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learntodesignpcb4 [2019/05/25 14:48]
gongyu [正文]
learntodesignpcb4 [2019/05/25 15:32] (当前版本)
gongyu [4.11 测试电路]
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-# 第四章:PCB(印刷电路板)的基本概念+## 第四章:PCB(印刷电路板)的基本概念
  
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-- 通过焊盘将元器件焊接到电路板上 
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-### 走线 - Track(Trace) 
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-### 过孔 - Via 
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-- 能够让电流通过的圆孔,可以将不同层的走线进行连接 
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-### 层 - Layer 
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-- Mechanical:机械层 - 定义了板的外观 
-- Keepout layer: 禁止布线层 - 电气布线的边界 
-- Top overlay:顶层丝印层 
-- Bottom overlay:底层丝印层 
-- Top paste:顶层焊盘层 
-- Bottom paste:底层焊盘层 
-- Top solder:顶层阻焊层 
-- Bottom solder:底层阻焊层 
-- Drill guide:过孔引导层 
-- Drill drawing:过孔钻孔层 
-- Signal layer:信号层 
-- Internal plane layer:内部电源/​接地层 
-- Solder mask layer:阻焊层 
-- Paste mask layer - 锡膏保护层,SMD贴片层 
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-### 丝印 - Silk screen(overlay) 
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-- 元器件轮廓、方向、编号、备注信息,方便辨识 
-- 一般在Top overlay层和Bottom overlay层 
-- 字体大小适中,不要放置在焊盘或过孔上导致阅读困难 
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-### 阻焊层 - Solder mask 
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-- 在上下两层没有焊盘的地方上的一层用于绝缘的绿油层,防止焊锡将不同Net的两个连线短路 
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-### 定位孔 - Mounting hole 
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-## 测试电路构成 
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-### 面包板 + 穿孔的元器件 &​nbsp;​+突破板,​ SMD到穿孔转换板 + 连线 
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-## 原型板 - 简单原理验证 
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-## 开发板 - 为电路设计和元器件选型提供参考 
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-### 有时,如果你只是小批量的“生产”,可以利用现有的开发板你,在此基础上连接你自己设计的扩展板,成本更低、时间更快。 
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-### 正文 
 PCB设计是硬件工程师必备的技能,要修成优秀的硬件工程师就要先了解与PCB相关的一些基本概念,以在具体的设计过程中把握住核心的要点。 PCB设计是硬件工程师必备的技能,要修成优秀的硬件工程师就要先了解与PCB相关的一些基本概念,以在具体的设计过程中把握住核心的要点。
  
-#### 4.1 PCB的功能+### 4.1 PCB的功能
 {{ :​produktspektrum_570_res01.jpg |}}<WRAP centeralign>​ 印刷电路板 - PCB:Printed Circuit Board </​WRAP>​ {{ :​produktspektrum_570_res01.jpg |}}<WRAP centeralign>​ 印刷电路板 - PCB:Printed Circuit Board </​WRAP>​
  
行 62: 行 13:
 {{ :pcb_41.png |}}<WRAP centeralign> ​ PCB的功能 - 将不同的元器件放置在上面,并能够将这些元器件进行电气连接 </​WRAP>​ {{ :pcb_41.png |}}<WRAP centeralign> ​ PCB的功能 - 将不同的元器件放置在上面,并能够将这些元器件进行电气连接 </​WRAP>​
  
-#### 4.2 PCB和PCBA+### 4.2 PCB和PCBA
  
 PCB和PCBA是两个概念,也是两道工序。PCB加工是基于工程师提供的Gerber文件将设计变成实际的电路板(没有安装元器件的裸板)的过程,国内非常有名的PCB加工厂有金百泽、兴森快捷等;PCBA是PCB Assembly的缩写,也就是在已经加工好的PCB板上将元器件焊接、安装上去的过程,PCBA的厂商通过贴片机、手工焊接等方式将元器件焊接在PCB板上,像深圳的汉普、金百泽、苏州的易德龙等都是PCBA领域比较专业而且有规模的企业。当然也有不少企业既做PCB生产,又做PCBA的业务,比如金百泽。 PCB和PCBA是两个概念,也是两道工序。PCB加工是基于工程师提供的Gerber文件将设计变成实际的电路板(没有安装元器件的裸板)的过程,国内非常有名的PCB加工厂有金百泽、兴森快捷等;PCBA是PCB Assembly的缩写,也就是在已经加工好的PCB板上将元器件焊接、安装上去的过程,PCBA的厂商通过贴片机、手工焊接等方式将元器件焊接在PCB板上,像深圳的汉普、金百泽、苏州的易德龙等都是PCBA领域比较专业而且有规模的企业。当然也有不少企业既做PCB生产,又做PCBA的业务,比如金百泽。
行 85: 行 36:
   * 表面贴装方式(Surface mount)- 元器件只出现在一个Layer上   * 表面贴装方式(Surface mount)- 元器件只出现在一个Layer上
  
-#### 4.3 表面贴装器件(SMD)+### 4.3 表面贴装器件(SMD)
 {{ :pcb_44.png |}} <WRAP centeralign>​表面贴装(SMT)器件的使用 </​WRAP>​ {{ :pcb_44.png |}} <WRAP centeralign>​表面贴装(SMT)器件的使用 </​WRAP>​
 SMD - Surface Mount Device,翻译过来叫表面贴装的元器件,SMT - Surface Mount Technology,翻译过来就是表面贴装技术或表面贴装工艺,简称“表面贴装”。SMD在PCB上使用的主要特性有如下几点: SMD - Surface Mount Device,翻译过来叫表面贴装的元器件,SMT - Surface Mount Technology,翻译过来就是表面贴装技术或表面贴装工艺,简称“表面贴装”。SMD在PCB上使用的主要特性有如下几点:
行 93: 行 44:
   * 器件的起始脚(第一个管脚)需要定义清楚,有时采用不同形状的焊盘来表示   * 器件的起始脚(第一个管脚)需要定义清楚,有时采用不同形状的焊盘来表示
  
-#### 4.4 焊盘(PAD)+### 4.4 走线 - Track(Trace) 
 + 
 +### 4.5 焊盘(PAD)
 焊盘(PAD)是为了将元器件的管脚固定在PCB上并将信号连接在板上。它有不同的形状和尺寸 - 在用CAD工具构建封装库的时候,要根据该器件的数据手册中的定义来设定。 焊盘(PAD)是为了将元器件的管脚固定在PCB上并将信号连接在板上。它有不同的形状和尺寸 - 在用CAD工具构建封装库的时候,要根据该器件的数据手册中的定义来设定。
  
 {{ :pcb_45.png |}} <WRAP centeralign>​ 焊盘 - PAD: 通过焊盘将元器件电气连接到电路板上 </​WRAP>​ {{ :pcb_45.png |}} <WRAP centeralign>​ 焊盘 - PAD: 通过焊盘将元器件电气连接到电路板上 </​WRAP>​
  
-#### 4.分层(Layer)+### 4.分层(Layer)
 PCB是分层的,每一层的功能和定义是不同的,从该页中可以看出除了连接信号的层之外,还有一些用于加工、安装以及指示的层。在用CAD工具设计PCB的时候一定要清晰理解这些层的含义和作用,正确地进行layer的设置和使用。 PCB是分层的,每一层的功能和定义是不同的,从该页中可以看出除了连接信号的层之外,还有一些用于加工、安装以及指示的层。在用CAD工具设计PCB的时候一定要清晰理解这些层的含义和作用,正确地进行layer的设置和使用。
  
 {{ :pcb_46.png |}} {{ :pcb_46.png |}}
  
-#### 4.过孔(Via)+- Mechanical:机械层 - 定义了板的外观 
 +- Keepout layer: 禁止布线层 - 电气布线的边界 
 +- Top overlay:顶层丝印层 
 +- Bottom overlay:底层丝印层 
 +- Top paste:顶层焊盘层 
 +- Bottom paste:底层焊盘层 
 +- Top solder:顶层阻焊层 
 +- Bottom solder:底层阻焊层 
 +- Drill guide:过孔引导层 
 +- Drill drawing:过孔钻孔层 
 +- Signal layer:信号层 
 +- Internal plane layer:内部电源/​接地层 
 +- Solder mask layer:阻焊层 
 +- Paste mask layer - 锡膏保护层,SMD贴片层 
 + 
 +### 4.过孔(Via) 
 +能够让电流通过的圆孔,可以将不同层的走线进行连接
 过孔类似电路板上的“地下通道”或“过街天桥”,在电路板上用于跨层走线的时候连接不同层之间的信号的,根据连接的信号层的设置,过孔主要分为如下三种: 过孔类似电路板上的“地下通道”或“过街天桥”,在电路板上用于跨层走线的时候连接不同层之间的信号的,根据连接的信号层的设置,过孔主要分为如下三种:
-{{ :pcb_47.png |}}+{{ :pcb_47.png |}} <WRAP centeralign>​ 三种过孔 </​WRAP>​ 
   * 通孔(through hole)- 连通了上下两层,上下都可见   * 通孔(through hole)- 连通了上下两层,上下都可见
   * 埋孔(Buried via)- 在电路板内部,连接电路板内部的两个层,表面上看不到   * 埋孔(Buried via)- 在电路板内部,连接电路板内部的两个层,表面上看不到
行 112: 行 82:
 过孔的形状和尺寸也不是随便设置的,它取决于连接的信号的特性以及PCB加工厂的工艺要求。 过孔的形状和尺寸也不是随便设置的,它取决于连接的信号的特性以及PCB加工厂的工艺要求。
  
-#### 4.丝印(Silk Screen、Overlay)+### 4.丝印(Silk Screen、Overlay)
 在PCB上丝印被用来标记元器件的轮廓、方向、编号、备注信息以方便辨识,其名称在不同的EDA软件中叫法不同,比如在Altium Designer顶层的丝印就称为Top overlayer,底层的丝印被被称为Bottom overlay 在PCB上丝印被用来标记元器件的轮廓、方向、编号、备注信息以方便辨识,其名称在不同的EDA软件中叫法不同,比如在Altium Designer顶层的丝印就称为Top overlayer,底层的丝印被被称为Bottom overlay
 +{{ :​silk-screen-pcb-board-for-oem.jpg |}} <WRAP centeralign>​PCB上的丝印</​WRAP>​
  
 用于标记元器件轮廓、方向等信息的丝印在创建元器件的封装库的时候就设定好了,但其标注文字内容、字体和大小都是可以根据显示效果修改的。PCB上丝印的字体要大小适中,放置的位置一定要注意,不要放置在焊盘或过孔上,从而导致实际的PCB上面的信息阅读困难。 用于标记元器件轮廓、方向等信息的丝印在创建元器件的封装库的时候就设定好了,但其标注文字内容、字体和大小都是可以根据显示效果修改的。PCB上丝印的字体要大小适中,放置的位置一定要注意,不要放置在焊盘或过孔上,从而导致实际的PCB上面的信息阅读困难。
  
  
-#### 4.阻焊(Solder Mask或 Stop Mask)+### 4.阻焊(Solder Mask或 Stop Mask)
 阻焊 - 为了防止不该连接的信号线由于焊接导致短路,特意在PCB上有一个阻焊层进行保护, 在上下两层没有焊盘的地方上的一层用于绝缘的绿油层,防止焊锡将不同的net的两根连线短路。 阻焊 - 为了防止不该连接的信号线由于焊接导致短路,特意在PCB上有一个阻焊层进行保护, 在上下两层没有焊盘的地方上的一层用于绝缘的绿油层,防止焊锡将不同的net的两根连线短路。
  
行 176: 行 147:
 由于焊接掩模的愚蠢问题,例如焊接掩模开口不足,开口过多,开口数量与电路平面中的铜焊盘不匹配,电路板将会失效。 这些问题可能源于疏忽或设计文件修改,但确实需要很长时间。 甚至有些人甚至会引发灾难。 因此,您的设计文件非常值得您仔细检查。 由于焊接掩模的愚蠢问题,例如焊接掩模开口不足,开口过多,开口数量与电路平面中的铜焊盘不匹配,电路板将会失效。 这些问题可能源于疏忽或设计文件修改,但确实需要很长时间。 甚至有些人甚至会引发灾难。 因此,您的设计文件非常值得您仔细检查。
  
-#### 4.9 测试电路 
  
-除了工程师针对项目自己设计的PCB之外,日常还会用到一些其它的板卡和附件用于测试、评估、前期开发等,这些都是工程师在实验室中常备的物料。+### 4.10 定位孔 - Mounting hole
  
 +### 4.11 测试电路
  
-###用于简单原理验证的原型板(Prototype)+除了工程师针对项目自己设计的PCB之外,日常还会用到一些其它的板卡和附件用于测试、评估、前期开发等,这些都是工程师在实验室中常备的物料。 
 +{{ :pcb_48.png |}} <WRAP centeralign>​ 一些常用的测试电路 </​WRAP>​ 
 + 
 +### 4.12 用于简单原理验证的原型板(Prototype)
 由于设计、加工、调试PCB的周期比较长,成本也比较高,多数情况下在正式设计PCB之前,我们会用一些原型板比如面包板、多孔板、铜箔板对电路进行初步的验证。注意:面包板比较常用,但是其高频性能比较差,只能对低频、低速的电路进行验证,而且面包板只适合穿孔封装的器件。 由于设计、加工、调试PCB的周期比较长,成本也比较高,多数情况下在正式设计PCB之前,我们会用一些原型板比如面包板、多孔板、铜箔板对电路进行初步的验证。注意:面包板比较常用,但是其高频性能比较差,只能对低频、低速的电路进行验证,而且面包板只适合穿孔封装的器件。
 +{{ :pcb_49.png |}} <WRAP centeralign>​ 一些常用的原型板 </​WRAP>​
  
-#### 4.11 为电路设计和元器件选型提供参考的开发板+### 4.13 为电路设计和元器件选型提供参考的开发板
 为方便工程师的设计,器件生产原厂以及他们的设计服务公司(一般称为IDH)、民间的板卡开发公司等都会提供一些功能强大、使用灵活的评估板、开发板以及功能模块。有效利用好这些板卡或模块可以迅速验证自己的方案设计,降低不必要的前期风险,大大加速项目的开发进度。 为方便工程师的设计,器件生产原厂以及他们的设计服务公司(一般称为IDH)、民间的板卡开发公司等都会提供一些功能强大、使用灵活的评估板、开发板以及功能模块。有效利用好这些板卡或模块可以迅速验证自己的方案设计,降低不必要的前期风险,大大加速项目的开发进度。
 +{{ :​pcb_410.png |}} <WRAP centeralign>​ 一些常用的开发板 </​WRAP>​