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射频和微波PCB设计指南下

射频和微波PCB设计指南,如何安排其他重要方面?
1、机加工特征
a、尺寸和公差
在设计元素中,尺寸和公差设计至关重要。在现场设计中,通常应用双边公差和真位置公差。

 

      简单标记的真实位置尺寸和公差使制造商以任何比例排列位置和尺寸的偏差,这通常会导致可制造性的提高,因此,设计人员可以确保功能要求,并为制造商提供足够的自由度,从而可以在精度低的制造过程中安排前导偏差。

 

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      位置公差能力主要取决于材料类型,厚度和部件的整体尺寸。真实位置直径为0.254mm(0.01英寸)是常见和容易获得的。当要求公差要求高于0.152mm(0.006英寸)时,可制造性将受到影响。然而,当适当地需要时,应该要求大材料条件以允许制造商在孔径误差和位置误差之间进行平衡以增加可制造性。

      当根据其小直径制造通孔时,需要使用简单标记的大材料条件来使用真位置公差,然而,通过较大且可接受的直径制造的通孔通常以较低的精度定位,这仍然确保适合和功能,因此,较大的通孔可以获得足够的位置公差,等于小通孔直径的可接受的增加值。通过在真实位置公差中添加额外公差,可以生成检查公差。

当应用小材料条件时,根据大直径确定公差。“无论特征尺寸如何”是指在没有额外公差的情况下应用标记公差,并且根据可接受的不同制造性来确定特征尺寸公差。

虽然真实位置尺寸和公差都可以应用于任何可以想象的情况,但它们适用于类似于孔,口袋和其他X和Y轴的位置的特征。

b、镀通孔
       小孔径由整个材料的厚度决定。通常应用纵横比来表示难度系数,其是材料厚度和孔径之间的比率。例如,当纵横比为5:1且带状线电路板的厚度为3.3mm(0.13英寸)时,表明小孔径为0.66mm(0.026英寸)。

 

      一般而言,约3的纵横比更容易制造,而5更难以制造,10非常困难,有时甚至不能制造。简而言之,具有高纵横比的镀通孔倾向于在薄材料上更容易地制造,而具有高纵横比的钻孔倾向于更难以制造。当钻孔直径小于0.33毫米(0.013英寸)时,破碎的钻头和粗糙度将是一个实际问题。而且,高纵横比的孔难以清洁,活化和金属化。由于溶液的分散性,金属化在孔内不均匀地分布。

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      可以在金属化和后金属化之前调节孔直径,金属化使孔直径缩小两倍的镀层厚度。金属化后的孔径误差受到钻孔和金属化期间发生的误差的限制。尽管可以实现更严格的公差,但常见的是0.13-0.25mm(0.005-0.01英寸)的公差带。一般而言,随着孔径直径公差的减小,成本和难度水平上升。一个经验规则说:如果纵横比大于4:1,通孔直径应增加到0.10mm(0.04英寸)或更多。

      由于电镀电流密度分布,通过金属化的孔径不能准确地预见,局部电流密度的差异导致金属化厚度受孔径,孔密度,环境电路和地面形状的影响。通常,调节金属化之前的孔尺寸和小金属化厚度以增加可制造性。当镀通孔禁止接地或内部互连作为模式时,适合确定小镀通孔。当孔被认为是组件时,应考虑孔尺寸的双边公差。

当电镀锡/铅需要熔化或回流时,孔尺寸必须表示为回流焊接之前的尺寸。在回流焊接阶段,每个设计细节,如焊盘尺寸,孔尺寸和材料厚度以及电路厚度,都会影响回流焊接后焊料的流动和尺寸。模块化限制后的镀通孔不能被金属部分或全部封闭。

2、金属化
a、镀层边缘设计

      在多层PCB中,镀层边缘是一种可接受的技术,以减少模式抑制镀通孔。电镀边缘设计应包含三到四个6.4毫米(0.25英寸)宽的连接器,负责连接整个电路板上的标签。结果,可以制造许多标签作为整个板形式。镀层边缘必须与顶层或底层的至少1.3mm(0.050英寸)的宽度重叠,以便更强的机械粘合。金属化厚度应至少为0.025mm(0.001英寸)。

b、镀铜
在电镀之前,所有金属表面和暴露的电介质都覆盖有一层涂层而没有电镀或导电性。然后在整个电路板或图形上镀上必要的铜厚度。

 

      一般而言,如果严格要求厚度均匀性,则面板电镀是佳选择。毕竟,图像不会影响电镀分布。此外,当需要厚金属化时,面板电镀能够下沉大量金属,而在图像之间没有形成桥接。相反,当迹线宽度/间距公差要求高严格性时,图像电镀只能被视为佳选择,因为需要被蚀刻掉的铜箔通过具有相同厚度水平的基板材料聚集在一起。

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      电镀铜的机械性能决定了镀通孔的抗热冲击性和耐热循环性,在焊接组件和环境温度循环的过程中,可能会对镀通孔产生裂缝。铜必须具有足够的延展性以承受高温冲击并抵抗由较低环境温度引起的疲劳失效。当涉及高可靠性时,建议由PCB制造商应用酸性镀铜系统,因为镀铜能够达到至少20%的延展性和至少2.76× 10 8 Pa的拉伸强度。

      电镀厚度通常决定镀通孔壁的小厚度,通常调节为0.0025mm(0.001英寸)。记住0.0025毫米(0.001英寸)的孔壁会产生0.004-0.005毫米(0.0015-0.002英寸)的其他表面厚度。如果不采用图像电镀焊接技术,电镀厚度将超过0.05毫米(0.002英寸),引起有关腐蚀精度的问题。

      在面板电镀和图像电镀中,孔的类型影响金属分布,独立的孔接收比密集孔更快的焊接,部件上金属的厚度均匀性水平由镀覆区域中覆盖的金属的百分比确定。当孔和图像分布不均匀时,厚度公差会更大。典型的镀铜厚度为±0.013mm(0.005英寸)。一旦公差为±0.005mm(0.0002英寸)或更低,可制造性将降低。

如果调节金属化厚度或终产品的总厚度,则公差应该是电镀公差和铜箔厚度和/或介电公差的总和。铜箔的厚度由每单位面积的铜重量决定。

RA铜箔的厚度公差低于电解铜箔。因此,铜箔厚度会发生一些细微的变化,但仍然可以满足要求。已经发现,在0.5至1盎司铜箔上,厚度变为±0.005mm(0.0002英寸)。

 

      通过抛光和腐蚀后的显微镜分析获得整体金属化厚度。将内部样品放在组件周围,并从面板上切下。内部样品为组件厚度提供了佳指标。如果不使用内部样品,可以将样品添加到侧面区域,或者可以应用组件进行破坏性测试。

3、蚀刻
       终的制造精度是成像和蚀刻偏差的总和,裂纹比成像和蚀刻的线条更难,如果可能的话,有必要将裂缝调节为比高密度电路中的线宽。当线和裂缝宽度低于0.10mm(0.004英寸)时,可制造性将降低。

      获得比铜箔厚度小两倍的线是非常困难的,这意味着0.035毫米(0.0014英寸)的线条可以完美地用于0.5盎司[0.017毫米(0.00067英寸)]铜箔,而0.070毫米(0.0028英寸)线条可以完美地用于1盎司[0.035毫米(0.00014英寸)]铜箔。一般来说,好减少所需的铜箔厚度。

由宽间隙分开的窄线比密集细线更容易被蚀刻,当线条改变方向时,锐角比曲线过渡或45°角更难以蚀刻。

总之,优异的基板材料确定,合理和科学的电气特性修改和其他重要方面的安排,必将导致精确的RF /微波PCB设计,在此基础上可以完全期望可靠的终产品。

 

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