PCB設計

更新時間:2012-10-27

概述

  隨著電子技術的高速發展,對電子產品的要求越來越高,功能越來越多,雖然蕊片的集成度越來越高,但是,對于線路板的設計要求,也是越來越高的。

  線路板設計,也叫PCB設計,因為線路板在英文的全稱為Printed circuit board,簡寫為PCB,所以線路板設計也叫PCB設計;線路板設計,從開始的手工繪制到現在越大規模元件庫,、強大自動布局布線等功能,越來越方便我們工程師進行線路板設計工作。

線路設計

  印制電路板的設計是以電路原理圖為藍本,實現電路使用者所需要的功能。印刷電路板的設計主要指版圖設計,需要內部電子元件、金屬連線、通孔和外部連接的布局、電磁保護、熱耗散、串音等各種因素。優秀的線路設計可以節約生產成本,達到良好的電路性能和散熱性能。簡單的版圖設計可以用手工實現,但復雜的線路設計一般也需要借助計算機輔助設計(CAD)實現,而著名的設計軟件有OrCAD、Altium Designer、PowerPCB、FreePCB、CAM350、PROTEL等。

電路板的基本組成

  目前的電路板,主要由以下組成:

■線路與圖面(Pattern):線路是做為原件之間導通的工具,在設計上會另外設計大銅面作為接地及電源層。線路與圖面是同時做出的。

■介電層(Dielectric):用來保持線路及各層之間的絕緣性,俗稱為基材。

■孔(Through hole / via):導通孔可使兩層次以上的線路彼此導通,較大的導通孔則做為零件插件用,另外有非導通孔(nPTH)通常用來作為表面貼裝定位,組裝時固定螺絲用。

■防焊油墨(Solder resistant /Solder Mask) :并非全部的銅面都要吃錫上零件,因此非吃錫的區域,會印一層隔絕銅面吃錫的物質(通常為環氧樹脂),避免非吃錫的線路間短路。根據不同的工藝,分為綠油、紅油、藍油。

■絲?。↙egend /Marking/Silk screen):此為非必要之構成,主要的功能是在電路板上標注各零件的名稱、位置框,方便組裝后維修及辨識用。

■表面處理(Surface Finish):由于銅面在一般環境中,很容易氧化,導致無法上錫(焊錫性不良),因此會在要吃錫的銅面上進行保護。保護的方式有噴錫(HASL),化金(ENIG),化銀(Immersion Silver),化錫(Immersion Tin),有機保焊劑(OSP),方法各有優缺點,統稱為表面處理。

基本制作

  根據不同的技術可分為消除和增加兩大類過程。

  減去法(Subtractive),是利用化學品或機械將空白的電路板(即鋪有完整一塊的金屬箔的電路板)上不需要的地方除去,余下的地方便是所需要的電路。

  絲網印刷:把預先設計好的電路圖制成絲網遮罩,絲網上不需要的電路部分會被蠟或者不透水的物料覆蓋,然后把絲網遮罩放到空白線路板上面,再在絲網上油上不會被腐蝕的保護劑,把線路板放到腐蝕液中,沒有被保護劑遮住的部份便會被蝕走,最后把保護劑清理。

  感光板:把預先設計好的電路圖制在透光的膠片遮罩上(最簡單的做法就是用打印機印出來的投影片),同理應把需要的部份印成不透明的顏色,再在空白線路板上涂上感光顏料,將預備好的膠片遮罩放在電路板上照射強光數分鐘,除去遮罩后用顯影劑把電路板上的圖案顯示出來,最后如同用絲網印刷的方法一樣把電路腐蝕。

  刻?。豪勉姶不蚶咨涞窨虣C直接把空白線路上不需要的部份除去。

  加成法(Additive),現在普遍是在一塊預先鍍上薄銅的基板上,覆蓋光阻劑(D/F),經紫外光曝光再顯影,把需要的地方露出,然后利用電鍍把線路板上正式線路銅厚增厚到所需要的規格,再鍍上一層抗蝕刻阻劑-金屬薄錫,最后除去光阻劑(這制程稱為去膜),再把光阻劑下的銅箔層蝕刻掉。

多層制作

  積層法是制作多層印制電路板的方法之一。是在制作內層后才包上外層,再把外層以減去法或加成法所處理。不斷重復積層法的動作,可以得到再多層的多層印制電路板則為順序積層法。

  內層制作:1.積層編成(即黏合不同的層數的動作);2.積層完成(減去法的外層含金屬箔膜;3.加成法);4.鉆孔。

  增層法是制作多層印制電路板的方法之一,顧名思義是把印制電路板一層一層的加上。每加上一層就處理至所需的形狀。

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