PCB开发过程,它是如何诞生的

小夏 文化 更新 2024-01-30

1.PCB的诞生。

在PCB出现之前,电路是由点对点布线组成的,这种方法的可靠性很低,因为随着电路的老化,电路的破裂会导致线路节点开路或短路。 绕线技术是电路技术的一大进步,它通过将小直径电线缠绕在连接点的柱子上来提高电线的耐用性和可更换性。

当电子工业从真空管和继电器发展到硅半导体和集成电路时,电子元件的尺寸和质量也在下降。 电子产品越来越频繁地出现在消费领域,促使制造商寻找更小、更具成本效益的解决方案,于是,PCB诞生了。

2.PCB的组成。

PCB 看起来像一个多层蛋糕或烤宽面条——不同材料的层通过热量和粘合剂压在一起。

3.PCB基板。

PCB的基板一般为玻璃纤维,在大多数情况下,PCB的玻璃纤维基板一般是指FR4材料,FR4是一种赋予PCB硬度和厚度的固体材料。 除了FR4基板外,还有在柔性高温塑料(聚酰亚胺或类似物)上生产的柔性电路板,等等。

便宜的 PCB 和空化板(如上图所示)由环氧树脂或苯酚等材料制成,没有 FR4 的耐用性,但它们便宜得多,当你在这样的板上焊接东西时,你会闻到很多气味。 这种类型的基材通常用于非常低端的消费品中,其中酚类物质的热分解温度较低,焊接时间过长会导致它们分解碳化,并散发出难闻的气味。

4.铜箔。

下一步是引入一层薄薄的铜箔,在生产过程中通过加热和粘合剂将其压在基板上,在双面板上,将铜箔压在基板的两侧。 在一些低成本的情况下,铜箔可能只压在基板的一侧,当我们提到“双面板”或“两层板”时,我们的意思是我们在千层面上有两层铜箔。

当然,在不同的PCB设计中,铜箔层数可能小至1层或超过16层。

铜的厚度有很多种,它们以重量来衡量,通常用均匀覆盖一平方英尺的铜的重量(盎司盎司)来表示。 大多数PCB的铜厚为1oz,但一些大功率PCB可能使用2oz或3oz铜厚,约为35um或14mil铜厚。

5.阻焊层。 铜层的顶部是一个阻焊层,使PCB看起来是绿色或Sparkfun的红色。

阻焊层覆盖铜层上的走线,以防止PCB上的走线与其他金属、焊料或其他可能导致短路的导电物体接触。

阻焊层的存在允许在正确的位置进行焊接,并防止焊料桥接。

如上图所示,我们可以看到阻焊层覆盖了大部分PCB,包括走线,但银孔环以及SMD焊盘都暴露在外,便于焊接,一般来说,阻焊层是绿色的,但几乎所有颜色都可以用来做阻焊层。

6.丝网印刷。

在阻焊层的顶部,有一个白色的丝印层,在PCB的丝网层上印有字母、数字和符号,可以方便组装,引导大家更好地理解板子的设计。

我们经常用丝印层的符号来表示一些引脚或LED等的功能,丝印层最常见的颜色是白色,同样的丝印层几乎可以做成任何颜色。

黑色、灰色、红色甚至黄色丝网印刷层并不少见,但是,在一块板上看到多种丝网层颜色的情况很少见。

7. 术语。 现在您已经了解了PCB的结构,让我们来看看PCB相关的术语。

孔环:PCB上金属化通孔上的铜环。

drc:设计规则检查,检查设计是否包含错误的过程,例如短路、走线太细或钻孔太小。

钻头命中:用于表示设计中所需的钻孔位置与实际钻孔位置的偏差,以及钝钻头引起的钻孔中心不正确是PCB制造中的常见问题。

如上图所示,它不是一个非常准确的钻头命中示意图。

金手指:暴露在板子边缘的金属焊盘通常用于连接两个电路板,例如计算机扩展模块的边缘、内存模块和旧游戏卡的边缘。

邮票孔:除了 V 型切割之外,分体板设计方法的另一种替代方案是通过使用几个连续的孔形成一个薄弱的连接点,轻松地将板从拼版中分离出来。

垫:暴露在PCB表面的一部分金属用于焊接器件。

难题:一个大电路板由许多可以分割的小电路板组成,自动化电路板生产设备在生产小板时经常会出现问题,将几块小板组合在一起可以加快生产速度。

模版:薄金属模板也可以是塑料的,组装时,将其放置在 PCB 上以允许焊料穿过某些部件。

pick-and-place:用于将元件放置在电路板上的机器或工艺。

平面的:电路板上铜的连续长度, 通常由边界而不是路径定义, 也称为铜浇注.

金属化通孔:PCB上的孔,包含孔环和电镀孔壁,金属化通孔可以是插入式连接点、信号中继器或安装孔。

FABFM PCB上的一个插入式电阻器,电阻器的两条腿已经穿过PCB的过孔,电镀孔壁可以将PCB正反面的走线连接在一起。

pogo pin:指弹簧支撑的临时接触点,通常用于测试或编程过程。

回流焊:熔化焊料,使焊盘 (SMD) 和器件引脚连接在一起。

开 槽:指PCB上任何一个不圆的孔,开槽都可以电镀也可以不电镀,因为开槽需要额外的切割时间,有时会增加电路板的成本。

注意:由于凹槽刀具是圆形的,因此开槽边缘不能成直角。

锡膏层:在将元件放置在PCB上之前,通过模板在表面贴装器件的焊盘上形成一层一定厚度的焊膏。

在回流焊过程中,焊膏熔化,在焊盘和器件引脚之间形成可靠的电气和机械连接。

在放置元器件之前,PCB上有一层简短的焊膏,记得了解模板的定义。

焊锡炉:焊接插件的炉子里一般有少量的熔融焊料,板子粘在上面,很快就通过,裸露的引脚可以用锡焊接。

阻焊层:为了防止短路、腐蚀和其他问题,铜上覆盖着一层保护膜。

连习:设备上的两个连接引脚被一小滴焊料错误地连接在一起。

表面贴装:一种组装方法,只需将器件放置在电路板上,不需要将器件引脚穿过电路板上的过孔。

导热垫:它是指将焊盘连接到平面的短走线,如果焊盘散热设计不当,焊接时很难将焊盘加热到足够的焊接温度,散热焊盘设计不当会感觉焊盘发粘,回流焊时间比较长。

在左侧,焊盘通过两条短走线(热焊盘)连接到接地层,在右侧,过孔直接连接到接地层,没有散热焊盘。

路由:在电路板上,铜的路径通常是连续的。

一条细走线将复位点连接到电路板的其余部分,一条较粗的走线连接到一个 5V 电源点。

v-score:如果板子切割不完全,板子可以突破这条直线。

孔:电路板上的孔通常用于将信号从一层切换到另一层。

插拔是指将阻焊层覆盖在通孔上,以防止它们被焊接,连接器或器件引脚的通孔一般不会拔,因为它们需要焊接。

在同一PCB的正面和背面,通过在电路板上钻孔将信号从正面传输到背面。 波峰焊:焊接插件器件的方法将电路板通过熔融焊炉,以恒定速度产生稳定的波,焊波峰将器件引脚和裸露焊盘焊接在一起。

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