印刷電路板
編輯印刷電路板(PCB),機械地支撐和電連接的電氣或電子元件使用的導電軌道,其它特征蝕刻從銅的一個或多個片材層合到和/或片材層之間的非導電襯底。通常將組件焊接到PCB上,以將它們電連接并機械固定在印刷電路板上。
除最簡單的電子產品外,所有其他產品均使用印刷電路板。它們還用于某些電氣產品中,例如無源開關盒。
印刷電路板的替代品包括繞線和點對點結構,它們曾經很流行,但現在很少使用。印刷電路板需要額外的設計工作來布置電路,但是制造和組裝可以自動化。電子計算機輔助設計軟件可用于完成大部分布局工作。與PCB一起批量生產的電路比其他布線方法更便宜、更快捷,因為組件安裝和布線只需一次操作。可以同時制造大量印刷電路板,并且布局僅需完成一次。也可以手工制作少量PCB,從而降低收益。
印刷電路板可以是單面的(一個銅層),雙面的(一個基底層的兩面都有兩個銅層)或多層(銅的外層和內層,與基底層交替)。多層PCB允許更高的組件密度,因為否則在內層上的電路走線會占用組件之間的表面空間。具有兩個以上,尤其是四個以上的銅平面的多層PCB的普及與表面安裝技術的采用同時進行。但是,多層印刷電路板使電路的維修,分析和現場修改變得更加困難,通常不切實際。
印刷電路板的特性
編輯通孔技術
最早的PCB使用通孔技術,通過插入穿過板一側孔的引線和焊接到另一側銅跡上的引線來安裝電子組件。電路板可以是單面的,而元件面沒有鍍膜,也可以是更緊湊的雙面電路板,元件的兩面都焊接。通過沿同一方向將引線彎曲90度,然后將其插入板中(通常將彎曲引線位于電路板的背面),可以水平安裝帶有兩個軸向引線(例如電阻器、電容器和二極管)的通孔零件。在相反的方向上進行連接以提高零件的機械強度),焊接引線并修剪末端。引線可以手動焊接,也可以通過波峰焊機焊接。
通孔制造要求精確地鉆很多孔,從而增加了電路板成本,并且限制了多層板頂層正下方的層上信號走線的可用布線區域,因為孔必須穿過所有層到達對面。一旦開始使用表面貼裝,將在可能的情況下使用小型SMD組件,僅通過通孔安裝由于功率要求或機械限制或承受可能損壞PCB的機械應力而不適用于表面貼裝的大型組件(例如,將銅從板表面上提起)。
表面貼裝技術
表面貼裝技術在1960年代出現,在1980年代初獲得了發展,并在1990年代中期得到了廣泛的應用。機械重新設計了組件,使其具有較小的金屬接線片或端蓋,可以直接將其焊接到PCB表面,而不是將導線穿過孔。與通孔安裝相比,組件變得更小,并且在板的兩側放置元件的情況也變得更加普遍,從而允許更小尺寸的PCB組件具有更高的電路密度。與通孔電路板相比,表面安裝非常適合高度自動化,從而降低了勞動力成本并xxx提高了生產率。可以將組件安裝在載帶上。表面安裝元件的尺寸和重量約為通孔元件的四分之一至十分之一,和無源元件要便宜得多。但是,半導體價格表面貼裝器件(SMD)由芯片本身決定,而不是由封裝本身決定,與較大的封裝相比,價格優勢不大,而且某些線端組件(例如1N4148小信號開關二極管)實際上比SMD等效組件便宜得多。
PCB的電路特性
每條跡線包括一個平坦的,所述的狹窄部分的銅箔遺體蝕刻之后。其電阻,由它的寬度、厚度和長度來確定,必須足夠低的導體將攜帶電流。電源和接地走線可能需要比信號走線更寬。在多層板上,整個層可能大部分是固態銅,以用作屏蔽和功率返回的接地層。對于微波電路,可以以帶狀線或微帶線等平面形式布置傳輸線,并仔細控制尺寸,以確保一致的阻抗。在射頻和快速開關電路中,印刷電路板導體的電感和電容成為重要的電路元件,通常是不希望的。相反,它們可以用作電路設計的有意部分,例如在分布式元件濾波器,天線和保險絲中,從而無需額外的分立組件。高密度互連(HDI)PCB的走線和/或過孔的寬度或直徑小于152微米。
印刷電路板的設計
編輯最初,PCB是通過在透明的聚酯薄膜片上創建光掩模(通常是真實尺寸的兩倍或四倍)來手動設計的。從示意圖開始,將組件引腳焊盤布置在聚酯薄膜上,然后走線走線以連接焊盤。通用組件腳印的摩擦式干式轉印可提高效率。用自粘膠帶制作痕跡。聚酯薄膜上的預印非復制網格有助于布局。將完成的光掩模光刻復制到空白覆銅板上的光致抗蝕劑涂層上。
現代印刷電路板設計有專用的布局軟件,通常按以下步驟操作:
- 通過電子設計自動化(EDA)工具進行原理圖捕獲。
- 卡的尺寸和模板取決于所需的電路和PCB的外殼。
- 確定組件和散熱器的位置。
- 確定印刷電路板的層堆疊,取決于復雜程度,一層到幾十層。確定接地平面和電源平面。電源平面是接地平面的對側,并且在為安裝在PCB上的電路提供DC電源的同時,它還充當AC信號地。信號互連位于信號平面上。信號平面可以在外層和內層。為了獲得最佳的EMI性能,高頻信號在電源或接地層之間的內部層中路由。
- 線路阻抗由電介質層厚度,布線銅厚度和走線寬度決定。在差分信號的情況下,也應考慮走線分離。微帶線、帶狀線或雙帶狀線可用于路由信號。
- 組件已放置。考慮了散熱因素和幾何形狀。標記通孔和土地。
- 信號走線已布線。電子設計自動化工具通常會在電源和接地平面中自動創建間隙和連接。
- 生成Gerber文件用于制造。
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