PCB的软硬分类

发布网友 发布时间：2022-04-21 01:12

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热心网友 时间：2022-04-12 00:24

分为刚性电路板和柔性电路板、软硬结合板。一般把下面第一幅图所示的PCB称为刚性(Rigid)PCB﹐第二幅图图中的*连接线称为柔性(或扰性Flexible)PCB。刚性PCB与柔性PCB的直观上区别是柔性PCB是可以弯曲的。刚性PCB的常见厚度有0.2mm，0.4mm，0.6mm，0.8mm，1.0mm，1.2mm，1.6mm，2.0mm等。柔性PCB的常见厚度为0.2mm﹐要焊零件的地方会在其背后加上加厚层﹐加厚层的厚度0.2mm﹐0.4mm不等。了解这些的目的是为了结构工师设计时提供给他们一个空间参考。刚性PCB的材料常见的包括﹕酚醛纸质层压板﹐环氧纸质层压板﹐聚酯玻璃毡层压板﹐环氧玻璃布层压板 ﹔柔性PCB的材料常见的包括﹕聚酯薄膜﹐聚酰亚胺薄膜﹐氟化乙丙烯薄膜。
原材料
覆铜箔层压板是制作印制电路板的基板材料。它用作支撑各种元器件，并能实现它们之间的电气连接或电绝缘。
铝基板
PCB铝基板（金属基散热板包含铝基板，铜基板，铁基板）是低合金化的 Al-Mg-Si 系高塑性合金板（结构见下图），它具有良好的导热性、电气绝缘性能和机械加工性能，现主流铝基板福斯莱特。
接点加工
防焊绿漆覆盖了大部份的线路铜面，仅露出供零件焊接、电性测试及电路板插接用的终端接点。该端点需另加适当保护层，以避免在长期使用中连通阳极(+)的端点产生氧化物，影响电路稳定性及造成安全顾虑。
【电镀硬金】在电路板的插接端点上（俗称金手指）镀上一层镍层及高化学钝性的金层来保护端点及提供良好接通性能，其中含有适量的钴，具有优良的耐磨特性。
【喷锡】在电路板的焊接端点上以热风整平的方式覆盖上一层锡铅合金层，来保护电路板端点及提供良好的焊接性能。
【预焊】在电路板的焊接端点上以浸染的方式覆盖上一层抗氧化预焊皮膜，在焊接前暂时保护焊接端点及提供较平整的焊接面，使有良好的焊接性能。
【碳墨】在电路板的接触端点上以网版印刷的方式印上一层碳墨，以保护端点及提供良好的接通性能。
成型切割
将电路板以CNC成型机（或模具冲床）切割成客户需求的外型尺寸。切割时用插梢透过先前钻出的定位孔将电路板固定于床台（或模具）上成型。切割后金手指部位再进行磨斜角加工以方便电路板插接使用。对于多联片成型的电路板多需加开X形折断线（业内称V-Cut），以方便客户于插件后分割拆解。最后再将电路板上的粉屑及表面的离子污染物洗净。
终检包装
在包装前对电路板进行最后的电性导通、阻抗测试及焊锡性、热冲击耐受性试验。并以适度的烘烤消除电路板在制程中所吸附的湿气及积存的热应力，最后再用真空袋封装出货。
制作 电子爱好者的PCB制作方法主要有热转印法，感光湿膜法，感光干膜法。蚀刻剂有环保的氯化铁（FeCl3），有快速的盐酸加过氧化氢（HCl+H2O2）。常用PCB出图软件有Altium Designer 10等Altium Designer（前身即Protel）系列软件。感光干膜+氯化铁是业余爱好者的最佳首选 影像（成形/导线制作）
制作的第一步是建立出零件间联机的布线。我们采用负片转印（Subtractive transfer）方式将工作底片表现在金属导体上。这项技巧是将整个表面铺上一层薄薄的铜箔，并且把多余的部份给消除。追加式转印（Additive Pattern transfer）是另一种比较少人使用的方式，这是只在需要的地方敷上铜线的方法，不过我们在这里就不多谈了。
如果制作的是双面板，那么PCB的基板两面都会铺上铜箔，如果制作的是多层板，接下来的步骤则会将这些板子黏在一起。
正光阻剂（positive photoresist）是由感光剂制成的，它在照明下会溶解（负光阻剂则是如果没有经过照明就会分解）。有很多方式可以处理铜表面的光阻剂，不过最普遍的方式，是将它加热，并在含有光阻剂的表面上滚动（称作干膜光阻剂）。它也可以用液态的方式喷在上头，不过干膜式提供比较高的分辨率，也可以制作出比较细的导线。
遮光罩只是一个制造中PCB层的模板。在PCB板上的光阻剂经过UV光曝光之前，覆盖在上面的遮光罩可以防止部份区域的光阻剂不被曝光（假设用的是正光阻剂）。这些被光阻剂盖住的地方，将会变成布线。
在光阻剂显影之后，要蚀刻的其它的裸铜部份。蚀刻过程可以将板子浸到蚀刻溶剂中，或是将溶剂喷在板子上。一般用作蚀刻溶剂的有，氯化铁（Ferric Chloride），碱性氨（Alkaline Ammonia），硫酸加过氧化氢（Sulfuric Acid + Hydrogen Peroxide），和氯化铜（Cupric Chloride）等通过氧化反应将其氧化（如Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2）。蚀刻结束后将剩下的光阻剂去除掉。这称作脱膜（Stripping）程序。
钻孔与电镀
如果制作的是多层PCB板，并且里头包含埋孔或是盲孔的话，每一层板子在黏合前必须要先钻孔与电镀。如果不经过这个步骤，那么就没办法互相连接了。
在根据钻孔需求由机器设备钻孔之后，孔璧里头必须经过电镀（镀通孔技术，Plated-Through-Hole technology，PTH）。在孔璧内部作金属处理后，可以让内部的各层线路能够彼此连接。在开始电镀之前，必须先清掉孔内的杂物。这是因为树脂环氧物在加热后会产生一些化学变化，而它会覆盖住内部PCB层，所以要先清掉。清除与电镀动作都会在化学制程中完成。
多层PCB压合
各单片层必须要压合才能制造出多层板。压合动作包括在各层间加入绝缘层，以及将彼此黏牢等。如果有透过好几层的导孔，那么每层都必须要重复处理。多层板的外侧两面上的布线，则通常在多层板压合后才处理。
处理阻焊层、网版印刷面和金手指部份电镀
接下来将阻焊漆覆盖在最外层的布线上，这样一来布线就不会接触到电镀部份外了。网版印刷面则印在其上，以标示各零件的位置，它不能够覆盖在任何布线或是金手指上，不然可能会减低可焊性或是电流连接的稳定性。金手指部份通常会镀上金，这样在插入扩充槽时，才能确保高品质的电流连接。
测试
测试PCB是否有短路或是断路的状况，可以使用光学或电子方式测试。光学方式采用扫描以找出各层的缺陷，电子测试则通常用飞针探测仪（Flying-Probe）来检查所有连接。电子测试在寻找短路或断路比较准确，不过光学测试可以更容易侦测到导体间不正确空隙的问题。
零件安装与焊接
最后一项步骤就是安装与焊接各零件了。无论是THT与SMT零件都利用机器设备来安装放置在PCB上。
THT零件通常都用叫做波峰焊接（Wave Soldering）的方式来焊接。这可以让所有零件一次焊接上PCB。首先将接脚切割到靠近板子，并且稍微弯曲以让零件能够固定。接着将PCB移到助溶剂的水波上，让底部接触到助溶剂，这样可以将底部金属上的氧化物给除去。在加热PCB后，这次则移到融化的焊料上，在和底部接触后焊接就完成了。
自动焊接SMT零件的方式则称为再流回焊接（Over Reflow Soldering）。里头含有助溶剂与焊料的糊状焊接物，在零件安装在PCB上后先处理一次，经过PCB加热后再处理一次。待PCB冷却之后焊接就完成了，接下来就是准备进行PCB的最终测试了。
打样
PCB的中文名称为印制电路板又称印刷电路板、印刷线路板是重要的电子部件是电子元器件的支撑体?是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的故被称为“印刷”电路板。
PCB打样就是指印制电路板在批量生产前的试产主要应用为电子工程师在设计好电路?并完成PCB Layout之后向工厂进行小批量试产的过程即为PCB打样。而PCB打样的生产数量一般没有具体界线一般是工程师在产品设计未完成确认和完成测试之前都称之为PCB打样。
元件布局
PCB布板过程中，对系统布局完毕以后，要对PCB 图进行审查，看系统的布局是否合理，是否能够达到 最优的效果。通常可以从以下若干方面进行考察：
1.系统布局是否保证布线的合理或者最优，是否能保证布线的可靠进行，是否能保证电路工作的可靠 性。在布局的时候需要对信号的走向以及电源和地线网络有整体的了解和规划。
2.印制板尺寸是否与加工图纸尺寸相符，能否符合PCB 制造工艺要求、有无行为标记。这一点需要特 别注意，不少PCB 板的电路布局和布线都设计得很漂亮、合理，但是疏忽了定位接插件的精确定位，导致 设计的电路无法和其他电路对接。
3.元件在二维、三维空间上有无冲突。注意器件的实际尺寸，特别是器件的高度。在焊接免布局的元 器件，高度一般不能超过3mm。
4.元件布局是否疏密有序、排列整齐，是否全部布完。在元器件布局的时候，不仅要考虑信号的走向 和信号的类型、需要注意或者保护的地方，同时也要考虑器件布局的整体密度，做到疏密均匀。
5.需经常更换的元件能否方便地更换，插件板插入设备是否方便。应保证经常更换的元器件的更换和 接插的方便和可靠。
6.布局的时候射频部分要特别注意，要避免射频干扰其他元器件，所以一边必须做隔离。
设计
不管是单面板、双面板、多层板的设计，之前都是用protel设计出来的，现有用Altium Designer（前身即protel）、PADS、Allegro等设计。
印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局、内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以用手工实现，复杂的版图设计需要借助计算机辅助设计（CAD）实现。
1 概述
本文档的目的在于说明使用PADS的印制板设计软件PowerPCB进行印制板设计的流程和一些注意事项，为一个工作组的设计人员提供设计规范，方便设计人员之间进行交流和相互检查。
2 设计流程
PCB的设计流程分为网表输入、规则设置、元器件布局、布线、检查、复查、输出六个步骤.
2.1 网表输入
网表输入有两种方法，一种是使用PowerLogic的OLE PowerPCB Connection功能，选择Send Netlist，应用OLE功能，可以随时保持原理图和PCB图的一致，尽量减少出错的可能。另一种方法是直接在PowerPCB中装载网表，选择File->Import，将原理图生成的网表输入进来。
2.2 规则设置
如果在原理图设计阶段就已经把PCB的设计规则设置好的话，就不用再进行设置这些规则了，因为输入网表时，设计规则已随网表输入进PowerPCB了。如果修改了设计规则，必须同步原理图，保证原理图和PCB的一致。除了设计规则和层定义外，还有一些规则需要设置，比如Pad Stacks，需要修改标准过孔的大小。如果设计者新建了一个焊盘或过孔，一定要加上Layer 25。
注意：
PCB设计规则、层定义、过孔设置、CAM输出设置已经作成缺省启动文件，名称为Default.stp，网表输入进来以后，按照设计的实际情况，把电源网络和地分配给电源层和地层，并设置其它高级规则。在所有的规则都设置好以后，在PowerLogic中，使用OLE PowerPCB Connection的Rules From PCB功能，更新原理图中的规则设置，保证原理图和PCB图的规则一致。
2.3 元器件布局
网表输入以后，所有的元器件都会放在工作区的零点，重叠在一起，下一步的工作就是把这些元器件分开，按照一些规则摆放整齐，即元器件布局。PowerPCB提供了两种方法，手工布局和自动布局。
2.3.1 手工布局
1. 工具印制板的结构尺寸画出板边（Board Outline）。
2. 将元器件分散（Disperse Components），元器件会排列在板边的周围。
3. 把元器件一个一个地移动、旋转，放到板边以内，按照一定的规则摆放整齐。
2.3.2 自动布局
PowerPCB提供了自动布局和自动的局部簇布局，但对大多数的设计来说，效果并不理想，不推荐使用。
2.3.3 注意事项
a. 布局的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连接，把有连线关系的器件放在一起
b. 数字器件和模拟器件要分开，尽量远离
c. 去耦电容尽量靠近器件的VCC
d. 放置器件时要考虑以后的焊接，不要太密集
e. 多使用软件提供的Array和Union功能，提高布局的效率
2.4 布线
布线的方式也有两种，手工布线和自动布线。PowerPCB提供的手工布线功能十分强大，包括自动推挤、在线设计规则检查（DRC），自动布线由Specctra的布线引擎进行，通常这两种方法配合使用，常用的步骤是手工—自动—手工。
2.4.1 手工布线
1. 自动布线前，先用手工布一些重要的网络，比如高频时钟、主电源等，这些网络往往对走线距离、线宽、线间距、屏蔽等有特殊的要求；另外一些特殊封装，如BGA，
自动布线很难布得有规则，也要用手工布线。
2. 自动布线以后，还要用手工布线对PCB的走线进行调整。
2.4.2 自动布线
手工布线结束以后，剩下的网络就交给自动布线器来自布。选择Tools->SPECCTRA，启动Specctra布线器的接口，设置好DO文件，按Continue就启动了Specctra布线器自动布线，结束后如果布通率为100%，那么就可以进行手工调整布线了；如果不到100%，说明布局或手工布线有问题，需要调整布局或手工布线，直至全部布通为止。
2.4.3 注意事项
a. 电源线和地线尽量加粗
b. 去耦电容尽量与VCC直接连接
c. 设置Specctra的DO文件时，首先添加Protect all wires命令，保护手工布的线不被自动布线器重布
d. 如果有混合电源层，应该将该层定义为Split/mixed Plane，在布线之前将其分割，布完线之后，使用Pour Manager的Plane Connect进行覆铜
e. 将所有的器件管脚设置为热焊盘方式，做法是将Filter设为Pins，选中所有的管脚，
修改属性，在Thermal选项前打勾
f. 手动布线时把DRC选项打开，使用动态布线（Dynamic Route）
2.5 检查
检查的项目有间距（Clearance）、连接性（Connectivity）、高速规则（High Speed）和电源层（Plane），这些项目可以选择Tools->Verify Design进行。如果设置了高速规则，必须检查，否则可以跳过这一项。检查出错误，必须修改布局和布线。
注意：
有些错误可以忽略，例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外，检查间距时会出错；另外每次修改过走线和过孔之后，都要重新覆铜一次。
2.6 复查
复查根据“PCB检查表”，内容包括设计规则，层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置；还要重点复查器件布局的合理性，电源、地线网络的走线，高速时钟网络的走线与屏蔽，去耦电容的摆放和连接等。复查不合格，设计者要修改布局和布线，合格之后，复查者和设计者分别签字。
2.7 设计输出
PCB设计可以输出到打印机或输出光绘文件。打印机可以把PCB分层打印，便于设计者和复查者检查；光绘文件交给制板厂家，生产印制板。光绘文件的输出十分重要，关系到这次设计的成败，下面将着重说明输出光绘文件的注意事项。
a. 需要输出的层有布线层（包括顶层、底层、中间布线层）、电源层（包括VCC层和GND层）、丝印层（包括顶层丝印、底层丝印）、阻焊层（包括顶层阻焊和底层阻焊），另外还要生成钻孔文件（NC Drill）
b. 如果电源层设置为Split/Mixed，那么在Add Document窗口的Document项选择Routing，并且每次输出光绘文件之前，都要对PCB图使用Pour Manager的Plane Connect进行覆铜；如果设置为CAM Plane，则选择Plane，在设置Layer项的时候，要把Layer25加上，在Layer25层中选择Pads和Vias
c. 在设备设置窗口（按Device Setup），将Aperture的值改为199
d. 在设置每层的Layer时，将Board Outline选上
e. 设置丝印层的Layer时，不要选择Part Type，选择顶层（底层）和丝印层的Outline、Text、Line
f. 设置阻焊层的Layer时，选择过孔表示过孔上不加阻焊，不选过孔表示家阻焊，视具体情况确定
g. 生成钻孔文件时，使用PowerPCB的缺省设置，不要作任何改动
h. 所有光绘文件输出以后，用CAM350打开并打印，由设计者和复查者根据“PCB检查表”检查。

热心网友 时间：2022-04-12 01:59