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解析PCB电路板制作流程及方法

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印制电路板{PCB线路板},又称印刷电路板,是电子元器件电气连接的提供者。它的发展已有100多年的历史了;它的设计主要是版图设计;采用电路板的主要优点是大大减少布线和装配的差错,提高了自动化水平和生产劳动率。

  PCB电路板的组成

  1、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。

  2、介电层(Dielectric):用来保持线路及各层之间的绝缘性,俗称为基材。

  3、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。

  4、防焊油墨(Solder resistant /Solder Mask) :并非全部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。

  5、丝?。↙egend /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。

  6、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?;?。?;さ姆绞接信缥℉ASL),化金(ENIG),化银(Immersion Silver),化锡(Immersion TIn),有机保焊剂(OSP),方法各有优缺点,统称为表面处理。

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  PCB电路板的设计步骤

  电路板的基本设计过程可分为以下四个步骤:

 ?。?) 电路原理图的设计:电路原理图的设计主要是利用Protel DXP的原理图编辑器来绘制原理图。

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 ?。?)生成网络报表:网络报表就是显示电路原理与中各个元器件的链接关系的报表,它是连接电路原理图设计与电路板设计的桥梁与纽带,通过电路原理图的网络报表,可以迅速地找到元器件之间的联系,从而为后面的PCB设计提供方便。

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 ?。?)印刷电路板的设计:印刷电路板的设计即我们通常所说的PCB设计,它是电路原理图转化成的最终形式,这部分的相关设计较电路原理图的设计有较大的难度,我们可以借助Protel DXP的强大设计功能完成这一部分的设计。

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 ?。?)生成印刷电路板报表:印刷电路板设计完成后,还需生成各种报表,如生成引脚报表、电路板信息报表、网络状态报表等,最后打印出印刷电路图。

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  PCB电路板的设计注意事项

  一、 天线部分设计

  1、蓝牙IC到天线走线要圆滑或者走直线;

  2、天线有效部分的周围及其下层(即背面)不应有元器、布线和铺铜;

  3、天线要求设计在PCB板的板边,尽量朝前面板,并要求周围避开铁质结构件;

  4、根据PCB板大小选择天线类型,较大时选择倒F型天线,小板时选择蛇形天线;

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  二、 元器件放置原则

  元件放置的一般顺序:首先,放置与结构有紧密配合的元器件,如电源插座、指示灯、开关、连接器、接口等;其次,放置特殊元器件,如大的元器件、重的元器件、发热元器件、IC等;最后,放置小的元器件;元件布局时应考虑走线,尽量选择利于布线的布局设计;

  1、晶振要靠近IC摆放;

  2、IC去耦电容的布局要尽量靠近IC的电源管脚,并使之与电源和地之间形成的回路最短;

  3、发热元件一般应均匀分布,以便于单板和整机的散热,除温度检测元件以外的温度敏感器件应远离发热量大的元器件;

  三、走线原则

  1、高速信号走线尽量短,关键信号走线尽量短;

  2、一条走线不要打太多的过孔,不要超过两个过孔;

  3、走线拐角应尽可能大于90度,杜绝90度以下的拐角,也尽量少用90度拐角;

  4、双面板布线时,两面的导线宜相互垂直、斜交、或弯曲走线,避免相互平行,以减少寄生耦合;

  5、音频输入线要等长,两条线靠近摆放,音频线外包地线;

  6、功放IC下面不能走线,功放IC下多打过孔与GND连接;

  7、双面板中没有地线层,晶振电容地线应使用尽量款的短线连接至器件上离晶振最近的GND引脚,且尽量减少过孔;

  8、电源线,USB充电输入要走粗线(》=1mm),过孔处双面铺铜,然后在铺铜处多打几个过孔,如下图黄色框内:

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  一般情况下,首先应对电源线和地线进行布线,以保证电路板的电气性能。在条件允许的范围内,尽量加宽电源、地线宽度,最好是地线比电源线宽,它们的关系是:地线>电源线>信号线,通常信号线宽为:0.2~0.3mm,最细宽度可达0.05~0.07mm,电源线一般为1.2~2.5mm。


  解析PCB电路板制作流程及方法

  对于初学者来讲,在熟记完各个电器元件、了解各种芯片工作情况、默默的看了几张电路原理设计图后,就有些跃跃欲试。在制作电路板前,需要先设计电路板原理图,制作电路板其实就是将电路原理图一步步现实化的过程。

  在正式动手制作电路板前,我们需要将电路原理图设计出来。如下图,通过AlTIum Designer(当然也可以是其他比如PCB Layout或Protel)绘制电路原理图和PCB。

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  使用AlTIum Designer绘制的原理图及PCB图

  绘制完成后,需要将PCB打印出来,原理图不需要打印。打印的时候要注意调整设置,将高级设置里的Holes打勾。

  PCB打印前设置参数

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  打印高级选项勾选设置

  另外,打印的纸质并非一般的打印纸,需要使用热转印纸。(就是图下黄色的这种)

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  热转印纸

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  裁剪完的PCB热转印纸

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  打磨后的覆铜板

  将打印出来的热转印纸剪切下来,然后根据PCB热转印纸大小,裁剪一个合适的覆铜板。并将覆铜板表面已氧化的那一层打磨掉。

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  将打印的PCB热转印纸固定在覆铜板上

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  自动热转印神器

  热转印纸的作用就是要将纸上面的PCB打印到覆铜板上,所以,我们将PCB纸的一端固定在覆铜板上。接下去就是见证奇迹的时刻。上图这个大个子机器可不是打印机,这是传说中的转印神器。

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  热转印纸摆放位置

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  热转印过后的覆铜板

  将覆铜板放入中间箭头所示位置,纸面朝上,然后按下转印按钮即可,为了一步到位,我们转印4次,然后等板子冷却后将转印纸撕下。有人说我没热转印机怎么办?没热转印机也不是事,卷发器、烫斗都可以代替。

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  简易PCB板腐蚀机

  接下去这一步很关键,要先准备好几样东西。一包蓝色蚀刻剂、一根热得快、一个收纳盒跟一个增氧机。准备这些东西的目的是为了做一个腐蚀机。准备好后,如图,将收纳盒装上水,导入蚀刻剂后,将热得快插入水中,并将增氧机通电放入水中。

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  待放入腐蚀机里的PCB板

  做完如上步骤后,就可以开始正式放入PCB板了,为了防止意外,我们在PCB板上钻了个小孔,用铁丝勾住后放入含有蓝色蚀刻剂的水中。

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  打磨掉碳粉后的PCB板子

  腐蚀完成后,将板子打捞上来时表面会有一层碳粉,记得用细砂纸打磨掉,不要问用粗砂可不可以,很多问题是没有为什么的。

  做完这些,有条件的可以在表面涂一层松香水。当然,这里说的有条件是有这东西的,没有的话也没关系,毕竟只是做一个简易的试验。松香水是为了焊接方便及防氧化的。没有松香水的话,焊起来不是很方便。

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  将PCB板镀锡

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  PCB板制作完成

  将PCB板镀锡,镀锡完成后就可以钻孔的。没有钻孔机的,可以用东西固定牢后,用钉子慢慢钻。。。

  打完孔后,只需要根据设计的时候将元器件焊接上去就OK啦。

  PCB电路板制作流程注意事项

  1、设置电路板外形得是用keep-out layer层画线(若是不裁板的话直接发去制版);

  2、线与线的间距,线与过孔的间距,覆铜间距,得达到制版厂的要求,一般10mil即可(制版厂设备技术);

  3、投板之前进行规则检查,关键查漏短路和开路这两项;

  4、元器件布局时距离板边至少2mm的距离;

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