文章將會(huì)詳細(xì)解釋PCB的構(gòu)成,以及在PCB的領(lǐng)域里面常用的一些術(shù)語,簡要的組裝方法,以及簡介PCB的設(shè)計(jì)過程。
PCB的誕生
在PCB出現(xiàn)之前,電路是通過點(diǎn)到點(diǎn)的接線組成的,這種方法的可靠性很低,因?yàn)殡S著電路的老化,線路的破裂會(huì)導(dǎo)致線路節(jié)點(diǎn)的斷路或者短路。
繞線技術(shù)是電路技術(shù)的一個(gè)重大進(jìn)步,這種方法通過將小口徑線材繞在連接點(diǎn)的柱子上,提升了線路的耐久性以及可更換性。
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當(dāng)電子行業(yè)從真空管、繼電器發(fā)展到硅半導(dǎo)體以及集成電路的時(shí)候,電子元器件的尺寸和價(jià)格也在下降。 電子產(chǎn)品越來越頻繁的出現(xiàn)在了消費(fèi)領(lǐng)域,促使廠商去尋找更小以及性價(jià)比更高的方案,于是,PCB誕生了。
PCB的組成 PCB看上去像多層蛋糕或者千層面--制作中將不同的材料的層,通過熱量和粘合劑壓制到一起。
PCB的基材 PCB的基材一般都是玻璃纖維,大多數(shù)情況下,PCB的玻璃纖維基材一般就指FR4這種材料,F(xiàn)R4這種固體材料給予了PCB硬度和厚度。 除了FR4這種基材外,還有柔性高溫塑料(聚酰亞胺或類似)上生產(chǎn)的柔性電路板等等。
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廉價(jià)的PCB和洞洞板(見上圖)是由環(huán)氧樹脂或酚這樣的材料制成,缺乏 FR4那種耐用性,但是卻便宜很多,當(dāng)在這種板子上焊接?xùn)|西時(shí),將會(huì)聞到很大的異味。 這種類型的基材,常常被用在很低端的消費(fèi)品里面,酚類物質(zhì)具有較低的熱分解溫度,焊接時(shí)間過長會(huì)導(dǎo)致其分解碳化,并且散發(fā)出難聞的味道。??
銅箔
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接下來介紹是很薄的銅箔層,生產(chǎn)中通過熱量以及黏合劑將其壓制到基材上面,在雙面板上,銅箔會(huì)壓制到基材的正反兩面。 在一些低成本的場合,可能只會(huì)在基材的一面壓制銅箔,當(dāng)我們提及到”雙面板“或者”兩層板“的時(shí)候,指的是我們的千層面上有兩層銅箔。 當(dāng)然,不同的PCB設(shè)計(jì)中,銅箔層的數(shù)量可能是1層這么少,或者比16層還多。 銅層的厚度種類比較多,而且是用重量做單位的,一般采用銅均勻的覆蓋一平方英尺的重量(盎司oz)來表示。 大部分PCB的銅厚是1oz,但是有一些大功率的PCB可能會(huì)用到2oz或者3oz的銅厚,將盎司(oz)每平方英尺換算一下,大概是 35um或者1.4mil的銅厚。
阻焊 在銅層上面的是阻焊層,這一層讓PCB看起來是綠色的或者是SparkFun的紅色。 阻焊層覆蓋住銅層上面的走線,防止PCB上的走線和其他的金屬、焊錫或者其它的導(dǎo)電物體接觸導(dǎo)致短路。 阻焊層的存在,使大家可以在正確的地方進(jìn)行焊接 ,并且防止了焊錫搭橋。
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如上圖所示,我們可以看到阻焊覆蓋了PCB的大部分,包括走線,但是露出了銀色的孔環(huán)以及SMD焊盤以方便焊接,一般來說,阻焊都是綠色的,但幾乎所有的顏色可以用來做阻焊。
絲印
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在阻焊層上面,是白色的絲印層,在PCB的絲印層上印有字母、數(shù)字以及符號(hào),這樣可以方便組裝以及指導(dǎo)大家更好地理解板卡的設(shè)計(jì)。 我們經(jīng)常會(huì)用絲印層的符號(hào)標(biāo)示某些管腳或者LED的功能等,絲印層是最最常見的顏色是白色,同樣,絲印層幾乎可以做成任何顏色。 黑色,灰色,紅色甚至是黃色的絲印層并不少見,然而,很少見到單個(gè)板卡上有多種絲印層顏色。
術(shù)語 現(xiàn)在你知道了PCB的結(jié)構(gòu)組成,下面我們來看一下PCB相關(guān)的術(shù)語吧。 孔環(huán):PCB上的金屬化孔上的銅環(huán)。
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DRC:設(shè)計(jì)規(guī)則檢查,一個(gè)檢查設(shè)計(jì)是否包含錯(cuò)誤的程序,比如走線短路,走線太細(xì),或者鉆孔太小。 鉆孔命中:用來表示,設(shè)計(jì)中要求的鉆孔位置和實(shí)際的鉆孔位置的偏差,鈍鉆頭導(dǎo)致的不正確的鉆孔中心是PCB制造里的普遍問題。
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如上圖所示,就是不是太準(zhǔn)確的drill hit示意圖。 金手指:在板卡邊上裸露的金屬焊盤,一般用做連接兩個(gè)電路板,比如計(jì)算機(jī)的擴(kuò)展模塊的邊緣、內(nèi)存條以及老的游戲卡。 郵票孔:除了V-Cut外,另一種可選擇的分板設(shè)計(jì)方法,用一些連續(xù)的孔形成一個(gè)薄弱的連接點(diǎn),就可以容易將板卡從拼版上分割出來。
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焊盤:在PCB表面裸露的一部分金屬,用來焊接器件。
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拼板:一個(gè)由很多可分割的小電路板組成的大電路板,自動(dòng)化的電路板生產(chǎn)設(shè)備在生產(chǎn)小板卡的時(shí)候經(jīng)常會(huì)出問題,將幾個(gè)小板卡組合到一起,可以加快生產(chǎn)速度。 鋼網(wǎng):一個(gè)薄金屬模板也可以是塑料,在組裝的時(shí)候,將其放在PCB上讓焊錫透過某些特定部位。
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Pick-and-place:將元器件放到線路板上的機(jī)器或者流程。 平面:線路板上一段連續(xù)的銅皮,一般是由邊界來定義而不是路徑,也稱作覆銅。
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金屬化過孔:PCB上的一個(gè)孔,包含孔環(huán)以及電鍍的孔壁,金屬化過孔可能是一個(gè)插件的連接點(diǎn),信號(hào)的換層處,或者是一個(gè)安裝孔。
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FABFM PCB上的一個(gè)插件電阻,電阻的兩個(gè)腿已經(jīng)穿過了PCB的過孔,電鍍的孔壁可以使PCB正反兩面的走線連接到一起。 Pogo pin:指的是一個(gè)彈簧支撐的臨時(shí)接觸點(diǎn),一般用作測(cè)試或燒錄程序。
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回流焊:將焊錫融化,使焊盤(SMD)和器件管腳連接到一起。 開槽:指的是PCB上,任何不是圓形的洞,開槽可以電鍍也可以不電鍍,由于開槽需要額外的切割時(shí)間,有時(shí)會(huì)增加板卡的成本。
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注意: 由于開槽的刀具是圓形的,開槽的邊緣不能完全做成直角。 錫膏層:在往PCB上放置元器件之前,會(huì)通過鋼網(wǎng)在表貼器件的焊盤上形成的一定厚度的錫膏層。 在回流焊過程中,錫膏融化,在焊盤和器件管腳間建立可靠的電氣和機(jī)械連接。
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在放置元器件之前,PCB上短暫的錫膏層,記得去了解一下鋼網(wǎng)的定義。 焊錫爐:焊接插件的爐子,一般里面有少量的熔融的焊錫,板卡在上面迅速的通過,就可以將暴露的管腳上錫焊接好。 阻焊:為了防止短路、腐蝕以及其它問題,銅上面會(huì)覆蓋一層保護(hù)膜。
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連錫:器件上的兩個(gè)相連的管腳,被一小滴焊錫錯(cuò)誤的連接到了一起。 表面貼裝:一種組裝的方法,器件只需要簡單的放在板卡上,不需要將器件管腳穿過板卡上的過孔。 熱焊盤:指的是連接焊盤到平面間的一段短走線,如果焊盤沒有做恰當(dāng)?shù)纳嵩O(shè)計(jì),焊接時(shí)很難將焊盤加熱到足夠的焊接溫度,不恰當(dāng)?shù)纳岷副P設(shè)計(jì),會(huì)感覺焊盤比較黏,并且回流焊的時(shí)間相對(duì)比較長。
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在左邊,焊盤通過兩個(gè)短走線(熱焊盤)連接到地平面,在右邊,過孔直接連接到地平面,沒有采用熱焊盤。 走線:在電路板上,一般連續(xù)的銅的路徑。
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一段連接復(fù)位點(diǎn)和板卡上其它地方的細(xì)走線,一個(gè)相對(duì)粗一點(diǎn)的走線連接了5V電源點(diǎn)。 V-score:將板卡進(jìn)行一條不完全的切割,可以將板卡通過這條直線折斷。 過孔:在板卡上的一個(gè)洞,一般用來將信號(hào)從一層切換到另外一層。 塞孔指的是在過孔上覆蓋阻焊,以防被焊接,連接器或者器件管腳過孔,因?yàn)樾枰附?,一般不?huì)進(jìn)行塞孔。
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同一個(gè)PCB上塞孔的正反兩面,這個(gè)過孔將正面的信號(hào),通過在板卡上的鉆孔,傳輸?shù)搅吮趁妗?/p>
波峰焊:一個(gè)焊接插件器件的方法,將板卡勻速的通過一個(gè)產(chǎn)生穩(wěn)定波峰的熔融焊錫爐,焊錫的波峰會(huì)將器件管腳和暴露的焊盤焊接到一起。
編輯:黃飛
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評(píng)論
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