PCB設(shè)計(jì)必看的基礎(chǔ)知識(shí)

PCB設(shè)計(jì)必看的基礎(chǔ)知識(shí)PCB設(shè)計(jì)必看的基礎(chǔ)知識(shí)作為在PCB行業(yè)領(lǐng)域的人士來(lái)說(shuō)，PCB抄板，PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)必須得牢固掌握，以下就是PCB設(shè)計(jì)的一些基礎(chǔ)知識(shí)希望對(duì)PCB設(shè)計(jì)的人士能有所幫助。PCB（Printedcircuit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PCB設(shè)計(jì)長(zhǎng)得就像這樣。裸板（上頭沒(méi)有零件）也常被稱為「印刷線路板PrintedWiring」。板子本pattern）或稱布線，并用來(lái)提供PCB上零件的電路連接。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。在最基本的PCB（單面板）的正反面分別被稱為零件面Side）與焊接面（SolderSide）。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）。由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆裝。下面看到的是ZIF（ZeroInsertionForce，零撥插力式）插座，它可以讓零件（這里指的是CPU）可以輕松插進(jìn)插座，也可以拆下來(lái)。插座旁的固定桿，可以在您插進(jìn)零件后將其固定。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（edgeconnector）。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。通常PCBPCB上合適的插槽上（一般叫做擴(kuò)充槽Slot）機(jī)板連接的。PCB上的綠色或是棕色，是阻焊漆mask）的顏色。這層是絕緣的防screen）。通常在這上面會(huì)印上文字與符號(hào)（大多是白色的），以標(biāo)示出各零件在板子上的位置。絲網(wǎng)印刷面也被稱作圖標(biāo)面。單面板（Single-SidedBoards）我們剛剛提到過(guò)，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。因?yàn)閷?dǎo)線只出現(xiàn)在其中一面，所以我們就稱這種PCB叫作單面板（Single-sided）。因?yàn)閱蚊姘逶谠O(shè)計(jì)線路上有許多嚴(yán)格的限制（因?yàn)橹挥幸幻?，布線間不能交叉而必須繞獨(dú)自的路徑），所以只有早期的電路才使用這類的板子。（Double-Sided。導(dǎo)孔是PCB上，充滿或涂上金屬的小洞，它可以與兩面的導(dǎo)線相連接。因?yàn)殡p面板的面積比單面（可以繞到另一面）復(fù)雜的電路上。（Multi-LayerBoards）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。多層板使用數(shù)片雙面板，并在每層板間放進(jìn)一層絕緣層后黏牢（壓合）48層的結(jié)構(gòu)，不過(guò)技術(shù)上可以做到近100PCB板。大型的超級(jí)計(jì)算機(jī)超多層板已經(jīng)漸漸不被使用了。因?yàn)镻CB數(shù)目，不過(guò)如果您仔細(xì)觀察主機(jī)板，也許可以看出來(lái)。我們剛剛提到的導(dǎo)孔如果應(yīng)用在雙面板上，那么一定都是打穿整個(gè)板子。不間。埋孔（Buriedvias）和盲孔vias）技術(shù)可以避免這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗鼈冎淮┩钙銹CBPCB連接，不須穿透整個(gè)板子。埋孔則只連接內(nèi)部PCB，所以光是從表面是看不出來(lái)的。在多層板PCB中，整層都直接連接上地線與電源。所以我們將各層分類為信號(hào)層gnal），電源層或是地線層PCB上的零件需要不同的電源供PCB零件封裝技術(shù)插入式封裝技術(shù)（ThroughHoleTechnology）將零件安置在板子的一面，并將接腳焊在另一面上，這種技術(shù)稱為「插入式hHoleTechnology，THT）」封裝。這種零件會(huì)需要占用大量的空間，并且要為每只接腳SMT（SurfaceMountedTechnology，表面黏著式）零件比起來(lái)，與PCB連接的構(gòu)THT封裝。表面黏貼式封裝技術(shù)MountedTechnology）使用表面黏貼式封裝MountedTechnology，SMT）的零件，接腳是焊在與零件同一面。這種技術(shù)不用為每個(gè)接腳的焊接，而都在PCB上鉆洞。表面黏貼式的零件，甚至還能在兩面都焊上。SMT也比THT的零件要小。和使用THT零件的PCB比起來(lái)，使用SMT技術(shù)的PCB板SMTTHTPCBSMT，自然不足為奇。裝都是全自動(dòng)的話，這個(gè)問(wèn)題只會(huì)出現(xiàn)在修復(fù)零件的時(shí)候吧。設(shè)計(jì)流程在PCB流程：系統(tǒng)規(guī)格情形等等。系統(tǒng)功能區(qū)塊圖接下來(lái)必須要制作出系統(tǒng)的功能方塊圖。方塊間的關(guān)系也必須要標(biāo)示出來(lái)。將系統(tǒng)分割幾個(gè)PCBPCB的話，不僅在尺寸上可以縮小，也可以讓系統(tǒng)具有升級(jí)與交換零卡、聲卡、軟盤驅(qū)動(dòng)器和電源等等。決定使用封裝方法，和各PCB的大小PCB使用的技術(shù)和電路數(shù)量都決定好了，接下來(lái)就是決定板子的大小了。如果設(shè)的品質(zhì)與速度都考量進(jìn)去。繪出所有PCB的電路概圖概圖中要表示出各零件間的相互連接細(xì)節(jié)。所有系統(tǒng)中的PCB都必須要描出來(lái)，現(xiàn)今CAD（AidedDesign）的方式。下面就是使用CircuitMakerTM設(shè)計(jì)的范例。PCB的電路概圖初步設(shè)計(jì)的仿真運(yùn)作然后用手動(dòng)測(cè)量要來(lái)的有效率多了。將零件放上PCB（這也同時(shí)減少導(dǎo)孔的數(shù)目越好，不過(guò)在真正布線時(shí)，我們會(huì)再提到這個(gè)問(wèn)題。下面是總線在PCB上布線的樣子。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。測(cè)試布線可能性，與高速下的正確運(yùn)作如果電路設(shè)計(jì)有問(wèn)題，在實(shí)地導(dǎo)出線路前，還可以重新安排零件的位置。導(dǎo)出PCB上線路2表PCB的零件層與焊接層。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。紅色的點(diǎn)和圓圈代表鉆洞與導(dǎo)孔。最右方我們可以看到PCBPCB的最終構(gòu)圖通常稱為工作底片。PCB的成本，在減少層數(shù)的同時(shí)，也必須要注意這些規(guī)定是否仍舊符2導(dǎo)線后電路測(cè)試否有不正確的連接，并且所有聯(lián)機(jī)都照著概圖走。建立制作檔案PCBCAD工具，制造廠商必須有符合標(biāo)準(zhǔn)的檔案，才能制造板GerberfilesGerberfiles包括各信號(hào)、電源以及地線層的平面圖，阻焊層與網(wǎng)板印刷面的平面圖，以及鉆孔與取放等指定檔案電磁兼容問(wèn)題沒(méi)有照EMC（電磁兼容）規(guī)格設(shè)計(jì)的電子設(shè)備，很可能會(huì)散發(fā)出電磁能量，并且干擾EMC對(duì)電磁干擾電磁場(chǎng)和射頻干擾等都規(guī)定了最EMC對(duì)一項(xiàng)設(shè)備，散射或傳導(dǎo)到另一設(shè)備的能量有嚴(yán)格的限制，并且設(shè)計(jì)時(shí)要減少對(duì)外來(lái)EMIRFI等的磁難解決的問(wèn)題，一般大多會(huì)使用電源和地線層，或是將PCB放進(jìn)金屬盒子當(dāng)中以解決這些過(guò)于深入了。電路的最大速度得看如何照EMC規(guī)定做了。內(nèi)部的EMIPCBPCB更適合在高速下運(yùn)作。制造流程PCB的制造過(guò)程由玻璃環(huán)氧樹脂Epoxy）或類似材質(zhì)制成的「基板」開(kāi)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。我們采用負(fù)片轉(zhuǎn)印transfer）Patterntransfer）是另一種比較少人使用的方式，這是只在需要的地方敷上銅線的方法，不過(guò)我們?cè)谶@里就不多談了。如果制作的是雙面板，那么PCB下來(lái)的步驟則會(huì)將這些板子黏在一起。接下來(lái)的流程圖，介紹了導(dǎo)線如何焊在基板上。正光阻劑photoresist）是由感光劑制成的，它在照明下會(huì)溶解（負(fù)光阻劑則是如果沒(méi)有經(jīng)過(guò)照明就會(huì)分解是將它加熱，并在含有光阻劑的表面上滾動(dòng)（稱作干膜光阻劑）PCBPCBUV光曝光之前，覆（假設(shè)用的是正光阻劑阻劑蓋住的地方，將會(huì)變成布線?；蚴菍⑷軇﹪娫诎遄由?。一般用作蝕刻溶劑的有，氯化鐵Chloride），堿性氨kalineAmmonia），硫酸加過(guò)氧化氫Acid+HydrogenPeroxide），和氯化銅（Cupric程序。鉆孔與電鍍?nèi)绻谱鞯氖嵌鄬覲CB板，并且里頭包含埋孔或是盲孔的話，每一層板子在黏合前必須要先鉆孔與電鍍。如果不經(jīng)過(guò)這個(gè)步驟，那么就沒(méi)辦法互相連接了。在根據(jù)鉆孔需求由機(jī)器設(shè)備鉆孔之后，孔璧里頭必須經(jīng)過(guò)電鍍（hrough-Holetechnology，PTH）。在孔璧內(nèi)部作金屬處理后，可以讓內(nèi)部的各層線路能夠一些化學(xué)變化，而它會(huì)覆蓋住內(nèi)部PCB層，所以要先清掉。清除與電鍍動(dòng)作都會(huì)在化學(xué)制程中完成。多層PCB壓合布線，則通常在多層板壓合后才處理。處理阻焊層、網(wǎng)版印刷面和金手指部份電鍍才能確保高品質(zhì)的電流連接。測(cè)試測(cè)試PCB掃描以找出各層的缺陷，電子測(cè)試則通常用飛針探測(cè)儀來(lái)檢查所有連接。電子測(cè)試在尋找短路或斷路比較準(zhǔn)確零件安裝與焊接最后一項(xiàng)步驟就是安裝與焊接各零件了THTSMTPCB上。THT零件通常都用叫做波峰焊接（WaveSoldering）的方式來(lái)焊接。這可以讓所有零PCB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。SMT零件的方式則稱為再流回焊接ReflowSoldering）。里頭含有助溶劑與焊料的糊狀焊接物，在零件安裝在PCBPCB加熱后再處理一PCB冷卻之后焊接就完成了，接下來(lái)就是準(zhǔn)備進(jìn)行PCB的最終測(cè)試了節(jié)省制造成本的方法為了讓PCB的成本能夠越低越好，有許多因素必須要列入考量：板子的大小自然是個(gè)重點(diǎn)。板子越小成本就越低。部份的PCBCustomPCB網(wǎng)站上有一些關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)尺寸的信息。使用SMT會(huì)比THT來(lái)得省錢，因?yàn)镻CB上的零件會(huì)更密集（也會(huì)比較小）。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)的要電路造成影響的問(wèn)題。這些問(wèn)題帶來(lái)的成本，可比縮小PCB尺寸所節(jié)省的還要多。層數(shù)越PCB通常會(huì)造成大小的增加。鉆孔需要時(shí)間