，特点是盲埋孔技术）。单面板只有一面带有导电路径，双面板的两面都布有电路；多层板通过多层导电图层增加电路密度；HDI板则通过盲埋孔技术实现更高的线路密度和更小的电子设备尺寸。按照板材等级划分，PCB板材包括94HB（最低阻燃等级）、94V0（更高的阻燃性能）等。其中，94V0级别下，又细分为FR1、22F、CEM-1、CEM-3和FR-4等材料类型。FR1主要用于单面板；22F常用于成本敏感型产品；CEM-1和CEM-3适用于双面板应用；FR-4则因其优良的电气绝缘性能、高机械强度和良好的湿热稳定性，广泛应用于多层板制造。如果按照基板的增强材料不同，还可分为五大类：纸基、玻璃纤维布基、复合基（CM系列）、积层多层板基和特殊材料基（陶瓷、金属芯基等）。这里，尤其要说一下FR4。它是一种常见的玻璃纤维增强环氧树脂基板材料，具备优异的电绝缘性能、良好的机械强度与刚性、耐高温特性和易于加工的优点。同时，相比其他材料，FR4更为经济。目前，采用FR4材料的PCB是当前全球产量最大、使用最多的一类PCB。在讨论高多层PCB时，我们主要关注使用FR4材料的产品。板材选型的内在因素在PCB下单时，您可能会遇到所需板材缺货的情况。这时，选择具有相同性能等级的替代材料就显得尤为重要。高多层PCB的板材选择不仅受到材料本身和内在特性的影响，还包括外部因素。内部因素涵盖一系列重要的考量，如外观要求、尺寸标准、电气性能、热性能和物理（机械）性能等。其中，外观要求，包括金属箔面的凹痕、皱折、划痕、气泡等缺陷，这些都可能影响最终产品的质量和性能。尺寸要求涉及板材的长度、宽度、对角线偏差、翘曲度等，精确的尺寸对于保证PCB的装配精度和性能至关重要。接下来，我们重点介绍下电气性能、热性能和物理（机械）性能。电气性能电气性能有介电常数（Dk）、介质损耗角正切（DF）、体积电阻、表面电阻、绝缘电阻、耐电弧性、击穿电压、电气强度和相对漏电起痕指数（CTI）。其中，介电常数（Dk）、介质损耗角正切（DF），和相对漏电起痕指数（CTI）是在选择PCB板材时，用户最为关心的电气性能参数。介电常数，即Dk，英文全称Dielectricconstant。它是描述材料存储电荷能力的物理属性，对电容器性能和电场分布有着显著影响。具有高介电常数的材料能够存储更多的电荷，这对于需要高电容性能的应用尤为重要。此外，介电常数还决定了电场在介质中的传播速度和集中程度。举例来说，FR4板材的介电常数一般在4.2到4.6之间，而铁氟龙介电常数在2.0到3.0范围内，绿油介电常数则位于3.4到3.8之间。某厂商的产品技术资料介质损耗角正切，即DF，英文全称Dissipationfactor，或称为损耗因子，是描述介质材料在交流电场中能量损失的重要物理参数。它反映了材料中电场能量损失与储存能量之比，与材料的分子结构、化学组成和温度等因素紧密相关。在电子器件和电路设计中，DF是关键参数，直接影响信号的带宽、衰减和相位失真，尤其在高频电路和通信系统中至关重要。选择低DF值的材料可以显著减少信号损失并保持良好的信号完整性，例如，像天线板一般选用PTFE这种低损耗的材料。相对漏电起痕指数（CTI）同样非常重要，它是衡量绝缘材料在电弧作用下的抗电击穿能力。CTI是评估材料耐电弧性能的关键参数，对确定材料的安全性和可靠性在特定环境条件下尤为关键。CTI值的高低通常以标准化分类表示，数值越高，材料的电弧性能越好。某厂商的产品技术资料CTI值的高低直接关联到材料的绝缘性能和耐电弧能力，其中更高的CTI值意味着材料能在更高电压下维持其绝缘性，展现出更佳的耐电弧性能。这一特性对于电气设备和电子产品来说至关重要，因为它保证了在电弧事件发生时，材料能提供充分的保护，从而大幅降低发生火灾和其他意外事故的风险。因此，在设计和选择电子材料时，高CTI值的材料往往被优先考虑，以确保整个系统的安全和可靠性。CTI测试等级判定标准通常，CTI值以标准化的分类进行表述，其中数值越高，表示材料具有更好的电弧性能。目前，嘉立创所有材料CTI均是3级，范围在175-249V之间。热性能热性能主要有Tg值、Td值、CTE、热应力、燃烧性等。Tg值，又叫玻璃化转变温度，是衡量PCB板材热性能的关键指标之一。它标志着材料（如PCB板材）随着温度升高，从硬而脆的玻璃态转变到柔软的橡胶态的临界点。在PCB制造领域，这种玻璃态物质通常指的是构成介质层的树脂或树脂与玻纤布的混合物。某厂商的产品技术资料Tg值对PCB的可靠性和性能有着重大影响。当PCB在其操作温度范围内工作时，保持材料处于玻璃态是非常重要的，可以确保电路板的机械和电气性能稳定。如果PCB在使用过程中超过了其Tg值，那么板材可能会变软，导致尺寸稳定性下降，甚至可能影响到导线和焊点的完整性，从而降低整个电路板的性能和可靠性。常用普通板材的Tg要求大于135℃，中Tg要求大于150℃，高Tg要求大于170℃。Tg越高，板材的耐热性、尺寸稳定性越好。Td值，即热分解温度，英文全称ThermalDecompositionTemperature。它是指在高温条件下，材料开始发生化学分解的温度。这是衡量板材在高温环境下热稳定性和耐高温性能的重要指标。在高功率或高温度条件下工作的电子设备中，PCB板材若具有较高的Td值，则意味着它能够在不分解或损失性能的情况下，更好地承受这些条件，确保电路的长期稳定运行。某厂商的产品技术资料Td值越高，意味着板材通常可以承受更高的温度和热应力，保持电路的正常功能并延长设备的使用寿命。CTE，即热膨胀系数，英文全称CoefficientofThermalExpansion。它用于描述PCB板材在温度变化下的尺寸变化情况。温度每升高一度，材料就会相应地膨胀或在冷却时收缩。由于PCB板材通常由树脂、铜箔和玻璃纤维增强材料等多种材料组成，这些材料的CTE值各不相同，导致温度变化时它们的膨胀或收缩速度不一致。这种不匹配的热膨胀行为可能会引起板材的尺寸不稳定、应力集中，甚至在焊接等后续加工过程中出现问题。某厂商的产品技术资料CTE值越低，尺寸稳定性越好，反之越差。物理（机械）性能在物理机械性能方面，PCB板材的质量和适用性受多种因素影响，包括铜箔剥离强度、抗弯强度、吸水率、可燃性等。此外，CAF也尤为重要。CAF现象，又称为灯芯效应，全称ConductiveAnodicFilament。它指的是，在高温、高湿、高压等条件下，产品经过长期使用，板材的玻璃纤维作为通道，导致孔壁的铜箔生长形成细长的导电丝状物，这些丝状物最终可能在相邻孔之间形成短路或微短现象。更加棘手的是，当PCB产品经过重新烘烤后，这种故障可能暂时消失，使得问题难以被立即识别和解决。导致CAF发生的原因有多种多样，包括材料、钻孔、电镀、资料设计（孔间距小于IPC2级标准）。根据IPC-A-600J标准中的3.3.4条款，芯吸图示如下：板材选型的外在因素在选择PCB板材时，除了考虑材料的内在特性之外，外部因素也扮演着重要的角色，这包括法律法规、成本、交期、以及板材品牌等。在法律法规方面，欧盟RoHS指令、WEEE指令和欧盟REACH法规-NoSVHCs值得关注。RoHS指令目的是限制和控制电子和电气设备中使用的有害物质，从而减少这些物质对环境和人类健康的潜在危害。RoHS认证标志它限制了在电子和电气设备中使用的六种有害物质，即铅（0.1%）、汞（0.1%）、镉（最大允许含量0.01%）、六价铬（0.1%）、多溴联苯（PBB）（0.1%）和多溴二苯醚（PBDE）（最大允许含量0.1%），并要求电子产品和组件中这些有害物质的含量不能超过特定的限制值。该法规已于2006年7月1日正式实施。此后，欧盟又要求新增4项邻苯二甲酸酯的限制用量：邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)（0.1％）、邻苯二甲酸丁酯苯甲酯(BBP)（0.1％）、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)（0.1％）、邻苯二甲酸二异丁酯(DIBP)（0.1％）。WEEEicon同时，欧盟通过WEEE指令，促进废弃电子电气设备的回收和再生，减少废弃物对环境的影响。欧盟REACH法规-NoSVHCs则是欧盟制定的一项化学品管理法规，主要关注化学物质对环境和人体健康的潜在影响，特别是那些被认为是极高关注物质（SVHCs）的化学品。。它要求企业对其生产、进口和使用的化学物质进行注册、评估和授权。该法规对PCB板材所使用的化学物质提出了要求。供应商必须向欧洲化学品管理局（ECHA）注册其所生产或进口的化学物质。此外，一些特定的有害物质可能会受到限制或需要经过授权才能使用。为了让大家更好地查阅欧盟RoHS指令、WEEE指令和欧盟REACH法规-NoSVHCs，附上三个法规的中文版（出自商务部“出口商品技术指南”）：欧盟新RoHS指令（2018版）欧盟WEEE指令（2019版）欧盟REACH法规（2021版）UL认证和板材品牌值得一提的是UL认证。它相当于PCB板材的学历认证。UL认证是由全球检测认证机构、标准开发机构美国UL有限责任公司创立。作为一个独立的第三方认证机构，专门负责对各种产品的安全性和符合性进行评估。UL认证覆盖的范围广泛，对于PCB板材而言，它包含电气安全、燃烧特性、环境适应性等多个维度的评估。拥有UL标志的PCB板材，表明其已经经过严格的测试和评估，符合特定的UL安全标准。这对于需要确保电子产品在全球市场上满足最高安全和性能标准的制造商来说尤其重要。嘉立创已通过UL认证，编号为E479892，这意味着嘉立创产品符合国际安全标准，并满足客户和市场的需求。如果不想细究，从板材品牌入手同样是一种方式。常见板材品牌有建滔集团、生益科技、南亚塑胶、联茂电子、金安国纪、台燿科技、南亚新材、斗山电子、昭和电工、浙江华正新材料、航宇、宏瑞兴、腾辉电子、超声电子、长春塑料、AGC、住友电木株式会社、长兴、广东超华科技、常州中英科技、罗杰斯等。CCL供应商市场份额（2021）像嘉立创，6层板使用建滔和中国南亚板材，品质高，有保障。因为建滔板材使用高质量的玻璃纤维增强环氧树脂（FR-4）作为基材，用高纯度的铜箔作为导电层，且经过严格的工艺处理，因此具有质量高、性能好的特点，被广泛应用于电子行业。而中国台湾南亚同样在市场上有不小的知名度，其提供的板料不仅具有良好的电气性能、较高的强度和刚性，而且耐高温、耐化学性能，能提高产品的可靠性和寿命。针对8层板和更高层，嘉立创使用中国台湾南亚和生益板料。其中，作为国内知名的覆铜板供应商，生益板料具有高标准、高品质、高性能、高可靠性的特点，行业认可度高，广泛应用于工业控制、医疗仪表/器械、消费电子、汽车等电子产品中。在嘉立创，当你下单时，系统有一个板材选项，用户可以选择指定板材品牌及其型号，还能快速了解其Tg值和阻燃性。嘉立创高多层PCB下单-板材选项如上图所示，列出的四个选项均是采用真A级板材。真A级意味着没有偷布，填料30%左右，阻燃板材。如果达不到这三点，那就是“假A级”板材。同时，我们还可以看到，嘉立创采用的板材均是94V0，即最高的阻燃等级。根据IPC-4101C的规定，当试样按表3-1和UL94检验时，燃烧等级应符合规格单和表3-9的要求。供选条件、24h对于本规范所述的材料是可以接受的。如果相关规格单种规定为不适用、不要求或由供需双方商定，在鉴定过程中，该材料必须进行燃烧性试验，并将结果记录。若规格单显示燃烧机理为“溴，符合RoHS”，意思是溴阻燃剂是符合欧盟RoHS法规要求的。表3-9燃烧性要求此外，当你在打样前，还能免费使用嘉立创板材质量检测服务，提前规避板材隐患，为产品保驾护航。嘉立创板材检测服务检测服务面向所有注册用户免费开放，可检测任何PCB供应商的产品。当然，高多层PCB的板材选择取决于很多因素，比如成本、板材的Dk和Df值、法律法规要求等。有网友表示：“板材选择考虑很多因素。首先，要匹配产品的性能，如电气性能。（焊接和工作）温度、电气性能、结构强度和电路密度以及信号工作频率的不同对板材的要求也不同。其次，可制造性，比如多次压合性能、耐CAF、耐热性、机械韧性、防火等级、Tg、Dk、Df、热膨胀系数、材料厚度及胶含量公差小。第三，交期、价格、量产成本（特别是消费类电子产品注重降低PCB成本）以及板材品牌。除军工类产品，产品性能优先，价格次要之外，选择PCB板材必须在满足设计需求、可量产性和成本间取得平衡。第四，法律法规的适用性，如欧盟的RoHS指令。最终，高多层PCB板材选型要具体项目具体分析，如果需要更准确的选择，可以利用仿真评估或测试验证手段。

* 本文转载自吴川斌的博客，供交流学习随着电子设备向更高性能、更小尺寸的方向发展，其对PCB的精密度和性能要求也越来越高。高多层PCB能够提供更多的走线层，让电路设计更加复杂和密集，从而满足高频高速传输的需求。并且，高多层PCB还能实现更好的信号完整性和电磁兼容性。这对于5G通信、高性能计算、汽车电子等高端应用领域来说尤为重要。因此，高多层PCB已成为PCB行业未来发展的重要趋势之一。对PCB设计工程师或者电子硬件设计工程师来说，了解高多层PCB相关的制造流程也是很有必要的。高多层PCB不仅仅是层数增加，其制造难度也成倍增加。相比单层、双层板，高多层PCB的生产制造会还需关注层间连接、层间堆叠和对准以及精确压合控制等工艺的管控，PCB在设计时还需要考虑信号完整性和电磁干扰以及热管理等问题，以充分利用高多层PCB的性能优势。从工艺、设备、设计能力到质量控制、协作能力，高多层板对PCB板厂的制造工艺水平有着更高的要求。在这篇文章，老wu打算介绍一些关于高多层PCB制造的关键流程步骤。1.提交制造信息作为PCB制造的开始，首先，我们需要向PCB板厂提交相关的制造信息。PCB制造所需的信息和常见数据格式包括以下内容：Gerber文件（RS274X格式）Gerber RS274X 是目前的主流格式，输出的Gerber文件包括所有电路层、阻焊层、锡膏层、丝印（字符）层、板框、分孔图、制造要求（如多层板叠层结构示意图、层间介质厚度、阻抗管控要求、塞孔要求等）。同时Gerber文件还要能方便PCB板厂的工艺工程师识别各个Gerber文件对应的层信息，所以推荐按一定的命名约定对Gerber文件进行命名，比如嘉立创给出的这个命名规范是个不错的参考：钻孔文件钻孔文件包含所有钻孔坐标和直径数据，常用的文件格式是Excellon格式。网表数据IPC定义了兼容格式IPC-356，提供了生成网表和电气性能测试资料必须的所有信息。相较于单层或双面板而言，完整的 PCB 文档对多层 PCB 的制造非常重要，制造信息文档中最重要的信息是：完整的层结构有关基材的精确信息高频高速板材还需提供基材制造商及产品名称阻抗控制要求特殊工艺说明（比如塞孔要求）2.制造信息审核PCB板厂对制造信息的审核目的是确定大致的制造成本，并为制造做准备。在产品制造或加工前，适当的前期分析可以节省时间和材料。PCB板厂的责任是确定它的工艺能力能否满足给定的产品。PCB 板厂会根据其制造工艺调整PCB设计的布线信息，比如过孔钻直径补偿或者走线蚀刻补偿等，目的是提高PCB可制造性，有些关键的修改板厂也会与PCB Layout进行沟通确认，当然，较为理想的情况是，在PCB设计进行过程就考虑了DFM可制造性并进行设计优化，这样会节省许多后期与PCB板厂沟通确认的时间。如果是在嘉立创打板，他们家还提供了一项“确认生产稿”的个性化服务可供选择，只要咱们仔细检查确认，便能发现自己设计上存在的问题，当然也能发现嘉立创工程师处理过程中的一些错误。如果是嘉立创的问题，别忘了找工程人员退回确认生产稿的费用。3.材料准备制造单双面电路板会直接采用符合最终成品厚度要求的覆铜板进行制造，多层电路板则有所不同。多层电路板在电路板结构中有多个铜层，因此需要特殊的基材来制造。创建多层电路板需要使用半固化片（PP）和相对较薄的覆铜层压板（Core 芯板）进行组合压合固化后形成最终的厚度。层压结构取决于电气参数，由PCB设计师与电路板制造商协商确定，并在进行PCB Layout之前做好提前规划，以满足特定阻抗的线宽/线距要求。由于层压结构不同，半固化片的厚度也有很多种，以满足不同的传输线及电源平面组合要求。每种半固化片都由一个指定的玻璃纤维编织类型组成，并带有一个编号，例如1080、2116、3313或7628。下图给出了这种类型的标识：多层电路板的第二个组成部分是相对薄一些的覆铜层压板（相对用于制造单双面PCB的覆铜板而言），也称为芯板。它是一种经过完全固化的基材，一面或两面覆盖着铜箔。当然，也有不含铜的，称为光板。芯板其实也是由半固化片以及铜箔进行压合而成的，由基材供应商制造完成，基材供应商会根据IPC-4101规范结合市场需求，选用不同的编织风格的玻纤布和树脂含量的半固化片，配上指定规格的铜箔，压合后生成不同规格类型的覆铜层压板。多层电路板的制造由PCB板厂完成，但其基材则由基材制造商提供，需要注意的是，基材的规格有许多种，每家PCB板厂的基材储备情况也各不相同，如果PCB叠层设计需要使用到特殊规格的半固化片以及芯板，最好提前与PCB板厂沟通了解基材的供货周期。选用好的原料才能做出性能优良的PCB。板材在PCB制造过程中发挥着关键作用，对PCB的性能和可靠性产生着重要影响，包括电气性能、热性能、机械强度、加工性能和环境适应性。在板材方面，嘉立创采用大厂原材料。针对4层板和6层板，嘉立创使用KB和中国台湾南亚板材，品质高，有保障。KB板料使用高质量的玻璃纤维增强环氧树脂（FR-4）作为基材，用高纯度的铜箔作为导电层，且经过严格的工艺处理，因此具有质量高、性能好的特点，被广泛应用于电子行业。而中国台湾南亚同样在市场上有不小的知名度，其提供的板料不仅具有良好的电气性能、较高的强度和刚性，而且耐高温、耐化学性能，能提高产品的可靠性和寿命。针对8层板和更高层，嘉立创使用中国台湾南亚和生益板料。其中，作为国内知名的覆铜板供应商，生益板料具有高标准、高品质、高性能、高可靠性的特点，行业认可度高，广泛应用于工业控制、医疗仪表/器械、消费电子、汽车等电子产品中。4.多层板的制造流程如上图多层板生产工艺流程所示，多层板的制造与单双面PCB的制造相比则多了一个内层工序流程，关键的步骤就是内层的层叠压合工艺的管控，这对于受控阻抗传输线的电气性能至关重要。内层工序压合完成之后，就来到了与制造单双面板同样的制造工序流程，直到最后的检测工序。多层板的生产工艺流程如果细化展开，通常需要约200个不同的加工步骤。因此，对PCB设计人员来说，熟悉基材的不同类型及性能、多层板的制造工艺以及焊接工艺非常重要。通过组合不同规格的半固化片和覆铜层压板（芯板），可以实现所有所需的厚度。对于多层板的叠层结构，需要注意各个层次结构必须对称，并且具有相同的层厚。内层的铜应均匀分布在这些对称层上。如果分布不均匀，加热时热应力不均衡会造成电路板产生翘曲。而对多层板结构质量影响很大的因素之一是各个层之间的精确调整。这些层必须精确地重叠在一起，否则在通过钻孔连接后，各层之间的电路可能出现开短路问题。通过机械对位孔进行精确调整，然后在层叠时使用定位销来调整层叠。为了确保内部层与半固化片之间有良好的粘合，必须对铜表面进行化学粗化处理，这种粗化处理称为棕化。在压合多层印制电路板之前，对内部电路层进行检查对于确保质量至关重要，在这个阶段，如果检查发现了连接或其他缺陷，仍然可以进行修复，检查通常使用AOI（自动光学检查）自动进行，AOI系统将蚀刻后的电路图形与CAD数据进行直接的视觉比对。上图是6层刚性多层板的压合制造示意图，A1、A2、A3是半固化片，L2-L3、L4-L5是完成内层图形的双面覆铜层压板，B1、B2是用于外层线路的铜箔。常规的刚性多层板的压合原理是将一定数量的双面覆铜板进行组合（内层图形已经完成并进行棕化以加强结合力），双面覆铜板之间通过半固化片隔开，半固化片作为绝缘材料避免各个铜层的短路，同时半固化片在经过加热之后，其中的树脂会再次呈现融化状态实现各个覆铜层压板的粘结。最后，压合后的各个层通过金属化的孔连接起来。目前嘉立创的多层板制造工艺可以制造高达32层的多层板，足以覆盖大多数的应用场景。压合的精确控制对于受控阻抗传输线的特性阻抗影响至关重要，在压制过程中，随着温度的升高，半固化片中的环氧树脂会重新融化，它通过流动填充导线之间的空隙，并将内层粘合在一起，树脂的流胶特性会影响最终的信号层与参考层的距离，信号层与其参考层的距离变化对于阻抗的变化有着最大的影响。如上图所示，PCB的设计稿最终是拼板到一个大的工作面板上进行生产的，对于特性阻抗管控而言，整个大的面板在压合时，树脂流动的均匀性对于阻抗变化的影响也不容忽视，这时所采用的压合设备的性能将至关重要。设备是影响高多层品质的重要因素之一。为此，嘉立创采用业内一流的设备来生产高多层板，保证产品质量。压合机嘉立创采用中国台湾活全（Vigor）的最新一代全自动压合机，更稳定，压合质量更好。作为专业的PCB设备提供商，活全（Vigor）压合机具有高精度、高可靠性和先进的控制系统，能满足PCB高多层板的堆叠和压合。压合完成之后，就来到了钻孔工序，接着就是与单双面板一致的工序流程，但，也稍微有些不一样，比如嘉立创，他们家针对于高多层板的制造，还推出了可以免费享用的提高PCB质量的服务。一个是提升了的沉金工艺，嘉立创6-32层电路板全部采用沉金工艺，且沉金厚度免费升级为2u"。沉金是业内一种相对昂贵的表面处理方法，它可以提供良好的电气连接、防腐和焊接性能。沉金层可以提供平滑、均匀的金属表面，有助于保持良好的信号传输和阻抗控制。并且，它可以确保焊接过程中金属层的稳定性和耐久性，提供优异的耐腐蚀性能，延长PCB的使用寿命。除沉金工艺外，嘉立创对6-32层板一律免费采用盘中孔工艺（树脂塞孔+电镀盖帽）。对PCB的品质来说，过孔非常重要，因为它在电子设备中扮演着重要角色，支持了复杂电路的实现和功能的可靠性。因种种因素影响，过孔会慢慢被腐蚀，从而导致连接失效、信号衰减、短路和漏电以及可靠性问题，而盘中孔工艺则有效解决了这些问题。采用沉金工艺、盘中孔工艺生产的PCB总之，多层板的制造相对于单双面板而言，不仅仅是多了一道内层工序这么简单，也不是将PCB生产稿直接扔给PCB板厂就完事了，至少在PCB设计环节，我们就应该了解PCB板厂的工艺能力，在设计时就引入DFM面向可制造性设计，在真正实施布线之前，我们需要与PCB板厂进行沟通，确定所需板材和叠层结构，以满足特定传输线结构的性能要求，并能以合理的成本和时间进行制造。

文章来源：吴川斌的博客什么是阻抗？它与电阻难道不是一样的吗？关于阻抗（Impedance），老wu发现很多刚接触到这个概念的小伙伴经常把它与电阻（Resistance）看作是同等的概念。可能阻抗与电阻按中文名称来说，他们都带一个阻字，而且单位都是Ω，然后阻抗与电阻这两个单位还与电压和电流的比值有关联，所以刚接触阻抗这个概念的小伙伴难免会认为阻抗就是电阻的另一种中文名称吧。"啥？PCB单端走线要按50Ω阻抗来布线？50Ω阻抗？怕不是说的50Ω电阻吧？” 刚入行的小伙伴对于特定阻抗传输线的布线难免有这样的疑惑。在PCB上拉一条50Ω电阻值的走线，这看起来好难啊，其实实现起来一点也不容易。我们知道，铜的电阻率在物质中算是非常低的，石墨烯为1.00×10的−8次方，银为1.59×10的−8次方，铜为1.7×10的−8次方，而金的电阻率比铜还要高，金的电阻率为2.44×10的−8次方。电阻R，在长度为l(米)、截面面积为A(平方米)的密度均匀物体的情况下，可以用 R=ρl/A求得。其中ρ是体积电阻率，单位是欧姆·米。由上边的公式我们可以直观地发现，电阻的大小与长度l为正比关系，体积电阻率ρ和截面面积A都固定的情况下，我们在PCB上的走线越长，则电阻值越大，那我们要布一条50欧姆电阻的走线需要拉出多长的距离呢？上图是老wu在Si9000里用「线路电阻计算器」计算得出的结果，使用的是刚性覆铜板所采用的电解铜箔（ED铜），T1为铜厚，W1和W2为走线宽度，这三个参数对应于电阻计算公式中的截面面积A，A越小电阻越大，考虑到嘉立创PCB制造工艺目前最小线宽为3mil，所以老wu这里选了4mil的线宽，由于蚀刻工艺的原因，蚀刻后走线的横截面总是呈现为一个近似于梯形的结构，靠近基材这一侧的铜箔蚀刻后的宽度总是要比外侧的铜箔要宽一些，老wu这里贴一张嘉立创给出的PCB切片测量示意图方便大家理解：铜的电阻率会随着温度的升高而上升，老wu这里按软件的默认值20℃进行计算。软件右侧的计算结果是走线长度与走线电阻的对应关系图，按照上边的计算参数，50Ω电阻的走线长度需要大约240000 mil，换算为公制单位约为 6096 mm，好家伙，需要6米的走线，DDR布线每根线都绕50Ω？不可能，根本不可能啊，PCB面积都不够绕线的。通常来说，如果不是出于特殊目的，我们总是希望PCB上的布线电阻越低越好的，因为电阻的存在，在PCB上铜走线所引导的能量，会因金属导线内自由电子与晶格之间的碰撞造成一部分能量转换为焦耳热，这也称为欧姆损耗，是造成PCB上直流电压降（DC IR Drop）以及信号幅值降低的原因。阻抗并不等同于电阻阻抗（Impedance）一词，是英国物理学家奥利弗·亥维赛（Oliver Heaviside，1850年5月18日—1925年2月3日）提出来的名称。为了解决当时跨大西洋电报电缆的信号在长线传输中信号严重失真的问题，他开始研究电磁波在传输线中的传播现像，并基于基尔霍夫电压定律及基尔霍夫电流定律，推导出了电报方程或称为传输线方程，使得可以用电路简单而直观的概念来分析电磁波在传输线上传播的问题。一条电短的传输线或者任何长度 ⊿x≤λ/10的传输线分段, 都可由集总电路元件组成的等效电路表示, 这里λ是最高频率对应的波长, 如下图所示：图1 互连线电短部分的集总参数等效电路图中,R、L、C、G是单位长度的电阻、电感、电容和电导参数。得到这种等效电路的前提条件是: 沿着传播方向不存在任何电场和磁场分量, 即就是横电磁波（Transvers Electro Magnetic,TEM）模。对于 TEM 波，根据传输线方程，无损耗传输线的特性阻抗Z0 为：其中L0 和 C0 分别为传输线的分布电感和分布电容。详细的推导过程可以参考文末给出的参考资料[1]。我们可以通过业内常用的阻抗计算工具 Si9000 中的无损计算模式所得的传输线参数来验证一下传输线的分布电感和分布电容与无损耗传输线的特性阻抗 Z0 的参数关系：为什么要控制阻抗？如上一小节所述，奥利弗·亥维赛为了解决解决跨大西洋电报电缆的信号在长线传输中信号的严重失真问题，提出了传输线方程，以解决在传输线上更好地引导电磁波的问题，在他发表的研究论文里提出了阻抗的概念，然后还申请了同轴电缆的发明专利。电磁波具有传播速度、衍射、干涉、折射、反射等物理特性，电磁波沿传输线传播，在传输线的阻抗突变处就会发射电磁波的反射现像，这种由于阻抗变化而引起的反射是信号失真和信号质量退化的主要根源。反射的影响是由传输线的长度以及信号的上升/下降沿时间共同决定的。一个初略的经验法则是，如果信号在传输线上传输时所产生的时延Td小于信号脉冲上升/下降沿时间的20%，这时即使信号到达负载端后发送了反射，但此时源端的信号正处于上升/下降沿的变化阶段，反射的信号会被上升/下降沿变化的信号所掩盖掉。另一个消除信号反射影响的措施就是使用具有阻抗匹配管控的传输线结构，通过控制走线和参考平面的几何结构和叠层方式，可以得到不同形式的传输线，这就需要合理安排叠层结构。虽然双面板也能实现阻抗控制，但如果要实现50Ω的阻抗控制，电路板的面积就变得特别大，而现代电子产品越来越小巧，功能更加集成，这就不得不提到高多层板的应用，在很小的面积上实现功能模块精密布局，还能实现无数种阻抗。与单面、双面板相比，生产高多层需要处理层间连接、层间堆叠和对准、信号完整性和电磁干扰以及热管理等难题，对工艺能力和精度控制要求非常高。而嘉立创作为深耕PCB行业近20年的专业厂商，以助力全球硬件创新为己任，在高多层板制造板块，给电子产品研发提供了极大的支持。目前，嘉立创PCB制造最高可达32层，最小孔径可达0.15mm，最小线宽线距可达0.0762mm，并支持数百种层压结构，足以应对各种传输线结构以及具有多个电源/地平面的叠层要求。同样研发一款产品，一位有经验的工程师会综合考虑产品的可制造性、成本、交期等因素，相信有不少人都遇到过把设计推倒重来的情况，可谓是一把辛酸泪。就拿阻抗来说，常规流程是通过线宽线距计算阻抗值，为了达到理想阻抗值，可能要调整多次线宽线距，而你能保证这个线宽线距，PCB厂商一定能生产得出来么？嘉立创为了让用户少走弯路，直接把复杂阻抗计算做成了一个网页，还提供免费的叠层结构，具体是什么样的，且听老wu继续往下讲。如何设计利于板厂管控的阻抗？通过上边无损耗传输线的计算公式我们知道，特性阻抗 Z0 受分布电感和分布电容的影响，理论上通过调整PCB上基材介质厚度、线宽、介电常数以及走线厚度都可以达到调整特性阻抗Z0 的目的。但是，这些参数又受到实际PCB制造的约束，也就是说，所设计的叠构必须符合生产制造的要求才行。因此，基于PCB板厂给出的叠构模板进行阻抗设计是一个很好的开始。记得老wu刚毕业参加工作的时候，当时设计PCB向板厂拿阻抗模板，还要联系板厂的业务交涉一番，而现在像嘉立创他们家就直接把阻抗模板放在了官网：https://tools.jlc.com/jlcTools/#/impedanceDefaultTemplate确实方便多了，而且目前嘉立创提供的阻抗模板也多达480种，基本覆盖了常用的场景，当然，对于需要考虑低损耗板材的情况，老wu也希望他们后续能安排上吧。嘉立创阻抗计算神器使用说明通过层压结构模板「排排列」的对比布局方式，可以快速查看叠层的各层的厚度的分布情况以及所用的玻璃布风格类型，老wu个人觉得这样选择起来会比较方便一些。阻抗模板里给出了常用叠构的铜厚、介质厚度等信息，如果要将这些参数填入到Si9000中进行验证，这还少了个介电常数DK的信息。实际的制造后的DK，嘉立创会根据板材厂商提供的原始基材DK值，结合实际测量的阻抗值进行反推微调，所以最新的介电常数值可以访问嘉立创官网上的「嘉立创阻抗计算神器使用说明」页面获取，见链接：https://www.jlc.com/portal/server_guide_37381.html阻抗控制验证在 PCB 制造完成后，可以使用阻抗测试条来验证阻抗控制（阻抗测试条是用于测试 PCB 制造工艺质量的 PCB）。阻抗测试条与 PCB 制作在同一面板上，通常在边缘处添加。然后进行检查，以确保层对齐、电气连接正确，并进行横截面检查以检查内部结构。通过使用时域反射计 (TDR) 可以测试阻抗。随后，将生成一份报告，指示 PCB 上是否达到了特性阻抗。半成品阻抗条在嘉立创的下单页面，提供了阻抗测试报告的服务。目前该阻抗测试报告为收费项目，当你下单时选择需要阻抗测试报告时，嘉立创在生产过程中会做特别管控，在交货时会测试阻抗，因此会增加相应的成本。总结随着高速信号的发展，PCB设计人员需要考虑可能影响 PCB 性能的多种因素。这些考虑因素之一是阻抗控制，它对信号完整性和电磁兼容性都具有重要意义。嘉立创提供了常用的叠层模板，具有高达32层的高层板制造能力，提供了PCB制造过程中的阻抗管控以及PCB的阻抗测量报告，使得PCB上的阻抗设计变得更简单。参考文献[1]David M. Pozar. 微波工程（第四版）.谭云华 等译. 北京:电子工业出版社出版

一、成品展示案例1层数：6层板大小：78.05mm*70.37mm用途：硬件加速板卡改FPGA开发板盘中孔占比：48%，BGA封装全部统一使用盘中孔实物图：将盘中孔位置放大4倍后效果图：（过孔放在BGA上）案例2层数：6层板大小：100.05mm*135.05mm用途：射频综合仪的一部分，用于完成射频信号切换和自校准盘中孔占比：26%实物图：将盘中孔位置放大4倍后效果图：（过孔放在焊盘上）案例3层数：6层板大小：180.07mm *137.14mm用途：无线终端盘中孔占比：10%，QFN封装用的都是盘中孔实物图：将盘中孔位置放大4倍后效果图：（过孔放在PCB基材上）案例不断丰富，更新中……二、嘉立创盘中孔工艺之美从上面的图片可以看出：1、过孔放在BGA或贴片焊盘上从外观上看：焊盘表面平整光滑，极具美感；即使将实物放大4倍后，也仅有轻微的痕迹，肉眼几乎看不见；不会出现漏锡、冒油的情况。从功能上看：增大了焊接面积，有利于SMT；产品稳定性与可靠性进一步得到保障。2、过孔放在PCB基材上从外观上看：表面光滑平整，即使放大后也没有任何肉眼可见的过孔痕迹；孔口既不会发黄，也不会卡锡珠，展现了极致的细节之美。从功能上看：塞孔饱满度达到95%，保障了产品品质。三、嘉立创盘中孔设计规范（单位mm）1、推荐使用范围： 6-20层(免费) ；4层、2层慎用(收费)2、设计要求：①孔径大小范围：0.15-0.5；小于0.15无法生产，大于0.5则按过孔盖油处理；②外径必须大于内径0.1，推荐值0.15。示例组合如下：欢迎扫码进群交流：

PCB设计2D预览图：下单确认生产稿图：实物图：工程链接：（请在PC端打开下方链接，移动端暂不支持）https://pro.lceda.cn/editor#id=63268fd3cc87415c9e9d7b6b221e26b0,tab=*e980f440e6654d36b503b9d2f1c6f940

感谢大家对嘉立创贴片的支持！一 嘉立创已开放所有PCB的工艺贴片，如样板双面贴、V割拼板、 杂油、小批量贴片、等特殊工艺都可以下单贴片。嘉立创样板（经济型）贴片，采用多个客户拼在一起开一张800x800mm的钢网，8台贴片机连在一起贴片。加上工艺上的限制只能贴一面，并只有邮票孔拼板贴片。二 因一些PCB工艺的订单选需要SMT的少，如导致生产效率低，成本高，还有一些工艺的订单不能下贴片。针对订单量少和一些特殊工艺的订单，如V割拼板，杂油、金手指（斜边）等，嘉立创实行单独开钢网，单台贴片机生产；三 加收特殊工艺费：1.V割拼板，加收300元；2.特殊工艺：加收300元，3.样板双面贴：加收400元； 以上三点如都满足，只按最高一项收取。例如, PCB订单做10张大板，做紫色油墨，采用V割拼板出货。SMT需双面贴。 此单符合上面三点收费方式，SMT按最高一项双面贴，加收400元费用。 如下单收费方式与上述不符，已系统收费为准。经济型可接工艺表格如下：