印制線(xiàn)路板的設計基礎

電子設計人員的電路設計思想最終要落實(shí)到實(shí)體，即做成印制線(xiàn)路板。印制線(xiàn)路板的基材及選用，組成電路各要素的物理特性，如過(guò)孔、槽、導線(xiàn)尺寸、焊盤(pán)、表面涂層等，是設計人員設計時(shí)要考慮的要素，這是設計出高質(zhì)量的印制線(xiàn)路板的基礎，也是印制線(xiàn)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。大多數等級能夠在高達70℃~105℃溫度下使用，長(cháng)期再高于這種范圍溫度下工作可能回導致一些性能的降低(但這仍取決與基材的等級和厚度)，而且過(guò)熱會(huì )引起炭化，在受影響的區域內，絕緣電阻可能會(huì )降至很低值。這樣的熱源是發(fā)熱元件，在正常溫度范圍內，基材可能會(huì )發(fā)生嚴重的變黑現象(陽(yáng)光也能使基材變黑，但不會(huì )引起材料性能的改變)。在高濕度環(huán)境下放置會(huì )使基材的絕緣電阻大幅度減小，然而當濕度降低時(shí)，絕緣電阻又會(huì )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。根據材料的厚度，它的使用溫度可達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應用，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(diǎn)是加熱時(shí)能夠形成可收縮式線(xiàn)圈。假如使用合適的粘合劑，這種材料可以在80℃~130℃范圍內使用。焊接時(shí)應特別注意，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，當被暴露在高濕度環(huán)境下時(shí)，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(guò)預熱處理去除吸收的潮氣，保證安全焊接。一般黏結型聚酰亞胺薄膜能夠在高達150℃溫度下連續工作，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(méi)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(huì )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合在一起制成層壓板，再不超過(guò)250℃的焊接溫度下，具有良好的可撓性和穩定性。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(diǎn)是層壓時(shí)在層壓溫度下導電圖形易發(fā)生移動(dòng)。

1.3 剛饒結合印制板

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合在同一個(gè)結構中，但某些性能可能會(huì )因為所使用的黏合劑的不同發(fā)生顯著(zhù)改變。

2 過(guò)孔

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

當過(guò)孔作為元件孔時(shí)，過(guò)孔的最小孔徑要適應元件或組裝件的引腳尺寸。設計者要采用給出的標稱(chēng)孔徑作為過(guò)孔的推薦值。過(guò)孔的最大孔徑取決于鍍層厚度和孔徑的公差。規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 導線(xiàn)尺寸

3.1 導線(xiàn)寬度

對于專(zhuān)門(mén)的設計或導電圖形的布局，通常導線(xiàn)寬度應盡可能選擇寬一些，至少要寬到足以承受所期望的電流負荷。

印制板上可得到的導線(xiàn)寬度的精度取決于生產(chǎn)因數，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)和導線(xiàn)厚度的均勻性等。規定的導線(xiàn)寬度，即包括設計寬度和允許的偏差，也包括所規定的最小線(xiàn)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(huì )出現。當這些缺陷引起的導線(xiàn)寬度減少不超過(guò)有關(guān)規范的一定值時(shí)，通?？梢越邮?，這個(gè)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 導線(xiàn)間距

相鄰導線(xiàn)之間的間距必須足夠寬，以滿(mǎn)足電氣安全的要求，而且為了便于操作和生產(chǎn)，間距應盡量寬些。選擇的最小間距應適合所施加的電壓。這個(gè)電壓包括正常操作或發(fā)生故障時(shí)重復或偶爾產(chǎn)生的過(guò)電壓或峰值電壓。所以導線(xiàn)間距應符合所要采用的或規定的安全要求。

如果有關(guān)規范允許導線(xiàn)之間存在金屬顆粒，則可能會(huì )減少有效的導線(xiàn)間距。在考慮電壓?jiǎn)?wèn)題時(shí)，任何由于導線(xiàn)之間存在金屬顆粒而導致間距的減少都應予以考慮。

如果導線(xiàn)間距超過(guò)一定值時(shí)，將有利操作和生產(chǎn)。在些情況下，只規定最低限制就很容易滿(mǎn)足實(shí)際要求。如果規定了導線(xiàn)寬度的最低限制，還要規定導線(xiàn)間距的最低限制。如導線(xiàn)間的金屬顆粒缺陷存在，應增大規定的最小導線(xiàn)間距。所設計的內層導線(xiàn)或焊盤(pán)應距離板子邊緣2mm以上。