你如何跟上微電子技術(shù)的新發(fā)展？

隨著新的電子設(shè)備的開發(fā)和更多功能的需要，PCB上的空間變得更加重要。由于消費(fèi)者的需求，設(shè)備需要越來越小，多氯聯(lián)苯（pcb）必須致密以適合所有組件。這就是在PCB生產(chǎn)（設(shè)計(jì)/布局、制造）中正確使用微電子最佳實(shí)踐的原因&PCB組件)即使減小了外形尺寸，也能確保設(shè)備正常工作。

PCB設(shè)計(jì)處于電氣和機(jī)械設(shè)計(jì)之間的連接點(diǎn)，使特定的構(gòu)建要求獨(dú)特。一位PCB設(shè)計(jì)專家可能會(huì)告訴你從簡單的兩層和四層PCB開始，這些PCB帶有鍍通孔（PTH）組件。然后，他們會(huì)告訴你向表面貼裝技術(shù)（SMT）發(fā)展，最終發(fā)展到高密度互連（HDI）設(shè)計(jì)。也許你會(huì)從模擬或數(shù)字設(shè)計(jì)開始，努力實(shí)現(xiàn)混合信號(hào)。

這可能是設(shè)計(jì)師過去通常會(huì)走的路，但那艘船早就開航了。今天的初級(jí)到中級(jí)PCB設(shè)計(jì)師需要以上提到的所有這些工具，然后是一些。如果你看看消費(fèi)者的需求和行業(yè)的需求，沒有人會(huì)要求90年代的技術(shù)。如果你想成為“明天”的PCB設(shè)計(jì)師，那么學(xué)習(xí)永遠(yuǎn)不會(huì)結(jié)束。

微電子的新世界無處不在的高速和高頻技術(shù)每個(gè)角落都有。晶體管以數(shù)十億計(jì)，現(xiàn)在可以放在一張名片上。好的PCB計(jì)數(shù)是兩位數(shù)。線寬變得如此之小，以至于似乎消失了。使用微米是因?yàn)榍Х种挥⒋缣蠖鵁o法測(cè)量。是的，微電子技術(shù)正在改變，所以讓我們從你需要了解的基本構(gòu)造塊開始。

任何一個(gè)希望從PCB設(shè)計(jì)開始職業(yè)生涯的人都必須趕上并跟上最新的技術(shù)

過去“簡單”電路板的元件很難找到。即使你能找到它們，它們也會(huì)導(dǎo)致體積龐大、耗電量大的設(shè)計(jì)。當(dāng)涉及到表面安裝的設(shè)備時(shí)，每一代產(chǎn)品的引腳間距都會(huì)變得越來越緊。常見部件的周邊有銷，中心到中心的典型尺寸分別為0.5和0.4毫米。

PTH裝置通常是以2.54mm為中心的針。雙列直插式封裝（DIP）只有兩側(cè)的引腳間距很寬。8到20個(gè)針之間的東西很常見；14個(gè)引腳是最典型的DIP封裝。那時(shí)設(shè)計(jì)工作容易得多，但現(xiàn)在呢？

今天，現(xiàn)代的方形扁平封裝（QFP）部件幾乎沒有表面貼裝的“鷗翼”引線。周邊區(qū)域的中心區(qū)域通常有一個(gè)大的插銷，該插銷與接地網(wǎng)相連，以形成額外的熱通道。管腳數(shù)從16個(gè)（加1個(gè)）開始，很容易達(dá)到128個(gè)管腳。為了使它更緊湊，芯片供應(yīng)商把引線塞進(jìn)設(shè)備下面。這被稱為四邊形無引線，簡稱QFN。

我們已經(jīng)在設(shè)備的四周和中間覆蓋了插針，但是密度列車不會(huì)以這種技術(shù)結(jié)束。現(xiàn)代芯片的整個(gè)底部通過一個(gè)沒有引線的引腳網(wǎng)格連接到PCB上。相反，焊料球以網(wǎng)格形式附著在設(shè)備底部，這些被稱為球柵陣列（BGA）封裝. 球柵陣列封裝已迅速成為微電子領(lǐng)域最受歡迎的封裝選擇。

最早的BGA軟件包的球間距為1.27毫米；傳統(tǒng)部件間距的一半。一個(gè)典型的通孔可以用來扇出和路由這些包。為了減小BGA的尺寸，這些引腳被擠到一毫米間距。其次是0.8毫米，然后是0.65毫米，這是最好的瀝青，可以支持普通的PTH技術(shù)板。

圖1.大約在2010年，帶有802.11n 3x2 MIMO無線電的PCIE卡。基帶芯片未填充以顯示360針的占用空間，作為可通過通孔技術(shù)支持的最佳間距BGA設(shè)備的示例。

由于高可靠性pcb（被IPC歸為3類）需要一個(gè)更大的過孔捕捉板，因此該黨最終為這些應(yīng)用提供了0.8毫米間距的BGA封裝。在很長一段時(shí)間內(nèi)，BGA包被認(rèn)為不夠可靠，不適合此類應(yīng)用。自那以后，他們進(jìn)入了汽車行業(yè)，但主要是因?yàn)樗麄冎С滞淄?。隨著硅面積的縮小，從0.5毫米、0.4毫米下降到0.35毫米，電路的邊緣速率上升，信號(hào)完整性的挑戰(zhàn)也隨之升級(jí)。

當(dāng)觀察PCB時(shí)，您可能會(huì)注意到BGA焊盤之間的痕跡。隨著球距的減小，這些通道就會(huì)丟失。扇出通道的區(qū)域也丟失。精細(xì)間距的BGA腳印使用SMD焊盤內(nèi)部的微孔。你越深入BGA軟件包，你就越深入電路板，才能找到更合適的路由通道。因此，對(duì)微孔進(jìn)行了疊加。

堆積這些微孔絕對(duì)是一個(gè)成本驅(qū)動(dòng)因素。

連接器在通孔技術(shù)中具有一定的持久力，因?yàn)樗鼈冊(cè)诮雍虾兔撾x時(shí)承受著壓力。即便如此，仍有一種趨勢(shì)，即使用定位銷和混合解決方案，在同一連接器中混合使用通孔和表面安裝墊。這種架構(gòu)的一個(gè)很好的例子是usbtype-C。

當(dāng)您遇到像USB-C連接器這樣的組件時(shí)，數(shù)據(jù)表上通常有一些非常具體的尺寸。非電鍍孔可能有非常嚴(yán)格的公差，這可以在焊盤堆棧中獲得。板上也可能有一個(gè)單邊公差的中間安裝連接器插槽。

這些信息對(duì)于捕獲和保存非常重要，因此它會(huì)進(jìn)入到創(chuàng)建制造圖的過程中。供應(yīng)商需要知道在哪里進(jìn)行銑削和鉆孔操作。因此，有些接頭需要硬金或足夠大的面積來接合配合接頭。如果不在封裝外形中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行主動(dòng)管理，數(shù)據(jù)可能會(huì)丟失

小型邏輯電路、軸向引線電阻和電容器可能會(huì)繼續(xù)流行，因?yàn)樗鼈優(yōu)闃I(yè)余愛好者和低技術(shù)開發(fā)類型的印刷電路板提供了一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。與此同時(shí)，處理器和其他先進(jìn)芯片也將這一空間拋在腦后。

與下圖1所示相同的PCB。所有部件均為表面安裝。二次側(cè)是安裝BGA封裝去耦電容器的好地方。在這種情況下，一些延遲線和其他小型集成電路正在使用中。

由于老式電路板所用過孔的尺寸不支持最新一代設(shè)備的要求，這一空間被留給了更先進(jìn)的芯片。一個(gè)接一個(gè)，過去的電鍍通孔部件正在變得過時(shí)。任何想從事PCB設(shè)計(jì)的人都必須趕上并跟上微電子領(lǐng)域的最新技術(shù)。

由于微電子技術(shù)的進(jìn)步，初級(jí)PCB設(shè)計(jì)師必須精通微通孔。在設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)微通孔需要一些依賴性。第一個(gè)問題是，除非孔很淺，否則很難將直徑較小的微孔板上。即使深度與直徑的比例為1:1也是一個(gè)挑戰(zhàn)。

所以，層必須很薄。當(dāng)使用薄層時(shí)，受控阻抗傳輸線的幾何形狀也會(huì)減小。為了獲得較薄的線寬，制造商必須從較薄的銅箔開始。對(duì)于頂層跟蹤，將參照平面從第2層向下移動(dòng)到第3層，并在第2層的傳輸線下方創(chuàng)建一個(gè)空隙，這更為合理。

與其在第2層銅板上留下空隙，不如使用“線路隔離”形狀，以便在必須更換該形狀時(shí)，該區(qū)域不會(huì)出現(xiàn)意外布線或銅線泛濫。當(dāng)董事會(huì)大綱修訂后，這將在全球范圍內(nèi)發(fā)生。故障保護(hù)實(shí)踐包括在必要時(shí)對(duì)組件和布線使用隔離裝置。設(shè)計(jì)意圖將在將來的編輯中繼續(xù)存在，即使是其他人在做這個(gè)項(xiàng)目。這將包括捕捉包括最小線寬和氣隙以及任何長度要求的設(shè)計(jì)約束。

微孔的優(yōu)點(diǎn)在于它們可以放置在SMD焊盤內(nèi)，這樣可以更緊密地放置，因?yàn)椴恍枰紤]扇出過孔。雖然可以填充和蓋住傳統(tǒng)的機(jī)械通孔，但其較大的尺寸使其最適合QFP和QFN封裝的中心墊。簡單地說，微電子技術(shù)需要微型通孔。

微通孔的典型實(shí)現(xiàn)是八層板。

第一步是創(chuàng)建一個(gè)四層板，最終將成為成品板的第3、4、5和6層。然后下一步是在4層“核心”上下夾一層預(yù)浸料，建立另一層對(duì)。這一步包括第二個(gè)層壓循環(huán)。然后用一個(gè)激光系統(tǒng)來制造微通孔，這些孔被鍍并重復(fù)這個(gè)過程。

從四層開始，到六層，再到八層，總共需要三個(gè)層壓周期。最終產(chǎn)品有一到二層的微通孔，另一層從二層到三層。然后是巖芯，它使用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)械鉆尺寸，然后再從6層到7層再到7層再到底部7層。

層壓循環(huán)涉及一個(gè)非常昂貴的設(shè)備，稱為壓力機(jī)。新聞出版不是一個(gè)快速的過程；當(dāng)然沒有鉆孔或電鍍步驟那么快。這使得順序?qū)訅菏且豁?xiàng)成本高昂、交付周期較長的工作。在使用HDI技術(shù)時(shí)，最好與pcb制造供應(yīng)商密切合作。