PCB加工常识(二)

文摘   2023-05-06 15:24   陕西  

注:有关PCB加工的一切问题都可以从板厂得到解答。

注:本文主要关注微波电路PCB的问题,PCB工艺发展成熟,博大精深,只能介绍基础中的基础。


1.板材的介电常数准确的说是个玄学。这一点罗杰斯给出了详细说明。简单说就是它按照某个值做出来,但是由于铜层表面粗糙,导致电磁波传播的时候稍微慢一点,等效看起来好像是介电常数增大了。所以你去查罗杰斯4003的板材时,你会得到两个值,3.38和3.55



哪个值对呢,这个跟粗糙度不同(电解铜或者延压铜),铜厚不同(0.5OZ 或者1OZ),测试方法都有关系。很难说哪个对哪个错。详情可以看罗杰斯官方的解释:

【罗杰斯技术微学堂】-"关于介电常数,射频电路设计者需要知道些什么? ”第一部分

【罗杰斯技术微学堂】-"关于介电常数,射频电路设计者需要知道些什么?“ 第二部分

我的建议是这样的:


如果你只是做做微带线这种传输线,那其实无所谓,阻抗变不了多少。


如果是做低Q值的设计,比如宽带的天线,普通的3dB电桥这种,区别不大。


如果是做高Q值的结构,比如滤波器,小型化天线,那最好是多做几个不同的尺寸。或者干脆随便用一个,测出来频偏了就甩锅给板材,不影响发文章。(狗头)


同时,介电常数随频率是微变的,一般是越往高频,介电常数越低。可能从3.55变成3.45,3.35都是有可能的。


RF4的主要问题是介电常数微波频段不稳定,且远低于4.4。根据我个人的经验,在3.6-4.2之间摇摆不定。而且损耗十分的大。3.5G频段以上就不推荐用了。


也存在一些低损耗的FR4,用于高速数字系统中。需要找特定的板厂,价格也不便宜。


2.板材的厚度不能瞎定,需要去板材提供商看手册,或者去板厂问某一型号的板材有哪些厚度。设计时就要注意。



铜箔的厚度分为1OZ或者0.5OZ 。OZ是盎司(是个重量单位,但是被用于描述厚度,是个行业惯例,不是科学标准),1OZ等于35微米。一般不用管铜厚,除非做超高频毫米波。


3. PCB制作完后会问你做什么表面处理。因为裸铜的板子是很容易氧化的。氧化后特别丑,还是要做表面处理的。


最常见是沉锡,就是镀一层锡上去,出来的板子,金属上是白灿灿的。



还比较常见是沉金,搞一层金子上去,推荐沉金厚一些,金灿灿的巨好看。



还有就是osp,也叫抗氧化,是在裸铜上覆盖一层有机薄膜。是紫红色的。



从电特性上讲,osp不错,加工也最简单,但那层有机膜容易被破坏。沉金也挺好,就是贵。沉锡主要的问题是锡损耗有点大。


4.一般的电路板(指带元件的FR4板)都有阻焊。阻焊颜色一般是绿色。也可以是其他颜色。作用是防止器件焊接时锡乱跑。阻焊会影响电路特性,在5GHz以上比较明显,不过稍微带点儿也没事。一般的电路板往往被大面积的阻焊覆盖,只有少量焊盘露出来,而微波板常常没有阻焊。



题外话:事实上微波板属于PCB行业里的小众需求,结构往往不太复杂。许多工程师给出autocad图案,然后和板厂工程师描述一会,就可以了。但是这样并不很规范。复杂的多层结构就不建议这样了。


5. 孔的外围有一圈金属,称为孔环。孔环设计最好是完整的,因为如果这个孔环在设计的时候就不完整,比如只有一半,那么蚀刻图形时,蚀刻液容易流进孔里把孔铜也腐蚀了。下图是嘉立创关于孔环的要求。



6.PCB金属结构的精度很高的,一般误差控制在±0.05mm之内。最小的线宽线距一般是0.1mm。再精细要找大厂,掏高价。逼近工艺极限会让设计者和加工厂都很痛苦。(我就常常这么干)


7.半固化片受热压层后厚度会变化,会稍薄一点。纠结这一点变化的设计者,得准备好资金来面对各种各样的误差。


题外话:罗杰斯这家企业非常的负责,为了让设计者快乐用它的板材,有大量的各种板材,各种铜箔,各种传输线结构损耗的实测数据,多看看十分有益。尤其对毫米波电路提供了大量测试数据和设计建议。

电磁小技
微波电磁技术中,富有乐趣的小技巧。