求pcb的基础知识

求pcb的基础知识,第1张

PCB设计基本概念
1、“层(Layer) ”的概念
与字处理或其它许多软件中为实现图、文、色彩等的嵌套与合成而引入的“层”的概念有所同,Protel的“层”不是虚拟的,而是印刷板材料本身实实在在的各铜箔层。现今,由于电子线路的元件密集安装。防干扰和布线等特殊要求,一些较新的电子产品中所用的印刷板不仅有上下两面供走线,在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔,例如,现在的计算机主板所用的印板材料多在4层以上。这些层因加工相对较难而大多用于设置走线较为简单的电源布线层(如软件中的Ground Dever和Power Dever),并常用大面积填充的办法来布线(如软件中的ExternaI P1a11e和Fill)。上下位置的表面层与中间各层需要连通的地方用软件中提到的所谓“过孔(Via)”来沟通。有了以上解释,就不难理解“多层焊盘”和“布线层设置”的有关概念了。举个简单的例子,不少人布线完成,到打印出来时方才发现很多连线的终端都没有焊盘,其实这是自己添加器件库时忽略了“层”的概念,没把自己绘制封装的焊盘特性定义为”多层(Mulii一Layer)的缘故。要提醒的是,一旦选定了所用印板的层数,务必关闭那些未被使用的层,免得惹事生非走弯路。
2、过孔(Via)
为连通各层之间的线路,在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔,这就是过孔。工艺上在过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属,用以连通中间各层需要连通的铜箔,而过孔的上下两面做成普通的焊盘形状,可直接与上下两面的线路相通,也可不连。一般而言,设计线路时对过孔的处理有以下原则:(1)尽量少用过孔,一旦选用了过孔,务必处理好它与周边各实体的间隙,特别是容易被忽视的中间各层与过孔不相连的线与过孔的间隙,如果是自动布线,可在“过孔数量最小化” ( Via Minimiz8tion)子菜单里选择“on”项来自动解决。(2)需要的载流量越大,所需的过孔尺寸越大,如电源层和地层与其它层联接所用的过孔就要大一些。
3、丝印层(Overlay)
为方便电路的安装和维修等,在印刷板的上下两表面印刷上所需要的标志图案和文字代号等,例如元件标号和标称值、元件外廓形状和厂家标志、生产日期等等。不少初学者设计丝印层的有关内容时,只注意文字符号放置得整齐美观,忽略了实际制出的PCB效果。他们设计的印板上,字符不是被元件挡住就是侵入了助焊区域被抹赊,还有的把元件标号打在相邻元件上,如此种种的设计都将会给装配和维修带来很大不便。正确的丝印层字符布置原则是:”不出歧义,见缝插针,美观大方”。
4、SMD的特殊性
Protel封装库内有大量SMD封装,即表面焊装器件。这类器件除体积小巧之外的最大特点是单面分布元引脚孔。因此,选用这类器件要定义好器件所在面,以免“丢失引脚(Missing Pins)”。另外,这类元件的有关文字标注只能随元件所在面放置。
5、网格状填充区(External Plane )和填充区(Fill)
正如两者的名字那样,网络状填充区是把大面积的铜箔处理成网状的,填充区仅是完整保留铜箔。初学者设计过程中在计算机上往往看不到二者的区别,实质上,只要你把图面放大后就一目了然了。正是由于平常不容易看出二者的区别,所以使用时更不注意对二者的区分,要强调的是,前者在电路特性上有较强的抑制高频干扰的作用,适用于需做大面积填充的地方,特别是把某些区域当做屏蔽区、分割区或大电流的电源线时尤为合适。后者多用于一般的线端部或转折区等需要小面积填充的地方。
6、焊盘( Pad)
焊盘是PCB设计中最常接触也是最重要的概念,但初学者却容易忽视它的选择和修正,在设计中千篇一律地使用圆形焊盘。选择元件的焊盘类型要综合考虑该元件的形状、大小、布置形式、振动和受热情况、受力方向等因素。Protel在封装库中给出了一系列不同大小和形状的焊盘,如圆、方、八角、圆方和定位用焊盘等,但有时这还不够用,需要自己编辑。例如,对发热且受力较大、电流较大的焊盘,可自行设计成“泪滴状”,在大家熟悉的彩电PCB的行输出变压器引脚焊盘的设计中,不少厂家正是采用的这种形式。一般而言,自行编辑焊盘时除了以上所讲的以外,还要考虑以下原则:
(1)形状上长短不一致时要考虑连线宽度与焊盘特定边长的大小差异不能过大;
(2)需要在元件引角之间走线时选用长短不对称的焊盘往往事半功倍;
(3)各元件焊盘孔的大小要按元件引脚粗细分别编辑确定,原则是孔的尺寸比引脚直径大0.2- 0.4毫米。
7、各类膜(Mask)
这些膜不仅是PcB制作工艺过程中必不可少的,而且更是元件焊装的必要条件。按“膜”所处的位置及其作用,“膜”可分为元件面(或焊接面)助焊膜(TOp or Bottom 和元件面(或焊接面)和阻焊膜(TOp or BottomPaste Mask)两类。 顾名思义,助焊膜是涂于焊盘上,提高可焊性能的一层膜,也就是在绿色板子上比焊盘略大的各浅色圆斑。阻焊膜的情况正好相反,为了使制成的板子适应波峰焊等焊接形式,要求板子上非焊盘处的铜箔不能粘锡,因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料,用于阻止这些部位上锡。可见,这两种膜是一种互补关系。由此讨论,就不难确定菜单中类似“solder Mask En1argement”等项目的设置了。
8、飞线,飞线有两重含义:
(1)自动布线时供观察用的类似橡皮筋的网络连线,在通过网络表调入元件并做了初步布局后,用“Show 命令就可以看到该布局下的网络连线的交叉状况,不断调整元件的位置使这种交叉最少,以获得最大的自动布线的布通率。这一步很重要,可以说是磨刀不误砍柴功,多花些时间,值!另外,自动布线结束,还有哪些网络尚未布通,也可通过该功能来查找。找出未布通网络之后,可用手工补偿,实在补偿不了就要用到“飞线”的第二层含义,就是在将来的印板上用导线连通这些网络。要交待的是,如果该电路板是大批量自动线生产,可将这种飞线视为0欧阻值、具有统一焊盘间距的电阻元件来进行设计。

这个要根据电路情况以及电路板加工厂家的加工能力来考虑。
说几点经验吧:单面板 小器件一般08mm孔 18-2mm焊盘 像4007这种二极管则需要1mm孔 2-22mm焊盘,双面板可以焊盘直径适当小一点(例如08孔 14-16mm焊盘),如果是焊线或者是接线端子,则要根据实际情况来看了,肯定是要大的!
关于线条,对于常用的印刷版,成板铜箔一般是30-35um厚度,短线条的话至少1A电流1mm宽度,基本原则是越粗越好(有足够的线间距的前提下)。如果做大电流回路,则要考虑铜箔损耗已经对电流取样等的影响。
总之这个要慢慢来,接触得多了就好了!最好多看看国外设计的板子

手工焊接的基本方法有两种:
一种是带锡焊接法,适于使用实心焊锡条焊接;另一种点锡焊接法,适于使用松香焊锡丝焊接。前者是一种传统的方法,后者是目前常用的方法。
1)点锡焊接法。点锡焊接法也叫双手焊接法,焊接时右手握着电烙铁,左手捏着松香芯焊锡丝,在焊接时两手要相互配合、协调一致。不仅如此还要掌握正确的 *** 作方法及焊接要领,这样才能做到焊点光亮圆滑、大小均匀,杜绝虚焊、假焊出现。
左手拿松香焊锡丝的方法一般有丙种拿法。
连续锡丝拿法:
即用拇指和四指握住焊锡丝,其余三手指配合拇指和食指把焊锡丝连续向前送进。它适于成卷焊锡丝的手工焊接;断续锡丝拿法:即用拇指、食指和中指夹住焊锡丝。这种拿法,焊锡丝不能连续向前送进,适用于小段焊锡丝的手工焊接,。
点锡焊接法具有焊接速度快、焊点质量高等特点,适用于多元件快速焊接,具体焊接过程可分为如下四个过程。
a)加热过程。用加热的烙铁头同时接触元器件引脚与印刷电路板的焊盘,电烙铁与印刷电路板平面成450左右夹角,加热l—2s左右,为元器件引脚和印刷电路板上的焊盘均匀受热。
b)送丝过程。当加热到一定温度时,左手将松香芯焊锡丝从左侧送人元器件引脚根部,而不是送到烙铁头上。当松香芯焊锡丝开始熔化后,焊点很快形成。这个过程时间的长短根据焊点所需焊锡量的多少而定,因此一定要控制好送丝的时间,使焊点大小均匀。送丝过程。要特别注意最佳送丝位置在烙铁头、焊孔、元件引线三者交汇处。
c)去丝过程。当焊点形成大小适中时,将左手捏着的焊锡丝迅速撒去,并保持烙铁的加热状态。
d)去热过程。在去丝后继续保持加热状态Is左右,以便使焊锡与被焊物进行充分的热接触,从而提高焊接的可靠性。这个过程完成后迅速将电烙铁从斜上方45 0方向脱开,留下一个光亮圆滑的焊点,到此全过程结束)。注意:焊点是靠焊锡完全熔化后自身的流动性形成的,因此焊点不理想时不要用烙铁抹来抹去。 用点锡焊接法焊接送焊锡丝时,所用焊锡丝的中间应有松香,否则不但焊接时有困难,还难以保证焊接的质量。
2)带锡焊接法。焊接时先便烙铁刃口挂上适量的焊锡,然后将烙铁刃口准确接触焊点,时间在3s以内,焊点形成后迅速移走电烙铁。焊接时,要注意烙铁刃口与印刷电路板平面成450左右夹角。如果夹角过小,则焊点就小;如果夹角过大,则焊点就大。这种焊接方法,烙铁挂锡的量应恰好足够一个焊点用,锡太多了会使焊点太大,锡太少了焊点的焊锡量又不够,焊接时应通过练习掌握带锡的数量。用此法焊接时要不时地让烙铁头在松香里蘸一下,让焊锡、烙铁头总是被一层松香的油膜包裹着,否则,烙铁挂锡时锡不成为珠,就无法控制挂锡量。
(2)手工焊接 *** 作步骤 在电子制作中,常把手工锡焊过程归纳成八个字:“一刮、二镀、三测、四焊”。 1)刮——就是在焊接前做好被焊元器件或导线等表面的清洁工作。对于集成电路的引脚,一般用酒精擦洗;对于镀金银的合金引脚,不能把镀层刮掉,可用橡皮擦去表面脏物;如果发现元器件的引脚有氧化层,则采用小刀或细砂纸将氧化层刮去,有油污的要擦去。
2)镀——就是在刮净的元器件部位上镀锡,镀锡是手工焊接过程中的很重要的一步。具体作法是蘸松香酒精溶液涂在刮净的元器件部位上,再将带锡的热烙铁头压在元器件上,并转动元器件,使其均匀地镀上一层很薄的锡层。若是多股金属丝的导线,打光后应先拧在一起,然后再镀锡。
3)测——就是指对搪过锡的元件进行检测,利用万用表检测所有镀锡的元器件是否质量可靠,若有质量不可靠或已损坏的元器件,应用同规格元器件替换。
4)焊——是指最后把测试合格的、已完成上述三个步骤的元器件焊到电路中去。 焊接完毕要进行清洁和涂保护层,并根据对焊接件的不同要求进行焊接质量的检查。

给你一个业余爱好者的土法PCB制作法: 介绍一种快捷且有效的印刷电路板制作方法: 激光热转印法1 步骤: 1。找一下《无线电》、《电子报》等广告,买一种制作电路板专用热转印纸(本人从东明电子公司买的40元/100张A4幅面),准备好一个电熨斗或过塑机,有过塑机最好;三氯化铁是必不可少的。 2。PROTEL等设计好PCB图。 3。PCB图按1:1用激光打印机在热转印纸上打出来,打印时请设置180度翻转再打。 4。把电熨斗或过塑机185摄氏度,将打印好的PCB图紧贴在处理干净的敷铜板上,用东西压紧保证不会移位。 5。用预热好的电熨斗熨热转印纸的背面或把敷铜板和PCB图紧贴好放入过塑机“过塑”,反复烫几次,这待冷却后把敷铜板上的热转印纸轻轻取下,此时你会发现PCB图已经“印”在敷铜板上了。 6。把印好的板放入FeCl3溶液中腐蚀,一会儿“专业”的电路板就做好了。 此法来源于东明电子“电路板快速制板机”的广告。我发现那上千元的所谓的“电路板快速制板机”不过是一个过塑机,只是温度控制得较精确罢了,根本不值得买,真正的关键是激光打印机和热转印纸。如果没有激光打印机,你可以把设计好的PCB图用抓屏键抓下来保存为,拿到打印店去打,不过价钱较贵, A4的我们这里要2元一张,如果你有激打那就成本很低了,加50元的碳粉能印1500张左右,加上热转印纸和敷铜板才4元钱左右一张A4幅面那么大的电路板(A4幅面有多大?找一本大16开的书看看就知道了,恐怕这里的各位很少做过这么大的板子吧?另外我们这里买的玻璃纤维敷铜板大概A4幅面那么大才36元),做出的电路板精度几乎由激光打印机决定,像我熟练了可以做出与电脑主机差不多精细的电路板,做一块才20分钟左右,小规模制作的话无论从效率还是成本来说都比拿PCB图给工厂做合算。也不用激光打印机,可先用彩打印机用纯黑色打印,再拿去复印,这样成本就小了。 得此法不敢独享,现拿给大家分享,望指教! 业余制作方法;热转印法 热转印法2: 硬件: 1。一台用于产生高精度塑料碳粉阻焊层的打印输出设备,比如一台激光打印机或者一台复印机(复印机的话需要有复印原稿,原稿可以用喷墨打印机打印出来)。 2。一个能用的电熨斗。 3。一张不干胶贴纸的光滑底衬纸。 4。一定量的三氯化铁腐蚀液,根据板的大小而定。补充,有个量程在0~200度的数字温度计的话更好,高档数字万用表附带的也行。 软件:低版本的PROTEL,比如PROTEL25中文版高版本的PROTEL,比如PROTEL99SE中文版甚至只是一个WIN自带的画图程序总之就是要一个能画图的软件即可。 步骤: 第一步:利用一个能生成图像的软件生成一些图像文件,比如用低版本PROTEL组织SCH,再利用网络表生成相应PCB图,或用PowerPCB直接画PCB图(不会PROTEL、PowerPCB的话,甚至是WINDOWS的画笔程序也行),以备打印。 第二步:将PCB图打印到热转印纸上(JS所说的热转印纸就是不干胶纸的底衬!)。 第三步:将打印好PCB的转印纸平铺在覆铜板上,准备转印。 第四步:用电熨斗加温(要很热)将转印纸上黑色塑料粉压在覆铜板上形成高精度的抗腐层。 第五步:电熨斗加温加压成功转印后的效果!若你经常搞,熟练了,很容易成功。 第六步:准备好三氯化铁溶液进行腐蚀。 第七步:效果还不错吧!注意不要腐蚀过度,腐蚀结束,准备焊接。 第八步:将焊盘铣刀装到台钻上,清理出焊盘部分,剩下的部分用于阻焊。 第九步:安装所需预定原件并焊接好。 注意: 1。不要使电熨斗过热或者过凉,最佳温度是140~170之间,在这个温度范围以内,塑料碳粉的转移特性最佳 2。要等温度低一些以后再将转印纸揭下来,慢慢的揭,发现又没转印好的部分请再盖上再次加温加压进行热转移。 3。一些实在有问题的部分(比如断线)请用油性碳素笔或者指甲油,油漆什么的进行补救一下不过这种情况不是很多。 1 热转印法简介 热转印法是小批量快速制作印刷电路板的一种方法。它利用了激光打印机墨粉的防腐蚀特性,具有制板快速(20分钟),精度较高(线宽15mil,间距10mil),成本低廉等特点,但由于涂阻焊剂和过孔金属化等工艺的限制,这种方法还不能方便的制作任意布线双面板,只能制作单面板和所谓的“准双面板”。 这种方法的实现,需要准备以下设备和原材料:一台电脑一台激光打印机,打印机的墨粉用廉价的兼容墨粉即可;热转印纸,南京和武汉有成品出售,也可以用不干胶纸的背面光面纸代替,不过要自己裁;金属壳电熨斗一把,用所谓的“热转印机(用塑封机改装的)”也可以,个人觉得效果不如电熨斗,而且很贵;敷铜电路板,有电木基材和玻纤环氧树脂基材的,后者的性能要好一些;腐蚀的容器和药品,容器用塑料盒即可,药品可以用盐酸和双氧水;钻孔用的钻机和钻头,钻头一般要用到08mm,06mm和10mm的;当然还有锯板,磨边等一系列机械工具。 2.设计布线规则 由于热转印制版的特点,在布线时要注意以下方面: 1) 线宽不小于15mil,线间距不小于10mil。为确保安全,线宽要在25~30mil,大电流线按照一般布线原则加宽。为布通线路,局部可以到20mil。15mil要谨慎使用。导线间距要大于10mil,焊盘间距最好大于15mil。 2) 尽量布成单面板,无法布通时可以考虑跳接线。仍然无法布通时可以考虑使用双面板,但考虑到焊接时要焊两面的焊盘,并排双列或多列封装的元件在toplayer不要设置焊盘。布线时要合理布局,甚至可以考虑调换多单元器件(比如6非门)的单元顺序,以有利于布通。尽量使用手工布线,自动布线往往不能满足要求。 3)有08mm孔的焊盘要在70mil以上,推荐80mil。否则会由于打孔精度不高使焊盘损坏。 4) 孔的直径可以全部设成10~15mil,不必是实际大小,以利于钻孔时钻头对准。 5) bottomlayer的字要翻转过来写,Toplayer的正着写。 3. 打印 打印前先进行排版,把要打的图排满一张A4纸,越多越好。因为有些图打出来是坏的,我们需要从中选一张好的来印。排入toplayer时要翻转过来,双面板的边框一定要保留,以利于对齐。然后进行设置,设成黑白打印,实际大小,关掉(hide)除toplayer,bottomlayer,边框和mutilayer的其它所有层。然后打印在热转印纸的光面。 4. 加热转印 将选好的转印纸裁好放在敷铜板上,用电熨斗(温度调到最高)稍一加热就可以贴在上面,然后持续均匀加热数分钟,加热时稍用力压。待完全冷却后才可将转印纸揭下。此时如果还有缺损可以用记号笔修补。 5. 腐蚀 将盐酸,过氧化氢和水按约2:1:1配好,放入印好的敷铜板,不断摇晃,数秒钟至数分钟内可以腐蚀好。反应方程式2HCl + H2O2 + Cu = CuCl2 + 2H2O ,另外会有一些有刺激性气味的气体产生,可能是挥发的HCl和H2O2氧化Cl-所得的Cl2气体,所以要注意通风。另外可以先加HCl溶液,放入敷铜板在逐渐加入H2O2,以利于控制反应的进行,注意H2O2不能直接滴在敷铜板上,否则会损坏墨粉。 6.钻孔与后续处理 腐蚀完后,对电路板进行钻孔和磨边处理,再用湿的细砂纸去掉表面的墨粉。 7.焊接 焊接前,可以对铜箔进行涂锡处理,但切勿用焊锡膏。在焊接元件前,应先用管脚将跳线和过孔焊通;双面板两面的焊盘都要焊。

pcb电路板的制作流程:

一、内层;主要是为了制作PCB电路板的内层线路;制作流程为:

1,裁板:将PCB基板裁剪成生产尺寸。

2,前处理:清洁PCB基板表面,去除表面污染物。

3,压膜:将干膜贴在PCB基板表层,为后续的图像转移做准备。

4,曝光:使用曝光设备利用紫外光对附膜基板进行曝光,从而将基板的图像转移至干膜上。

5,DE:将进行曝光以后的基板经过显影、蚀刻、去膜,进而完成内层板的制作。

二、内检;主要是为了检测及维修板子线路。

1,AOI:AOI光学扫描,可以将PCB板的图像与已经录入好的良品板的数据做对比,以便发现板子图像上面的缺口、凹陷等不良现象。

2,VRS:经过AOI检测出的不良图像资料传至VRS,由相关人员进行检修。

3,补线:将金线焊在缺口或凹陷上,以防止电性不良。

三、压合;顾名思义是将多个内层板压合成一张板子。

1,棕化:棕化可以增加板子和树脂之间的附着力,以及增加铜面的润湿性。

2,铆合:,将PP裁成小张及正常尺寸使内层板与对应的PP牟合。

3,叠合压合、打靶、锣边、磨边。

四、钻孔;按照客户要求利用钻孔机将板子钻出直径不同,大小不一的孔洞,使板子之间通孔以便后续加工插件,也可以帮助板子散热。

五、一次铜;为外层板已经钻好的孔镀铜,使板子各层线路导通。

1,去毛刺线:去除板子孔边的毛刺,防止出现镀铜不良。

2,除胶线:去除孔里面的胶渣;以便在微蚀时增加附着力。

3,一铜(pth):孔内镀铜使板子各层线路导通,同时增加铜厚。

六、外层;外层同第一步内层流程大致相同,其目的是为了方便后续工艺做出线路。

1,前处理:通过酸洗、磨刷及烘干清洁板子表面以增加干膜附着力。

2,压膜:将干膜贴在PCB基板表层,为后续的图像转移做准备。

3,曝光:进行UV光照射,使板子上的干膜形成聚合和未聚合的状态。

4,显影:将在曝光过程中没有聚合的干膜溶解,留下间距。

七、二次铜与蚀刻;二次镀铜,进行蚀刻。

1,二铜:电镀图形,为孔内没有覆盖干膜的地方渡上化学铜;同时进一步增加导电性能和铜厚,然后经过镀锡以保护蚀刻时线路、孔洞的完整性。

2,SES:通过去膜、蚀刻、剥锡等工艺处理将外层干膜(湿膜)附着区的底铜蚀刻,外层线路至此制作完成。

八、阻焊:可以保护板子,防止出现氧化等现象。

1,前处理:进行酸洗、超声波水洗等工艺清除板子氧化物,增加铜面的粗糙度。

2,印刷:将PCB板子不需要焊接的地方覆盖阻焊油墨,起到保护、绝缘的作用。

3,预烘烤:烘干阻焊油墨内的溶剂,同时使油墨硬化以便曝光。

4,曝光:通过UV光照射固化阻焊油墨,通过光敏聚合作用形成高分子聚合物。

5,显影:去除未聚合油墨内的碳酸钠溶液。

6,后烘烤:使油墨完全硬化。

九、文字;印刷文字。

1,酸洗:清洁板子表面,去除表面氧化以加强印刷油墨的附着力。

2,文字:印刷文字,方便进行后续焊接工艺。

十、表面处理OSP;将裸铜板待焊接的一面经涂布处理,形成一层有机皮膜,以防止生锈氧化。

十一、成型;锣出客户所需要的板子外型,方便客户进行SMT贴片与组装。

十二、飞针测试;测试板子电路,避免短路板子流出。

十三、FQC;最终检测,完成所有工序后进行抽样全检。

十四、包装、出库;将做好的PCB板子真空包装,进行打包发货,完成交付。

要使电子电路获得最佳性能,元器件的布局及导线的布设是很重要的。为了设计质量好、造价低的PCB.应遵循以下一般原则:

布局

首先,要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小,则散热不好,且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后,再确定特殊元件的位置。最后,根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局。

在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则:

①尽可能缩短高频元器件之间的连线,设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近,输入和输出元件应尽量远离。

②某些元器件或导线之间可能有较高的电位差,应加大它们之间的距离,以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。

③重量超过15 g的元器件、应当用支架加以固定,然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件,不宜装在印制板上,而应装在整机的机箱底板上,且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。

④对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节,应放在印制板上方便于调节的地方;若是机外调节,其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。

根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局时,要符合以下原则:

①按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置,使布局便于信号流通,并使信号尽可能保持一致的方向。

②以每个功能电路的核心元件为中心,围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地拉剜在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。

③在高频下工作的电路,要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样,不但美观,而且装焊容易,易于批量生产。

④位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2 mm。电路板的最佳形状为矩形。长宽比为3:2或4:3。电路板面尺寸大于200 mm✖150 mm时,应考虑电路板所受的机械强度。

布线

其原则如下:

①输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行。最好加线间地线,以免发生反馈耦合。

②印制板导线的最小宽度主要由导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定。

当铜箔厚度为005 mm、宽度为1~15 mm时,通过2 A的电流,温度不会高于3℃,因此导线宽度为15 mm可满足要求。对于集成电路,尤其是数字电路,通常选002~03 mm导线宽度。当然,只要允许,还是尽可能用宽线,尤其是电源线和地线。

导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。对于集成电路,尤其是数字电路,只要工艺允许,可使间距小至5~8 um。

③印制导线拐弯处一般取圆弧形,而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。此外,尽量避免使用大面积铜箔,否则,长时间受热时,易发生铜箔膨胀和脱落现象。必须用大面积铜箔时,最好用栅格状,这样有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。

焊盘

焊盘中心孔要比器件引线直径稍大一些。焊盘太大易形成虚焊。焊盘外径D一般不小于d+12 mm,其中d为引线孔径。对高密度的数字电路,焊盘最小直径可取d+10 mm。

1. 为了保证透锡良好,在大面积铜箔上的元件的焊盘要求用隔热带与焊盘相连,对于需过5A以上大电流的焊盘不能采用隔热焊盘, 焊盘与铜箔间以”米”字或”十”字形连接2. 为了避免器件过回流焊后出现偏位、立碑现象,地回流焊的 0805 以及0805 以下片式元件两端焊盘应保证散热对称性,焊盘与印制导线的连接部宽度不应大于 03mm3. 插装器件管脚应与通孔公差配合良好(通孔直径大于管脚直径 8—20mil),考虑公差可适当增加,确保透锡良好。

4. 元件的孔径形成序列化,40mil 以上按 5 mil 递加,即 40 mil、45 mil、50 mil、55 mil……;

5. 40 mil 以下按 4 mil 递减,即 36 mil、32 mil、28 mil、24 mil、20 mil、16 mil、12 mil、8 mil6. 器件引脚直径与 PCB 焊盘孔径的对应关系,以及二次电源插针焊脚与通孔回流焊的焊盘孔径对应关系如表 1:器件引脚直径(D) PCB 焊盘孔径/插针通孔回流焊焊盘孔径 D≦10mm D+03mm/+015mm 10mm20mm D+05mm/02mm7. 经常插拔器件或板边连接器周围 3mm范围内尽量不布置 SMD,以防止连接器插拔时产生的应力损坏器件8. 为保证过波峰焊时不连锡,背面测试点边缘之间距离应大于 10mm。

为保证过波峰焊时不连锡,过波峰焊的插件元件焊盘边缘间距应大于 10mm(包括元件本身引脚的焊盘边缘间距)。优选插件元件引脚间距(pitch)≧20mm,焊盘边缘间距≧10mm。

9. 散热器正面下方无走线(或已作绝缘处理)为了保证电气绝缘性,散热器下方周围应无走线(考虑到散热器安装的偏位及安规距离),若需要在散热器下布线,则应采取绝缘措施使散热器与走线绝缘,或确认走线与散热器是同等电位。

10. 有表面贴器件的PCB 板对角至少有两个不对称基准点 基准点用于锡膏印刷和元件贴片时的光学定位。

根据基准点在PCB 上的分别可分为拼板基准点、单元基准点、局部基准点。PCB 上应至少有两个不对称的基准点。基准点中心距板边大于5mm,并有金属圈保护,基准点的优选尺寸为直径40mil±1mil。基准点的材料为裸铜或覆铜,为了增加基准点和基板之间的对比度,可在基准点下面敷设大的铜箔。11. 金属保护圈的直径为:外径110mil,内径为90mil,线宽为10mil。由于空间太小的单元基准点可以不加金属保护圈。

对于多层板建议基准点内层铺铜以增加识别对比度。

为了保证印刷和贴片的识别效果,基准点范围内应无其它走线及丝印。12. 丝印字符尽量遵循从左至右、从下往上的原则,对于电解电容、二极管等极性的器件 在每个功能单元内尽量保持方向一致13. 在PCB 板面空间允许的情况下,PCB 上应有426 的条形码丝印框,条形码的位置应考虑方便扫描。PCB 文件上应有板名、日期、版本号等制成板信息丝印,位置明确、醒目。PCB 上器件的标识符必须和BOM 清单中的标识符号一致。14。 测试点应都有标注(以TP1、TP2…进行标注)。

测试点建议选择方形焊盘(选圆形亦可接受),焊盘尺寸不能小于1mmmm。测试的间距应大于254mm试点与焊接面上的元件的间距应大于254mm。

以下总结了两种电流与线宽的关系公式,表和计算公式,虽然各不相同(大体相近),但大家可以在实际的PCB板设计中,综合考虑PCB板的大小,通过电流,选择一个合适的线宽。

一、PCB电流与线宽

PCB载流能力的计算一直缺乏权威的技术方法、公式,经验丰富CAD工程师依靠个人经验能作出较准确的判断。但是对于CAD新手,不可谓遇上一道难题。

PCB的载流能力取决与以下因素:线宽、线厚(铜箔厚度)、容许温升。大家都知道,PCB走线越宽,载流能力越大。假设在同等条件下,10MIL的走线能承受1A,那么50MIL的走线能承受多大电流,是5A吗?答案自然是否定的。请看以下来来自国际权威机构提供的数据:

供的数据:

线宽的单位是:Inch(1inch=254cm=254mm)

数据来源:MIL-STD-275 Printed Wiring for Electronic Equipment

二、PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系

  在了解PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系之前先让我们了解一下PCB 敷铜厚度的单位盎司、英寸和毫米之间的换算:"在很多数据表中,PCB 的敷铜厚度常常用盎司做单位,它与英寸和毫米的转换关系如下:

  1 盎司 = 00014 英寸 = 00356 毫米(mm)

  2 盎司 = 00028 英寸 = 00712 毫米(mm)

  盎司是重量单位,之所以可以转化为毫米是因为pcb的敷铜厚度是盎司/平方英寸"

  PCB设计铜铂厚度、线宽和电流关系表

也可以使用经验公式计算:015×线宽(W)=A

  以上数据均为温度在25℃下的线路电流承载值

  导线阻抗:00005×L/W(线长/线宽)

  另外,导线的电流承载值与导线线的过孔数量焊盘的关系

  导线的电流承载值与导线线的过孔数量焊盘存在的直接关系(目前没有找到焊盘和过孔孔径每平方毫米对线路的承载值影响的计算公式,有心的朋友可以自己去找一下,个人也不是太清楚,不在说明)这里只做一下简单的一些影响到线路电流承载值的主要因素。

  1、在表格数据中所列出的承载值是在常温25度下的最大能够承受的电流承载值,因此在实际设计中还要考虑各种环境、制造工艺、板材工艺、板材质量等等各种因素。所以表格提供只是做为一种参考值。

  2、在实际设计中,每条导线还会受到焊盘和过孔的影响,如焊盘教多的线段,在过锡后,焊盘那段它的电流承载值就会大大增加了,可能很多人都有看过一些大电流板中焊盘与焊盘之间某段线路被烧毁,这个原因很简单,焊盘因为过锡完后因为有元件脚和焊锡增强了其那段导线的电流承载值,而焊盘与焊盘之间的焊盘它的最大电流承载值也就为导线宽度允许最大的电流承载值。因此在电路瞬间波动的时候,就很容易烧断焊盘与焊盘之间那一段线路,解决方法:增加导线宽度,如板不能允许增加导线宽度,在导线增加一层Solder层(一般1毫米的导线上可以增加一条06左右的Solder层的导线,当然你也增加一条1mm的Solder层导线)这样在过锡过后,这条1mm的导线就可以看做一条15mm~2mm导线了(视导线过锡时锡的均匀度和锡量),如下图:

像此类处理方法对于那些从事小家电PCB Layout的朋友并不陌生,因此如果过锡量够均匀也锡量也够多的话,这条1mm导线就不止可以看做一条2mm的的导线了。而这点在单面大电流板中有为重要。

  3、图中焊盘周围处理方法同样是增加导线与焊盘电流承载能力均匀度,这个特别在大电流粗引脚的板中(引脚大于12以上,焊盘在3以上的)这样处理是十分重要的。因为如果焊盘在3mm以上管脚又在12以上,它在过锡后,这一点焊盘的电流就会增加好几十倍,如果在大电流瞬间发生很大波动时,这整条线路电流承载能力就会十分的不均匀(特别焊盘多的时候),仍然很容易造成焊盘与焊盘之间的线路烧断的可能性。图中那样处理可以有效分散单个焊盘与周边线路电流承载值的均匀度。

  最后再次说明:电流承载值数据表只是一个绝对参考数值,在不做大电流设计时,按表中所提供的数据再增加10%量就绝对可以满足设计要求。而在一般单面板设计中,以铜厚35um,基本可以于1比1的比例进行设计,也就是1A的电流可以以1mm的导线来设计,也就能够满足要求了(以温度105度计算)。


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