1、PCB基础知识一什么是印刷电路板？印刷电路板印刷电路板(PCB:Printed Circuit Board)除了固定各种元器件外，除了固定各种元器件外，PCB的主要作用是提供的主要作用是提供各项元器件之间的连接电路。各项元器件之间的连接电路。电路板本身是由绝缘隔热、并无法弯曲的材电路板本身是由绝缘隔热、并无法弯曲的材质制作而成，在表面可以看到的细小线路材料是质制作而成，在表面可以看到的细小线路材料是铜箔。铜箔。在被加工之前，铜箔是覆盖在整个电路板上在被加工之前，铜箔是覆盖在整个电路板上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路
2、了。因这个加工生的部份就变成网状的细小线路了。因这个加工生产过程，多是通过印刷方式形成供蚀刻的轮廓，产过程，多是通过印刷方式形成供蚀刻的轮廓，故尔才得到印刷电路板的命名。故尔才得到印刷电路板的命名。这些线路被称作导线这些线路被称作导线(conductor pattern)或或称布线，并用来提供称布线，并用来提供PCB上元器件的电路连接。上元器件的电路连接。PCB中的导线(Conductor Pattern)二PCB上元器件的安装 为了将元器件固定在为了将元器件固定在PCB上面，需要它们的上面，需要它们的接脚直接焊在布线上。接脚直接焊在布线上。在最基本的在最基本的PCB(单面板单面板)上，元器件
3、都集中上，元器件都集中在其中一面，导线则都集中在另一面。这么一来在其中一面，导线则都集中在另一面。这么一来就需要在板子上打洞，以便接脚才能穿过板子到就需要在板子上打洞，以便接脚才能穿过板子到另一面，所以元器件的接脚是焊在另一面上的。另一面，所以元器件的接脚是焊在另一面上的。因为，因为，PCB的正反面分别被称为元器件面的正反面分别被称为元器件面(Component Side)与焊接面与焊接面(Solder Side)。对于部分需要频繁拔插的元器件，比如主板对于部分需要频繁拔插的元器件，比如主板上的上的CPU，需要给用户可以自行调整、升级的选，需要给用户可以自行调整、升级的选择，就不能直接将择，就
4、不能直接将CPU焊在主板上，这时需要用焊在主板上，这时需要用插座插座(Socket)：插座直接焊在电路板上，但元器件可以随意插座直接焊在电路板上，但元器件可以随意地拆装。如下方的地拆装。如下方的Socket插座，即可以让元器件插座，即可以让元器件(这里指的是这里指的是CPU)轻松插进插座，也可以拆下来。轻松插进插座，也可以拆下来。插座旁的固定杆，可以在您插进元器件后将其固插座旁的固定杆，可以在您插进元器件后将其固定。定。而对于而对于Intel的的CPU而言，包括而言，包括Prescott和最和最新的新的Core 2 Duo CPU，则需要如下图右方的，则需要如下图右方的Socket T插座以供
5、安装。插座以供安装。主板上的主板上的CPU插座插座(左为左为Socket，右为，右为Socket T)三、PCB的连接 如果要将两块如果要将两块PCB相互连结，即在物理上将相互连结，即在物理上将两块两块PCB在电路上连接起来，则一般需用到俗称在电路上连接起来，则一般需用到俗称“金手指金手指”的边接头的边接头(edge connector)。金手指上包含了许多裸露的铜垫，这些铜垫金手指上包含了许多裸露的铜垫，这些铜垫事实上也是事实上也是PCB布线的一部份。将其中一片布线的一部份。将其中一片PCB上的金手指插进另一片上的金手指插进另一片 PCB上合适的插槽上上合适的插槽上(一一般叫做扩充槽般叫做扩
6、充槽Slot)。在计算机中，像是显示卡，声卡或是其它类似的在计算机中，像是显示卡，声卡或是其它类似的界面卡，都是借着金手指来与主机板连接的。界面卡，都是借着金手指来与主机板连接的。边接头边接头(俗称金手指俗称金手指)四、PCB的颜色 一般，一般，PCB的以的以绿色绿色或或棕色棕色居多，当然也有居多，当然也有部分产品采用更绚丽漂亮颜色的，不过，多是出部分产品采用更绚丽漂亮颜色的，不过，多是出于外观而非产品性能或生产要求方面的考虑，这于外观而非产品性能或生产要求方面的考虑，这是是防焊漆防焊漆(solder mask)的颜色。的颜色。对对PCB来说，防焊层是相当重要的，它是绝来说，防焊层是相当重要的
7、，它是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止元器件缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止元器件被焊到不正确的地方。被焊到不正确的地方。在防焊层上另外会印刷上一层在防焊层上另外会印刷上一层丝印层丝印层(silk screen)。通常在这上面会印上文字与符号。通常在这上面会印上文字与符号(大多大多是白色的是白色的)，以标示出各元器件在板子上的位置。，以标示出各元器件在板子上的位置。左为有白色图标面的绿色左为有白色图标面的绿色PCB，右为没有图标面的棕色，右为没有图标面的棕色PCB 五、PCB的分类对印刷电路板而言，对其的分类有多种方法，对印刷电路板而言，对其的分类有多种方法，其中根据层数分类最为常见
8、。其中根据层数分类最为常见。1.单面板单面板(Single-Sided Boards)在最基本的在最基本的PCB上，元器件集中在其中一面，上，元器件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面，这种一面，这种PCB为称单面板为称单面板(Single-sided)。相对而言，单面板在设计方面存在很多限制相对而言，单面板在设计方面存在很多限制(因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕独自的因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕独自的路径路径)，在处理复杂电路时往往力不从心，现在已，在处理复杂电路时往往力不从心，现在已经很少使用了，除非电路确实十
9、分简单。经很少使用了，除非电路确实十分简单。左为单面左为单面PCB表面，右为单面表面，右为单面PCB底面底面2.双面板双面板(Double-Sided Boards)这种电路板的两面都有布线。不过要用上两这种电路板的两面都有布线。不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的桥梁叫做行。这种电路间的桥梁叫做导孔导孔(via)。导孔是在导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小洞，上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线可以互相交错比单面
10、板大了一倍，而且因为布线可以互相交错(可以绕到另一面可以绕到另一面)，它更适合用在比单面板更复，它更适合用在比单面板更复杂的电路上。杂的电路上。左为双面左为双面PCB表面，右为双面表面，右为双面PCB底面底面 3.多层板多层板(Multi-Layer Boards)多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后黏牢层绝缘层后黏牢(压合压合)。板子的层数就代表了有。板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。含最外侧的两层。大部分的主机板都是大部分的主机板都是4到到8层的结构，
11、不过技术层的结构，不过技术上可以做到近上可以做到近100层的层的PCB板。板。对多层板而言，因为对多层板而言，因为PCB中的各层都紧密的结中的各层都紧密的结合，一般不太容易看出实际数目。合，一般不太容易看出实际数目。双层板中，导孔双层板中，导孔(via)比较容易处理，只需打穿整比较容易处理，只需打穿整个板子即可。但对多层板而言，则复杂许多，比个板子即可。但对多层板而言，则复杂许多，比如只想连接其中一些线路，那么使用导孔可能会如只想连接其中一些线路，那么使用导孔可能会浪费一些其它层的线路空间，因此，浪费一些其它层的线路空间，因此，埋孔埋孔(Buried vias)和盲孔和盲孔(Blind via
12、s)技术便应运而技术便应运而生了，因为它们只穿透其中几层，其中生了，因为它们只穿透其中几层，其中盲孔盲孔是将是将几层内部几层内部PCB与表面与表面PCB连接，不须穿透整个板连接，不须穿透整个板子，而子，而埋孔埋孔则只连接内部的则只连接内部的PCB，所以光是从表，所以光是从表面是看不出来的。面是看不出来的。在多层板在多层板PCB中，整层都直接连接上地线与电中，整层都直接连接上地线与电源。所以我们将各层分类为源。所以我们将各层分类为信号层信号层(Signal)，电，电源层源层(Power)或是地线层或是地线层(Ground)。如果。如果PCB上上的元器件需要不同的电源供应，通常这类的元器件需要不同
13、的电源供应，通常这类PCB会会有两层以上的电源与电线层。有两层以上的电源与电线层。六、PCB上的元器件安装技术1.插入安装技术插入安装技术(THT)将元器件安置在板子的一面，并将接脚焊在另将元器件安置在板子的一面，并将接脚焊在另一面上，这种技术称为一面上，这种技术称为“插入式插入式(Through Hole Technology，THT)”安装。安装。这种安装方式，元器件需要占用大量的空间，这种安装方式，元器件需要占用大量的空间，并且要为每只接脚钻一个洞，它们的接脚也要占并且要为每只接脚钻一个洞，它们的接脚也要占掉两面的空间，而且焊点也比较大。掉两面的空间，而且焊点也比较大。但另一方面，但另一
14、方面，THT元器件和元器件和SMT(表面安装技表面安装技术术)元器件比起来，与元器件比起来，与PCB连接的构造比较好，连接的构造比较好，像是排线的插座，需要能耐压力，所以通常它们像是排线的插座，需要能耐压力，所以通常它们都是都是THT封装。封装。THT元器件元器件(焊接在底部焊接在底部)2.表面安装技术表面安装技术(SMT)使用表面安装技术使用表面安装技术(SMT:Surface Mounted Technology)的元器件，接脚是焊在与元器件同的元器件，接脚是焊在与元器件同一面。一面。这种安装技术避免了像这种安装技术避免了像THT那样需要用为每个那样需要用为每个接脚的焊接都要接脚的焊接都要
15、PCB上钻洞的麻烦。另一方面，上钻洞的麻烦。另一方面，表面安装的元器件，还可以在表面安装的元器件，还可以在PCB的两面上同时的两面上同时安装，这也大大提高了安装，这也大大提高了PCB面积的利用率。面积的利用率。表面安装的元器件焊在表面安装的元器件焊在PCB上的同一面。上的同一面。SMT比比THT的元器件要小，和使用的元器件要小，和使用THT元器元器件的件的PCB比起来，使用比起来，使用SMT技术的技术的PCB板上元器板上元器件要密集很多。相比较而言，件要密集很多。相比较而言，SMT封装元器件也封装元器件也比比THT的要便宜，因此的要便宜，因此如今的如今的PCB上大部分都是上大部分都是SMT。因
16、为目前因为目前PCB的生产过程中均采用全自动技的生产过程中均采用全自动技术，尽管术，尽管SMT元器件的安装焊点和元器件的接脚元器件的安装焊点和元器件的接脚非常小，倒不会增加生产中的难度，不过，当出非常小，倒不会增加生产中的难度，不过，当出现故障维修时如果需要更换元器件，则对焊接技现故障维修时如果需要更换元器件，则对焊接技术提出了更高的要求。术提出了更高的要求。七、PCB的设计流程 在在PCB的设计中，其实在正式布线前，还要经的设计中，其实在正式布线前，还要经过很漫长的步骤，以下就是主要设计的流程：过很漫长的步骤，以下就是主要设计的流程：系统规划系统规划 首先要规划出该电子设备的各项系统规格。包
17、首先要规划出该电子设备的各项系统规格。包含系统功能，成本限制，大小，运作情形等等。含系统功能，成本限制，大小，运作情形等等。制作系统功能区块图制作系统功能区块图 接下来必须要制作出系统的功能区块图。区块接下来必须要制作出系统的功能区块图。区块间的关系也必须要标示出来。间的关系也必须要标示出来。按功能不同分割按功能不同分割PCB 将系统分割数个将系统分割数个PCB的话，不仅在尺寸上可的话，不仅在尺寸上可以缩小，也可以让系统具有升级与交换元器件的以缩小，也可以让系统具有升级与交换元器件的能力。系统功能区块图就提供了我们分割的依据。能力。系统功能区块图就提供了我们分割的依据。比如说对比如说对PC而言
18、，就可以分成主板、显示卡、而言，就可以分成主板、显示卡、声卡、软盘和电源供应器等等。声卡、软盘和电源供应器等等。设定板型、尺寸与安装方式设定板型、尺寸与安装方式 当各当各PCB使用的技术和电路数量都决定好了，使用的技术和电路数量都决定好了，接下来就是决定板子的大小了。如果设计的过大，接下来就是决定板子的大小了。如果设计的过大，那么封装技术就要改变，或是重新作分割的动作。那么封装技术就要改变，或是重新作分割的动作。在选择技术时，也要将线路图的质量与速度都考在选择技术时，也要将线路图的质量与速度都考虑进去。虑进去。绘出绘出PCB的电路原理图的电路原理图 概图中要表示出各元器件间的相互连接细节。概图
19、中要表示出各元器件间的相互连接细节。所有系统中的所有系统中的PCB都必须要描出来，现今大多采都必须要描出来，现今大多采用用CAD(计算机辅助设计，计算机辅助设计，Computer Aided Design)的方式。的方式。下面就是使用下面就是使用CircuitMakerTM设计的范例。设计的范例。PCB的电路概图电路模拟电路模拟 为了确保设计出来的电路图可以正常运行，必为了确保设计出来的电路图可以正常运行，必须先用计算机软件来仿真模拟。须先用计算机软件来仿真模拟。这类软件有很多，大都可以读取概图，并且用这类软件有很多，大都可以读取概图，并且用许多方式显示电路运作的情况。这比起实际做出许多方式显
20、示电路运作的情况。这比起实际做出一块样本一块样本PCB，然后用手动测量要来的有效率多，然后用手动测量要来的有效率多了。了。将元器件放上将元器件放上PCB 元器件放置的方式，是根据它们之间如何相元器件放置的方式，是根据它们之间如何相连来决定的。它们必须以最有效率的方式与路径连来决定的。它们必须以最有效率的方式与路径相连接。相连接。所谓所谓有效率的布线有效率的布线，就是牵线越短并且通过层，就是牵线越短并且通过层数越少数越少(这也同时减少导孔的数目这也同时减少导孔的数目)越好。越好。下面是总线在下面是总线在PCB上布线的样子。为了让各元上布线的样子。为了让各元器件都能够拥有完美的配线，放置的位置是很
21、重器件都能够拥有完美的配线，放置的位置是很重要要 的。的。导线构成的导线构成的PCB总线总线测试布线测试布线 如今，很多软件可以检查各元器件摆设的位如今，很多软件可以检查各元器件摆设的位置是否可以正确连接，或是检查是否正确运行。置是否可以正确连接，或是检查是否正确运行。这项步骤称为安排元器件。如果电路设计有问题，这项步骤称为安排元器件。如果电路设计有问题，在实地导出线路前，还可以重新安排元器件的位在实地导出线路前，还可以重新安排元器件的位置。置。导出导出PCB线路线路 在原理概图的连接，现在将会实地作成布线的在原理概图的连接，现在将会实地作成布线的样子。这项步骤通常都是全自动的，不过一般来说样
22、子。这项步骤通常都是全自动的，不过一般来说还是需要手动更改某些部份。还是需要手动更改某些部份。下面是下面是2层板的导线模板。层板的导线模板。1.红色和蓝色的线条，分别代表红色和蓝色的线条，分别代表PCB的元件层与焊接层。的元件层与焊接层。2.白色的文字与四方形代表的是丝印层各项标示。白色的文字与四方形代表的是丝印层各项标示。3.红色的点和圆圈代表钻洞与导孔。红色的点和圆圈代表钻洞与导孔。4.最右方可以看到最右方可以看到PCB上的焊接面有金手指。上的焊接面有金手指。这个这个PCB的最终构图通常称为工作底片的最终构图通常称为工作底片(Artwork)。使用CAD软件作PCB导线设计 每一次的设计，
23、都必须要符合一套规定，像每一次的设计，都必须要符合一套规定，像是线路间的最小保留空隙，最小线路宽度，和其是线路间的最小保留空隙，最小线路宽度，和其它类似的实际限制等。这些规定依照电路的速度，它类似的实际限制等。这些规定依照电路的速度，传送信号的强弱，电路对耗电与噪声的敏感度，传送信号的强弱，电路对耗电与噪声的敏感度，以及材质质量与制造设备等因素而有不同。如果以及材质质量与制造设备等因素而有不同。如果电流强度上升，那导线的粗细也必须要增加。电流强度上升，那导线的粗细也必须要增加。为了减少为了减少PCB的成本，在减少层数的同时，也的成本，在减少层数的同时，也必须要注意这些规定是否仍旧符合。如果需要
24、超必须要注意这些规定是否仍旧符合。如果需要超过过2层的构造的话，那么通常会使用到电源层以层的构造的话，那么通常会使用到电源层以及地线层，来避免信号层上的传送信号受到影响，及地线层，来避免信号层上的传送信号受到影响，并且可以当作信号层的防护罩。并且可以当作信号层的防护罩。电路测试电路测试 了确定线路能够正常运行，还必须要通过最了确定线路能够正常运行，还必须要通过最后检测。这项检测也可以检查是否有不正确的连后检测。这项检测也可以检查是否有不正确的连接，并且所有联机都照着原理概图走。接，并且所有联机都照着原理概图走。电磁兼容性问题电磁兼容性问题 没有照没有照EMC(电磁兼容电磁兼容)规范设计的电子设
25、备，规范设计的电子设备，运行过程中产生的电磁辐射可能便会影响自身的运行过程中产生的电磁辐射可能便会影响自身的正常工作，并且干扰附近的电器。正常工作，并且干扰附近的电器。EMC对电磁干扰对电磁干扰(EMI)，电磁场，电磁场(EMF)和射频和射频干扰干扰(RFI)等都规定了最大的限制。这项规定可等都规定了最大的限制。这项规定可以确保该电器与附近其它电器的正常运作。以确保该电器与附近其它电器的正常运作。EMC对一项设备，散射或传导到另一设备的能对一项设备，散射或传导到另一设备的能量有严格的限制，并且要求设计时要减少对外来量有严格的限制，并且要求设计时要减少对外来EMF、EMI、RFI等的磁化率。等的
26、磁化率。换言之，换言之，EMC规定的目的就是要将电磁辐射规定的目的就是要将电磁辐射控制在一定范围内。不过，从理论上讲，这是一控制在一定范围内。不过，从理论上讲，这是一项很难解决的问题，现实应用中大多会通过使用项很难解决的问题，现实应用中大多会通过使用电源和地线层，或是将电源和地线层，或是将PCB放进金属盒子当中以放进金属盒子当中以解决这些问题。电源和地线层可以防止讯号层受解决这些问题。电源和地线层可以防止讯号层受干扰，金属盒的效用也差不多，能够起到一定的干扰，金属盒的效用也差不多，能够起到一定的屏蔽作用。屏蔽作用。电路的最大速度得看如何照电路的最大速度得看如何照EMC规定做了。规定做了。内部的
27、内部的EMI，像是导体间的电流耗损，会随着频，像是导体间的电流耗损，会随着频率上升而增强。如果两者之间的的电流差距过大，率上升而增强。如果两者之间的的电流差距过大，那么一定要拉长两者间的距离。这也告诉我们如那么一定要拉长两者间的距离。这也告诉我们如何避免高压，以及让电路的电流消耗降到最低。何避免高压，以及让电路的电流消耗降到最低。布线的延迟率也很重要，所以长度自然越短越好。布线的延迟率也很重要，所以长度自然越短越好。所以布线良好的小所以布线良好的小PCB，会比大，会比大PCB更适合在高更适合在高速下运作。速下运作。八、PCB的制造流程 PCB的制造过程由玻璃环氧树脂的制造过程由玻璃环氧树脂(G
28、lass Epoxy)或类似材质制成的基板开始。或类似材质制成的基板开始。影像影像(成形导线制作成形导线制作)制作的第一步是建立出元器件间连接的布线。制作的第一步是建立出元器件间连接的布线。目前多采用负片转印方式将工作底片表现在金属目前多采用负片转印方式将工作底片表现在金属导体上。这项技巧是将整个表面铺上一层薄薄的导体上。这项技巧是将整个表面铺上一层薄薄的铜箔，并且把多余的部份给移除。追加式转印是铜箔，并且把多余的部份给移除。追加式转印是另一种比较少使用的方式，这是只在需要的地方另一种比较少使用的方式，这是只在需要的地方加上铜线的方法。加上铜线的方法。如果制作的是双面板，那么如果制作的是双面板
29、，那么PCB的基板两面的基板两面都会铺上铜箔，如果制作的是多层板，接下来的都会铺上铜箔，如果制作的是多层板，接下来的步骤则会将这些板子黏在一起。步骤则会将这些板子黏在一起。正光阻剂正光阻剂(positive photoresist)是由感光剂是由感光剂制成的，它在照明下会溶解制成的，它在照明下会溶解(负光阻剂则是如果没负光阻剂则是如果没有经过照明就会分解有经过照明就会分解)。有很多方式可以处理铜表。有很多方式可以处理铜表面的光阻剂，不过最普遍面的光阻剂，不过最普遍 的方式，是将它加热，的方式，是将它加热，并在含有光阻剂的表面上滚动并在含有光阻剂的表面上滚动(称作干膜光阻剂称作干膜光阻剂)。它也
30、可以用液态的方式喷在上头，不过干膜式提它也可以用液态的方式喷在上头，不过干膜式提供比较高的分辨率，也可以制作出比较细供比较高的分辨率，也可以制作出比较细 的导线。的导线。遮光罩只是一个制造中遮光罩只是一个制造中PCB层的模板。在层的模板。在PCB板上的光阻剂经过板上的光阻剂经过UV光曝光之前，覆盖在上面光曝光之前，覆盖在上面的遮光罩可以防止部份区域的光阻剂不被曝光的遮光罩可以防止部份区域的光阻剂不被曝光(假假设用的是正光阻剂设用的是正光阻剂)。这些被光阻剂盖住的地方，。这些被光阻剂盖住的地方，将会变成布线。将会变成布线。在光阻剂显影之后，要蚀刻的其它的裸铜部在光阻剂显影之后，要蚀刻的其它的裸铜
31、部份。蚀刻过程可以将板子浸到蚀刻溶剂中，或是份。蚀刻过程可以将板子浸到蚀刻溶剂中，或是将溶剂喷在板子上。将溶剂喷在板子上。一般用作蚀刻溶剂的有，氯化铁一般用作蚀刻溶剂的有，氯化铁(Ferric Chloride)，碱性氨，碱性氨(Alkaline Ammonia)，硫酸，硫酸加过氧化氢加过氧化氢(Sulfuric Acid+Hydrogen Peroxide)，和氯化铜，和氯化铜(Cupric Chloride)等。等。蚀刻结束后将剩下的光阻剂去除掉。这称作蚀刻结束后将剩下的光阻剂去除掉。这称作脱膜脱膜(Stripping)程序。程序。可由下面的图片看出铜线是如何布线的。可由下面的图片看出铜线
32、是如何布线的。PCB的布线步骤的布线步骤 钻孔与电镀钻孔与电镀 如果制作多层如果制作多层PCB板，并且含埋孔或盲孔，板，并且含埋孔或盲孔，每一层板子在黏合前必须要先钻孔与电镀。如果每一层板子在黏合前必须要先钻孔与电镀。如果不经过这个步骤，那么就没办法互相连接了。不经过这个步骤，那么就没办法互相连接了。再根据钻孔需求由机器设备钻孔之后，孔壁再根据钻孔需求由机器设备钻孔之后，孔壁里头必须经过电镀里头必须经过电镀(镀通孔技术，镀通孔技术，Plated-Through-Hole technology，PTH)。在孔壁内。在孔壁内部作金属处理后，可以让内部的各层线路能彼此部作金属处理后，可以让内部的各层
33、线路能彼此连接。在开始电镀之前，必须先清掉孔内的杂物。连接。在开始电镀之前，必须先清掉孔内的杂物。这是因为树脂环氧这是因为树脂环氧 物在加热后会产生一些化学变物在加热后会产生一些化学变化，而它会覆盖住内部化，而它会覆盖住内部PCB层，所以要先清掉。层，所以要先清掉。清除与电镀动作都会在化学制程中完成。清除与电镀动作都会在化学制程中完成。多层多层PCB压合压合 各单片层必须要压合才能制造出多层板。压各单片层必须要压合才能制造出多层板。压合动作包括在各层间加入绝缘层，以及将彼此黏合动作包括在各层间加入绝缘层，以及将彼此黏牢等。如果有透过好几层的导孔，那么每层都必牢等。如果有透过好几层的导孔，那么每
34、层都必须要重复处理。多层板的外侧两面上的布线，则须要重复处理。多层板的外侧两面上的布线，则通常在多层板压合后才处理。通常在多层板压合后才处理。处理防焊层、丝印层和金手指部份电镀处理防焊层、丝印层和金手指部份电镀 接下来将防焊漆覆盖在最外层的布在线，这样接下来将防焊漆覆盖在最外层的布在线，这样一来布线就不会接触到电镀部份外了。一来布线就不会接触到电镀部份外了。丝印层则印在其上，以标示各元器件的位置，丝印层则印在其上，以标示各元器件的位置，它不能够覆盖在任何布线或是金手它不能够覆盖在任何布线或是金手 指上，不然可指上，不然可能会减低可焊性或是电流连接的稳定性。能会减低可焊性或是电流连接的稳定性。金
35、手指部份通常会镀上金，这样在插入扩充槽金手指部份通常会镀上金，这样在插入扩充槽时，才能确保高质量的电流连接。时，才能确保高质量的电流连接。测试测试 测试测试PCB是否有短路或是断路的状况，可以是否有短路或是断路的状况，可以使用光学或电子方式测试。光学方式采用扫描以使用光学或电子方式测试。光学方式采用扫描以找出各层的缺陷，电子测试则通常用飞针探测仪找出各层的缺陷，电子测试则通常用飞针探测仪(Flying-Probe)来检查所有连接。电子测试在寻来检查所有连接。电子测试在寻找短路或断路比较准确，不过光学测试可以更容找短路或断路比较准确，不过光学测试可以更容易侦测到导体间不正确空隙的问题。易侦测到导
36、体间不正确空隙的问题。元器件安装与焊接元器件安装与焊接 最后一个步骤就是安装与焊接各元器件了。最后一个步骤就是安装与焊接各元器件了。无论是无论是THT与与SMT元器件都利用机器设备来安装元器件都利用机器设备来安装放置在放置在PCB上。上。THT 元器件通常都用叫做元器件通常都用叫做波峰焊接波峰焊接(Wave Soldering)的方式来焊接。这可以让所有元器件的方式来焊接。这可以让所有元器件一次焊接上一次焊接上PCB。首先将接脚切割到靠近板子，并且稍微弯曲首先将接脚切割到靠近板子，并且稍微弯曲以让元器件能够固定。接着将以让元器件能够固定。接着将PCB移到助溶剂的移到助溶剂的水波上，让底部接触到
37、助溶剂，这样可以将底部水波上，让底部接触到助溶剂，这样可以将底部金属上的氧化物给除去。在加热金属上的氧化物给除去。在加热PCB后，这次则后，这次则移到融化的焊料上，在和底部接触后焊接就完成移到融化的焊料上，在和底部接触后焊接就完成了。了。自动焊接自动焊接SMT元器件的方式则称为再流回焊元器件的方式则称为再流回焊接接(Over Reflow Soldering)。里头含有助溶剂与。里头含有助溶剂与焊料的糊状焊接物，在元器件安装在焊料的糊状焊接物，在元器件安装在PCB上后先上后先处理一次，经过处理一次，经过PCB加热后再处理一次。待加热后再处理一次。待PCB冷却之后焊接就完成了，接下来就是准备进行
38、冷却之后焊接就完成了，接下来就是准备进行PCB的最终测试了。的最终测试了。九、元件的封装 元件的封装是印刷电路设计中很重要的概念。元件的封装是印刷电路设计中很重要的概念。元件的封装就是实际元件焊接到印刷电路板元件的封装就是实际元件焊接到印刷电路板时的焊接位置与焊接形状，包括了实际元件的外时的焊接位置与焊接形状，包括了实际元件的外型尺寸，所占空间位置，各管脚之间的间距等。型尺寸，所占空间位置，各管脚之间的间距等。元件封装是一个空间的概念，对于不同的元元件封装是一个空间的概念，对于不同的元件可以有相同的封装，同样一种封装可以用于不件可以有相同的封装，同样一种封装可以用于不同的元件。因此，在制作电路
39、板时必须知道元件同的元件。因此，在制作电路板时必须知道元件的名称，同时也要知道该元件的封装形式。的名称，同时也要知道该元件的封装形式。1 1 元件封装的分类元件封装的分类 普通的元件封装有针脚式封装和表面粘着式封装普通的元件封装有针脚式封装和表面粘着式封装两大类。两大类。针脚式封装的元件必须把相应的针脚插入焊盘过针脚式封装的元件必须把相应的针脚插入焊盘过孔中，再进行焊接。因此所选用的焊盘必须为穿孔中，再进行焊接。因此所选用的焊盘必须为穿透式过孔，设计时焊盘板层的属性要设置成透式过孔，设计时焊盘板层的属性要设置成 Multi Multi Layer Layer，如图所示。，如图所示。SMTSMT
40、（表面粘着式封装）。这种元件的管脚焊点（表面粘着式封装）。这种元件的管脚焊点不只用于表面板层，也可用于表层或者底层，焊不只用于表面板层，也可用于表层或者底层，焊点没有穿孔。设计的焊盘属性必须为单如图所示。点没有穿孔。设计的焊盘属性必须为单如图所示。2 2 常见的几种元件的封装常见的几种元件的封装 常用的分立元件的封装有二极管类、晶体管常用的分立元件的封装有二极管类、晶体管类、可变电阻类等。常用的集成电路的封装有类、可变电阻类等。常用的集成电路的封装有 DIP XX DIP XX 等。等。Protel DXP Protel DXP 将常用的封装集成在将常用的封装集成在 Miscellaneous
41、 Devices PCBMiscellaneous Devices PCBPcbLib PcbLib 集成库中。集成库中。二极管类二极管类 常用的二极管类元件的封装如图所示。常用的二极管类元件的封装如图所示。电阻类电阻类 电阻类元件常用封装为电阻类元件常用封装为 AXIAL XXAXIAL XX，为轴对，为轴对称式元件封装。如图所示就是一类电阻封装形式。称式元件封装。如图所示就是一类电阻封装形式。晶体管类晶体管类 常见的晶体管的封装如图所示，常见的晶体管的封装如图所示，Miscellaneous Miscellaneous Devices PCBDevices PCBPcbLib PcbLib
42、 集成库中提供的有集成库中提供的有 BCY W3BCY W3H.7 H.7 等。等。集成电路类集成电路类 集成电路常见的封装是双列直插式封装，如图集成电路常见的封装是双列直插式封装，如图 所示为所示为DIP 14DIP 14的封装类型。的封装类型。电容类电容类 电容类分为极性电容和无极性电容两种不同的封电容类分为极性电容和无极性电容两种不同的封装，如图所示。装，如图所示。Miscellaneous Devices PCBMiscellaneous Devices PCBPcbLib PcbLib 集成库中集成库中提供的极性电容封装有提供的极性电容封装有 RB7.6 15RB7.6 15等，提供
43、的等，提供的无极性电容的封装有无极性电容的封装有 RAD 0.1RAD 0.1等。等。十、用十、用PROTET设计电路板应注意的问题设计电路板应注意的问题 印制电路板在电子设备中是一个很重要的部件。印制电路板在电子设备中是一个很重要的部件。电子元器件在电路板上的位置，对产品的稳定性、电子元器件在电路板上的位置，对产品的稳定性、可靠性以及抗干扰能力和电磁兼容性等于方面有可靠性以及抗干扰能力和电磁兼容性等于方面有着重要的影响。着重要的影响。元器件在电路板上的布置合理，既可以提高产元器件在电路板上的布置合理，既可以提高产品设计质量，又可以节省时间，从而达到事半功品设计质量，又可以节省时间，从而达到事
44、半功倍的效果。下面是笔者对电子产品在设计过程中倍的效果。下面是笔者对电子产品在设计过程中的一些看法和想法。的一些看法和想法。在用在用PROTEL FOR PCBPROTEL FOR PCB设计电路时，将设计电路时，将PROTEL PROTEL FOR SCHFOR SCH画出的电路图生成相应的网络表。画出的电路图生成相应的网络表。在在NETLISTNETLIST下面用下面用LOADLOAD装入对应元器件时，应装入对应元器件时，应将其移到相应位置将其移到相应位置 并在其元件的属性中让并在其元件的属性中让LOCKEDLOCKED打勾，使其元件不能移动。打勾，使其元件不能移动。如果系统中含有大功率元
45、件、大电流如果系统中含有大功率元件、大电流I/OI/O驱动驱动电路（继电器、大电流开关等）要尽量使其靠近电路（继电器、大电流开关等）要尽量使其靠近电路板边沿。对进入印制板的信号要加滤波，从电路板边沿。对进入印制板的信号要加滤波，从高噪声来的信号也要加滤波，同时用串终端电阻高噪声来的信号也要加滤波，同时用串终端电阻的办法，减小信号反射。的办法，减小信号反射。闲置不用的门电路输入端一般不要悬空，以闲置不用的门电路输入端一般不要悬空，以防干扰信号的输入。对多余输入端的处理以不防干扰信号的输入。对多余输入端的处理以不改变电路工作状态及稳定性为原则，可以通过改变电路工作状态及稳定性为原则，可以通过上拉电
46、阻接电源，也可利用一反相器将其输入上拉电阻接电源，也可利用一反相器将其输入端接地，其输出高电平可接多余的输入端。端接地，其输出高电平可接多余的输入端。印制板尽量使用印制板尽量使用4545度折线，而不用度折线，而不用9090度折线布度折线布线，最好在拐弯处用圆弧形，以减小高频信号对线，最好在拐弯处用圆弧形，以减小高频信号对外的发射与耦合。外的发射与耦合。对对A/DA/D类器件，数字部分与模拟部分宁可绕一下，类器件，数字部分与模拟部分宁可绕一下，也不要交叉。频率高的导线要短而直。对噪声敏也不要交叉。频率高的导线要短而直。对噪声敏感的线不要与大电流、高速开关并行。元器件的感的线不要与大电流、高速开关
47、并行。元器件的引脚要尽可能的短，去耦电容引脚也要尽可能的引脚要尽可能的短，去耦电容引脚也要尽可能的短，尤其是高频旁路电容不能有引线。易受干扰短，尤其是高频旁路电容不能有引线。易受干扰的元器件不能放得太靠近，以防相互间的电磁干的元器件不能放得太靠近，以防相互间的电磁干扰。扰。抗干扰能力弱、关断时电源变化大的器件，抗干扰能力弱、关断时电源变化大的器件，如如RAMRAM、ROMROM存储器，应在芯片的电源线和地线之存储器，应在芯片的电源线和地线之间直接接入退耦电容。间直接接入退耦电容。单面板和双面板用单点接电源和单点接地，单面板和双面板用单点接电源和单点接地，电源线、地线应尽量粗，同时还要有多个返回
48、地电源线、地线应尽量粗，同时还要有多个返回地线回路、通常使它通过三倍于电路板的允许电流，线回路、通常使它通过三倍于电路板的允许电流，以减小环路电阻，电源线、地线的走向和数据信以减小环路电阻，电源线、地线的走向和数据信号的方向一致。号的方向一致。在高频情况下，印刷电路板上的引线、过孔、在高频情况下，印刷电路板上的引线、过孔、电阻、电容、接插件的分布电感与分布电容不可电阻、电容、接插件的分布电感与分布电容不可忽略，电阻对高频信号的反射，引线的分布电容忽略，电阻对高频信号的反射，引线的分布电容会起作用，当长度大于噪声频率相应波长的会起作用，当长度大于噪声频率相应波长的1/201/20时，就会产生天线
49、效应，噪声就会通过引线向外时，就会产生天线效应，噪声就会通过引线向外发射。因此要设法必免。发射。因此要设法必免。对那些在工作中大电流的负载如继电器、交流对那些在工作中大电流的负载如继电器、交流接触器、按纽、线圈等元件，它们在运行时都伴接触器、按纽、线圈等元件，它们在运行时都伴有火花，产生电磁干扰，所以必须采用并联有火花，产生电磁干扰，所以必须采用并联RCRC阻阻容电路来吸收释放的电流。一般来说容电路来吸收释放的电流。一般来说R R取取1-2KW,C1-2KW,C取取2.2-4.7Uf.2.2-4.7Uf.，对线圈还要并联继流二极管。，对线圈还要并联继流二极管。十一、印刷线路组件布局结构设计讨论
50、 印刷板电源、地总线的布线结构选择印刷板电源、地总线的布线结构选择系统结系统结构：模拟电路和数字电路在组件布局图的设计和构：模拟电路和数字电路在组件布局图的设计和布线方法上有许多相同和不同之处。布线方法上有许多相同和不同之处。模拟电路模拟电路中，由于放大器的存在，由布线产生的中，由于放大器的存在，由布线产生的极小噪声电压，都会引起输出信号的严重失真，极小噪声电压，都会引起输出信号的严重失真，在在数字电路数字电路中，中，TTLTTL噪声容限为噪声容限为0.4V0.4V0.6V0.6V，CMOSCMOS噪声容限为噪声容限为VccVcc的的0.30.30.450.45倍，故数字电路具有倍，故数字电路
