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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。它的發展已有100多年的歷史了;它的設計主要是版圖設計;采用電路板的主要優點是大大減少布線和裝配的差錯,提高了自動化水平和生產勞動率。

        PCB電路板的組成

        1、線路與圖面(Pattern):線路是做為原件之間導通的工具,在設計上會另外設計大銅面作為接地及電源層。線路與圖面是同時做出的。

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

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

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

        6、表面處理(Surface Finish):由于銅面在一般環境中,很容易氧化,導致無法上錫(焊錫性不良),因此會在要吃錫的銅面上進行保護。保護的方式有噴錫(HASL),化金(ENIG),化銀(Immersion Silver),化錫(Immersion TIn),有機保焊劑(OSP),方法各有優缺點,統稱為表面處理。

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        PCB電路板的設計步驟

        電路板的基本設計過程可分為以下四個步驟:

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

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       ?。?)生成網絡報表:網絡報表就是顯示電路原理與中各個元器件的鏈接關系的報表,它是連接電路原理圖設計與電路板設計的橋梁與紐帶,通過電路原理圖的網絡報表,可以迅速地找到元器件之間的聯系,從而為后面的PCB設計提供方便。

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       ?。?)印刷電路板的設計:印刷電路板的設計即我們通常所說的PCB設計,它是電路原理圖轉化成的最終形式,這部分的相關設計較電路原理圖的設計有較大的難度,我們可以借助Protel DXP的強大設計功能完成這一部分的設計。

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       ?。?)生成印刷電路板報表:印刷電路板設計完成后,還需生成各種報表,如生成引腳報表、電路板信息報表、網絡狀態報表等,最后打印出印刷電路圖。

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        PCB電路板的設計注意事項

        一、 天線部分設計

        1、藍牙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)不應有元器、布線和鋪銅;

        3、天線要求設計在PCB板的板邊,盡量朝前面板,并要求周圍避開鐵質結構件;

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

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        二、 元器件放置原則

        元件放置的一般順序:首先,放置與結構有緊密配合的元器件,如電源插座、指示燈、開關、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、發熱元器件、IC等;最后,放置小的元器件;元件布局時應考慮走線,盡量選擇利于布線的布局設計;

        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、發熱元件一般應均勻分布,以便于單板和整機的散熱,除溫度檢測元件以外的溫度敏感器件應遠離發熱量大的元器件;

        三、走線原則

        1、高速信號走線盡量短,關鍵信號走線盡量短;

        2、一條走線不要打太多的過孔,不要超過兩個過孔;

        3、走線拐角應盡可能大于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,兩面的導線宜相互垂直、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,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過孔,如下圖黃色框內:

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        一般情況下,首先應對電源線和地線進行布線,以保證電路板的電氣性能。在條件允許的范圍內,盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬,它們的關系是:地線>電源線>信號線,通常信號線寬為:0.2~0.3mm,最細寬度可達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

        對于初學者來講,在熟記完各個電器元件、了解各種芯片工作情況、默默的看了幾張電路原理設計圖后,就有些躍躍欲試。在制作電路板前,需要先設計電路板原理圖,制作電路板其實就是將電路原理圖一步步現實化的過程。

        在正式動手制作電路板前,我們需要將電路原理圖設計出來。如下圖,通過AlTIum Designer(當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。打印的時候要注意調整設置,將高級設置里的Holes打勾。

        PCB打印前設置參數

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        打印高級選項勾選設置

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

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        熱轉印紙

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        裁剪完的PCB熱轉印紙

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        打磨后的覆銅板

        將打印出來的熱轉印紙剪切下來,然后根據PCB熱轉印紙大小,裁剪一個合適的覆銅板。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熱轉印紙固定在覆銅板上

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        自動熱轉印神器

        熱轉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刻。上圖這個大個子機器可不是打印機,這是傳說中的轉印神器。

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        熱轉印紙擺放位置

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        熱轉印過后的覆銅板

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

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        簡易PCB板腐蝕機

        接下去這一步很關鍵,要先準備好幾樣東西。一包藍色蝕刻劑、一根熱得快、一個收納盒跟一個增氧機。準備這些東西的目的是為了做一個腐蝕機。準備好后,如圖,將收納盒裝上水,導入蝕刻劑后,將熱得快插入水中,并將增氧機通電放入水中。

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        待放入腐蝕機里的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,我們在PCB板上鉆了個小孔,用鐵絲勾住后放入含有藍色蝕刻劑的水中。

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        打磨掉碳粉后的PCB板子

        腐蝕完成后,將板子打撈上來時表面會有一層碳粉,記得用細砂紙打磨掉,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。當然,這里說的有條件是有這東西的,沒有的話也沒關系,畢竟只是做一個簡易的試驗。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,只需要根據設計的時候將元器件焊接上去就OK啦。

        PCB電路板制作流程注意事項

        1、設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去制版);

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

        3、投板之前進行規則檢查,關鍵查漏短路和開路這兩項;

        4、元器件布局時距離板邊至少2mm的距離;

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