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印制电路板基础知识解析__凤凰网

2019-09-05 点击:741

印刷电路板{PCB电路板},也称为印刷电路板,是电子元件电气连接的提供者。它已经发展了100多年;其设计主要是布局设计;使用电路板的主要优点是它大大减少了布线和装配误差,并提高了自动化水平和生产劳动力。

根据电路板的数量,它可以分为单板,双板,四层,六层和其他多层板。

由于印刷电路板不是一般的终端产品,因此名称的定义有点混乱。例如,个人计算机的主板称为主板,不能直接称为电路板。虽然主板上有一块电路板,但它不一样,所以当你评估行业时,你不能说同样的事情。例如,由于集成电路部件安装在电路板上,新闻媒体称他为IC板,但实质上他并不等同于印刷电路板。我们通常说印刷电路板是指裸板 - 即没有上部组件的电路板。

分类

单面板

在最基本的PCB上,部件集中在一侧,电线集中在另一侧。由于导线仅出现在一侧,因此该PCB称为单面。由于单面板对设计线有很多严格的限制(因为只有一面,布线不能交叉而且必须在路径周围),所以只有早期电路才使用这种类型的电路板。

双面板

这种类型的电路板在两侧都有接线,但要使用电线的两侧,必须在两侧之间有适当的电路连接。这些电路之间的“桥”称为通孔。通孔是PCB上填充或涂有金属的小孔,可以连接到两侧的电线。由于双面板的面积是单面板的两倍,双面板解决了在单个面板中布线交叉的难度(可以通过通孔到另一面),而且更多适用于比单个面板更复杂的电路。

多层板

为了增加可以布线的面积,多层板使用更多的单面或双面布线板。使用双面内层,两个单面外层或两个双面内层,两个单面外印刷电路板,在定位系统和绝缘粘接材料之间交替和导电图案相互连接的印刷电路板根据设计要求成为四层,六层印刷电路板,又称多层印刷线路板。电路板的层数并不意味着存在多层独立的布线层。在特殊情况下,添加空层以控制板的厚度。通常,层数是偶数,并且包括最外面的两层。大多数主板都是4到8层结构,但从技术上讲,它们可以实现近100层PCB。大型超级计算机大多使用相当多的多层主板,但由于这种计算机已经可以被许多普通计算机的集群所取代,超多层板已经逐渐消失。由于PCB中的层紧密耦合,通常不容易看到实际数字,但如果仔细观察主板,您仍然可以看到它。

信息

组合物

目前的电路板主要由以下

组成

和图纸是同时制作的。

介电:用于保持电路和层之间的绝缘,通常称为基板。

通孔/通孔:通孔可以使线上方的两个层相互导通,较大的通孔用作元件插件,非通孔(nPTH)通常用作表面贴装。用于装配的定位和固定螺钉。

耐焊剂/阻焊膜:并非所有铜表面都应镀锡。因此,非锡染色区域将印刷一层无铜材料(通常为环氧树脂),以避免未镀锡线之间的短路。根据工艺的不同,分为绿油,红油和蓝油。

图例/标记/丝网:这是一种非必要的结构。主要功能是在电路板上标记每个部件的名称和位置框架,以便于装配后维护和识别。

表面处理:由于铜表面在一般环境中容易被氧化,因此不可能施加锡(可焊性差),因此在要吃锡的铜表面上保护它。保护方法包括喷涂(HASL),金(ENIG),银(浸银),锡(浸锡)和有机阻焊剂(OSP)。该方法各有优缺点,统称为表面处理。

外观

裸板(顶部没有部件)通常也被称为“印刷线路板(PWB)”。电路板本身的基板由绝缘且隔热且不易弯曲的材料制成。可以在表面上看到的薄电路材料是铜箔。原始铜箔覆盖在整个板上,并且部分制造过程被蚀刻掉,其余部分变成网状小线。这些线称为导体图案或导线,用于提供与PCB上部件的电连接。

通常PCB的颜色是绿色或棕色,这是阻焊膜的颜色。它是一种绝缘保护层,可保护铜线并防止波峰焊引起的短路,并节省焊锡用量。丝网上还印有一层丝网。通常在其上打印文本和符号(通常为白色)以指示每个部件在板上的位置。丝网印刷表面也称为图例。

在最终产品中,安装了集成电路,晶体管,二极管,无源元件(例如电阻器,电容器,连接器等)和各种其他电子元件。通过连接导线,可以形成电子信号连接和有机能量。

优点

使用印刷电路板的主要优点是:

1.由于图形的可重复性(再现性)和一致性,减少了布线和装配误差,节省了设备维护,调试和检查时间;

2.设计可以标准化,有利于互换; 3.布线密度高,体积小,重量轻,有利于电子设备的小型化;

4.有利于机械化,自动化生产,提高劳动生产率,降低电子设备成本。

印刷电路板的制造方法可分为两大类:减法法(减法法)和加法法(加法法)。目前,大规模工业生产主要是基于减少铜箔腐蚀的方法。

5.特别是FPC柔性板对高精度仪器的抗弯性,精度和更好的应用。 (如相机,手机,相机等)

设计

随着电子技术的快速发展,印刷电路板广泛用于各种领域,并且几乎所有电子设备都包括相应的印刷电路板。为了保证电子设备的正常运行,减少彼此之间的电磁干扰,减少电磁污染对人体和生态环境的不利影响,电磁兼容设计不容忽视。本文介绍了印刷电路板的设计方法和技术。

在印刷电路板的设计中,电路连接的元件布局和布线是两个关键点。

布局

布局是将电路元件放置在印刷电路板布线区域中。布局是否合理不仅影响后续布线工作,而且对整个电路板的性能也有重要影响。在确保电路功能和性能指标后,为了满足加工性能,检查和维护的要求,元件应均匀,整齐,紧凑地放置在PCB上,以最大限度地缩短和缩短元件之间的引线和连接,从而获得均匀的封装密度。

每个功能电路单元的位置根据电路流程排列,输入和输出信号,高电平和低电平部分尽可能不相交,信号传输路径最短。

功能分化

组件的位置应根据电源电压,数字和模拟电路,速度,电流等进行分组,以避免相互干扰。

件时,数字电路和模拟电路排列在不同的层中。当需要在电路板上放置快速,中速和低速逻辑电路时,它们应靠近连接器放置;低速逻辑和存储器应远离连接器。以这种方式,有利的是减少公共阻抗耦合,辐射和串扰的减少。时钟电路和高频电路是干扰辐射的主要来源,必须与远程电路分开布置。

热和磁性考虑

考虑到电磁兼容性的影响,加热元件和热元件应尽可能远。

Craftability

(1)等级

安装组件尽可能在一侧,简化了组装过程。

(2)距离

组件之间的最小距离由组件的形状和其他相关属性决定。部件之间的距离通常不小于0.2mm至0.3mm,并且部件之间的距离应该距印刷板边缘大于2mm。

(3)方向

应该布置组件的方向和密度以促进空气的对流。考虑装配过程,组件方向尽可能均匀。

布线

1.电线

(1)宽度

件下尽可能宽,即使面积很小,一般不小于1毫米。特别是,地线尽管不允许局部加宽,但应尽可能加宽以减小整个地线系统的电阻。对于长度超过80 mm的导体,即使工作电流不大,也应加宽,以减小导体压降对电路的影响。

(2)长度

为了最小化布线长度,布线越短,干扰和串扰越小,寄生电抗越低,辐射越少。特别是对于FET栅极,晶体管的基极和高频环路应注意短接线。

(3)间距

相邻导体之间的距离应符合电气安全要求。串扰和电压击穿是影响布线间距的主要电气特性。为了便于操作和生产,间距应尽可能宽,并且应选择最小间距以至少适合所施加的电压。该电压包括工作电压,额外的纹波电压,过压和由于其他原因引起的峰值电压。当电路中有电源电压时,出于安全原因,间距应该更宽。

(4)路径

从驱动器到负载的信号路径宽度应该是恒定的。改变路径宽度会改变路径阻抗(电阻,电感和电容),从而引起反射并导致线路阻抗不平衡。因此,最好保持路径宽度不变。在布线中,最好避免使用直角和锐角。通常,拐角应大于90°。直角路径的内边缘产生集中电场,产生耦合到相邻路径的噪声,45°路径优于直角和锐角路径。当两根导线以锐角相交时,锐角应改为圆形。

2,光圈和焊盘尺寸

元件安装孔的直径应与元件的引线直径很好地匹配,以使安装孔的直径略大于元件引线的直径(0.15到0.3)mm。通常,DIL封装的引脚和大多数小型元件使用0.8 mm的孔径,焊盘直径约为2 mm。对于大孔径焊盘,垫的直径与孔的比率对于环氧玻璃基板约为2,对于苯酚纸板约为2.5比3。

信号线的过孔数相同。此外,应尽量减少过孔的数量。如有必要,应提供印刷导体保护环或保护线,以防止振荡并改善电路性能。

3.地线设计

不合理的接地设计会对印刷电路板造成干扰,不符合设计规范,甚至无法工作。地线是电路中电位和当前公共通道的参考点。地电位理论上是零电位,但实际上由于导线阻抗的存在,地电位不为零。由于地线不是零电位等电位点,只要它具有一定的长度,地线不仅是必不可少的电路公共通道,而且是产生干扰的通道。

一点接地是消除地线干扰的基本原则。所有电路和设备的地线必须连接到均匀的接地点,该接地点用作电路和设备的零电位参考点(面)。一点接地连接到公共地线与一个接地串联,另一个接地与一个点并联连接。

公共接地线的接地方法比较简单,每个电路的接地引线相对较短,电阻相对较小。这种接地方法通常用于设备机柜的接地。独立地线与一个点并联连接。只有一个物理点被定义为地面参考点。其他需要接地的点直接连接到这一点。每个电路的地电位仅与该电路的接地电流基极阻抗有关。其他电路的影响。

接线时请注意以下几点:

(1)走线的长度应尽可能短,以尽量减小引线电感。在低频电路中,避免了多点接地,因为所有电路的接地电流都流过公共接地阻抗或接地平面。

(2)公共地线应尽可能放在印刷电路板的边缘。铜箔应尽可能保留在电路板上,以增强屏蔽能力。

(3)地平面可用于双层板。接地平面的目的是提供低阻抗接地线。

(4)在多层印刷电路板中,可以提供接地层,并且接地层设计成网状。接地网的间距不应太大,因为接地的主要功能之一是提供信号返回路径。如果网格的间距太大,将形成大的信号环区域。大环路区域可能导致辐射和灵敏度问题。此外,信号返回实际上采用具有小环路面积的路径,而其他地线不起作用。

(5)地平面可以最小化辐射环。

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