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印刷電路板:電路板(Printed circuit board,PCB)幾乎會出現在每一種電子設備當中.如果在某樣設備中有電子零件,那麼它們也都是鑲在大小各異的PCB上.除了固定各種小零件外,PCB的主要功能是提供上頭各項零件的相互電氣連接.隨著電子設備越來越複雜,需要的零件越來越多,PCB上頭的線路與零件也越來越密集了.

1 PCB -概述

PCBPCB板

標準的PCB上頭沒有零件,也常被稱為「印刷線路板Printed Wiring Board(PWB)」.

板子本身的基板是由絕緣隔熱、並不易彎曲的材質所製作成.在表面可以看到的細小線路材料是銅箔,原本銅箔是覆蓋在整個板子上的,而在製造過程中部份被蝕刻處理掉,留下來的部份就變成網狀的細小線路了.這些線路被稱作導線(conductor pattern)或稱布線,並用來提供PCB上零件的電路連接.

為了將零件固定在PCB上面,我們將它們的接腳直接焊在布線上.在最基本的PCB(單面板)上,零件都集中在其中一面,導線則都集中在另一面.這麼一來我們就需要在板子上打洞,這樣接腳才能穿過板子到另一面,所以零件的接腳是焊在另一面上的.因為如此,PCB的正反面分別被稱為零件面(Component Side)與焊接面(Solder Side).

如果PCB上頭有某些零件,需要在製作完成後也可以拿掉或裝回去,那麼該零件安裝時會用到插座(Socket).由於插座是直接焊在板子上的,零件可以任意的拆裝.

如果要將兩塊PCB相互連結,一般我們都會用到俗稱「金手指」的邊接頭(edge connector).金手指上包含了許多裸露的銅墊,這些銅墊事實上也是PCB布線的一部份.通常連接時,我們將其中一片PCB上的金手指插進另一片PCB上合適的插槽上(一般叫做擴充槽Slot).在計算機中,像是顯示卡,音效卡或是其它類似的界面卡,都是借著金手指來與主機板連接的.   

PCB上的綠色或是棕色,是阻焊漆(solder mask)的顏色.這層是絕緣的防護層,可以保護銅線,也可以防止零件被焊到不正確的地方.在阻焊層上另外會印刷上一層絲網印刷面(silk screen).通常在這上面會印上文字與符號(大多是白色的),以標示出各零件在板子上的位置.絲網印刷面也被稱作圖標面(legend).

印刷電路板將零件與零件之間複雜的電路銅線,經過細緻整齊的規劃后,蝕刻在一塊板子上,提供電子零組件在安裝與互連時的主要支撐體,是所有電子產品不可或缺的基礎零件。

印刷電路板以不導電材料所製成的平板,在此平板上通常都有設計預鑽孔以安裝晶元和其它電子組件。組件的孔有助於讓預先定義在板面上印製之金屬路徑以電子方式連接起來,將電子組件的接腳穿過PCB后,再以導電性的金屬焊條黏附在PCB上而形成電路。

依其應用領域PCB可分為單面板、雙面板、四層板以上多層板及軟板。一般而言,電子產品功能越複雜、迴路距離越長、接點腳數越多,PCB所需層數亦越多,如高階消費性電子、信息及通訊產品等;而軟板主要應用於需要彎繞的產品中:如筆記型計算機、照相機、汽車儀錶等。

2 PCB -PCB板

很多人都聽說過"PCB"這個英文縮寫名稱。但是它到底代表什麼含義呢?其實很簡單,就是印刷電路板(Printed circuit board,PCB)。它幾乎會出現在每一種電子設備當中。如果在某樣設備中有電子零件,它們都是鑲在大小各異的PCB上的。除了固定各種小零件外,PCB的主要功能是提供上頭各項零件的相互電氣連接。  隨著電子設備越來越複雜,需要的零件自然越來越多,PCB上頭的線路與零件也越來越密集了。裸板(上頭沒有零件)也常被稱為"印刷線路板Printed Wiring Board(PWB)"。板子本身的基板是由絕緣隔熱、並不易彎曲的材質所製作成。在表面可以看到的細小線路材料是銅箔,原本銅箔是覆蓋在整個板子上的,而在製造過程中部份被蝕刻處理掉,留下來的部份就變成網狀的細小線路了。這些線路被稱作導線(conductor pattern)或稱布線,並用來提供PCB上零件的電路連接。  通常PCB的顏色都是綠色或是棕色,這是阻焊漆(solder mask)的顏色。是絕緣的防護層,可以保護銅線,也可以防止零件被焊到不正確的地方。在阻焊層上還會印刷上一層絲網印刷面(silk screen)。通常在這上面會印上文字與符號(大多是白色的),以標示出各零件在板子上的位置。絲網印刷面也被稱作圖標面(legend)。

3 PCB -pcb layout

PCB LAYOUT=印刷電路板布局布線

PCB是印刷電路板(即Printed Circuit Board)的簡稱。印刷電路板是組裝電子零件用的基板,是在通用基材上按預定設計形成點間連接及印製元件的印製板。該產品的主要功能是使各種電子零組件形成預定電路的連接,起中繼傳輸的作用,是電子產品的關鍵電子互連件,有「電子產品之母」之稱。印刷電路板作為電子零件裝載的基板和關鍵互連件,任何電子設備或產品均需配備。其下游產業涵蓋範圍相當廣泛,涉及一般消費性電子產品、信息、通訊、醫療,甚至航天科技(資訊 行情 論壇)產品等領域。隨著科學技術的發展,各類產品的電子信息化處理需求逐步增強,新興電子產品不斷湧現,使PCB產品的用途和市場不斷擴展。新興的3G手機、汽車電子、LCD、IPTV、數字電視、計算機的更新換代還將帶來比現在傳統市場更大的PCB市場。

4 PCB -pcb layout 基本規則

1.CLK(包括DDR-CLK)
基本走線要求:

1. clk 部分不可過其它線, Via 不超過兩個.

2. 不可跨切割,零件兩Pad 間不能穿線.

3. Crystal 正面不可過線,反面盡量不過線..

4. Differential Pair 用最小間距平行走線.且同層

5 clk 與高速信號線(1394,usb 等)間距要大於50mil.
2. VGA:

基本走線要求:

1. RED、GREEN、BLUE 必須繞在一起,視情況包GND. R.G.B 不要跨切割。

2 HSYNC、VSYNC 必須繞在一起, 視情況包GND.
3. LAN:

基本走線要求

1. 同一組線,必須繞在一起。

2 Net: RX,TX:必須differential pair 繞線
4.1394:

基本走線要求:

1. Differential pair 繞線,同層,平行,不要跨切割.

2. 同一組線,必須繞在一起。

3 與高速信號線間距不小於50mil
5. USB:

基本走線要求:

1 Differential pair 繞線,同層,平行,不要跨切割.

2 同一組線,必須繞在一起

6. CPU-NB (AGTL):

基本走線要求:

1. 同組同層或同組不同層走線,繞線須同組繞在一起

2. 繞線時,同一NET 間距不小於四倍線寛

3. NET 長度要加入CPU & NB 的包裝長度.

4. STB N/P( /-) Differential Pair 繞線

5 VIA 類型為VIA26

7. CPU-SB:

基本走線要求:

1. 同一組線,必須繞在一起.

2 pull up 電阻,必須靠近 CPU

8. NB-DDR:

基本走線要求:

1.阻尼電阻和終端電阻(排阻)NET: MD & MA & DQS & DQM 不能共享.

2.同組同層走線,採用四倍間距繞線.

9. NB-AGP:

基本走線要求:

1.同組同層或同組不同層走線,繞線須同組繞在一起

2.繞線時,同一NET 間距不小於四倍線寛

3.STB /- Differential Pair 繞線.

4 在constraint area 盡量按guide lauout .

10. NB-SB:

基本走線要求:

1 走在一起,不要跨切割線.

2.繞線時,同一NET 間距不小於四倍線寛

11. IDE:

基本走線要求:

1.同組同層,繞線須同組繞在一起.

2.繞線時,同一NET 間距不小於四倍線寛

12. PCI:

基本走線要求:

1PAD 與PAD 之間最多過三根線

2 電阻,電容盡量擺放整齊.

13. CNR:

基本走線要求:

1.走在一起.

14. POWER:

基本走線要求:

1 一般用30 : 5 走線,線寬40MIL 以上時間距不小於10MIL,VIA 為VIA40, (或打2個VIA24)

15. OTHER:

基本走線要求:

1. 所有IO 線不可跨層。

2. COM1,COM2,PRINT(LPT),GAME 同組走在一起。

3 COM1、COM2 先經過電容、再拉線出去。

16.加測試點:

1. 測試以100%為目標至少要加到98%以上.

2. pin to pin 間距最好為75mil 最低不小於50mil.

3. 測試點pad 最小為27mil,盡量使用35mil.

4. 單面測試點距同層零件外框的間距大於50MIL.

5. CPU 插座包括ZERO 拉杆,內部不可以放置Top Side Test Point

6. clk 前端不用加測試點.後端可將via 換成test_via.(須客戶認同)

7. 不可影響Differential Pairs 繞線。

17. 修改DRC:

1. 完成DRC 檢查,內層檢查,未連接PIN 的檢查.

2 所有net,不可短路.不可有多餘的線段.

18. 敷銅箔.:

需要敷銅箔的零件,net 應正確敷銅箔.

19. 擺放文字面:

1. 文字面由左而右、由上而下標示, 方向一致.

2. 零件標示,距離零件越近越好

3. 正確擺放零件腳位,極性標示.

4. 零件符號是否標示。

CN、JP:腳位標示(注意方向) 。

零件極性:※電容:+ ※晶體:G、D、S ※二極體:A、K5 刪除多餘線段、標示

5 PCB -PCB Layout規則完整篇

介紹PCB布線以及畫PCB時的一些常用規則,大家在pcblayout時,可以參照這些資料,畫出一塊優質的PCB,當然,按照實際需要,也可以自由變通.
這是一個完整的PCBLayout設計規則,文章從元器件的布局到元件排列,再到導線布線,以及線寬及間距這些,還有的是焊盤,都做了詳細的分析和介紹,下邊是這此文章的介紹:
一、元件的布局
PCB設計規則的元件的布局方式包括:元器件布局要求,元器件布局原則,元器件布局順序,常用元器件的布局方法
二、元器件排列方式
元器件在PCB上的排列可採用不規則、規則和網格等三種排列方式中的一種,也可同時採用多種。
三、元器件的間距與安裝尺寸
講述的是在PCB設計當中,元器件的排放時,元間的間距以及安裝的尺寸
四、印製導線布線
布線是指對印製導線的走向及形狀進行放置,它在PCB的設計中是最關鍵的步驟,而且是工作量最大的步驟
五、印製導線的寬度及間距
印製導線的寬度及間距,一般導線的最小寬度在0.5-0.8mm,間距不少於1mm
六、焊盤的孔徑及形狀
介紹PCB設計的基礎知識,包括焊盤的形狀,以及焊般的孔徑[2]

6 PCB -PCB的製作


  電子愛好者的PCB製作方法主要有熱轉印法,感光濕膜法,感光干膜法。蝕刻劑有環保的三氯化鐵(FeCl3),有快速的鹽酸+雙氧水(HCl+H2O2)。常用PCB出圖軟體有Protel99se等Protel系列軟體。感光干膜+氯化鐵是業餘愛好者的最佳首選。  PCB製作
  PCB生產   影像(成形/導線製作)
  製作的第一步是建立出零件間聯機的布線。我們採用負片轉印(Subtractive transfer)方式將工作底片表現在金屬導體上。這項技巧是將整個表面鋪上一層薄薄的銅箔,並且把多餘的部份給消除。追加式轉印(Additive Pattern transfer)是另一種比較少人使用的方式,這是只在需要的地方敷上銅線的方法,不過我們在這裡就不多談了。
  如果製作的是雙面板,那麼PCB的基板兩面都會鋪上銅箔,如果製作的是多層板,接下來的步驟則會將這些板子黏在一起。
  正光阻劑(positive photoresist)是由感光劑製成的,它在照明下會溶解(負光阻劑則是如果沒有經過照明就會分解)。有很多方式可以處理銅表面的光阻劑,不過最普遍的方式,是將它加熱,並在含有光阻劑的表面上滾動(稱作干膜光阻劑)。它也可以用液態的方式噴在上頭,不過干膜式提供比較高的解析度,也可以製作出比較細的導線。
  遮光罩只是一個製造中PCB層的模板。在PCB板上的光阻劑經過UV光曝光之前,覆蓋在上面的遮光罩可以防止部份區域的光阻劑不被曝光(假設用的是正光阻劑)。這些被光阻劑蓋住的地方,將會變成布線。
  在光阻劑顯影之後,要蝕刻的其它的裸銅部份。蝕刻過程可以將板子浸到蝕刻溶劑中,或是將溶劑噴在板子上。一般用作蝕刻溶劑的有,氯化鐵(Ferric Chloride),鹼性氨(Alkaline Ammonia),硫酸加過氧化氫(Sulfuric Acid + Hydrogen Peroxide),和氯化銅(Cupric Chloride)等通過氧化反應將其氧化(如Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2)。蝕刻結束后將剩下的光阻劑去除掉。這稱作脫膜(Stripping)程序。
鑽孔與電鍍   如果製作的是多層PCB板,並且裡頭包含埋孔或是盲孔的話,每一層板子在黏合前必須要先鑽孔與電鍍。如果不經過這個步驟,那麼就沒辦法互相連接了。
  在根據鑽孔需求由機器設備鑽孔之後,孔璧裡頭必須經過電鍍(鍍通孔技術,Plated-Through-Hole technology,PTH)。在孔璧內部作金屬處理后,可以讓內部的各層線路能夠彼此連接。在開始電鍍之前,必須先清掉孔內的雜物。這是因為樹脂環氧物在加熱後會產生一些化學變化,而它會覆蓋住內部PCB層,所以要先清掉。清除與電鍍動作都會在化學製程中完成。
多層PCB壓合   各單片層必須要壓合才能製造出多層板。壓合動作包括在各層間加入絕緣層,以及將彼此黏牢等。如果有透過好幾層的導孔,那麼每層都必須要重複處理。多層板的外側兩面上的布線,則通常在多層板壓合后才處理。
  處理阻焊層、網版印刷面和金手指部份電鍍
  接下來將阻焊漆覆蓋在最外層的布線上,這樣一來布線就不會接觸到電鍍部份外了。網版印刷面則印在其上,以標示各零件的位置,它不能夠覆蓋在任何布線或是金手指上,不然可能會減低可焊性或是電流連接的穩定性。金手指部份通常會鍍上金,這樣在插入擴充槽時,才能確保高品質的電流連接。
  測試   測試PCB是否有短路或是斷路的狀況,可以使用光學或電子方式測試。光學方式採用掃描以找出各層的缺陷,電子測試則通常用飛針探測儀(Flying-Probe)來檢查所有連接。電子測試在尋找短路或斷路比較準確,不過光學測試可以更容易偵測到導體間不正確空隙的問題。
 零件安裝與焊接   最後一項步驟就是安裝與焊接各零件了。無論是THT與SMT零件都利用機器設備來安裝放置在PCB上。
  THT零件通常都用叫做波峰焊接(Wave Soldering)的方式來焊接。這可以讓所有零件一次焊接上PCB。首先將接腳切割到靠近板子,並且稍微彎曲以讓零件能夠固定。接著將PCB移到助溶劑的水波上,讓底部接觸到助溶劑,這樣可以將底部金屬上的氧化物給除去。在加熱PCB后,這次則移到融化的焊料上,在和底部接觸后焊接就完成了。
  自動焊接SMT零件的方式則稱為再流回焊接(Over Reflow Soldering)。裡頭含有助溶劑與焊料的糊狀焊接物,在零件安裝在PCB上后先處理一次,經過PCB加熱后再處理一次。待PCB冷卻之後焊接就完成了,接下來就是準備進行PCB的最終測試了。

7 PCB -PCB板製版技術 

  PCB制板技術,包含計算機輔助製造處理技術,即CAD/CAM,還有光繪技術。下面介紹一下計算機輔助製造處理技術
  計算機輔助製造(CAM)是根據所定工藝進行各種工藝處理。前面所講的各項工藝要求,都要在光繪之前做出必要的準備工作。比如鏡像、阻焊擴大、工藝線、工藝框、線寬調整、中心孔、外形線等問題都要在
  CAM這道工序來完成。特別需要注意,用戶文件中間距過小地方,必須做出相應的處理。因為每個廠的工藝流程和技術水平各不相同,要達到用戶的最終要求,必須在製作工藝中做出必要的調整,以滿足用戶有
  關精度等各方面的要求。因此CAM處理是現代印製電路製造中必不可少的工序。
  一.CAM所完成的工作
  1.焊盤大小的修正,合拼D碼。
  2.線條寬度的修正,合拼D碼。
  3.最小間距的檢查,焊盤與焊盤之間、焊盤與線之間、線條與線條之間。
  4.孔徑大小的檢查,合拼。
  5.最小線寬的檢查。
  6.確定阻焊擴大參數。
  7.進行鏡像。
  8.添加各種工藝線,工藝框。
  9.為修正側蝕而進行線寬校正。
  10.形成中心孔。
  11.添加外形角線。
  12.加定位孔。
  13.拼版,旋轉,鏡像。
  14.拼片。
  15.圖形的疊加處理,切角切線處理。
  16.添加用戶商標。
  二.CAM工序的組織
  由於現在市面上流行的CAD軟體多達幾十種,因此對於CAD工序的管理必須首先從組織上著手,好的組織將達到事半功倍的效果。
  由於Gerber數據格式已成為光繪行業的標準,所以在整個光繪工藝處理中都應以Gerber數據為處理對象。如果以CAD數據作為對象會帶來以下問題。
  1. CAD軟體種類太多,如果各種工藝要求都要在CAD軟體中完成,就要求每個操作員都要熟練掌握每一種CAD軟體的操作。這將要求一個很長的培訓期,才能使操作員成為熟練工,才能達到實際生產要求。
  這從時間和經濟角度都是不合算的。
  2. 由於工藝要求繁多,有些要求對於某些CAD軟體來講是無法實現的。因為CAD軟體是做設計用的,沒有考慮到工藝處理中的特殊要求,因而無法達到全部的要求。而CAM軟體是專門用於進行工藝處理的,
  做這些工作是最拿手的。
  3. CAM軟體功能強大,但全部是對Getber文件進行操作,而無法對CAD文件操作。
  4. 如果用CAD進行工藝處理,則要求每個操作員都要配備所有的CAD軟體,並對每一種CAD軟體又有不同的工藝要求。這將對管理造成不必要的混亂。
  綜上所述,CAM組織應該是以下結構(尤其是大中型的企業)。
  (1) 所有的工藝處理統一以Gerber數據為處理對象。
  (2) 每個操作員須掌握CAD數據轉換為Gerber數據的技巧。
  (3) 每個操作員須掌握一種或數種CAM軟體的操作方法。
  (4) 對Gerber數據文件制定統一的工藝規範。
  CAM工序可以相對集中由幾個操作員進行處理,以便管理。合理的組織機構將大大提高管理效率、生產效率,並有效地降低差錯率,從而達到提高產品質量的效果。

 

8 PCB -國際PCB行業發展狀況

目前,全球PCB產業產值占電子元件產業總產值的四分之一以上,是各個電子元件細分產業中比重最大的產業,產業規模達400億美元。同時,由於其在電子基礎產業中的獨特地位,已經成為當代電子元件業中最活躍的產業,2003和2004年,全球PCB產值分別是344億美元和401億美元,同比增長率分別為5.27%和16.47%。

9 PCB -國內PCB行業發展狀況

中國的PCB研製工作始於1956年,1963-1978年,逐步擴大形成PCB產業。改革開放后20多年,由於引進國外先進技術和設備,單面板、雙面板和多層板均獲得快速發展,國內PCB產業由小到大逐步發展起來。2002年,成為第三大PCB產出國。2003年,PCB產值和進出口額均超過60億美元,成為世界第二大PCB產出國。中國PCB產業近年來保持著20%左右的高速增長,並預計在2010年左右超過日本,成為全球PCB產值最大和技術發展最活躍的國家。

從產量構成來看,中國PCB產業的主要產品已經由單面板、雙面板轉向多層板,而且正在從4~6層向6~8層以上提升。隨著多層板、HDI板、柔性板的快速增長,中國的PCB產業結構正在逐步得到優化和改善。

然而,雖然中國PCB產業取得長足進步,但目前與先進國家相比還有較大差距,未來仍有很大的改進和提升空間。首先,中國進入PCB行業較晚,沒有專門的PCB研發機構,在一些新型技術研發能力上與國外廠商有較大差距。其次,從產品結構上來看,仍然以中、低層板生產為主,雖然FPC、HDI等增長很快,但由於基數小,所佔比例仍然不高。再次,中國PCB生產設備大部分依賴進口,部分核心原材料也只能依靠進口,產業鏈的不完整也阻礙了國內PCB系列企業的發展腳步。

10 PCB -常用度量衡單位換算


  1英尺=12英寸
  1inch=1000mil
  1mil=25.4um
  1mil=1000uin mil密耳有時也成英絲
  1um=40uin(有些公司稱微英寸為麥,其實是微英寸)
  1OZ=28.35克/平方英尺=35微米
  H=18微米
  T=12微米
  4mil/4mil=0.1mm/0.1mm線寬/線距
  1ASD=1安培/平方分米=10.76安培/平方英尺(ASF)
  1AM=1安培分鐘=60庫侖 主要用於貴金屬電鍍如鍍金
  1平方分米=10.76平方英尺
  1盎司=28.35克,此為英制單位
  1加侖(英制)=4.5升
  1加侖美製=3.785升
  1KHA=1000安小時
  1安培小時=3600庫侖
  比重
  波美度=145-145/比重SG.
  SG.比重(克/立方厘米)=145/(145-波美度) 

11 PCB -行業總評

作為用途最廣泛的電子元件產品,PCB擁有強大的生命力。無論從供需關係上看還是從歷史周期上判斷,2006年初是行業進入景氣爬坡的階段,下游需求的持續強勁已經逐層次拉動了PCB產業鏈上各廠商的出貨情況,形成至少在2006年一季度「淡季不淡」的局面。將行業評級由「迴避」上調到「良好」。

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