第Y章 溶液浓度计算方法在印制电路板制造技术，各种溶液占了很大的比重，对印制电路板的最终产品质量起到关键的作用。无论是选购或者自配都必须进行科学计算。正确的计算才能确保各种溶液的成分在工艺范围内，对确保产品质量起到重要的作用。根据印制电路板生产的特点，提供六种计算方法供同行选用。1.体积比例浓度计算：定义：是指溶质(或浓溶液)体积与溶剂体积之比值。举例：1：5硫酸溶液就是一体积浓硫酸与五体积水配制而成。2.克升浓度计算：定义：一升溶液里所含溶质的克数。举例：100克硫酸铜溶于水溶液10升，问一升浓度是多少?100/10=10克/升3.重量百分比浓度计算定义：用溶质的重量占全部溶液重理的百分比表示。

随着集成电路输出开关速度提高以及PCB板密度增加，信号完整性已经成为高速数字PCB设计必须关心的问题之一。元器件和PCB板的参数、元器件在PCB板上的布局、高速信号的布线等因素，都会引起信号完整性问题，导致系统工作不稳定，甚至完全不工作。如何在PCB板的设计过程中充分考虑到信号完整性的因素，并采取有效的控制措施，已经成为当今PCB设计业界中的一个热门课题。基于信号完整性计算机分析的高速数字PCB板设计方法能有效地实现PCB设计的信号完整性。1. 信号完整性问题概述信号完整性(SI)是指信号在电路中以正确的时序和电压作出响应的能力。如果电路中信号能够以要求的时序、持续时间和电压幅度到达IC，则该电路具有较好的信号完整性。反之，当信号不能正常响应时，就出现了信号完整性问题。从广义上讲，信号完整性问题主要表现为5个方面：延迟、反射、串扰、同步切换噪声(SSN)和电磁兼容性(EMI)。延迟是指信号在PCB板的导线上以有限的速度传输，信号从发送端发出到达接收端，其间存在一个传输延迟。信号的延迟会对系统的时序产生影响，在高速数字系统中，传输延迟主要取决于导线的长度和导线周围介质的介电常数。另外，当PCB板上导线(高速数字系统中称为传输线)的特征阻抗与负载阻抗不匹配时，信号到达接收端后有一部分能量将沿着传输线反射回去，使信号波形发生畸变，甚至出现信号的过冲和下冲。信号如果在传输线上来回反射，就会产生振铃和环绕振荡。

专业SMT焊接如果阻抗变化只发生一次，例如线宽从8mil变到6mil后，一直保持6mil宽度这种情况，要达到突变处信号反射噪声不超过电压摆幅的5%这一噪声预算要求，SMT焊接阻抗变化必须小于10%。这有时很难做到，以 FR4板材上微带线的情况为例，我们计算一下。如果线宽8mil，线条和参考平面之间的厚度为4mil，特性阻抗为46.5欧姆。线宽变化到6mil后特性阻抗变成54.2欧姆，阻抗变化率达到了20%。反射信号的幅度必然超标。至于对信号造成多大影响，还和信号上升时间和驱动端到反射点处信号的时延有关。但至少这是一个潜在的问题点。幸运的是这时可以通过阻抗匹配端接解决问题。如果阻抗变化发生两次，例如线宽从8mil变到6mil后，拉出2cm后又变回8mil。那么在2cm长6mil宽线条的两个端点处都会发生反射，一次是阻抗变大，发生正反射，接着阻抗变小，发生负反射。如果两次反射间隔时间足够短，两次反射就有可能相互抵消，从而减小影响。假设传输信号为1V，第Y次正反射有0.2V被反射，1.2V继续向前传输，第二次反射有 -0.2*1.2 = 0.24v被反射回。再假设6mil线长度极短，两次反射几乎同时发生，那么总的反射电压只有0.04V，小于5%这一噪声预算要求。因此，这种反射是否影响信号，有多大影响，和阻抗变化处的时延以及信号上升时间有关。研究及实验表明，只要阻抗变化处的时延小于信号上升时间的20%，反射信号就不会造成问题。如果信号上升时间为1ns，那么阻抗变化处的时延小于0.2ns对应1.2英寸，反射就不会产生问题。也就是说，对于本例情况，6mil宽走线的长度只要小于3cm就不会有问题。

解决EMI问题的办法很多，现代的EMI抑制方法包括：利用EMI抑制涂层、选用合适的EMI抑制零配件和EMI仿真设计等。本文从最基本的PCB布板出发，讨论PCB分层堆叠在控制EMI辐射中的作用和设计技巧。电源汇流排在IC的电源引脚附近合理地安置适当容量的电容，可使IC输出电压的跳变来得更快。然而，问题并非到此为止。由于电容呈有限频率响应的特性，这使得电容无法在全频带上生成干净地驱动IC输出所需要的谐波功率。除此之外，电源汇流排上形成的瞬态电压在去耦路径的电感两端会形成电压降，这些瞬态电压就是主要的共模EMI干扰源。我们应该怎么解决这些问题?就我们电路板上的IC而言，IC周围的电源层可以看成是优良的高频电容器，它可以收集为干净输出提供高频能量的分立电容器所泄漏的那部份能量。此外，优良的电源层的电感要小，从而电感所合成的瞬态信号也小，进而降低共模EMI。当然，电源层到IC电源引脚的连线必须尽可能短，因为数位信号的上升沿越来越快，最好是直接连到IC电源引脚所在的焊盘上，这要另外讨论。为了控制共模EMI，电源层要有助于去耦和具有足够低的电感，这个电源层必须是一个设计相当好的电源层的配对。有人可能会问，好到什么程度才算好?问题的答案取决于电源的分层、层间的材料以及工作频率(即IC上升时间的函数)。通常，电源分层的间距是6mil，夹层是FR4材料，则每平方英寸电源层的等效电容约为75pF。显然，层间距越小电容越大。

一个布局是否合理没有判断标准，可以采用一些相对简单的标准来判断布局的优劣。最常用的标准就是使飞线总长度尽可能短。一般来说，飞线总长度越短，意味着布线总长度也是越短(注意：这只是相对于大多数情况是正确的，并不是完全正确);走线越短，走线所占据的印制板面积也就越小，布通率越高。在走线尽可能短的同时，还必须考虑布线密度的问题。如何布局才能使飞线总长度最短并且保证布局密度不至于过高而不能实现是个很复杂的问题。因为，调整布局就是调整封装的放置位置，一个封装的焊盘往往和几个甚至几十个网络同时相关联，减小一个网络飞线长度可能会增长另一个网络的飞线长度。如何能够调整封装的位置到最佳点实在给不出太实用的标准，实际操作时，主要依靠设计者的经验观查屏幕显示的飞线是否简捷、有序和计算出的总长度是否最短。飞线是手工布局和布线的主要参考标准，手工调整布局时尽量使飞线走最短路径，手工布线时常常按照飞线指示的路径连接各个焊盘。Protel的飞线优化算法可以有效地解决飞线连接的最短路径问题。飞线的连接策略Protel提供了两种飞线连接方式供使用者选择：顺序飞线和最短树飞线。在布线参数设置中的飞线模式页可以设置飞线连接策略，应该选择最短树策略。动态飞线在有关飞线显示和控制一节中已经讲到： 执行显示网络飞线、显示封装飞线和显示全部飞线命令之一后飞线显示开关打开，执行隐含全部飞线命令后飞线显示开关关闭。

1、PTH造成的孔壁镀层空洞PTH造成的孔壁镀层空洞主要是点状的或环状的空洞，具体产生的原因如下：(1)沉铜缸铜含量、氢氧化钠与甲醛的浓度铜缸的溶液浓度是首先要考虑的。一般来说，铜含量、氢氧化钠与甲醛的浓度是成比例的，当其中的任何一种含量低于标准数值的10%时都会破坏化学反应的平衡，造成化学铜沉积不良，出现点状的空洞。所以优先考虑调整铜缸的各药水参数。(2)槽液的温度槽液的温度对溶液的活性也存在着重要的影响。在各溶液中一般都会有温度的要求，其中有些是要严格控制的。所以对槽液的温度也要随时关注。(3)活化液的控制二价锡离子偏低会造成胶体钯的分解，影响钯的吸附，但只要对活化液定时的进行添加补充，不会造成大的问题。活化液控制的重点是不能用空气搅拌，空气中的氧会氧化二价锡离子，同时也不能有水进入，会造成SnCl2的水解。(4)清洗的温度清洗的温度常常被人忽视，清洗的最佳温度是在20℃以上，若低于15℃就会影响清洗的效果。在冬季的时候，水温会变的很低，尤其是在北方。由于水洗的温度低，板子在清洗后的温度也会变的很低，在进入铜缸后板子的温度不能立刻升上来，会因为错过了铜沉积的黄金时间而影响沉积的效果。所以在环境温度较低的地方，也要注意清洗水的温度。(5)整孔剂的使用温度、浓度与时间药液的温度有着较严格的要求，过高的温度会造成整孔剂的分解，使整孔剂的浓度变低，影响整孔的效果，其明显的特征是在孔内的玻璃纤维布处出现点状空洞。只有药液的温度、浓度与时间妥善的配合，才能得到良好的整孔效果，同时又能节约成本。药液中不断累积的铜离子浓度，也必须严格控制。(6)还原剂的使用温度、浓度与时间还原的作用是去除去钻污后残留的锰酸钾和高锰酸钾，药液相关参数的失控都会影响其作用，其明显的特征是在孔内的树脂处出现点状空洞。(7)震荡器和摇摆