随着PCB设计复杂度的逐步提高，对于信号完整性的分析除了反射，串扰以及EMI之外，稳定可靠的电源供应也成为设计者们重点研究的方向之一。尤其当开关器件数目不断增加，核心电压不断减小的时候，电源的波动往往会给系统带来致命的影响，于是人们提出了新的名词：电源完整性，简称PI(powerintegrity)。当今国际市场上，IC设计比较发达，但电源完整性设计还是一个薄弱的环节。因此本文提出了PCB板中电源完整性问题的产生，分析了影响电源完整性的因素并提出了解决PCB板中电源完整性问题的优化方法与经验设计，具有较强的理论分析与实际工程应用价值。二、电源噪声的起因及分析对于电源噪声的起因我们通过一个与非门电路图进行分析。图1中的电路图为一个三输入与非门的结构图，因为与非门属于数字器件，它是通过“1”和“0”电平的切换来工作的。随着IC技术的不断提高，数字器件的切换速度也越来越快，这就引进了更多的高频分量，同时回路中的电感在高频下就很容易引起电源波动。如在图1中，当与非门输入全为高电平时，电路中的三极管导通，电路瞬间短路，电源向电容充电，同时流入地线。此时由于电源线和地线上存在寄生电感，我们由公式V=LdI/dt可知，这将在电源线和地线上产生电压波动，如图2中所示的电平上升沿所引入的ΔI噪声。当与非门输入为低电平时，此时电容放电，将在地线上产生较大的ΔI噪声;而电源此时只有电路的瞬间短路所引起的电流突变，由于不存在向电容充电而使电流突变相对于上升沿来说要小。从对与非门的电路进行分析我们知道，造成电源不稳定的根源主要在于两个方面：一是器件高速开关状态下，瞬态的交变电流过大;

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。

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。

PCB制板热风整平前处理过程的好坏对热风整平的质量影响很大，该工序必须彻底清除焊盘上的油污，杂质及氧化层，为浸锡提供新鲜可焊的铜表面。现在较常采用的前处理工艺是机械式喷淋，首先是硫酸-双氧水微蚀刻，微蚀后浸酸，然后是水喷淋冲洗，热风吹干，喷助焊剂，立即热风整平。前处理不良造成的露铜现象是不分类型批次同时大量出现的，露铜点常常是分布整个板面，在边缘上更是严重。使用放大镜观察前处理后的线路板将发现焊盘上有明显残留的氧化点和污迹。出现类似情况应对微蚀溶液进行化学分析，检查第二道酸洗溶液，调整溶液的浓度更换由于时间使用过长污染严重的溶液，检查喷淋系统是否通畅。适当的延长处理时间也可提高处理效果，但需注意会出现的过腐蚀现象，返工的线路板经热风整平后处理线再在5%的盐酸溶液中处理一下，去除表面的氧化物。2.焊盘表面不洁，有残余的阻焊剂污染焊盘。目前大部份的厂家采用全板丝网印刷液态感光阻焊油墨，然后通过曝光、显影去除多余的阻焊剂，得到时间的阻焊图形。在该过程中，预烘过程控制不好，温度过高时间过长都会造成显影的困难。阻焊底片上是否有缺陷，显影液的成份及温度是否正确，显影时的速度即显影点是否正确，喷嘴是否堵塞及喷嘴的压力是否正常，水洗是否良好，其中任何一点情况都会给焊盘上留下残点。如由于底片的原因形成的露铜一般较有规律性，都在同一点上。该种情况使用放大镜可发现在露铜处有阻焊物质的残留痕迹，PCB设计一般在固化工序前应设立一岗位对图形及金属化孔内部进行检查，保证送到下一工序的印刷线路板的焊盘和金属化孔内清洁无阻焊油墨残留。3.助焊剂活性不够助焊剂的作用是改善铜表面的润湿性，保护层压板表面不过热，且为焊料涂层提供保护作用。如助焊剂活性不够，铜表面润湿性不好，焊料就不能完全覆盖焊盘，其露铜现象与前处理不佳类似，延长前处理时间可减轻露铜现象。现在的助焊剂几乎全为酸性助焊剂，内含有酸性添加剂，如酸性过高会产生咬铜现象严重，造成焊料中的铜含量高引起铅锡粗糙;酸性过低，则活性弱，会导致露铜。如铅锡槽中的铜含量大要及时除铜。工艺技术人员选择一个质量稳定可靠的助焊剂对热风整平有重要的影响，优良的助焊剂的是热风整平质量的保证。

专业FPC软板大量涉及蚀刻面的质量问题都集中在上板面被蚀刻的部分，而这些问题来自于蚀刻剂所产生的胶状板结物的影响。专业FPC软板加工厂对这一点的了解是十分重要的，因胶状板结物堆积在铜表面上。一方面会影响喷射力，另一方面会阻档了新鲜蚀刻液的补充，使蚀刻的速度被降低。正因胶状板结物的形成和堆积，使得基板上下面的图形的蚀刻程度不同，先进入的基板因堆积尚未形成，蚀刻速度较快， 故容易被彻底地蚀刻或造成过腐蚀，而后进入的基板因堆积已形成，而减慢了蚀刻的速度。蚀刻设备的维护维护蚀刻设备的最关键因素就是要保证喷嘴的高清洁度及无阻塞物，使喷嘴能畅顺地喷射。阻塞物或结渣会使喷射时产生压力作用，冲击板面。而喷嘴不清洁，则会造成蚀刻不均匀而使整块电路板报废。明显地，设备的维护就是更换破损件和磨损件，因喷嘴同样存在着磨损的问题，所以更换时应包括喷嘴。此外，更为关键的问题是要保持蚀刻机没有结渣，因很多时结渣堆积过多会对蚀刻液的化学平衡产生影响。同样地，如果蚀刻液出现化学不平衡，结渣的情况就会愈加严重。蚀刻液突然出现大量结渣时，通常是一个信号，表示溶液的平衡出现了问题，这时应使用较强的盐酸作适当的清洁或对溶液进行补加。