PCB(印制电路板)布线在高速电路中具有关键作用。虽然这里主要针对与高速运算放大器有关的电路，但是这里所讨论的问题和方法对用于大多数其它
高速模拟电路的布线是普遍适用的。当运算放大器工作在很高的射频(RF)频段时，电路的性能很大程度上取决于PCB布线。“图纸”上看起来很好的高性能
电路设计，如果由于布线时粗心马虎受到影响，最后只能得到普通的性能。在整个布线过程中预先考虑并注意重要 的细节会有助于确保预期的电路性能。
　　

尽管优良的原理图不能保证好的布线，但是好的布线开始于优良的原理图。在绘制原理图时要深思熟虑，并且必须考虑整个电路的信号流向。如果在原理图中从左到右具有正常稳定的信号流，那么在PCB上也应具有同样好的信号流。在原理图上尽可能多给出有用的信息。
　　

除了普通的参考标识符、功耗和误差容限外，原理图中还应该给出哪些信息呢？下面给出一些建议，可以将普通的原理图变成一流的原理图。加入波
形、有关外壳的机械信息、印制线长度、空白区；标明哪些元件需要置于PCB上面；给出调整信息、元件取值范围、散热信息、控制阻抗印制线、注释、电路动作描述……

如果不是你自己设计布线，一定要留出充裕的时间仔细检查布线人的设计。在这点上很小的预防抵得上一百倍的补救。不要指望布线的人能理解你的想法。在布线设计过程的初期你的意见和指导是最重要的。你能提供的信息越多，并且整个布线过程中你介入的越多，结果得到的PCB就会越好。给布线设计工程师设置一个暂定的完成点——按照你想要的布线进展报告快速检查。这种“闭合环路”方法可以防止布线误入歧途，从而将返工的可能性降至最低。
　　

需要给布线工程师的指示包括：电路功能的简短描述，标明输入和输出位置的PCB略图，PCB层叠信息（例如，板子有多厚，有多少层，各信号层和接地平面的详细信息——功耗、地线、 模拟信号、数字信号和RF信号）；各层需要那些信号；要求重要元件的放置位置;旁路元件的确切位置；哪些印制线很重要；哪些线路需要控制阻抗印制线；哪些线路需要匹配长度；元件的尺寸；哪些印制线需要彼此远离(或靠近)；哪些线路需要彼此远离(或靠近)；哪些元器件需要彼此远离（或靠近）；哪些元器件要放在PCB的上面，哪些放在下面。　　

正像在PCB中，位置决定一切。将一个电路放在PCB上的什么位置，将其具体的电路元件安装在什么位置，以及其相邻的其它电路是什么，这一切都非常重要。
　　

通常，输入、输出和电源的位置是预先确定好的，但是它们之间的电路就需要“发挥各自的创造性”了。这就是为什么注意布线细节将产生巨大回报的
原因。从关键元 件的位置入手，根据具体电路和整个PCB来考虑。从一开始就规定关键元件的位置以及信号的路径有助于确保设计达到预期的工作目标。

在放大器的电源端旁路电源以便降低噪声是PCB设计过程中一个很重要的方面——包括对高速运算放大器还是其它的高速电路。旁路高速运算放大器有两种常用的配置方法。
　　

这种方法在大多数情况下都是最有效的，采用多个并联电容器将运算放大器的电源引脚直接接地。一般说来两个并联电容就足够了——但是增加并联电容器可能给某些电路带来益处。
　　

并联不同的电容值的电容器有助于确保电源引脚在很宽的频带上只能看到很低的交流(AC)阻抗。这对于在运算放大器电源抑制比(PSR)衰减频率处尤其
重要。 该电容器有助于补偿放大器降低的PSR。在许多十倍频程范围内保持低阻抗的接地通路将有助于确保有害的噪声不能进入运算放大器。图示出了采用多个并联电容器的优点。在低频段，大的电容器提供低阻抗的接地通路。但是一旦频率达到了它们自身的谐振频率，电容器的容性就会减弱，并且逐渐呈
现出感性。这就是为什么采用多个电容器是很重要的原因：当一个电容器的频率响应开始下降时，另一个电容器的频率响应开始其作用，所以能在许多十倍频程范围内保持很低的AC阻抗。
　　
对于次大电容值的电容器应该重复这个过程。最好从0.01 μF最小电容值开始放置，并且靠近放置一个2.2 μF(或大一点儿)的具有低等效串联电阻(ESR)的
电解电容器。采用0508外壳尺寸的0.01μF电容器具有很低的串联电感和优良的高频性能。
　　

另外一种配置方法采用一个或多个旁路电容跨接在运算放大器的正电源端和负电源端之间。当在电路中配置四个电容器很困难的情况下通常采用这种方法。它的缺点是电容器的外壳尺寸可能增大，因为电容器两端的电压是单电源旁路方法中电压值的两倍。增大电压就需要提高器件的额定击穿电压，也就是要增大外壳尺寸。但是，这种方法可以改进PSR和失真性能。
　　

因为每种电路和布线都是不同的，所以电容器的配置、数量和电容值都要根据实际电路的要求而定。
所谓寄生效应就是那些溜进你的PCB并在电路中大施破坏、头痛令人、原因不明的小故障(按照字面意思)。它们就是渗入高速电路中隐藏的寄生电容和寄生电感。 其中包括由封装引脚和印制线过长形成的寄生电感;焊盘到地、焊盘到电源平面和焊盘到印制线之间形成的寄生电容;通孔之间的相互影响，以及许多其它可能的寄 生效应。示出了一个典型的同相运算放大器原理图。但是，如果考虑寄生效应的话，同样的电路可能会变成那样。
　
在高速电路中，很小的值就会影响电路的性能。有时候几十个皮法(pF)的电容就足够了。相关实例：如果在反相输入端仅有1pF的附加寄生电容，它在频率域可以引起差不多2 dB的尖脉冲。如果寄生电容足够大的话，它会引起电路的不稳定和振荡。

1.为什么要用陶瓷电路基板

普通PCB通常是由铜箔和基板粘合而成，而基板材质大多数为玻璃纤维（FR-4），酚醛树脂（FR-3）等材质，粘合剂通常是酚醛、环氧等。在PCB加工过程中由于热应力、化学因素、生产工艺不当等原因，或者是在设计过程中由于两面铺铜不对称，很容易导致PCB板发生不同程度的翘曲。而另一种PCB基板——陶瓷基板，由于散热性能、载流能力、绝缘性、热膨胀系数等，都要大大优于普通的玻璃纤维PCB板材，从而被广泛应用于大功率电力电子模块、航空航天、军工电子等产品上。

2.陶瓷基板的主要材质

• 氧化铝（Al2O3）

氧化铝是陶瓷基板中最常用的基板材料，因为在机械、热、电性能上相对于大多数其他氧化物陶瓷，强度及化学稳定性高，且原料来源丰富，适用于各种各样的技术制造以及不同的形状。 按含氧化铝(Al2O3)的百分数不同可分为：75瓷、96瓷、99.5瓷。氧化铝含有量不同，其电学性质几乎不受影响，但是其机械性能及热导率变化很大。纯度低的基板中玻璃相较多，表面粗糙度大。纯度越高的基板，越光洁、致密、介质损耗越低，但是价格也越高。

• 氧化铍（BeO）

具有比金属铝还高的热导率，应用于需要高热导的场合，温度超过300℃后迅速降低，但是由于其毒性限制了自身的发展。

• 氮化铝（AlN）

氮化铝陶瓷是以氮化铝粉体为主晶相的陶瓷。相比于氧化铝陶瓷基板，绝缘电阻、绝缘耐压更高，介电常数更低。其热导率是Al2O3的7~10倍，热膨胀系数（CTE）与硅片近似匹配，这对于大功率半导体芯片至关重要。在生产工艺上，AlN热导率受到残留氧杂质含量的影响很大，降低含氧量，可明显提高热导率。目前工艺生产水平的热导率达到170W/(m·K)以上已不成问题。

综合以上原因，可以知道，氧化铝陶瓷由于比较优越的综合性能，在微电子、功率电子、混合微电子、功率模块等领域还是处于主导地位的。

对比了市面上相同尺寸（100mm×100mm×1mm）、不同材料的陶瓷基板价格：96%氧化铝9.5元，99%氧化铝18元，氮化铝150元，氧化铍650元，可以看出来不同的基板价格差距也比较大。

3.陶瓷PCB的优点和缺点

优点

• 载流量大，100A电流连续通过1mm0.3mm厚铜体，温升约17℃；100A电流连续通过2mm0.3mm厚铜体，温升仅5℃左右；
• 更好的散热性能，低热膨胀系数，形状稳定，不易变形翘曲。
• 绝缘性好，耐压高，保障人身安全和设备。
• 结合力强，采用键合技术，铜箔不会脱落。
• 可靠性高，在温度高、湿度大的环境下性能稳定

缺点

• 易碎，这是最主要的一个缺点，这也就导致只能制作小面积的电路板。
• 价格贵， 电子产品的要求规则越来越多，陶瓷电路板还是用在一些比较高端的产品上面，低端的产品根本不会使用到。

PCB是以铜箔基板做为原料而制造的电器或电子的重要机构组件, 故从事pcb之上下游业者必须对基板有所了解: 有那些种类的基板, 它们是如何制造出来的, 使用于何种产品, 它们各有那些优劣点, 如此才能选择适当的基板。简单列出不同基板的适用场合。 基板工业是一种材料的基础工业,是由介电层，及高纯度的导体二者所构成的复合材料， 其所牵涉的理论及实务不输于PCB电路板本身的制作. 以下即针对这二个主要组成做深入浅出的介绍：

目前已使用于PCB电路板之树脂类别很多, 如酚醛树脂，环氧树脂，聚亚醯胺树脂，聚四氟乙烯，B一三氮树脂等皆为热固型的树脂。

纸质基板代字的第一个"X" 是表示机械性用途, 第二个"X" 是表示可用电性用途. 第三个"X" 是表示可用有无线电波及高湿度的场所. "P" 表示需要加热才能冲板子( Punchable ), 否则材料会破裂, "C" 表示可以冷冲加工( cold punchable ),"FR" 表示树脂中加有不易着火的物质使基板有难燃( Flame Retardent) 或抗燃(Flame resistance) 性. 纸质板中最畅销的是XXXPC及FR-2．前者在温度 25 ℃ 以上, 厚度在 .062in 以下就可以冲制成型很方便 , 后者的组合与前完全相同 , 只是在树脂中加有三氧化 。二锑增加其难燃性 . 以下介绍几个较常使用纸质基板及其特殊用途 :

A 常使用纸质基板

a. XPC Grade: 通常应用在低电压、低电流不会引起火源的消费性电子产品, 如玩具、手提收音机、电话机、计算器、遥控器及钟表等等.UL94对XPC Grade 要求只须达到HB难燃等级即可.

b. FR-1 Grade: 电气性、难燃性优于XPC Grade,广泛使用于电流及电压比XPC Grade稍高的电器用品, 如彩色电视机、监视器、 VTR、家庭音响、洗衣机及吸尘器等等.UL94 要求FR-1难燃性有V-0、V-1 与V-2 不同等级, 不过由于三种等级板材价位差异不大,而且考虑安全起见, 目前电器界几乎全采用V-0 级板材.

c. FR-2 Grade: 在与FR-1比较下, 除电气性能要求稍高外, 其它物性并没有特别之处, 近年来在纸质基板业者努力研究改进FR-1 技术,FR-1 与FR-2的性质界线已渐模煳,FR-2 等级板材在不久将来可能会在偏高价格因素下被FR-1 所取代 .

B. 其它特殊用途 :

a. 铜镀通孔用纸质基板 主要目的是计划取代部份物性要求并不高的 FR-4 板材, 以便降低 PCB的成 本.

b. 银贯孔用纸质基板时下最流行取代部份物性要求并不很高的FR-4 作通孔板材, 就是银贯孔用纸质基板两面线路的导通, 可直接借由印刷方式将银胶(Silver Paste) 涂布于孔壁上, 经由高温硬化, 即成为导通体, 不像一般FR-4 板材的铜镀通孔, 需经由活化、化学铜、电镀铜、锡铅等繁杂手续 .

b-1 基板材质

(1) 尺寸安定性: 除要留意X、Y轴( 纤维方向与横方向) 外, 更要注意Z 轴(板材厚度方向), 因热胀冷缩及加热减量因素容易造成银胶导体的断裂.

(2) 电气与吸水性: 许多绝缘体在吸湿状态下, 降低了绝缘性, 以致提供金属在电位差趋动力下发生移行的现象,FR-4 在尺寸安性、电气性与吸水性方面都比FR-1及XPC 佳, 所以生产银贯孔时, 要选用特制FR-1及XPC的纸质基板. 板材. b.-2 导体材质

(1) 导体材质银及碳墨贯孔印刷电路的导电方式是利用银及石墨微粒镶嵌在聚合体内, 藉由微粒的接触来导电, 而铜镀通孔印刷电路板, 则是借由铜本身是连贯的结晶体而产生非常顺畅的导电性.

( 2) 延展性: 铜镀通孔上的铜是一种连续性的结晶体, 有非常良好的延展性, 不会像银、 碳墨胶在热胀冷缩时, 容易发生界面的分离而降低导电度 .

( 3) 移行性: 银、铜都是金属材质, 容易发性氧化、还原作用造成锈化及移行现象, 因电位差的不同, 银比铜在电位差趋动力下容易发生银迁移(Silver Migration ).

c. 碳墨贯孔(Carbon Through Hole) 用纸质基板. 碳墨胶油墨中的石墨不具有像银的移行特性, 石墨所担当的角色仅仅是作简单的讯号传递者, 所以PCB业界对积层板除了碳墨胶与基材的密着性、翘曲度外, 并没有特别要求. 石墨因有良好的耐磨性, 所以Carbon Paste 最早期是被应用来取代Key Pad及金手指上的镀金, 而后延伸到扮演跳线功能. 碳墨贯孔pcb电路板的负载电流通常设计的很低 , 所以业界大都采用 XPC 等级, 至于厚度方面 , 在考虑 轻、薄、短、小与印刷贯孔性因素下 , 常通选用 0.8 、1.0 或 1.2mm厚板材 .

d. 室温冲孔用纸质基板其特征是纸质基板表面温度约40℃以下, 即可作Pitch 为1.78mm的IC 密集孔的冲模, 孔间不会发生裂痕, 并且以减低冲模时纸质基板冷却所造成线路精准度的偏差, 该类纸质基板非常适用于细线路及大面积的印刷电路板.

e. 抗漏电压(Anti-Track) 用纸质基板人类的生活越趋精致, 对物品的要求且也就越讲就短小轻薄, 当印刷电路板的线路设计越密集, 线距也就越小, 且在高功能性的要求下, 电流负载变大了, 那么线路间就容易因发生电弧破坏基材的绝缘性而造成漏电, 纸质基板业界为解决该类问题, 有供应采用特殊背胶的铜箔所制成的抗漏电压用纸质基板