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文檔簡介
1、PCB設(shè)計基礎(chǔ)知識印刷電路板(Printed circuit board,PCB)幾乎會出現(xiàn)在每一種電子設(shè)備當(dāng)中。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零件的相互電氣連接。隨著電子設(shè)備越來越復(fù)雜,需要的零件越來越多,PCB上頭的線路與零件也越來越密集了。 標(biāo)準(zhǔn)的PCB長得就像這樣。裸板(上頭沒有零件)也常被稱為印刷線路板Printed Wiring Board(PWB)。 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。在表面可以看到的細小線路材料是銅箔,原本銅箔
2、是覆蓋在整個板子上的,而在制造過程中部份被蝕刻處理掉,留下來的部份就變成網(wǎng)狀的細小線路了。這些線路被稱作導(dǎo)線(conductor pattern)或稱布線,并用來提供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)上,零件都集中在其中一面,導(dǎo)線則都集中在另一面。這么一來我們就需要在板子上打洞,這樣接腳才能穿過板子到另一面,所以零件的接腳是焊在另一面上的。因為如此,PCB的正反面分別被稱為零件面(Component Side)與焊接面(Solder Side)。 &
3、#160; 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,那么該零件安裝時會用到插座(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(Zero Insertion Force,零撥插力式)插座,它可以讓零件(這里指的是CPU)可以輕松插進插座,也可以拆下來。插座旁的固定桿,可以在您插進零件后將其固定。 如果要將兩塊PCB相互連結(jié),一般我們都會用到俗稱金手指的邊接頭(edge connector)。金手指上包含了許多裸露的銅墊,這些銅墊事實上也是PCB布線的一部份。通常連接時,我們將其中一
4、片PCB上的金手指插進另一片PCB上合適的插槽上(一般叫做擴充槽Slot)。在計算機中,像是顯示卡,聲卡或是其它類似的界面卡,都是借著金手指來與主機板連接的。 PCB上的綠色或是棕色,是阻焊漆(solder mask)的顏色。這層是絕緣的防護層,可以保護銅線,也可以防止零件被焊到不正確的地方。在阻焊層上另外會印刷上一層絲網(wǎng)印刷面(silk screen)。通常在這上面會印上文字與符號(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(legend)。*單面板(Single-Sided Boards)
5、160; 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。因為導(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)。因為單面板在設(shè)計線路上有許多嚴(yán)格的限制(因為只有一面,布線間不能交叉而必須繞獨自的路徑),所以只有早期的電路才使用這類的板子。*雙面板(Double-Sided Boards) 這種電路板的兩面都有布線。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。這種電路間的橋梁叫做導(dǎo)孔(via)。導(dǎo)孔是在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。因為
6、雙面板的面積比單面板大了一倍,而且因為布線可以互相交錯(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。1 / 13*多層板(Multi-Layer 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。多層板使用數(shù)片雙面板,并在每層板間放進一層絕緣層后黏牢(壓合)。板子的層數(shù)就代表了有幾層獨立的布線層,通常層數(shù)都是偶數(shù),并且包含最外側(cè)的兩層。大部分的主機板都是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。大型的超級計算機大多使用相當(dāng)多層的主機板,不過因為這類計算機已經(jīng)可以用許多普通計算機的集群代替,超多層板已經(jīng)
7、漸漸不被使用了。因為PCB中的各層都緊密的結(jié)合,一般不太容易看出實際數(shù)目,不過如果您仔細觀察主機板,也許可以看出來。 我們剛剛提到的導(dǎo)孔(via),如果應(yīng)用在雙面板上,那么一定都是打穿整個板子。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)孔可能會浪費一些其它層的線路空間。埋孔(Buried vias)和盲孔(Blind vias)技術(shù)可以避免這個問題,因為它們只穿透其中幾層。盲孔是將幾層內(nèi)部PCB與表面PCB連接,不須穿透整個板子。埋孔則只連接內(nèi)部的PCB,所以光是從表面是看不出來的。 在多層板
8、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層(Signal),電源層(Power)或是地線層(Ground)。如果PCB上的零件需要不同的電源供應(yīng),通常這類PCB會有兩層以上的電源與電線層。零件封裝技術(shù)*插入式封裝技術(shù)(Through Hole Technology) 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(Through Hole Technology,THT)封裝。這種零件會需要占用大量的空間,并且要為每只接腳鉆一個洞。所以它們的接腳其實占掉兩面的空間,而且焊點也比較大。但另一方面,THT零件和SM
9、T(Surface Mounted Technology,表面黏著式)零件比起來,與PCB連接的構(gòu)造比較好,關(guān)于這點我們稍后再談。像是排線的插座,和類似的界面都需要能耐壓力,所以通常它們都是THT封裝。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。這種技術(shù)不用為每個接腳的焊接,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
10、件要小。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。SMT封裝零件也比THT的要便宜。所以現(xiàn)今的PCB上大部分都是SMT,自然不足為奇。 因為焊點和零件的接腳非常的小,要用人工焊接實在非常難。不過如果考慮到目前的組裝都是全自動的話,這個問題只會出現(xiàn)在修復(fù)零件的時候吧。設(shè) 計 流 程 在PCB的設(shè)計中,其實在正式布線前,還要經(jīng)過很漫長的步驟,以下就是主要設(shè)計的流程:-系統(tǒng)規(guī)格 首先要先規(guī)劃出該電子設(shè)備的各項系統(tǒng)規(guī)格。包含了系統(tǒng)功能
11、,成本限制,大小,運作情形等等。-系統(tǒng)功能區(qū)塊圖 接下來必須要制作出系統(tǒng)的功能方塊圖。方塊間的關(guān)系也必須要標(biāo)示出來。-將系統(tǒng)分割幾個PCB 將系統(tǒng)分割數(shù)個PCB的話,不僅在尺寸上可以縮小,也可以讓系統(tǒng)具有升級與交換零件的能力。系統(tǒng)功能方塊圖就提供了我們分割的依據(jù)。像是計算機就可以分成主機板、顯示卡、聲卡、軟盤驅(qū)動器和電源等等。-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。如果設(shè)計的過大,那么封裝技
12、術(shù)就要改變,或是重新作分割的動作。在選擇技術(shù)時,也要將線路圖的品質(zhì)與速度都考量進去。-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節(jié)。所有系統(tǒng)中的PCB都必須要描出來,現(xiàn)今大多采用CAD(計算機輔助設(shè)計,Computer Aided Design)的方式。下面就是使用CircuitMakerTM設(shè)計的范例。PCB的電路概圖-初步設(shè)計的仿真運作 為了確保設(shè)計出來的電路圖可以正常運作,這必須先用計算機軟件來仿真一次。這類軟件可以讀取設(shè)計圖,并且用許多方式顯示電路運作的情況。這比起實際做出一塊
13、樣本PCB,然后用手動測量要來的有效率多了。-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。它們必須以最有效率的方式與路徑相連接。所謂有效率的布線,就是牽線越短并且通過層數(shù)越少(這也同時減少導(dǎo)孔的數(shù)目)越好,不過在真正布線時,我們會再提到這個問題。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。-測試布線可能性,與高速下的正確運作 現(xiàn)今的部份計算機軟件,可以檢查各零件擺設(shè)的位置是否可以正確連接,或是檢查在高速運作下,這樣是否可以正確運作。這項步
14、驟稱為安排零件,不過我們不會太深入研究這些。如果電路設(shè)計有問題,在實地導(dǎo)出線路前,還可以重新安排零件的位置。-導(dǎo)出PCB上線路 在概圖中的連接,現(xiàn)在將會實地作成布線的樣子。這項步驟通常都是全自動的,不過一般來說還是需要手動更改某些部份。下面是2層板的導(dǎo)線模板。紅色和藍色的線條,分別代表PCB的零件層與焊接層。白色的文字與四方形代表的是網(wǎng)版印刷面的各項標(biāo)示。紅色的點和圓圈代表鉆洞與導(dǎo)孔。最右方我們可以看到PCB上的焊接面有金手指。這個PCB的最終構(gòu)圖通常稱為工作底片(Artwork)。 PCB設(shè)計準(zhǔn)備 每一次的設(shè)計,都
15、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,和其它類似的實際限制等。這些規(guī)定依照電路的速度,傳送信號的強弱,電路對耗電與噪聲的敏感度,以及材質(zhì)品質(zhì)與制造設(shè)備等因素而有不同。如果電流強度上升,那導(dǎo)線的粗細也必須要增加。為了減少PCB的成本,在減少層數(shù)的同時,也必須要注意這些規(guī)定是否仍舊符合。如果需要超過2層的構(gòu)造的話,那么通常會使用到電源層以及地線層,來避免信號層上的傳送信號受到影響,并且可以當(dāng)作信號層的防護罩。-導(dǎo)線后電路測試 為了確定線路在導(dǎo)線后能夠正常運作,它必須要通過最后檢測。這項檢測也可以檢查是否有不正確的連接,并且所有聯(lián)機
16、都照著概圖走。建立制作檔案 因為目前有許多設(shè)計PCB的CAD工具,制造廠商必須有符合標(biāo)準(zhǔn)的檔案,才能制造板子。標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格有好幾種,不過最常用的是Gerber files規(guī)格。一組Gerber files包括各信號、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。-電磁兼容問題 沒有照EMC(電磁兼容)規(guī)格設(shè)計的電子設(shè)備,很可能會散發(fā)出電磁能量,并且干擾附近的電器。EMC對電磁干擾(EMI),電磁場(EMF)和射頻干擾(RFI)等都規(guī)定了最大的限制。這項規(guī)定可以確保該電器與附近
17、其它電器的正常運作。EMC對一項設(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)計時要減少對外來EMF、EMI、RFI等的磁化率。換言之,這項規(guī)定的目的就是要防止電磁能量進入或由裝置散發(fā)出。這其實是一項很難解決的問題,一般大多會使用電源和地線層,或是將PCB放進金屬盒子當(dāng)中以解決這些問題。電源和地線層可以防止信號層受干擾,金屬盒的效用也差不多。對這些問題我們就不過于深入了。 電路的最大速度得看如何照EMC規(guī)定做了。內(nèi)部的EMI,像是導(dǎo)體間的電流耗損,會隨著頻率上升而增強。如果兩者之間的的電流差距過大,那么一定要拉長兩者間的距離。這也告訴我們?nèi)绾?/p>
18、避免高壓,以及讓電路的電流消耗降到最低。布線的延遲率也很重要,所以長度自然越短越好。所以布線良好的小PCB,會比大PCB更適合在高速下運作。 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)機的布線。我們采用負片轉(zhuǎn)印(Subtractive transfer)方式將工作底片表現(xiàn)在金屬導(dǎo)體上。這項技巧是將整個表面鋪上一層薄薄的銅箔,并且把多余的部份給消除。追加式轉(zhuǎn)印(Additive Patter
19、n transfer)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,不過我們在這里就不多談了。 如果制作的是雙面板,那么PCB的基板兩面都會鋪上銅箔,如果制作的是多層板,接下來的步驟則會將這些板子黏在一起。 接下來的流程圖,介紹了導(dǎo)線如何焊在基板上。 正光阻劑(positive photoresist)是由感光劑制成的,它在照明下會溶解(負光阻劑則是如果沒有經(jīng)過照明就會分解)。有很多方式可以處理銅表面的光阻劑,不過最普遍的方式,是將它加熱,并
20、在含有光阻劑的表面上滾動(稱作干膜光阻劑)。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的導(dǎo)線。 遮光罩只是一個制造中PCB層的模板。在PCB板上的光阻劑經(jīng)過UV光曝光之前,覆蓋在上面的遮光罩可以防止部份區(qū)域的光阻劑不被曝光(假設(shè)用的是正光阻劑)。這些被光阻劑蓋住的地方,將會變成布線。 在光阻劑顯影之后,要蝕刻的其它的裸銅部份。蝕刻過程可以將板子浸到蝕刻溶劑中,或是將溶劑噴在板子上。一般用作蝕刻溶劑的有,氯化鐵(Ferric Chloride),堿性氨(Alkaline
21、 Ammonia),硫酸加過氧化氫(Sulfuric Acid + Hydrogen Peroxide),和氯化銅(Cupric Chloride)等。蝕刻結(jié)束后將剩下的光阻劑去除掉。這稱作脫膜(Stripping)程序。鉆孔與電鍍 如果制作的是多層PCB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)過這個步驟,那么就沒辦法互相連接了。 在根據(jù)鉆孔需求由機器設(shè)備鉆孔之后,孔璧里頭必須經(jīng)過電鍍(鍍通孔技術(shù),Plated-Through-Hole technology,PT
22、H)。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。在開始電鍍之前,必須先清掉孔內(nèi)的雜物。這是因為樹脂環(huán)氧物在加熱后會產(chǎn)生一些化學(xué)變化,而它會覆蓋住內(nèi)部PCB層,所以要先清掉。清除與電鍍動作都會在化學(xué)制程中完成。-多層PCB壓合 各單片層必須要壓合才能制造出多層板。壓合動作包括在各層間加入絕緣層,以及將彼此黏牢等。如果有透過好幾層的導(dǎo)孔,那么每層都必須要重復(fù)處理。多層板的外側(cè)兩面上的布線,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 接下來將阻焊漆覆蓋在最外層的布線上
23、,這樣一來布線就不會接觸到電鍍部份外了。網(wǎng)版印刷面則印在其上,以標(biāo)示各零件的位置,它不能夠覆蓋在任何布線或是金手指上,不然可能會減低可焊性或是電流連接的穩(wěn)定性。金手指部份通常會鍍上金,這樣在插入擴充槽時,才能確保高品質(zhì)的電流連接。-測試 測試PCB是否有短路或是斷路的狀況,可以使用光學(xué)或電子方式測試。光學(xué)方式采用掃描以找出各層的缺陷,電子測試則通常用飛針探測儀(Flying-Probe)來檢查所有連接。電子測試在尋找短路或斷路比較準(zhǔn)確,不過光學(xué)測試可以更容易偵測到導(dǎo)體間不正確空隙的問題。-零件安裝與焊接
24、;最后一項步驟就是安裝與焊接各零件了。無論是THT與SMT零件都利用機器設(shè)備來安裝放置在PCB上。 THT零件通常都用叫做波峰焊接(Wave Soldering)的方式來焊接。這可以讓所有零件一次焊接上PCB。首先將接腳切割到靠近板子,并且稍微彎曲以讓零件能夠固定。接著將PCB移到助溶劑的水波上,讓底部接觸到助溶劑,這樣可以將底部金屬上的氧化物給除去。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。 自動焊接SMT零件的方式則稱為再流回焊接(Over Reflow Soldering
25、)。里頭含有助溶劑與焊料的糊狀焊接物,在零件安裝在PCB上后先處理一次,經(jīng)過PCB加熱后再處理一次。待PCB冷卻之后焊接就完成了,接下來就是準(zhǔn)備進行PCB的最終測試了。*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重點。板子越小成本就越低。部份的PCB尺寸已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn),只要照著尺寸作那么成本就自然會下降。CustomPCB網(wǎng)站上有一些關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)尺寸的信息。 使用SMT會比THT來得省錢,因為PC
26、B上的零件會更密集(也會比較?。?。 另一方面,如果板子上的零件很密集,那么布線也必須更細,使用的設(shè)備也相對的要更高階。同時使用的材質(zhì)也要更高級,在導(dǎo)線設(shè)計上也必須要更小心,以免造成耗電等會對電路造成影響的問題。這些問題帶來的成本,可比縮小PCB尺寸所節(jié)省的還要多。 層數(shù)越多成本越高,不過層數(shù)少的PCB通常會造成大小的增加。 鉆孔需要時間,所以導(dǎo)孔越少越好。 埋孔比貫
27、穿所有層的導(dǎo)孔要貴。因為埋孔必須要在接合前就先鉆好洞。 板子上孔的大小是依照零件接腳的直徑來決定。如果板子上有不同類型接腳的零件,那么因為機器不能使用同一個鉆頭鉆所有的洞,相對的比較耗時間,也代表制造成本相對提升。 使用飛針式探測方式的電子測試,通常比光學(xué)方式貴。一般來說光學(xué)測試已經(jīng)足夠保證PCB上沒有任何錯誤。 總而言之,廠商在設(shè)備上下的工夫也是越來越復(fù)雜了。了解PCB的制造過程是很有用的,因為當(dāng)我們在比較主機板時,相同
28、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。 好的工程師可以光看主機板設(shè)計,就知道設(shè)計品質(zhì)的好壞。您也許自認沒那么強,不過下次您拿到主機板或是顯示卡時,不妨先鑒賞一下PCB設(shè)計之美吧!標(biāo)準(zhǔn)元件的建立 物理元件即是電子器件的封裝尺寸在PCB上的一個平面映象,又要考慮布線及生產(chǎn)工藝的可行性。由于布線時需要在兩腿之間走線,這樣焊接元件腿的焊盤要有一個合適的尺寸,焊盤過小,金屬化孔的孔徑就小,如果元器件是表面安裝的話,金屬化孔作為導(dǎo)通孔,孔徑小問題不大,但若元器件是通孔安裝(THM)的,如DIP
29、,孔徑過小,在裝配時,器件腿的插入就有困難,也可能導(dǎo)致器件的焊接有困難,這必將影響整個PCB的可靠性,焊盤過大布線時將降低布通率,所以,給焊盤一個合理的尺寸時十分重要的。特殊元件的建立 特殊元件即非標(biāo)準(zhǔn)物理元件上的尺寸,必須查閱有關(guān)資料或?qū)﹄娮悠骷M行實際測量,它包括外形尺寸,焊盤的大小,腿序號排列等。有時為了需要,可以把一個定型的電路建成一個庫元件,也可以把相同電路模塊建成一個庫元件來使用,這樣在PCB設(shè)計中能省時省事得到事半功倍的效果。具體印制板設(shè)計文件的建立 有了邏輯圖(或網(wǎng)絡(luò)表),物理元件庫和PCB板形的描述,就可
30、進行對某一塊PCB板的具體設(shè)計文件了,這里包括以下主要事項:1. 門分配,將門電路分配到具體的元器件上,同時也初步確定元件的數(shù)量與空間位置。2. 可交換封裝形式的信息的建立。3. 網(wǎng)絡(luò)表的建立。4. 檢查各種描述的數(shù)據(jù)。 這一過程對初學(xué)者往往出錯較多,往往是在種種描述之中有互相矛盾沖突發(fā)生,需根據(jù)反饋信息進行修正,再重復(fù)建立設(shè)計文件,直至完全正確為止。布線 pcb布線 在PCB設(shè)計中,布線是完成產(chǎn)品設(shè)計的重要步驟,可以說前面的準(zhǔn)備工作都是為它而做的, 在整個PCB中,以布線的設(shè)計過程限定最高,技巧最細、工作量最大。PCB布線有單面布線、 雙面布線及多層布線。
31、布線的方式也有兩種:自動布線及交互式布線,在自動布線之前, 可以用交互式預(yù)先對要求比較嚴(yán)格的線進行布線,輸入端與輸出端的邊線應(yīng)避免相鄰平行, 以免產(chǎn)生反射干擾。必要時應(yīng)加地線隔離,兩相鄰層的布線要互相垂直,平行容易產(chǎn)生寄生耦合。 自動布線的布通率,依賴于良好的布局,布線規(guī)則可以預(yù)先設(shè)定, 包括走線的彎曲次數(shù)、導(dǎo)通孔的數(shù)目、步進的數(shù)目等。一般先進行探索式布經(jīng)線,快速地把短線連通, 然后進行迷宮式布線,先把要布的連線進行全局的布線路徑優(yōu)化,它可以根據(jù)需要斷開已布的線。 并試著重新再布線,以改進總體效果。 對目前高密度的PCB設(shè)
32、計已感覺到貫通孔不太適應(yīng)了, 它浪費了許多寶貴的布線通道,為解決這一矛盾,出現(xiàn)了盲孔和埋孔技術(shù),它不僅完成了導(dǎo)通孔的作用, 還省出許多布線通道使布線過程完成得更加方便,更加流暢,更為完善,PCB 板的設(shè)計過程是一個復(fù)雜而又簡單的過程,要想很好地掌握它,還需廣大電子工程設(shè)計人員去自已體會, 才能得到其中的真諦。1 電源、地線的處理 既使在整個PCB板中的布線完成得都很好,但由于電源、 地線的考慮不周到而引起的干擾,會使產(chǎn)品的性能下降,有時甚至影響到產(chǎn)品的成功率。所以對電、 地線的布線要認真對待,把電、地線所產(chǎn)生的噪音干擾降到最低限度,以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。
33、0; 對每個從事電子產(chǎn)品設(shè)計的工程人員來說都明白地線與電源線之間噪音所產(chǎn)生的原因, 現(xiàn)只對降低式抑制噪音作以表述:· 眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。· 盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬,它們的關(guān)系是:地線電源線信號線,通常信號線寬為:0.20.3mm,最經(jīng)細寬度可達0.050.07mm,電源線為1.22.5 mm· 對數(shù)字電路的PCB可用寬的地導(dǎo)線組成一個回路, 即構(gòu)成一個地網(wǎng)來使用(模擬電路的地不能這樣使用)· 用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上的地方都與地相連接作為地線用?;蚴亲龀啥鄬影澹娫矗?/p>
34、地線各占用一層。2 數(shù)字電路與模擬電路的共地處理 現(xiàn)在有許多PCB不再是單一功能電路(數(shù)字或模擬電路),而是由數(shù)字電路和模擬電路混合構(gòu)成的。因此在布線時就需要考慮它們之間互相干擾問題,特別是地線上的噪音干擾。 數(shù)字電路的頻率高,模擬電路的敏感度強,對信號線來說,高頻的信號線盡可能遠離敏感的模擬電路器件,對地線來說,整人PCB對外界只有一個結(jié)點,所以必須在PCB內(nèi)部進行處理數(shù)、模共地的問題,而在板內(nèi)部數(shù)字地和模擬地實際上是分開的它們之間互不相連,只是在PCB與外界連接的接口處(如插頭等)。數(shù)字地與模擬地有一點短接,請注意,只
35、有一個連接點。也有在PCB上不共地的,這由系統(tǒng)設(shè)計來決定。3 信號線布在電(地)層上 在多層印制板布線時,由于在信號線層沒有布完的線剩下已經(jīng)不多,再多加層數(shù)就會造成浪費也會給生產(chǎn)增加一定的工作量,成本也相應(yīng)增加了,為解決這個矛盾,可以考慮在電(地)層上進行布線。首先應(yīng)考慮用電源層,其次才是地層。因為最好是保留地層的完整性。4 大面積導(dǎo)體中連接腿的處理 在大面積的接地(電)中,常用元器件的腿與其連接,對連接腿的處理需要進行綜合的考慮,就電氣性能而言,元件腿的焊盤與銅面滿接為好,但對元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如:焊接需要
36、大功率加熱器。容易造成虛焊點。所以兼顧電氣性能與工藝需要,做成十字花焊盤,稱之為熱隔離(heat shield)俗稱熱焊盤(Thermal),這樣,可使在焊接時因截面過分散熱而產(chǎn)生虛焊點的可能性大大減少。多層板的接電(地)層腿的處理相同。5 布線中網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的作用 在許多CAD系統(tǒng)中,布線是依據(jù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)決定的。網(wǎng)格過密,通路雖然有所增加,但步進太小,圖場的數(shù)據(jù)量過大,這必然對設(shè)備的存貯空間有更高的要求,同時也對象計算機類電子產(chǎn)品的運算速度有極大的影響。而有些通路是無效的,如被元件腿的焊盤占用的或被安裝孔、定們孔所占用的等。網(wǎng)格過疏,通路太少對布通率的影響極大。
37、所以要有一個疏密合理的網(wǎng)格系統(tǒng)來支持布線的進行。 標(biāo)準(zhǔn)元器件兩腿之間的距離為0.1英寸(2.54mm),所以網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)一般就定為0.1英寸(2.54 mm)或小于0.1英寸的整倍數(shù),如:0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。6 設(shè)計規(guī)則檢查(DRC) 布線設(shè)計完成后,需認真檢查布線設(shè)計是否符合設(shè)計者所制定的規(guī)則,同時也需確認所制定的規(guī)則是否符合印制板生產(chǎn)工藝的需求,一般檢查有如下幾個方面:· 線與線,線與元件焊盤,線與貫通孔,元件焊盤與貫通孔,貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理,是否滿足生產(chǎn)要求。
38、83; 電源線和地線的寬度是否合適,電源與地線之間是否緊耦合(低的波阻抗)?在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方。· 對于關(guān)鍵的信號線是否采取了最佳措施,如長度最短,加保護線,輸入線及輸出線被明顯地分開。· 模擬電路和數(shù)字電路部分,是否有各自獨立的地線。· 后加在PCB中的圖形(如圖標(biāo)、注標(biāo))是否會造成信號短路。· 對一些不理想的線形進行修改。· 在PCB上是否加有工藝線?阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求,阻焊尺寸是否合適,字符標(biāo)志是否壓在器件焊盤上,以免影響電裝質(zhì)量。· 多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小,如電源地層的銅箔露出板外容易造
39、成短路。PCB布局 布局步驟 在設(shè)計中,布局是一個重要的環(huán)節(jié)。布局結(jié)果的好壞將直接影響布線的效果,因此可以這樣認為,合理的布局是PCB設(shè)計成功的第一步。 布局的方式分兩種,一種是交互式布局,另一種是自動布局,一般是在自動布局的基礎(chǔ)上用交互式布局進行調(diào)整,在布局時還可根據(jù)走線的情況對門電路進行再分配,將兩個門電路進行交換,使其成為便于布線的最佳布局。在布局完成后,還可對設(shè)計文件及有關(guān)信息進行返回標(biāo)注于原理圖,使得PCB板中的有關(guān)信息與原理圖相一致,以便在今后的建檔、更改設(shè)計能同步起來, 同時對模擬的有關(guān)信息進行更新,使得能對電路的電氣性能及功能進行板級驗證。考
40、慮整體美觀一個產(chǎn)品的成功與否,一是要注重內(nèi)在質(zhì)量,二是兼顧整體的美觀,兩者都較完美才能認為該產(chǎn)品是成功的。在一個PCB板上,元件的布局要求要均衡,疏密有序,不能頭重腳輕或一頭沉。布局的檢查1. 印制板尺寸是否與加工圖紙尺寸相符?能否符合PCB制造工藝要求?有無定位標(biāo)記?2. 元件在二維、三維空間上有無沖突?3. 元件布局是否疏密有序,排列整齊?是否全部布完?4. 需經(jīng)常更換的元件能否方便的更換?插件板插入設(shè)備是否方便?5. 熱敏元件與發(fā)熱元件之間是否有適當(dāng)?shù)木嚯x?6. 調(diào)整可調(diào)元件是否方便?7. 在需要散熱的地方,裝了散熱器沒有?空氣流是否通暢?8. 信號流程是否順暢且互連最短?9. 插頭、插座等與機械設(shè)計是否矛盾?10. 線路的干擾問題是否有所考慮?PCB原理圖的設(shè)計
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