2026-08-03
硬件-PCB设计
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一、带状线:

走在内层(stripline/double stripline),埋在PCB内部的带状走线,如下图所示

蓝色部分是导体,绿色部分是PCB的绝缘电介质,stripline是嵌在两层导体之间的带状导线。

因为stripline是嵌在两层导体之间,所以它的电场分布都在两个包它的导体(平面)之间,不会辐射出去能量,也不会受到外部的辐射干扰。但是由于它的周围全是电介质(介电常数比1大),所以信号在stripline 中的传输速度比在microstrip line中慢!

二、微带线:

是走在表面层(microstrip),附在PCB表面的带状走线,如下图所示,蓝色部分是导体,绿色部分是PCB的绝缘电介质,上面的蓝色小块儿是microstrip line。

介质下方的参考接地层构成阻抗结构。电磁传播模式为准TEM模式,有效介电常数介于空气 (εᵣ ≈ 1) 和基板材料之间。特性阻抗取决于走线宽度、基板厚度和介电常数。

2026-08-03
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控制阻抗PCB通常使用微波传输带或带状线传输线路,以单端(未平衡)或差分(已平衡)配置的方式生产。

一:单端配置

以下为几种常见单端微波传输带和带状线传输带的配置:

注意以下各图中的信号迹线横截面通常为梯形,而宽度W是指最接近上表面的迹线宽度,W1 

是指最接近下表面的迹线宽度。

1.1表面微波传输带

最简单的配置表面(或曝置)微波传输带如下图所示。其中包括一条信号线,顶部和侧边都曝置于空气中,位于绝缘常数为Er的线路板的表面之上,以电源或接地层为参考。表面微波传输带可以通过蚀刻双面PCB材质来实施。

注意在表面微波传输带上,信号导线曝置于空气之中,因此有效的绝缘常数将介于空气绝缘常数和底板绝缘介质介电常数Er之间。这一点对于信号传播电压也有影响。传播电压随Er的增加而减少

(从空气中的光速开始减少),因此表面微波传输带提供了最高的传播电压。但相应于此的是,表面微波传输带的辐射要比嵌入配置类型的高。

2026-08-03
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 什么是HDI

HDI板,High Density Interconnector的缩写,即高密度互连板,是硬性电路板中的一个细分板种,相对于普通的通孔多层板铜层互连是通过通孔连接,

HDI的特征就是内部不同层的铜层之间通过微盲孔/埋盲孔互连,可以说钻有微盲孔/埋盲孔的PCB板即为HDI。HDI板的阶数由增层次数、激光钻孔次数及盲埋孔结构决定,一阶、二阶、三阶及以上分别对应不同复杂度和应用场景。

HDI板阶数的基本定义

HDI(High Density Interconnector,高密度互连)板的阶数主要通过以下几个指标来划分:增层次数、激光钻孔次数、盲孔/埋孔的层间连接方式。阶数越高,板的结构越复杂,制造难度和成本也越高)。

  • 盲孔阶数:由孔穿透的介质层数量决定,电路板的阶数由板内最大盲埋孔阶数决定。
  • 层结构表示法:常用“X+N+X”表示法,其中X为两侧增层次数,N为中间芯板层数。例如:
    • 一阶:1+N+1
    • 二阶:2+N+2
    • 三阶及以上:3+N+3
2026-08-03
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一、行业背景:电子设备高功率化推动板材升级

随着 5G 通信、人工智能(AI)、新能源汽车以及智能物联网设备的快速发展,电子元器件的集成度和功率密度不断提升。PCB 作为电子元器件的载体和电气连接的桥梁,其工作环境日益严苛。在高温、高湿、高频以及大功率工作的条件下,传统的普通 FR4 板材往往难以满足可靠性要求。

为了解决这一痛点,高 TG(High Glass Transition Temperature)板材应运而生,并逐渐成为高端 PCB 制造的主流选择。对于电子研发工程师和采购人员而言,深入理解高 TGPCB 的性能特点,对于提升产品寿命和保障系统稳定性至关重要。

二、什么是 PCB 高 TG?

在 PCB 行业中,“TG” 是 Glass Transition Temperature(玻璃化转变温度)的缩写。它是指高分子聚合物(如覆铜板中的环氧树脂)从坚硬的 “玻璃态” 转变为柔软的 “橡胶态” 时所对应的温度。

玻璃态:在低温下,树脂分子链被 “冻结”,材料表现为坚硬的固体。

高弹态(橡胶态):当温度升高到 TG 点以上,树脂分子链开始运动,材料变软,机械强度急剧下降,热膨胀系数(CTE)显著增加。

高 TGPCB 的定义:

通常将 TG 值大于 170°C 的覆铜板称为高 TG 板材。普通 TG 板材的 TG 值通常在 130°C-140°C 之间,而中高 TG 板材一般在 150°C-160°C,超高 TG 板材甚至可以达到 180°C 以上。使用高 TG 树脂体系制造的 PCB,在更高温度下仍能保持优良的物理性能和电气性能。

2026-08-03
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十三、Conductor Properties 导体属性

计算导体中电流与温升的关系,以及其他各项参数。

  • Solve For 求解目标:

  • Amperage 电流强度: 将求解电流强度设为优先,此时导体宽度为输入项。

  • Conductor Width 导体宽度: 将求解导体宽度设为优先,此时电流强度为输项。此选项仅在 IPC-2152 (无修正因子) 和 IPC-2221 选项中启用。请参阅“程序选项”以更改设置。

  • Conductor Layer 导体层: 选择内部导体或外部导体。

  • Plane Present 是否存在平面: 选择您的设计中是否存在平面。铜平面有助于将热量从导体中散发出去。

  • Plane Thickness 平面厚度: 从两种预设的平面厚度中选择一种。该工具无法精确计算厚度超过 2oz 的平面。

  • Distance to Plane 到平面的距离: 如果“是否存在平面”设置为“是”,此选项将变为可用。输入导体与平面之间的距离。

  • Parallel Conductors 平行导体: 在尝试确定平行导体对电流与温升的影响时选择此项。

  • Parallel Conductor Count 平行导体数量: 如果“平行导体”设置为“是”,此选项将变为可用。输入要考虑的平行导体数量。

  • Conductor Width 导体宽度: 输入导体的宽度。

  • Conductor Length 导体长度: 输入导体的长度。

  • PCB Thickness PCB 厚度: 输入 PCB 的总厚度。PCB 的厚度在电流与温升关系中扮演重要角色,因为基板起到了散热器的作用。

  • Frequency 频率: 输入信号通过导体的频率 (如果有的话)。该字段仅用于计算趋肤深度,对电流与温升没有影响。

  • Load Current 负载电流: 输入流过导体的负载电流。注意: 这与基于温升计算出的“导体电流”是不同的。输入负载电流可以让工具根据输入值计算电压降和导体温度。

  • Conductor DC Resistance 导体直流电阻: 这是根据导体宽度和长度计算出的直流电阻。

  • Total Cross Section 总横截面积: 这是导体的横截面积。该面积会随着蚀刻因子的变化而改变,并用于确定导体电流。

  • Temp Rise 温升: 设置电流流过导体时允许的最大温升。

  • Ambient Temp 环境温度: 设置 PCB 的环境温度,该温度将与温升相加,以确定电流流过导体后的总温度。

  • Conductor Current 导体电流: 这是指能使导体温度在环境温度基础上,上升到设定温度的计算电流值。这并非导体烧毁前能承受的最大电流。在上面的例子中,4.381A 的电流会使一个 50mil 宽的导体温度比环境温度高出 20°C。

如果所选的环境温度与温升之和大于所选材料的 Tg 值,将会出现警告,提示已超过最大材料温度。

  • Distance to Plane 到平面的距离: 如果“是否存在平面”设置为“是”,此选项将变为可用。输入导体和平面之间的距离。

  • Power Dissipation 功耗: 这是指导体基于直流电阻和电压降所消耗的功率。

  • Power Dissipation in dBm 功耗 (dBm): 这是指导体基于直流电阻和电压降所消耗的功率,以分贝毫瓦 (dBm) 表示。

  • Voltage Drop 电压降: 这是根据推导出的电流值和直流电阻计算出的导体两端的电压降。

  • Loaded Voltage Drop 负载电压降: 这是根据输入的负载电流值和推导出的直流电阻计算出的导体两端的负载电压降。

  • Skin Depth 趋肤深度: 趋肤深度是衡量电导在导体中基于频率发生范围的量度。

  • Skin Depth Percentage 趋肤深度百分比: 这是趋肤深度在导体中所占的百分比。