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解析PCB電路板制作流程及方法

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印制電路板{PCB線路板},又稱印刷電路板,是電子元器件電氣連接的提供者。它的發(fā)展已有100多年的歷史了;它的設(shè)計(jì)主要是版圖設(shè)計(jì);采用電路板的主要優(yōu)點(diǎn)是大大減少布線和裝配的差錯(cuò),提高了自動(dòng)化水平和生產(chǎn)勞動(dòng)率。

  PCB電路板的組成

  1、線路與圖面(Pattern):線路是做為原件之間導(dǎo)通的工具,在設(shè)計(jì)上會(huì)另外設(shè)計(jì)大銅面作為接地及電源層。線路與圖面是同時(shí)做出的。

  2、介電層(Dielectric):用來保持線路及各層之間的絕緣性,俗稱為基材。

  3、孔(Through hole / via):導(dǎo)通孔可使兩層次以上的線路彼此導(dǎo)通,較大的導(dǎo)通孔則做為零件插件用,另外有非導(dǎo)通孔(nPTH)通常用來作為表面貼裝定位,組裝時(shí)固定螺絲用。

  4、防焊油墨(Solder resistant /Solder Mask) :并非全部的銅面都要吃錫上零件,因此非吃錫的區(qū)域,會(huì)印一層隔絕銅面吃錫的物質(zhì)(通常為環(huán)氧樹脂),避免非吃錫的線路間短路。根據(jù)不同的工藝,分為綠油、紅油、藍(lán)油。

  5、絲?。↙egend /Marking/Silk screen):此為非必要之構(gòu)成,主要的功能是在電路板上標(biāo)注各零件的名稱、位置框,方便組裝后維修及辨識(shí)用。

  6、表面處理(Surface Finish):由于銅面在一般環(huán)境中,很容易氧化,導(dǎo)致無法上錫(焊錫性不良),因此會(huì)在要吃錫的銅面上進(jìn)行保護(hù)。保護(hù)的方式有噴錫(HASL),化金(ENIG),化銀(Immersion Silver),化錫(Immersion TIn),有機(jī)保焊劑(OSP),方法各有優(yōu)缺點(diǎn),統(tǒng)稱為表面處理。

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  PCB電路板的設(shè)計(jì)步驟

  電路板的基本設(shè)計(jì)過程可分為以下四個(gè)步驟:

 ?。?) 電路原理圖的設(shè)計(jì):電路原理圖的設(shè)計(jì)主要是利用Protel DXP的原理圖編輯器來繪制原理圖。

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 ?。?)生成網(wǎng)絡(luò)報(bào)表:網(wǎng)絡(luò)報(bào)表就是顯示電路原理與中各個(gè)元器件的鏈接關(guān)系的報(bào)表,它是連接電路原理圖設(shè)計(jì)與電路板設(shè)計(jì)的橋梁與紐帶,通過電路原理圖的網(wǎng)絡(luò)報(bào)表,可以迅速地找到元器件之間的聯(lián)系,從而為后面的PCB設(shè)計(jì)提供方便。

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 ?。?)印刷電路板的設(shè)計(jì):印刷電路板的設(shè)計(jì)即我們通常所說的PCB設(shè)計(jì),它是電路原理圖轉(zhuǎn)化成的最終形式,這部分的相關(guān)設(shè)計(jì)較電路原理圖的設(shè)計(jì)有較大的難度,我們可以借助Protel DXP的強(qiáng)大設(shè)計(jì)功能完成這一部分的設(shè)計(jì)。

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  (4)生成印刷電路板報(bào)表:印刷電路板設(shè)計(jì)完成后,還需生成各種報(bào)表,如生成引腳報(bào)表、電路板信息報(bào)表、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)報(bào)表等,最后打印出印刷電路圖。

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  PCB電路板的設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

  一、 天線部分設(shè)計(jì)

  1、藍(lán)牙IC到天線走線要圓滑或者走直線;

  2、天線有效部分的周圍及其下層(即背面)不應(yīng)有元器、布線和鋪銅;

  3、天線要求設(shè)計(jì)在PCB板的板邊,盡量朝前面板,并要求周圍避開鐵質(zhì)結(jié)構(gòu)件;

  4、根據(jù)PCB板大小選擇天線類型,較大時(shí)選擇倒F型天線,小板時(shí)選擇蛇形天線;

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  二、 元器件放置原則

  元件放置的一般順序:首先,放置與結(jié)構(gòu)有緊密配合的元器件,如電源插座、指示燈、開關(guān)、連接器、接口等;其次,放置特殊元器件,如大的元器件、重的元器件、發(fā)熱元器件、IC等;最后,放置小的元器件;元件布局時(shí)應(yīng)考慮走線,盡量選擇利于布線的布局設(shè)計(jì);

  1、晶振要靠近IC擺放;

  2、IC去耦電容的布局要盡量靠近IC的電源管腳,并使之與電源和地之間形成的回路最短;

  3、發(fā)熱元件一般應(yīng)均勻分布,以便于單板和整機(jī)的散熱,除溫度檢測(cè)元件以外的溫度敏感器件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱量大的元器件;

  三、走線原則

  1、高速信號(hào)走線盡量短,關(guān)鍵信號(hào)走線盡量短;

  2、一條走線不要打太多的過孔,不要超過兩個(gè)過孔;

  3、走線拐角應(yīng)盡可能大于90度,杜絕90度以下的拐角,也盡量少用90度拐角;

  4、雙面板布線時(shí),兩面的導(dǎo)線宜相互垂直、斜交、或彎曲走線,避免相互平行,以減少寄生耦合;

  5、音頻輸入線要等長(zhǎng),兩條線靠近擺放,音頻線外包地線;

  6、功放IC下面不能走線,功放IC下多打過孔與GND連接;

  7、雙面板中沒有地線層,晶振電容地線應(yīng)使用盡量款的短線連接至器件上離晶振最近的GND引腳,且盡量減少過孔;

  8、電源線,USB充電輸入要走粗線(》=1mm),過孔處雙面鋪銅,然后在鋪銅處多打幾個(gè)過孔,如下圖黃色框內(nèi):

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  一般情況下,首先應(yīng)對(duì)電源線和地線進(jìn)行布線,以保證電路板的電氣性能。在條件允許的范圍內(nèi),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(hào)線,通常信號(hào)線寬為:0.2~0.3mm,最細(xì)寬度可達(dá)0.05~0.07mm,電源線一般為1.2~2.5mm。


  解析PCB電路板制作流程及方法

  對(duì)于初學(xué)者來講,在熟記完各個(gè)電器元件、了解各種芯片工作情況、默默的看了幾張電路原理設(shè)計(jì)圖后,就有些躍躍欲試。在制作電路板前,需要先設(shè)計(jì)電路板原理圖,制作電路板其實(shí)就是將電路原理圖一步步現(xiàn)實(shí)化的過程。

  在正式動(dòng)手制作電路板前,我們需要將電路原理圖設(shè)計(jì)出來。如下圖,通過AlTIum Designer(當(dāng)然也可以是其他比如PCB Layout或Protel)繪制電路原理圖和PCB。

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  使用AlTIum Designer繪制的原理圖及PCB圖

  繪制完成后,需要將PCB打印出來,原理圖不需要打印。打印的時(shí)候要注意調(diào)整設(shè)置,將高級(jí)設(shè)置里的Holes打勾。

  PCB打印前設(shè)置參數(shù)

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  打印高級(jí)選項(xiàng)勾選設(shè)置

  另外,打印的紙質(zhì)并非一般的打印紙,需要使用熱轉(zhuǎn)印紙。(就是圖下黃色的這種)

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  熱轉(zhuǎn)印紙

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  裁剪完的PCB熱轉(zhuǎn)印紙

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  打磨后的覆銅板

  將打印出來的熱轉(zhuǎn)印紙剪切下來,然后根據(jù)PCB熱轉(zhuǎn)印紙大小,裁剪一個(gè)合適的覆銅板。并將覆銅板表面已氧化的那一層打磨掉。

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  將打印的PCB熱轉(zhuǎn)印紙固定在覆銅板上

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  自動(dòng)熱轉(zhuǎn)印神器

  熱轉(zhuǎn)印紙的作用就是要將紙上面的PCB打印到覆銅板上,所以,我們將PCB紙的一端固定在覆銅板上。接下去就是見證奇跡的時(shí)刻。上圖這個(gè)大個(gè)子機(jī)器可不是打印機(jī),這是傳說中的轉(zhuǎn)印神器。

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  熱轉(zhuǎn)印紙擺放位置

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  熱轉(zhuǎn)印過后的覆銅板

  將覆銅板放入中間箭頭所示位置,紙面朝上,然后按下轉(zhuǎn)印按鈕即可,為了一步到位,我們轉(zhuǎn)印4次,然后等板子冷卻后將轉(zhuǎn)印紙撕下。有人說我沒熱轉(zhuǎn)印機(jī)怎么辦?沒熱轉(zhuǎn)印機(jī)也不是事,卷發(fā)器、燙斗都可以代替。

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  簡(jiǎn)易PCB板腐蝕機(jī)

  接下去這一步很關(guān)鍵,要先準(zhǔn)備好幾樣?xùn)|西。一包藍(lán)色蝕刻劑、一根熱得快、一個(gè)收納盒跟一個(gè)增氧機(jī)。準(zhǔn)備這些東西的目的是為了做一個(gè)腐蝕機(jī)。準(zhǔn)備好后,如圖,將收納盒裝上水,導(dǎo)入蝕刻劑后,將熱得快插入水中,并將增氧機(jī)通電放入水中。

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  待放入腐蝕機(jī)里的PCB板

  做完如上步驟后,就可以開始正式放入PCB板了,為了防止意外,我們?cè)赑CB板上鉆了個(gè)小孔,用鐵絲勾住后放入含有藍(lán)色蝕刻劑的水中。

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  打磨掉碳粉后的PCB板子

  腐蝕完成后,將板子打撈上來時(shí)表面會(huì)有一層碳粉,記得用細(xì)砂紙打磨掉,不要問用粗砂可不可以,很多問題是沒有為什么的。

  做完這些,有條件的可以在表面涂一層松香水。當(dāng)然,這里說的有條件是有這東西的,沒有的話也沒關(guān)系,畢竟只是做一個(gè)簡(jiǎn)易的試驗(yàn)。松香水是為了焊接方便及防氧化的。沒有松香水的話,焊起來不是很方便。

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  將PCB板鍍錫

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  PCB板制作完成

  將PCB板鍍錫,鍍錫完成后就可以鉆孔的。沒有鉆孔機(jī)的,可以用東西固定牢后,用釘子慢慢鉆。。。

  打完孔后,只需要根據(jù)設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)⒃骷附由先ゾ蚈K啦。

  PCB電路板制作流程注意事項(xiàng)

  1、設(shè)置電路板外形得是用keep-out layer層畫線(若是不裁板的話直接發(fā)去制版);

  2、線與線的間距,線與過孔的間距,覆銅間距,得達(dá)到制版廠的要求,一般10mil即可(制版廠設(shè)備技術(shù));

  3、投板之前進(jìn)行規(guī)則檢查,關(guān)鍵查漏短路和開路這兩項(xiàng);

  4、元器件布局時(shí)距離板邊至少2mm的距離;

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