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1、印制板与电焊原则,印制板,印制板即印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，简称建和线路板，常 使用英文缩写PCB（printed circuit board）或写PWB（printed wire board），以绝缘板为基材，切成一定尺寸，其上至少附有一个导电图形，并布有孔（如元件孔、紧固孔、金属化孔等），用来代替以往装置电子元器件的底盘，并实现电子元器件之间的相互连接。由于这种板是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。 印制板按照线路板层数可分为单面板、双面板、四层板、六层板以及其他多层线路板。,单面板：单面板就是在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。因为导线
2、只出现在其中一面，所以我们就称这种PCB叫作建和单面板（Single-sided）。,双面板：双面板（Double-Sided Boards）的两面都有布线，与单面板相比实现相同的功能体积能够很大程度的减少。但布线明显难于单面板。,四层板：四层板（4 layers）指的是电路印刷板PCB Printed Circuit Board用4层的玻璃纤维做成，可降低PCB的成本但效能较差。,印制板发展简史,在印制电路板出现之前，电子元件之间的互连都是依靠电线直接连接而组成完整的线路。在当代，电路面包板只是作为有效的实验工具而存在，而印刷电路板在电子工业中已经成了占据了绝对统治的地位。 20世纪初，人们
3、为了简化电子机器的制作，减少电子零件间的配线，降低制作成本等优点，于是开始钻研以印刷的方式取代配线的方法。三十年间，不断有工程师提出在绝缘的基板上加以金属导体作配线。而最成功的是1925年，美国的查尔斯杜卡斯（？）在绝缘的基板上印刷出线路图案，再以电镀的方式，成功建立导体作配线。 直至1936年，奥地利人保罗爱斯勒（Paul Eisler）在英国发表了箔膜技术，他在一个收音机装置内采用了印刷电路板；而在日本，宫本喜之助以喷附配线法成功申请专利。而两者中保罗爱斯勒的方法与现今的印制电路板最为相似，这类做法称为减去法，是把不需要的金属除去；而查尔斯杜卡斯、宫本喜之助的做法是只加上所需的配线，称为加
4、成法。虽然如此，但因为当时的电子零件发热量大，两者的基板也难以配合使用，以致未有正式的实用作，不过也使印刷电路技术更进一步。,组成,线路与图面（Pattern）：线路是做为原件之间导通的工具，在设计上会另外设计大铜面作为接地及电源层。线路与图面是同时做出的。 介电层（Dielectric）：用来保持线路及各层之间的绝缘性，俗称为基材 孔（Through hole / via）：导通孔可使两层次以上的线路彼此导通，较大的导通孔则做为零件插件用，另外有非导通孔（nPTH）通常用来作为表面贴装定位，组装时固定螺丝用。 防焊油墨（Solder resistant /Solder Mask) ：并非全部
5、的铜面都要吃锡上零件，因此非吃锡的区域，会印一层隔绝铜面吃锡的物质（通常为环氧树脂），避免非吃锡的线路间短路。根据不同的工艺，分为绿油、红油、蓝油 丝印（Legend /Marking/Silk screen）：此为非必要之构成，主要的功能是在电路板上标注各零件的名称、位置框，方便组装后维修及辨识用。 表面处理（Surface Finish）：由于铜面在一般环境中，很容易氧化，导致无法上锡（焊锡性不良），因此会在要吃锡的铜面上进行保护。保护的方式有喷锡（HASL），化金（ENIG），化银（Immersion Silver)，化锡（Immersion Tin），有机保焊剂（OSP），方法各有优缺
6、点，统称为表面处理。,PCB设计,布局：是把电路器件放在印制电路板布线区内。布局是否合理不仅影响后面的布线工作，而且对整个电路板的性能也有重要影响。在保证电路功能和性能指标后，要满足工艺性、检测和维修方面的要求，元件应均匀、整齐、紧凑布放在PCB上，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接，以得到均匀的组装密度。按电路流程安排各个功能电路单元的位置，输入和输出信号、高电平和低电平部分尽可能不交叉，信号传输路线最短。 功能区分：元器件的位置应按电源电压、数字及模拟电路、速度快慢、电流大小等进行分组，以免相互干扰。 电路板上同时安装数字电路和模拟电路时，两种电路的地线和供电系统完全分开，有条件时将数
7、字电路和模拟电路安排在不同层内。 电路板上需要布置快速、中速和低速逻辑电路时，应安放在紧靠连接器范围内;而低速逻辑和存储器，应安放在远离连接器范围内。这样，有利于减小共阻抗耦合、辐射和交扰的减小。 时钟电路和高频电路是主要的骚扰辐射源，一定要单独安排，远离敏感电路。 热磁兼顾：发热元件与热敏元件尽可能远离，要考虑电磁兼容的影响。,工艺,层面：贴装元件尽可能在一面，简化组装工艺。 距离：元器件之间距离的最小限制根据元件外形和其他相关性能确定，目前元器件之间的距离一般不小于0.2 mm0.3mm，元器件距印制板边缘的距离应大于2mm。 方向：元件排列的方向和疏密程度应有利于空气的对流。考虑组装工艺
8、，元件方向尽可能一致。 导线 宽度:印制导线的最小宽度，主要由导线和绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定。印制导线可尽量宽一些，尤其是电源线和地线，在板面允许的条件下尽量宽一些，即使面积紧张的条件下一般不小于1mm。特别是地线，即使局部不允许加宽，也应在允许的地方加宽，以降低整个地线系统的电阻。对长度超过80mm的导线，即使工作电流不大，也应加宽以减小导线压降对电路的影响。 长度:要极小化布线的长度,布线越短,干扰和串扰越少,并且它的寄生电抗也越低，辐射更少。特别是场效应管栅极，三极管的基极和高频回路更应注意布线要短。 间距:相邻导线之间的距离应满足电气安全的要求，串扰和电压击穿是影响布
9、线间距的主要电气特性。为了便于操作和生产，间距应尽量宽些，选择最小间距至少应该适合所施加的电压。这个电压包括工作电压、附加的波动电压、过电压和因其它原因产生的峰值电压。当电路中存在有市电电压时，出于安全的需要间距应该更宽些。,路径:信号路径的宽度，从驱动到负载应该是常数。改变路径宽度对路径阻抗(电阻、电感、和电容)产生改变，会产生反射和造成线路阻抗不平衡。所以，最好保持路径的宽度不变。在布线中，最好避免使用直角和锐角，一般拐角应该大于90。直角的路径内部的边缘能产生集中的电场，该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。当两条导线以锐角相遇连接时，应将锐角改成圆形。 孔径和焊盘
10、尺寸 元件安装孔的直径应该与元件的引线直径较好的匹配，使安装孔的直径略大于元件引线直径的(0.150.3)mm。通常DIL封装的管脚和绝大多数的小型元件使用0.8mm的孔径，焊盘直径大约为2mm。对于大孔径焊盘为了获得较好的附着能力，焊盘的直径与孔径之比，对于环氧玻璃板基大约为2，而对于苯酚纸板基应为(2.53)。 过孔:一般被使用在多层PCB中，它的最小可用直径是与板基的厚度相关，通常板基的厚度与过孔直径比是6：1。高速信号时，过孔产生(14)nH的电感和(0.30.8)pF的电容的路径。因此，当铺设高速信号通道时，过孔应该被保持到绝对的最小。对于高速的并行线(例如地址和数据线)，如果层的改
11、变是不可避免，应该确保每根信号线的过孔数一样。并且应尽量减少过孔数量，必要时需设置印制导线保护环或保护线，以防止振荡和改善电路性能。,地线设计 不合理的地线设计会使印制电路板产生干扰，达不到设计指标，甚至无法工作。地线是电路中电位的参考点，又是电流公共通道。地电位理论上是零电位，但实际上由于导线阻抗的存在，地线各处电位不都是零。因为地线只要有一定长度就不是一个处处为零的等电位点，地线不仅是必不可少的电路公共通道，又是产生干扰的一个渠道。 一点接地是消除地线干扰的基本原则。所有电路、设备的地线都必须接到统一的接地点上，以该点作为电路、设备的零电位参考点(面)。一点接地分公用地线串联一点接地和独立
12、地线并联一点接地。 公用地线串联一点接地方式比较简单，各个电路接地引线比较短，其电阻相对小，这种接地方式常用于设备机柜中的接地。独立地线并联一点接地，只有一个物理点被定义为接地参考点，其他各个需要接地的点都直接接到这一点上，各电路的地电位只与本电路的地电流基地阻抗有关，不受其他电路的影响。,具体布线时应注意以下几点: 走线长度尽量短，以便使引线电感极小化。在低频电路中，因为所有电路的地电流流经公共的接地阻抗或接地平面，所以避免采用多点接地。 公共地线应尽量布置在印制电路板边缘部分。电路板上应尽可能多保留铜箔做地线，可以增强屏蔽能力。 双层板可以使用地线面，地线面的目的是提供一个低阻抗的地线。 多层印制电路板中，可设置接地层，接地层设计成网状。地线网格的间距不能太大，因为地线的一个主要作用是提供信号回流路径，若网格的间距过大，会形成较大的信号环路面积。大环路面积会引起辐射和敏感度问题。另外，信号回流实际走环路面积小的路径，其他地线并不起作用。 地线面能够使辐射的环路最小。,焊接原则及注意事项,
