pcb設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)印刷電路板printedcircui-wenkub
2023-07-13 11:40:46 本頁面
【正文】 終構(gòu)圖通常稱為工作底片（Artwork）。紅色和藍(lán)色的線條，分別代表PCB的零件層與焊接層。如果電路設(shè)計(jì)有問題，在實(shí)地導(dǎo)出線路前，還可以重新安排零件的位置。下面是總線在PCB上布線的樣子。這比起實(shí)際做出一塊樣本PCB，然后用手動(dòng)測(cè)量要來的有效率多了。所有系統(tǒng)中的PCB都必須要描出來，現(xiàn)今大多采用CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，Computer Aided Design）的方式。 決定使用封裝方法，和各PCB的大小 當(dāng)各PCB使用的技術(shù)和電路數(shù)量都決定好了，接下來就是決定板子的大小了。方塊間的關(guān)系也必須要標(biāo)示出來。不過如果考慮到目前的組裝都是全自動(dòng)的話，這個(gè)問題只會(huì)出現(xiàn)在修復(fù)零件的時(shí)候吧。和使用THT零件的PCB比起來，使用SMT技術(shù)的PCB板上零件要密集很多。 表面黏貼式封裝技術(shù)（Surface Mounted Technology） 使用表面黏貼式封裝（Surface Mounted Technology，SMT）的零件，接腳是焊在與零件同一面。這種零件會(huì)需要占用大量的空間，并且要為每只接腳鉆一個(gè)洞。 在多層板PCB中，整層都直接連接上地線與電源。不過在多層板當(dāng)中，如果您只想連接其中一些線路，那么導(dǎo)孔可能會(huì)浪費(fèi)一些其它層的線路空間。大部分的主機(jī)板都是4到8層的結(jié)構(gòu)，不過技術(shù)上可以做到近100層的PCB板。因?yàn)殡p面板的面積比單面板大了一倍，而且因?yàn)椴季€可以互相交錯(cuò)（可以繞到另一面），它更適合用在比單面板更復(fù)雜的電路上。 雙面板（DoubleSided Boards） 這種電路板的兩面都有布線。絲網(wǎng)印刷面也被稱作圖標(biāo)面（legend）。 PCB上的綠色或是棕色，是阻焊漆（solder mask）的顏色。 如果要將兩塊PCB相互連結(jié)，一般我們都會(huì)用到俗稱「金手指」的邊接頭（edge connector）。 如果PCB上頭有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或裝回去，那么該零件安裝時(shí)會(huì)用到插座（Socket）。為了將零件固定在PCB上面，我們將它們的接腳直接焊在布線上。裸板（上頭沒有零件）也常被稱為「印刷線路板Printed Wiring Board（PWB）」。如果在某樣設(shè)備中有電子零件，那么它們也都是鑲在大小各異的PCB上。除了固定各種小零件外，PCB的主要功能是提供上頭各項(xiàng)零件的相互電氣連接。 板子本身的基板是由絕緣隔熱、并不易彎曲的材質(zhì)所制作成。在最基本的PCB（單面板）上，零件都集中在其中一面，導(dǎo)線則都集中在另一面。由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆裝。金手指上包含了許多裸露的銅墊，這些銅墊事實(shí)上也是PCB布線的一部份。這層是絕緣的防護(hù)層，可以保護(hù)銅線，也可以防止零件被焊到不正確的地方。 單面板（SingleSided Boards） 我們剛剛提到過，在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，導(dǎo)線則集中在另一面上。不過要用上兩面的導(dǎo)線，必須要在兩面間有適當(dāng)?shù)碾娐愤B接才行。 多層板（MultiLayer Boards） 為了增加可以布線的面積，多層板用上了更多單或雙面的布線板。大型的超級(jí)計(jì)算機(jī)大多使用相當(dāng)多層的主機(jī)板，不過因?yàn)檫@類計(jì)算機(jī)已經(jīng)可以用許多普通計(jì)算機(jī)的集群代替，超多層板已經(jīng)漸漸不被使用了。埋孔（Buried vias）和盲孔（Blind vias）技術(shù)可以避免這個(gè)問題，因?yàn)樗鼈冎淮┩钙渲袔讓?。所以我們將各層分類為信?hào)層（Signal），電源層（Power）或是地線層（Ground）。所以它們的接腳其實(shí)占掉兩面的空間，而且焊點(diǎn)也比較大。這種技術(shù)不用為每個(gè)接腳的焊接，而都在PCB上鉆洞。SMT封裝零件也比THT的要便宜。 設(shè)計(jì)流程 在PCB的設(shè)計(jì)中，其實(shí)在正式布線前，還要經(jīng)過很漫長(zhǎng)的步驟，以下就是主要設(shè)計(jì)的流程： 系統(tǒng)規(guī)格 首先要先規(guī)劃出該電子設(shè)備的各項(xiàng)系統(tǒng)規(guī)格。 將系統(tǒng)分割幾個(gè)PCB 將系統(tǒng)分割數(shù)個(gè)PCB的話，不僅在尺寸上可以縮小，也可以讓系統(tǒng)具有升級(jí)與交換零件的能力。如果設(shè)計(jì)的過大，那么封裝技術(shù)就要改變，或是重新作分割的動(dòng)作。下面就是使用CircuitMakerTM設(shè)計(jì)的范例。 將零件放上PCB 零件放置的方式，是根據(jù)它們之間如何相連來決定的。為了讓各零件都能夠擁有完美的配線，放置的位置是很重要的。 導(dǎo)出PCB上線路 在概圖中的連接，現(xiàn)在將會(huì)實(shí)地作成布線的樣子。白色的文字與四方形代表的是網(wǎng)版印刷面的各項(xiàng)標(biāo)示。 每一次的設(shè)計(jì)，都必須要符合一套規(guī)定，像是線路間的最小保留空隙，最小線路寬度，和其它類似的實(shí)際限制等。如果需要超過2層的構(gòu)造的話，那么通常會(huì)使用到電源層以及地線層，來避免信號(hào)層上的傳送信號(hào)受到影響，并且可以當(dāng)作信號(hào)層的防護(hù)罩。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格有好幾種，不過最常用的是Gerber files規(guī)格。這項(xiàng)規(guī)定可以確保該電器與附近其它電器的正常運(yùn)作。電源和地線層可以防止信號(hào)層受干擾，金屬盒的效用也差不多。如果兩者之間的的電流差距過大，那么一定要拉長(zhǎng)兩者間的距離。 制造流程 PCB的制造過程由玻璃環(huán)氧樹脂（Glass Epoxy）或類似材質(zhì)制成的「基板」開始影像（成形／導(dǎo)線制作） 制作的第一步是建立出零件間聯(lián)機(jī)的布線。 如果制作的是雙面板，那么PCB的基板兩面都會(huì)鋪上銅箔，如果制作的是多層板，接下來的步驟則會(huì)將這些板子黏在一起。它也可以用液態(tài)的方式噴在上頭，不過干膜式提供比較高的分辨率，也可以制作出比較細(xì)的導(dǎo)線。 在光阻劑顯影之后，要蝕刻的其它的裸銅部份。這稱作脫膜（Stripping）程序。在孔璧內(nèi)部作金屬處理后，可以讓內(nèi)部的各層線路能夠彼此連接。 多層PCB壓合 各單片層必須要壓合才能制造出多層板。 處理阻焊層、網(wǎng)版印刷面和金手指部份電鍍 接下來將阻焊漆覆蓋在最外層的布線上，這樣一來布線就不會(huì)接觸到電鍍部份外了。光學(xué)方式采用掃描以找出各層的缺陷，電子測(cè)試則通常用飛針探測(cè)儀（FlyingProbe）來檢查所有連接。 THT零件通常都用叫做波峰焊接（Wave Soldering）的方式來焊接。在加熱PCB后，這次則移到融化的焊料上，在和底部接觸后焊接就完成了。板子越小成本就越低。 另一方面，如果板子上的零件很密集，那么布線也必須更細(xì)，使用的設(shè)備也相對(duì)的要更高階。 鉆孔需要時(shí)間，所以導(dǎo)孔越少越好。如果板子上有不同類型接腳的零件，那么因?yàn)闄C(jī)器不能使用同一個(gè)鉆頭鉆所有的洞，相對(duì)的比較耗時(shí)間，也代表制造成本相對(duì)提升。了解PCB的制造過程是很有用的，因?yàn)楫?dāng)我們?cè)诒容^主機(jī)板時(shí)，相同效能的板子成本可能不同，穩(wěn)定性也各異，這也讓我們得以比較各廠商的能力。⑴可高密度化。⑶可設(shè)計(jì)性。⑸可測(cè)試性。同時(shí)，PCB和各種元件組裝的部件還可組裝形成更大的部件、系統(tǒng)，直至整機(jī)。當(dāng)然，還可以舉例說得更多些。這就是說可以采用不同的生產(chǎn)工藝流程與工藝技
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