在电子职业有一个要害的部件叫做PCB(printed circuit board,印刷电路板)。这是一个太根底的部件,导致许多人都很难解说究竟什么是PCB。这篇文章将会具体解说PCB的构成,以及在PCB的范畴里边常用的一些术语。
在接下来的几页里边,咱们将评论PCB的组成,包括一些术语,扼要的拼装办法,以及简介PCB的规划进程。
What‘s a PCB?
PCB(Printed circuit board)是一个最遍及的叫法,也能够叫做“printed wiring boards” 或许 “printed wiring cards”。在PCB呈现之前,电路是经过点到点的接线组成的。这种办法的牢靠性很低,由于跟着电路的老化,线路的决裂会导致线路节点的断路或许短路。
绕线技能是电路技能的一个严重前进,这种办法经过将小口径线材绕在衔接点的柱子上,提升了线路的耐久性以及可替换性。
当电子职业从真空管、继电器发展到硅半导体以及%&&&&&%的时分,电子元器材的尺度和价格也在下降。电子产品越来越频频的呈现在了消费范畴,促进厂商去寻觅更小以及性价比更高的方案。所以,PCB诞生了。
ComposiTIon(组成)
PCB看上去像多层蛋糕或许千层面–制作中将不同的资料的层,经过热量和粘合剂约束到一同。
从中间层开端吧。
FR4
PCB的基材一般都是玻璃纤维。大多数情况下,PCB的玻璃纤维基材一般就指“FR4”这种资料。“FR4”这种固体资料给予了PCB硬度和厚度。除了FR4这种基材外,还有柔性高温塑料(聚酰亚胺或相似)上出产的柔性电路板等等。
你或许会发现有不同厚度的PCB;可是 SparkFun的产品的厚度大部分都是1.6mm(0.063’‘)。有一些产品也选用了其它厚度,比方 LilyPad、Arudino Pro Micro boards选用了0.8mm的板厚。
廉价的PCB和洞洞板(见上图)是由环氧树脂或酚这样的资料制成,缺少 FR4那种耐用性,可是却廉价许多。当在这种板子上焊接东西时,将会闻到很大的异味。这品种型的基材,常常被用在很低端的消费品里边。酚类物质具有较低的热分化温度,焊接时刻过长会导致其分化碳化,而且散发出难闻的滋味。
Copper
接下来介绍是很薄的铜箔层,出产中经过热量以及黏合剂将其约束倒基材上面。在双面板上,铜箔会约束到基材的正反两面。在一些低本钱的场合,或许只会在基材的一面约束铜箔。当咱们提及到”双面板“或许”两层板“的时分,指的是咱们的千层面上有两层铜箔。当然,不同的PCB规划中,铜箔层的数量或许是1层这么少,或许比16层还多。
铜层的厚度品种比较多,而且是用分量做单位的,一般选用铜均匀的掩盖一平方英尺的分量(盎司oz)来表明。大部分PCB的铜厚是1oz,可是有一些大功率的PCB或许会用到2oz或许3oz的铜厚。将盎司(oz)每平方英尺换算一下,大概是 35um或许1.4mil的铜厚。
Soldermask(阻焊)
在铜层上面的是阻焊层。这一层让PCB看起来是绿色的(或许是SparkFun的赤色)。阻焊层掩盖住铜层上面的走线,避免PCB上的走线和其他的金属、焊锡或许其它的导电物体触摸导致短路。阻焊层的存在,使咱们能够在正确的当地进行焊接 ,而且避免了焊锡搭桥。
在上图这个比方里,咱们能够看到阻焊掩盖了PCB的大部分(包括走线),可是露出了银色的孔环以及SMD焊盘,以便利焊接。
一般来说,阻焊都是绿色的,但简直一切的色彩能够用来做阻焊。SparkFun的板卡大部分是赤色的,可是IOIO板卡用了白色,LilyPad板卡是紫色的。
Silkscreen(丝印)
在阻焊层上面,是白色的丝印层。在PCB的丝印层上印有字母、数字以及符号,这样能够便利拼装以及辅导咱们更好地了解板卡的规划。咱们常常会用丝印层的符号标明某些管脚或许LED的功用等。
丝印层是最最常见的色彩是白色,相同,丝印层简直能够做成任何色彩。黑色,灰色,赤色乃至是黄色的丝印层并不罕见。可是,很罕见到单个板卡上有多种丝印层色彩。
下一页会介绍一些PCB方面的常用术语。
Terminology(术语)
现在你知道了PCB的结构组成,下面咱们来看一下PCB相关的术语吧。
孔环 — PCB上的金属化孔上的铜环。
DRC — 规划规矩查看。
一个查看规划是否包括过错的程序,比方,走线短路,走线太细,或许钻孔太小。
钻孔射中 — 用来表明规划中要求的钻孔方位和实践的钻孔方位的误差。钝钻头导致的不正确的钻孔中心是PCB制作里的遍及问题。
(金)手指 — 在板卡边上露出的金属焊盘,一般用做衔接两个电路板。比方计算机的扩展模块的边际、内存条以及老的游戏卡。
邮票孔 — 除了V-Cut外,另一种可挑选的分板规划办法。
用一些接连的孔构成一个单薄的衔接点,就能够简略将板卡从拼版上切开出来。SparkFun的Protosnap板卡是一个比较好的比方。
焊盘 — 在PCB外表露出的一部分金属,用来焊接器材。
拼板 — 一个由许多可切开的小电路板组成的大电路板。
自动化的电路板出产设备在出产小板卡的时分常常会出问题,将几个小板卡组合到一同,能够加速出产速度。
钢网 — 一个薄金属模板(也能够是塑料),在拼装的时分,将其放在PCB上让焊锡透过某些特定部位。
Pick-and-place – 将元器材放到线路板上的机器或许流程。
平面 — 线路板上一段接连的铜皮。一般是由鸿沟来界说,而不是 途径。也称作”覆铜“
金属化过孔 — PCB上的一个孔,包括孔环以及电镀的孔壁。
金属化过孔或许是一个插件的衔接点,信号的换层处,或许是一个装置孔。
Pogo pin — 一个绷簧支撑的暂时触摸点,一般用作测验或烧录程序。
回流焊 — 将焊锡消融,使焊盘(SMD)和器材管脚衔接到一同。
丝印 — 在PCB板上的字母、数字、符号或许图形等。基本上每个板卡上只要一种色彩,而且分辨率相对比较低。
开槽 — 指的是PCB就任何不是圆形的洞。开槽能够电镀也能够不电镀。由于开槽需求额定的切开时刻,有时会添加板卡的本钱。
在锡膏层 — 在往PCB上放置元器材之前,会经过钢网在表贴器材的焊盘上构成的必定厚度的锡膏层。
在回流焊进程中,锡膏消融,在焊盘和器材管脚间树立牢靠的电气和机械衔接。
焊锡炉 — 焊接插件的炉子。一般里边有少数的熔融的焊锡,板卡在上面敏捷的经过,就能够将露出的管脚上锡焊接好。
阻焊 — 为了避免短路、腐蚀以及其它问题,铜上面会掩盖一层保护膜。保护膜一般是绿色,也或许是其它色彩(SparkFun赤色,Arduino蓝色,或许Apple黑色)。一般称作“阻焊”。
连锡 — 器材上的两个相连的管脚,被一小滴焊锡过错的衔接到了一同。
外表贴装 — 一种拼装的办法,器材只需求简略的放在板卡上,不需求将器材管脚穿过板卡上的过孔。
热焊盘 — 指的是衔接焊盘到平面间的一段短走线。假如焊盘没有做恰当的散热规划,焊接时很难将焊盘加热到满足的焊接温度。不恰当的散热焊盘规划,会感觉焊盘比较黏,而且回流焊的时刻相对比较长。(译者注,一般热焊盘做在插件与波峰焊触摸的一面。不知道这个文章里边为什么会说到reflow,reflow首要要考虑的是热平衡,避免立碑。)
走线 — 在电路板上,一般接连的铜的途径。
V-score — 将板卡进行一条不完全的切开,能够将板卡经过这条直线折断。(译者注:国内常叫做“V-CUT”)
过孔 — 在板卡上的一个洞,一般用来将信号从一层切换到别的一层。塞孔指的是在过孔上掩盖阻焊,以防被焊接。衔接器或许器材管脚过孔,由于需求焊接,一般不会进行塞孔。
波峰焊 — 一个焊接插件器材的办法。将板卡匀速的经过一个发生安稳波峰的熔融焊锡炉,焊锡的波峰会将器材管脚和露出的焊盘焊接到一同。
下一页将扼要的介绍一下怎么规划自己的PCB板卡。
Designing your own! 规划自己的!
你期望开端规划自己的PCB吗。在PCB规划中的曲曲弯弯在这边说太杂乱了。不过,假如你真的想开端,下面有几个关键。
找到一个CAD的东西:在PCB规划的商场里,有许多贱价或许免费的挑选。当找一个东西的时分,能够考虑以下几点。
论坛支撑:有没有许多人运用这个东西?越多的人运用,你越简略找到你需求的器材的现已规划好的封装库。
很简略用。假如不好用的话,你也不会用。
功能: 许多程序对规划有约束,比方层数,器材数,以及板卡尺度等。大部分需求你去购买授权去晋级功能。
可抑制性: 一些免费的程序不允许导出或许迁移到其它软件,将你约束在仅有的供货商上。或许软件的贱价以及快捷性值得这样的支付,但有时分不太值得。
去看看其他人的布板规划。开源硬件让这个工作越来越简略。
操练,操练,仍是操练。
坚持低的期望值。你规划的第一个板卡或许有许多问题,可是第20个或许就少许多,可是还会有一些问题。可是你很难将一切问题铲除。
原理图适当重要。测验去规划一个没有好的原理图支撑的PCB板卡是白费的。
最终,说一些规划些自己的电路板的优点。假如你方案参加一个或多个既定的项目,规划电路板带来的优点是清楚明了的。相对于规划电路板来说,在面包板上点到点的布线太困难了,而且牢靠性相对较低。而且,假如你的规划不错的话,能够将你的规划买个好价钱:)