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PCB技术

   

PCB技术 图

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 目录 

  1. PCB组装技术

  2. PCB设计技术

  3. PCB制程技术


 1  PCB组装技术  


PCB组装技术

 

从1903年至今,若以PCB组装技术的应用和发展角度来看,可分为三个阶段。

 

 1  通孔插装技术(THT)阶段PCB


金属化孔的作用:

(1).电气互连---信号传输

(2).支撑元器件---引脚尺寸限制通孔尺寸的缩小

a.引脚的刚性

b.自动化插装的要求

 

提高密度的途径:

(1)减小器件孔的尺寸,但受到元件引脚的刚性及插装精度的限制,孔径≥0.8mm

(2)缩小线宽/间距:0.3mm—0.2mm—0.15mm—0.1mm

(3)增加层数:单面—双面—4层—6层—8层—10层—12层—64层

 

 2  表面安装技术(SMT)阶段PCB


导通孔的作用:

仅起到电气互连的作用,孔径可以尽可能的小,堵上孔也可以。

 

提高密度的主要途径:

①.过孔尺寸急剧减小:0.8mm—0.5mm—0.4mm—0.3mm—0.25mm

②.过孔的结构发生本质变化:

a.埋盲孔结构 优点:提高布线密度1/3以上、减小PCB尺寸或减少层数、提高可靠性、 改善了特性阻抗控制,减小了串扰、噪声或失真(因线短,孔小)

b.盘内孔(hole in pad)消除了中继孔及连线

③薄型化:双面板:1.6mm—1.0mm—0.8mm—0.5mm

④PCB平整度:

a.概念:PCB板基板翘曲度和PCB板面上连接盘表面的共面性。

b.PCB翘曲度是由于热、机械引起残留应力的综合结果

c.连接盘的表面涂层:HASL、化学镀NI/AU、电镀NI/AU…

 

 3  芯片级封装(CSP)阶段PCB


CSP以开始进入急剧的变革于发展其之中,推动PCB技术不断向前发展,PCB工业将走向激光时代和纳米时代。

 


 2   PCB设计技术  


 

 

 

PCB设计技术

 设置App工作环境


App规矩设置:

 

进入Design\Rules,依照规划的要求对选项中的各项进行设置:

① 安全间隔设置:PROTEL99SEApp中Routing的Clearance Constraint项规矩了板上不同网络的走线、焊盘、过孔等之间有必要坚持的间隔。在单面板和双面板的规划中,首选值为10-12mil;四层及以上的PCB首选值为6-8mil;最大安全间隔一般没有约束。

② 布线层面和方向设置:Routing的Routing Layers,设置运用的走线层面和每层的走线方向(贴片单面板只用顶层,直插单面板只用底层)。一般状况下,运用默认值。

③ 过孔选项设置:PROTEL99SEApp中Routing的Routing Via Style项规矩了过孔的内、外径的最小、最大和首选值。单面板和双面板过孔外径应设置40mil—60mil之间;内径应设置在20mil—30mil。四层及以上的PCB外径最小值为20mil,最大值为40mil;内径最小值为10mil,最大值为20mil。

④ 线宽选项设置:PROTEL99SEApp中Routing的Width Constraint项规矩了布线的宽度。单面板和双面板的布线宽度应设置在10—30mil之间,特别状况下最大值不该超越60mil,最小值不该低于8mil;四层及以上PCB最小值不该低于5mil,其他设置参照双面板设置。另能够增加一些网络的线宽设置,如地线、+5伏电源线、时钟线、+12伏电源线、-12伏电源线、交流电源输入线、功率输出线等。地线、时钟线和+5伏电源线首选值一般为60mil(最大值不限,最小值为8 mil,在能走通的状况下线尽量宽)宽度,各种电源线首选值一般为40mil(最大值不限,最小值为8mil,在能走通的状况下线尽量宽)宽度。依照PCB线宽和电流的联系(大约是每毫米线宽答应经过500毫安的电流)断定最大线宽。

⑤ 敷铜衔接选项设置:PROTEL99SEApp中Manufacturing的Polygon Connect Style项规矩了敷铜衔接的方法。衔接方法(Rule Attributes)设置成Relief Connect方法,导线宽度(Conductor Width)设置成25mil,衔接数量(Conductors)设置成4,视点(Angle)设置成90度。

⑥ 物理孔径设置:PROTELApp中Manufacturing的Hole Size Constraint项规矩了物理孔的巨细。最小值设置为20mil,最大值没有约束 (补白:物理孔一般是指定位孔和装置孔等等)。其他各项一般可用它的缺省值。

 

App参数设置:

 

进入Design\Options和Tools\Preferences,依照规划的要求对选项中的各项进行设置:

① 可视栅格选项设置:PROTELApp中Design\Options\Layer中选中:Masks中的Top solder;Silkscreen中Top overlay;Other中Keepout和Multi Layer;System下面各项悉数选中。Visible Grid项规矩了可视栅格的巨细,别离设置成10mil(上)和100mil(下)。

② 捕捉和器材移动栅格选项设置:PROTELApp中Design\Options\Options项规矩了捕捉和器材移动栅格的巨细,捕捉和器材移动栅格均设置为10mil。选中Electrical Grid并把Range中设为8mil,Visible Kind设为Lines,Measurement Uint设为Imperial。

 

DRC校验设置:

 

进入Tools\Design Rules Check,依照规划的要求对选项中的各项进行设置:Report\Routing Rules的Clearance Constraints,Max/Min Width Constraints,Short Circuit Constraints和Un-Routed Net Constraints均选中;Report\Manufacturing Rules的Max/Min Hole Size选中;Report\Options的选项悉数选中;On-line\Routing Rules的Clearance Constraints选中;On-line\Manufacturing Rules的Layer Pairs选中;On-line\Placement Rules的ComponentClearance选中。

 

 增加器材库


这步首要是即将PCB原理图中所示的元器材,从元件相应的库中调出

 

 导入网络表


在导入网络表的进程中,有必要确保没有任何过错,制止在网络表导入有过错的状况下进行规划。(这个操作必定得留意)断定PCB尺度及定位孔方位和尺度,并把相关器材进行确定

 

 元器材布局


PCB布局的原则是漂亮大方,疏密妥当,符合电气特性,利于布线,尽量分红模块。在可能的状况下将元器材摆放规整,并尽量确保各首要元器材之间和模块之间的对称性。

 

要求:整个PCB布局要显得大气,疏密妥当,不要有的当地过紧,有的当地过松。丝印框要尽量削减,并杰出各模块。模块的汉字或英文标明尽量放在对称和平行一致的方位上,并能表现模块的称号和美感。

 

布局完成后应对PCB布局进行查看,一般查看有如下几个方面:

 

(1)印制板尺度应与加工图纸尺度相符,有定位标记,设置参考点;

(2)元器材应确保在二维、三维空间上无抵触;

(3)元器材布局应疏密有序,摆放规整;

(4)需常常替换的元器材应确保能便利的进行替换;

(5)热敏元件与发热元件之间是坚持恰当的间隔,在需求散热的当地,应加装散热器,一起确保空气活动的晓畅;

(6)可调元器材应确保能便利进行调整;

(7)信号流程应坚持顺利且互连最短;

(8)尽可能确保过孔数量最少;

(9)制止运用Ctrl+X或Ctrl+Y对器材进行翻转;

(10)一块PCB上孔的内径尺度不能超越9种;

(11)影响外观的元器材如TO-220封装的三端稳压器、贴片的电解电容等要尽可能的焊接在不和;不需求调理的电位器、中周和可调电容等要尽可能的焊接在不和,不能透过PCB焊接,而且要在产品规格书中要特别说明;其它特别影响整体外观的元器材如大的电解电容、继电器等设法焊接在不和。

 

 PCB布线


一般推荐运用主动布线+手动调整的方法,主动布线要求依次依照地线——电源线——时钟线——其它的次序进行布线,在布线规矩中设置布线优先级,0为最初级,100为第一流,共101种状况。在比较复杂的电路板中,考虑到电气特性的要求、搅扰等要素,咱们悉数采用手动布线。制止把过孔放在元器材的管脚上,在主动布线之前应该确定现已布好的线。走线要统筹漂亮和电气特性,特别影响外观得走线要设法走在不和,原则上在产品称号、类型和众友标识的当地正面不要走线(特别状况在外),在丝印框与Keepout框之间不答应正面走线(特别状况在外)。

 

 丝印和汉字的放置


(1)产品称号、类型及众友标识的放置

(2)元器材工程号丝印的放置

(3)模块标明汉字的放置

(4)测验钩和测验孔标识的放置

(5)字体放置的要求

 

 大面积铺地


进入Place\Polygon Plane,Net Options选项将Connect to Net设置为Connect to GND,一起将Pour Over Same和Remove Dead topper选中,在Plane setting选项中将Grid size设置为18mil,Track width设置为20mil,layer选中相对应的层;Hatching style中选中Vertical Hatch;其它运用缺省值。

 

大面积铺地之前,还应将安全间隔值设置为25mil,大面积铺地之后,再将安全间隔值复原。在不希望有走线的区域内放置FILL填充层(如散热器和卧放的两脚晶振,HC49S的晶振,多圈电位器的正面,TO220封装的三端稳压器等,如有其它网络的线从此处穿过则很简单形成短路),要上锡的在Top Solder 或Bottom Solder 层的相应处放FILL。

 

泪滴可增加它们的牢度但会使板上的线变得较丑陋,关于贴片和单面板必定要加,其它可根据实际状况挑选泪滴。

 

 重复DRC查看


进入Tools\Design Rules Check,依照规划要求对选项中的各项进行设置,参考前面设置,DRC查看完成后批改查看中发现的过错,修正完后不答应有过错存在。

 

 首要事项


整个进程操作都需求认真,特别对PCB布线必定得确保布线无过错

 

为防止技能泄密,在制板或存档时应将元器材的封装及称号内容悉数删除。一起有必要附一个制板说明。比如:厚度:做一般PCB时厚度为1.6mm,大PCB可用2mm ,射频用PCB等一般在0.8-1mm 左右;资料与色彩等

 


 3  PCB制程技术  


PCB制程技术

MID技术

 


在PCB制程技术上,国外厂商正尝试开发可射出成型的基板-MID(Molded Interconnect Devices)技术,MID是一种无基板的立体PCB,颠覆以往印刷电路板『平面』的刻板印象,将PCB以铸模连接元件(Molded Interconnect Devices,MID)的方式直接在塑胶成品上形成印刷电路,省略基板的使用,此一技术可将PCB变成任意的形状,提供无限的产品创意。

 

MID即指以射出成形的方式直接以塑胶作为基板,在上面直接作线路设计,并整合机械与电子的功能,这种三维电路设计方式即称为MID.

 

MID代表一种新的设计概念,此技术自1980年代即开始发展,但进度未能快速推进,主要原因是相关之工具设计难度极高,使技术无法快速普及纯熟。然而,随著环保意识的抬头,MID技术开始为人重视,其优点为(1)可大量制作;(2)基板材料可回收利用;(3)整合基板零件减少制程步骤;(4)使携带型电子消费产品重量减轻;(5)使产品造型更多样化等等。

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