PCB分层问题讲解
pcb设计常见问题和改善措施
pcb设计常见问题和改善措施PCB设计是电子制造中不可或缺的一环，它直接关系到整个电子产品的稳定性和性能表现。
然而，很多初学者在设计PCB时常常会遇到一些问题。
本文将探讨常见的PCB设计问题及改善措施。
一、布局问题1.过于密集的布局如果布局过于密集，会导致信号串扰（crosstalk）和噪声（noise）的产生。
为了解决这个问题，可以采用分层设计，将多层电路板分为几个逻辑分区。
在每个分区内，则可以使用自己的供电和接地系统。
2.容易混淆的引脚映射在复杂的PCB设计中，引脚映射关系可能会让人感到混乱，容易出错。
这种情况下，我们应该简化引脚映射，并且尽量减少不同部件的互相干扰。
3.热点问题一些元器件非常容易发热，并产生很强的电磁干扰。
这些元器件应该被单独布局，并且应该和其他元器件保持一定的距离。
二、管理问题1.缺乏模块化设计模块化设计可以帮助我们在有需要时，快速更换某个元器件或调整局部电路。
如果缺乏模块化设计，则在维护或更新时需要耗费更多的时间和资金。
模块化设计可以使得整个系统更加灵活和可靠。
2.不合理的基本布局规则设计PCB时，应该遵循一些基本的布局规则。
例如，元器件应该遵循一定的大小和形状，以方便插入和插拔。
又如，元器件的布局和尺寸应该考虑到过孔和贴片的芯片之间的兼容性。
三、电气问题1.传输线匹配问题传输线的匹配非常重要，否则会导致信号的反射和损耗。
设计师应该使用合适的电路板布线工具，并根据电路需求寻找适当的线材。
2.串扰与干扰问题当多根传输线靠近时，它们之间的耦合可能会导致信号干扰。
此时，我们可以分析信号之间的相关性，并使用合适的工具进行干扰分析和排除。
3.接地问题良好的接地系统可以有效地减少噪声和电磁干扰对电子器件的影响。
我们应该确保供地面和接地面的区域大小合适，并且不应忽略单点接地的规则。
综上所述，设计PCB时需要注意的许多问题必须受到严格的重视和更正。
采用科学的设计思路和正确的工具可以帮助我们解决问题，实现PCB优化设计的目标。
从分层布局及布线三方面详解EMC的PCB设计技术
从分层布局及布线三方面详解EMC的PCB设计技术一、分层布局：1.地平面层：在PCB设计中，地是一个非常重要的层。
在地层上尽可能铺设连续的铜层，以提供良好的接地。
通过增加地平面层的面积，可以有效地减少电磁波辐射。
2.信号层分区：将PCB划分为不同的信号层，防止信号之间的相互干扰。
可以将高频信号和低频信号分开布局。
通过合理划分和分层，可以减少信号之间的串扰现象。
3.电源和地的分离：在分层布局时，应将电源和地分离开来，以避免互相干扰。
过高的开关频率会对系统性能产生负面影响，分离电源和地可以减少干扰。
4.电源线和信号线的分离：在布局时，应尽量将电源线和信号线分开布局，特别是高频信号线，以避免互相干扰。
5.增加过滤器：可在布局时增加滤波器来抑制电磁辐射。
通过使用滤波器，可以滤除不必要的高频噪声和电磁辐射。
二、布线技术：1.信号线的走线：应尽量减少信号线的长度，避免走线过长产生较大的信号损耗。
同时，信号线尽量避免与高频信号线和电源线平行走线，以减少干扰。
2.稳定电源线：为保证电路板的稳定工作，电源线应尽量粗，以降低电阻和电感。
此外，尽量使用分压方式供电，以减少电流峰值。
3.差分信号线的布线：差分信号线是为了抵消由于磁场引起的干扰信号。
差分信号线应尽量保持平衡状态，并要避免与其他信号线平行布线。
4. 平面回线的设计：在布线时，应尽量避免平面回线（ground loop）的产生。
平面回线会导致电磁波的较大辐射和干扰。
5.电磁屏蔽：可以在布线时增加电磁屏蔽结构，如地层、屏蔽罩等，以吸收或屏蔽电磁辐射和干扰信号的产生。
综上所述，分层布局和布线技术是在PCB设计中提升EMC能力的重要方面。
通过合理的分层布局和布线，可以减少电磁辐射和干扰，提高电子设备的抗干扰能力和电磁兼容性。
PCB分层起泡失效案例分析
芯板的玻纤与树脂之间。
2.2分层起泡点确认
制作不良板的分层位置的水平切片与垂直切片，分析不良PCBA分层的
起爆点，如下图3所示：
如图3所示，分层起泡区主要集中在控深钻孔区域，且该区域的孔壁铜层
厚度不均匀；通过垂直切片，发现L7层附近的孔壁铜厚较薄的位置有微裂
纹存在，且裂纹逐渐扩展延伸至L7/L8层芯板的玻纤和树脂界面之间，在外
观上形成发白分层现象，说明分层起爆点位于控深钻孔孔壁铜厚较薄的区
域。
3原因分析3.1孔壁铜厚和树脂塞孔气泡确认
用金相显微镜观察分层位置的垂直切片，并测量孔壁铜厚，如图4所示：
由图4可知，树脂塞孔内的树脂填充少于60%（IPC-A-600G要求树脂填
PCB分层起泡失效案例分析
1背景
某PCBA板在回流后发现SS面出现内层发白分层现象，现对其进行原因
分析，样品外观如图1所示：
如图1所示，PCBA上图标记位置有分层起泡现象。
2失效垂直切片，观察分层区域的截面形貌，结果如图
2所示：
如图2中的垂直切片观察，发现不良PCBA的分层均发生在控深钻孔区
孔至少填满60%），存在塞孔气泡，靠近L7层的孔壁铜厚只有9~11μm，不
符合工艺要求的最小孔壁铜厚20μm，即此处孔壁铜厚偏薄。控深钻孔的塞孔
树脂填充不饱满，在回流焊的高温条件下，孔内残留的气体体积剧烈膨胀，
产生较大的内应力，导致孔铜偏薄的位置被拉断，最终造成分层的现象。
4验证实验
pcb多层板分层原则
pcb多层板分层原则今天咱们来聊一聊PCB多层板分层的原则。
这就像是搭积木一样，每一层都有它的用处呢。
咱们先想象一下PCB多层板是一个超级多层的蛋糕。
最底下的那一层就像是蛋糕的底盘，它要很稳。
在PCB板里，这一层可能是用来接地的。
比如说，就像我们家里的电器，都要有个接地的地方，这样才安全。
接地层就像一个大的保护网，把整个电路板保护起来。
如果有什么多余的电，就可以通过这一层流走，就像小水流到大河里一样。
再往上一层呢，可能就是电源层啦。
这电源层就像是给整个电路板输送能量的管道。
就像我们身体里的血管，把血液（能量）送到身体的各个地方。
比如说我们的手机，电源层把电池的电送到手机的各个零件里，这样手机才能亮屏、能打电话、能玩游戏呀。
中间的那些层呀，就像是一个个小房间，不同的电路元件住在不同的房间里。
这些层可以让不同的信号分开走，就像我们在马路上，汽车走汽车道，自行车走自行车道一样。
要是信号都混在一起，那就乱套了。
就像有一次我和小伙伴们在操场上玩，本来是分成跳绳的和踢毽子的区域，结果大家乱了，跳绳的和踢毽子的老是撞到一起，就玩得很不开心。
电路信号也是这样，如果不分层走，就会互相干扰。
那怎么确定哪层放什么呢？这就有个原则啦。
相似的信号要放在一起。
比如说，那些控制声音的信号就放在一层，控制图像的信号放在另一层。
这就像我们整理书包，把语文书和语文本放在一起，数学书和数学本放在一起。
这样找起来方便，信号传输也不会出错。
还有哦，层数的选择也很重要。
如果电路板要做的功能很简单，那就不需要太多层，就像我们搭一个小房子，不需要太多的积木块。
但是如果要做很复杂的东西，像电脑主板，那就需要很多层啦，就像盖高楼大厦，需要很多很多的材料和分层。
PCB多层板分层原则就像是一个小规则，按照这个规则来做，电路板就能很好地工作啦。
这样我们的手机、电脑、电视等等这些有电路板的东西，才能好好地为我们服务呀。
现在是不是对PCB多层板分层原则有点感觉了呢？。
从分层布局及布线三方面详解EMC的PCB设计技术
从分层布局及布线三方面详解EMC的PCB设计技术首先是分层设计。
在PCB设计中，分层是一种常用的电磁干扰控制手段。
通过将不同功能的信号和电源分配到不同的层次上，并通过适当的层与层的综合接地实现对电磁干扰的控制。
常见的分层设计方法有：1.信号层与电源层分离：将信号和电源层相互分离，通过适当的综合接地，避免信号层上的信号通过电源层传播而产生干扰。
2.分层布局：将不同功能的电路分布在不同的层次上，如将高速信号布局在内层，将低速信号和电源布局在外层，从而避免高速信号对低速信号和电源的干扰。
3.天线与信号层隔离：在多层PCB设计中，为了控制电磁干扰，可以将天线和信号层相互隔离，避免天线上的信号干扰到其他信号层。
其次是布局设计。
正确的布局设计可以减少电磁干扰的产生和传播。
以下是一些布局设计技术：1.信号路径优化：合理规划信号的走向，避免信号线产生过长、过细、过密的情况，从而减少信号线之间的相互干扰。
2.分析信号的速度和频率：根据信号的速度和频率确定不同信号之间的距离，避免高速信号对低速信号的干扰。
3.地平面设计：地平面作为一个重要的参考平面，可以提供良好的接地。
设计时要避免地平面断开，减少地平面上的脱离、断续及过密现象。
最后是布线设计。
布线设计是电子产品的重要组成部分，合理的布线设计可以减少信号干扰，提高系统的EMC性能。
以下是一些布线设计技术：1.减少回路面积：合理布置信号和电源线路，减少回路面积，避免信号线路之间共面回路产生的电磁辐射。
2.尽量使用差分信号线：差分信号线与普通单端信号线相比，具有较强的抗干扰能力。
在布线时尽量采用差分信号线布线，减少干扰信号的传播。
3.信号线的走向：避免平行布置高速信号线，尽量使用交错布线的方式，减少电磁干扰。
总结起来，EMC的PCB设计技术主要包括分层设计、布局设计和布线设计。
其中，分层设计通过将信号和电源分布在不同层次上并进行合理综合接地来控制电磁干扰；布局设计通过优化信号路径和合理布置不同功能的电路来减少干扰的产生和传播；布线设计通过合理布置信号线路和采用差分信号线布线等手段来减少信号干扰。
pcb内电层分割原则
pcb内电层分割原则在PCB设计中，电层的分割是一个非常重要的环节。
合理地分割电层可以有效地减少电磁干扰、降低信号传输时的损耗，并提高电路板的抗噪声能力和阻抗匹配能力。
下面将介绍几个常用的电层分割原则。
1. 电源分割原则在设计电路板时，通常会有多个电源，如数字电源、模拟电源、高频电源等。
为了避免电源之间的相互干扰，可以通过将不同电源的电层分割开来实现。
例如，可以将数字电源的电层与模拟电源的电层分割开来，以减少数字信号对模拟电路的干扰。
2. 信号分割原则不同信号在传输过程中可能会相互干扰，导致信号失真或降低抗噪声能力。
为了解决这个问题，可以通过将不同信号的电层分割开来实现。
例如，可以将高频信号的电层与低频信号的电层分割开来，以减少高频信号对低频信号的干扰。
3. 地面分割原则地面层在PCB设计中起着重要的作用，它不仅为信号提供回流路径，还能起到屏蔽和干扰抑制的作用。
为了提高地面的效果，可以将地面层分割成多个区域。
例如，可以将模拟地和数字地分割开来，以减少数字信号对模拟信号的干扰。
4. 阻抗匹配原则在高速信号传输中，阻抗匹配是非常重要的。
电层分割可以用来实现阻抗匹配。
通过将信号层和地层分割开来，可以在信号层上布置信号线，而在地层上布置地引线，从而实现阻抗匹配。
5. 层间距离原则在PCB设计中，层间距离也是一个需要考虑的因素。
层间距离的大小将影响电磁干扰和信号传输的性能。
通常情况下，信号层和地层之间的距离应尽量保持一致，以减少信号的损耗和干扰。
总结起来，PCB内电层分割原则是为了提高电路板的性能和可靠性而制定的。
通过合理地分割电层，可以减少电磁干扰、降低信号传输时的损耗，并提高电路板的抗噪声能力和阻抗匹配能力。
在实际设计中，需要根据具体的电路需求和设计要求来确定电层的分割策略，并结合层间距离的考虑，以达到最佳的设计效果。
pcb四层板内电层划分注意事项
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PCB印制板分层问题分析
PCB印制板分层问题分析PCB印制板分层问题分析MLB是将3层以上的导电图形层与绝缘材料层交替地层压粘合在一起而成的印制板，其层间导电图形按设计要求互连。
它是现代电子装置中为适应电子产品向高速传输、多功能、大容量、低功耗、便携方向发展的必然产物。
与双面板相比，多层板主要有以下优点：1）装配密度高、体积小、重量轻；2）由于装配密度高，各组件（包括元器件）间的连续减少，因而提高了可靠性；3）可以增加布线层，从而加大了设计的灵活性；4）能构成具有一定阻抗的电路；5）可形成高速传输电路；6）可设置电路和磁路屏蔽层，以及金属芯散热层，可满足屏蔽、散热等特种功能的需要；7）安装简单，可靠性高，具有保密性。
多层板因其密度高、层数多，使加工制造难度较大，一旦出现故障，几乎没有返修余地。
因此预防和解决多层板生产过程中的质量故障，提高成品率，降低消耗，成为多层板生产的首要问题。
2.预浸渍材料（俗称半固化片或粘结片）失效预浸渍材料是由树脂和载体构成的一种片状材料。
其中的树脂是处于B－阶段，在温度和压力作用下，具有流动性并能迅速固化并完成粘结过程，与载体一起构成绝缘层。
半固化片具有以下特点：1）树脂含量均匀；2）挥发物质含量非常低；3）能控制树脂动态粘度；4）树脂流动性均匀适宜；5）符合规定的凝胶时间。
正因为半固化片具有以上特点，所以它对于存放环境具有特殊要求。
最好存放在10℃～20℃下的真空箱中。
在不具备真空箱的情况下，就存放在相对湿度小于50％的环境中。
这样，半固化片的有效期可达3个月～6个月。
半固化片作为一种重要的粘结剂，其质量的好坏将直接影响层压质量。
在多数情况下，多层板的分层都是由于半固化片的失效而造成的。
在这几项性能指标中，流动度的测量最为方便与快捷。
我们就以它为指标来判断半固化片的质量状况。
在半固化片刚进厂的两个月内，每月测试一次，当其流动度处于26％～36％时，就可以使用。
两个月后，就必须每半月测试一次，这样才能有效地监控半固化片的老化程度。
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出现吸潮及填胶不足的问题。
处理方案：建议客户在焊接前做烘烤处理；更改我公司叠层设计。
三、层压杂物
背景：线路板焊接3000块后，发现有1块板出现分层现象。 分析：放大镜观察分层中部位置有黑色物质，对此物质切片分析确认为铜屑。 此铜屑导致此位置结合不牢，以致在焊接过程中出现分层。
处理方案：报废补做；层压过程中，定时清理铆钉屑，减少存留。
六、手工焊接导致分层
一般焊接后IMC层厚度大于为4cm，返工一次也不会超过8um，而下图中的 IMC层厚度超过10um，说明此板存在多次返工或长时间焊接的问题。 IMC广义上说是指某些金属相互紧密接触之介面间，会产生一种原子迁移 互动的行为，组成一层类似合金的”化合物”。在焊接领域的狭义上是指铜
锡、金锡、镍锡及银锡之间的共化物，其中尤以铜锡间之良性Cu6Sn5(Eta
Phase)及恶性Cu3Sn(Epsilon Phase)最为常见，对焊锡性及焊点可靠度(即焊点强 度)两者影响最大。
此物质需放大 1000倍以上才 可以看清楚， 我公司目前没 有此类设备
七、拆工艺边后边缘爆板
八、其他问题导致分层
1、板角支撑孔装配爆板——装配孔位置在上螺丝焊接后出现分层，原因为螺 丝装配松紧度与焊接温度不匹配导致。 2、波峰焊后爆板——波峰焊锡炉中铜含量较高的情况下，会导致波峰焊温度 增加，以致在焊接时出现爆板。 3、超保质期或包装吸潮分层——生产板在超过保质期后，或检验后未做封闭 包装导致吸潮，在焊接时受热容易出现分层现象；此类板焊接前需重新烘烤， 以去除板内水分。 4、激光打码位置分层——激光打码后，其打码位置出现分层问题；激光打码 位置需设计铜块，如在基材上直接打码，则需更改设计叠层，保证激光不破 坏叠层之间的结合力。 5、设计问题导致分层——由于设计内层铜面不对称，在焊接时应力释放或受
存在规律性等因素，以利于后期的分析。
一、织纹显露
背景：某板波峰焊后出现大面积显露布纹的情况。 分析：内层铜厚为2OZ，但半固化片仅为单张受热后织纹显露。
处理方案：更改叠层设计，问题板报废补做。
二、盲孔分层
背景：线路板在经过一次回流焊接后有2块板出现分层起泡的现象。 分析：切片确认为盲孔位置分层，查看图纸确认此区域为盲孔集中区，容易
《QJ2940A-2001 航天用印制电路板组装件修复和改装技术要求》 3.2.3 修复总数： 对任何一块印制电路板组装件，修复（包括修复和粘结）的总数应限于六处， 一处修复是指一个元器件或一个连接器的修复，并包括在其一根引线或多根
引线或是多根引线上的操作。
任意25cm2面积内，设计焊接操作的修复应不超过三处； 任意25cm2面积内，设计粘结的修复应不超过二处； 3.4.2：返工的次数：任何一个焊点允许最多有三次返工， 3.5.3：每一个印制电路的焊盘，应以解焊操作不超过一次为限制条件（即 只允许更换一次元器件）。 （2）《QJ 3001-98航天电子电气产品焊接通用技术要求》 4.8.1：手工焊接温度应设定在260 ℃—300 ℃ ，焊接时间一般不大于3秒， 对热敏元器件、片状元器件不超过2秒
四、锡膏熔点和曲线调错问题
通常有铅焊料（Sn63/Pb37）的熔点在183℃，目前主流无铅焊料（SAC305） 则为217℃，为了焊接的需要无铅的温度曲线要比有铅的温度高出20 ℃—40 ℃， 且经历高温的时间较长。当装配有铅板调错无铅焊接曲线、不同无铅焊接曲线 间的交错混用问题发生，特别是调用曲线错误，如有铅板件使用无铅曲线进行
热不均，导致在焊接时出现分层。
九、总结
由以上分析可知，造成分层问题的原因有很多，本培训资料中未列举完全， 但可以从中知晓，造成原因中客户的设计、焊接、使用方法问题和我公司的 生产问题同样都会导致生产板分层。 由于此类分层需打切片破坏分析，在接收到此类客诉后，对于客户焊接的 基础信息需了解全面，如焊接流程、焊接条件、问题板出现位置是否固定、
装配，其峰温和装配时间相差甚大，这样板件爆板在所难免。
五、装配器件分布密集
当器件分布过度密集会造成在波峰焊中出现爆板现象。如下图器件分布极 不均匀，当板件先经过回流焊后再波峰焊，焊料从下边器件密集的插孔灌入， 当在冷却的速率偏低时，周围过度集中吸热使应力加大，造成器件间PCB出现 局部爆板。
六、手工焊接导致分层