文章將會詳細解釋PCB的構成,以及在PCB的領域里面常用的一些術語。
01PCB的誕生
在PCB出現之前,電路是通過點到點的接線組成的,這種方法的可靠性很低,因為隨著電路的老化,線路的破裂會導致線路節點的斷路或者短路。
繞線技術是電路技術的一個重大進步,這種方法通過將小口徑線材繞在連接點的柱子上,提升了線路的耐久性以及可更換性。
當電子行業從真空管、繼電器發展到硅半導體以及集成電路的時候,電子元器件的尺寸和價格也在下降。
電子產品越來越頻繁的出現在了消費領域,促使廠商去尋找更小以及性價比更高的方案,于是,PCB誕生了。
02PCB的組成
PCB看上去像多層蛋糕或者千層面--制作中將不同的材料的層,通過熱量和粘合劑壓制到一起。
03PCB的基材
PCB的基材一般都是玻璃纖維,大多數情況下,PCB的玻璃纖維基材一般就指FR4這種材料,FR4這種固體材料給予了PCB硬度和厚度。
除了FR4這種基材外,還有柔性高溫塑料(聚酰亞胺或類似)上生產的柔性電路板等等。
廉價的PCB和洞洞板是由環氧樹脂或酚這樣的材料制成,缺乏 FR4那種耐用性,但是卻便宜很多,當在這種板子上焊接東西時,將會聞到很大的異味。
這種類型的基材,常常被用在很低端的消費品里面,酚類物質具有較低的熱分解溫度,焊接時間過長會導致其分解碳化,并且散發出難聞的味道。
04銅箔
接下來介紹是很薄的銅箔層,生產中通過熱量以及黏合劑將其壓制到基材上面,在雙面板上,銅箔會壓制到基材的正反兩面。
在一些低成本的場合,可能只會在基材的一面壓制銅箔,當我們提及到”雙面板“或者”兩層板“的時候,指的是我們的千層面上有兩層銅箔。
當然,不同的PCB設計中,銅箔層的數量可能是1層這么少,或者比16層還多。
銅層的厚度種類比較多,而且是用重量做單位的,一般采用銅均勻的覆蓋一平方英尺的重量(盎司oz)來表示。
大部分PCB的銅厚是1oz,但是有一些大功率的PCB可能會用到2oz或者3oz的銅厚,將盎司(oz)每平方英尺換算一下,大概是 35um或者1.4mil的銅厚。
05阻焊
在銅層上面的是阻焊層,這一層讓PCB看起來是綠色的或者是SparkFun的紅色。
阻焊層覆蓋住銅層上面的走線,防止PCB上的走線和其他的金屬、焊錫或者其它的導電物體接觸導致短路。
阻焊層的存在,使大家可以在正確的地方進行焊接 ,并且防止了焊錫搭橋。
如上圖所示,我們可以看到阻焊覆蓋了PCB的大部分,包括走線,但是露出了銀色的孔環以及SMD焊盤以方便焊接,一般來說,阻焊都是綠色的,但幾乎所有的顏色可以用來做阻焊。
06絲印
在阻焊層上面,是白色的絲印層,在PCB的絲印層上印有字母、數字以及符號,這樣可以方便組裝以及指導大家更好地理解板卡的設計。
我們經常會用絲印層的符號標示某些管腳或者LED的功能等,絲印層是最最常見的顏色是白色,同樣,絲印層幾乎可以做成任何顏色。
黑色,灰色,紅色甚至是黃色的絲印層并不少見。然而,很少見到單個板卡上有多種絲印層顏色。
07術語
現在你知道了PCB的結構組成,下面我們來看一下PCB相關的術語吧。
孔環:PCB上的金屬化孔上的銅環。
DRC:設計規則檢查,一個檢查設計是否包含錯誤的程序,比如走線短路,走線太細,或者鉆孔太小。
鉆孔命中:用來表示,設計中要求的鉆孔位置和實際的鉆孔位置的偏差,鈍鉆頭導致的不正確的鉆孔中心是PCB制造里的普遍問題。
金手指:在板卡邊上裸露的金屬焊盤,一般用做連接兩個電路板,比如計算機的擴展模塊的邊緣、內存條以及老的游戲卡。
郵票孔:除了V-Cut外,另一種可選擇的分板設計方法,用一些連續的孔形成一個薄弱的連接點,就可以容易將板卡從拼版上分割出來。
焊盤:在PCB表面裸露的一部分金屬,用來焊接器件。
拼板:一個由很多可分割的小電路板組成的大電路板,自動化的電路板生產設備在生產小板卡的時候經常會出問題,將幾個小板卡組合到一起,可以加快生產速度。
鋼網:一個薄金屬模板也可以是塑料,在組裝的時候,將其放在PCB上讓焊錫透過某些特定部位。
Pick-and-place:將元器件放到線路板上的機器或者流程。
平面:線路板上一段連續的銅皮,一般是由邊界來定義而不是路徑,也稱作覆銅。
金屬化過孔:PCB上的一個孔,包含孔環以及電鍍的孔壁,金屬化過孔可能是一個插件的連接點,信號的換層處,或者是一個安裝孔。
FABFM:PCB上的一個插件電阻,電阻的兩個腿已經穿過了PCB的過孔,電鍍的孔壁可以使PCB正反兩面的走線連接到一起。
Pogo pin:指的是一個彈簧支撐的臨時接觸點,一般用作測試或燒錄程序。
回流焊:將焊錫融化,使焊盤(SMD)和器件管腳連接到一起。
開槽:指的是PCB上,任何不是圓形的洞,開槽可以電鍍也可以不電鍍,由于開槽需要額外的切割時間,有時會增加板卡的成本。
注意:由于開槽的刀具是圓形的,開槽的邊緣不能完全做成直角。
錫膏層:在往PCB上放置元器件之前,會通過鋼網在表貼器件的焊盤上形成的一定厚度的錫膏層。
在回流焊過程中,錫膏融化,在焊盤和器件管腳間建立可靠的電氣和機械連接。
在放置元器件之前,PCB上短暫的錫膏層,記得去了解一下鋼網的定義。
焊錫爐:焊接插件的爐子,一般里面有少量的熔融的焊錫,板卡在上面迅速的通過,就可以將暴露的管腳上錫焊接好。
阻焊:為了防止短路、腐蝕以及其它問題,銅上面會覆蓋一層保護膜。
連錫:器件上的兩個相連的管腳,被一小滴焊錫錯誤的連接到了一起。
表面貼裝:一種組裝的方法,器件只需要簡單的放在板卡上,不需要將器件管腳穿過板卡上的過孔。
熱焊盤:指的是連接焊盤到平面間的一段短走線,如果焊盤沒有做恰當的散熱設計,焊接時很難將焊盤加熱到足夠的焊接溫度,不恰當的散熱焊盤設計,會感覺焊盤比較黏,并且回流焊的時間相對比較長。
在左邊,焊盤通過兩個短走線(熱焊盤)連接到地平面,在右邊,過孔直接連接到地平面,沒有采用熱焊盤。
走線:在電路板上,一般連續的銅的路徑。
一段連接復位點和板卡上其它地方的細走線,一個相對粗一點的走線連接了5V電源點。
V-score:將板卡進行一條不完全的切割,可以將板卡通過這條直線折斷。
過孔:在板卡上的一個洞,一般用來將信號從一層切換到另外一層。
塞孔指的是在過孔上覆蓋阻焊,以防被焊接,連接器或者器件管腳過孔,因為需要焊接,一般不會進行塞孔。
同一個PCB上塞孔的正反兩面,這個過孔將正面的信號,通過在板卡上的鉆孔,傳輸到了背面。
波峰焊:一個焊接插件器件的方法,將板卡勻速的通過一個產生穩定波峰的熔融焊錫爐,焊錫的波峰會將器件管腳和暴露的焊盤焊接到一起。
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原文標題:優秀的工程師必須掌握這些PCB專業術語
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