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PCB技術

   

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 目錄 

  1. PCB組裝技術

  2. PCB設計技術

  3. PCB制程技術


 1  PCB組裝技術  


PCB組裝技術

 

從1903年至今,若以PCB組裝技術的應用和發展角度來看,可分為三個階段。

 

 1  通孔插裝技術(THT)階段PCB


金屬化孔的作用:

(1).電氣互連---信號傳輸

(2).支撐元器件---引腳尺寸限制通孔尺寸的縮小

a.引腳的剛性

b.自動化插裝的要求

 

提高密度的途徑:

(1)減小器件孔的尺寸,但受到元件引腳的剛性及插裝精度的限制,孔徑≥0.8mm

(2)縮小線寬/間距:0.3mm—0.2mm—0.15mm—0.1mm

(3)增加層數:單面—雙面—4層—6層—8層—10層—12層—64層

 

 2  表面安裝技術(SMT)階段PCB


導通孔的作用:

僅起到電氣互連的作用,孔徑可以盡可能的小,堵上孔也可以。

 

提高密度的主要途徑:

①.過孔尺寸急劇減小:0.8mm—0.5mm—0.4mm—0.3mm—0.25mm

②.過孔的結構發生本質變化:

a.埋盲孔結構 優點:提高布線密度1/3以上、減小PCB尺寸或減少層數、提高可靠性、 改善了特性阻抗控制,減小了串擾、噪聲或失真(因線短,孔小)

b.盤內孔(hole in pad)消除了中繼孔及連線

③薄型化:雙面板:1.6mm—1.0mm—0.8mm—0.5mm

④PCB平整度:

a.概念:PCB板基板翹曲度和PCB板面上連接盤表面的共面性。

b.PCB翹曲度是由于熱、機械引起殘留應力的綜合結果

c.連接盤的表面涂層:HASL、化學鍍NI/AU、電鍍NI/AU…

 

 3  芯片級封裝(CSP)階段PCB


CSP以開始進入急劇的變革于發展其之中,推動PCB技術不斷向前發展,PCB工業將走向激光時代和納米時代。

 


 2   PCB設計技術  


 

 

 

PCB設計技術

 設置軟件工作環境


軟件規矩設置:

 

進入Design\Rules,依照規劃的要求對選項中的各項進行設置:

① 安全間隔設置:PROTEL99SE軟件中Routing的Clearance Constraint項規矩了板上不同網絡的走線、焊盤、過孔等之間有必要堅持的間隔。在單面板和雙面板的規劃中,首選值為10-12mil;四層及以上的PCB首選值為6-8mil;最大安全間隔一般沒有約束。

② 布線層面和方向設置:Routing的Routing Layers,設置運用的走線層面和每層的走線方向(貼片單面板只用頂層,直插單面板只用底層)。一般狀況下,運用默認值。

③ 過孔選項設置:PROTEL99SE軟件中Routing的Routing Via Style項規矩了過孔的內、外徑的最小、最大和首選值。單面板和雙面板過孔外徑應設置40mil—60mil之間;內徑應設置在20mil—30mil。四層及以上的PCB外徑最小值為20mil,最大值為40mil;內徑最小值為10mil,最大值為20mil。

④ 線寬選項設置:PROTEL99SE軟件中Routing的Width Constraint項規矩了布線的寬度。單面板和雙面板的布線寬度應設置在10—30mil之間,特別狀況下最大值不該超越60mil,最小值不該低于8mil;四層及以上PCB最小值不該低于5mil,其他設置參照雙面板設置。另能夠增加一些網絡的線寬設置,如地線、+5伏電源線、時鐘線、+12伏電源線、-12伏電源線、交流電源輸入線、功率輸出線等。地線、時鐘線和+5伏電源線首選值一般為60mil(最大值不限,最小值為8 mil,在能走通的狀況下線盡量寬)寬度,各種電源線首選值一般為40mil(最大值不限,最小值為8mil,在能走通的狀況下線盡量寬)寬度。依照PCB線寬和電流的聯系(大約是每毫米線寬答應經過500毫安的電流)斷定最大線寬。

⑤ 敷銅銜接選項設置:PROTEL99SE軟件中Manufacturing的Polygon Connect Style項規矩了敷銅銜接的方法。銜接方法(Rule Attributes)設置成Relief Connect方法,導線寬度(Conductor Width)設置成25mil,銜接數量(Conductors)設置成4,視點(Angle)設置成90度。

⑥ 物理孔徑設置:PROTEL軟件中Manufacturing的Hole Size Constraint項規矩了物理孔的巨細。最小值設置為20mil,最大值沒有約束 (補白:物理孔一般是指定位孔和裝置孔等等)。其他各項一般可用它的缺省值。

 

軟件參數設置:

 

進入Design\Options和Tools\Preferences,依照規劃的要求對選項中的各項進行設置:

① 可視柵格選項設置:PROTEL軟件中Design\Options\Layer中選中:Masks中的Top solder;Silkscreen中Top overlay;Other中Keepout和Multi Layer;System下面各項悉數選中。Visible Grid項規矩了可視柵格的巨細,別離設置成10mil(上)和100mil(下)。

② 捕捉和器材移動柵格選項設置:PROTEL軟件中Design\Options\Options項規矩了捕捉和器材移動柵格的巨細,捕捉和器材移動柵格均設置為10mil。選中Electrical Grid并把Range中設為8mil,Visible Kind設為Lines,Measurement Uint設為Imperial。

 

DRC校驗設置:

 

進入Tools\Design Rules Check,依照規劃的要求對選項中的各項進行設置:Report\Routing Rules的Clearance Constraints,Max/Min Width Constraints,Short Circuit Constraints和Un-Routed Net Constraints均選中;Report\Manufacturing Rules的Max/Min Hole Size選中;Report\Options的選項悉數選中;On-line\Routing Rules的Clearance Constraints選中;On-line\Manufacturing Rules的Layer Pairs選中;On-line\Placement Rules的ComponentClearance選中。

 

 增加器材庫


這步首要是即將PCB原理圖中所示的元器材,從元件相應的庫中調出

 

 導入網絡表


在導入網絡表的進程中,有必要確保沒有任何過錯,制止在網絡表導入有過錯的狀況下進行規劃。(這個操作必定得留意)斷定PCB尺度及定位孔方位和尺度,并把相關器材進行確定

 

 元器材布局


PCB布局的原則是漂亮大方,疏密妥當,符合電氣特性,利于布線,盡量分紅模塊。在可能的狀況下將元器材擺放規整,并盡量確保各首要元器材之間和模塊之間的對稱性。

 

要求:整個PCB布局要顯得大氣,疏密妥當,不要有的當地過緊,有的當地過松。絲印框要盡量削減,并杰出各模塊。模塊的漢字或英文標明盡量放在對稱和平行一致的方位上,并能表現模塊的稱號和美感。

 

布局完成后應對PCB布局進行查看,一般查看有如下幾個方面:

 

(1)印制板尺度應與加工圖紙尺度相符,有定位標記,設置參考點;

(2)元器材應確保在二維、三維空間上無抵觸;

(3)元器材布局應疏密有序,擺放規整;

(4)需常常替換的元器材應確保能便利的進行替換;

(5)熱敏元件與發熱元件之間是堅持恰當的間隔,在需求散熱的當地,應加裝散熱器,一起確保空氣活動的曉暢;

(6)可調元器材應確保能便利進行調整;

(7)信號流程應堅持順利且互連最短;

(8)盡可能確保過孔數量最少;

(9)制止運用Ctrl+X或Ctrl+Y對器材進行翻轉;

(10)一塊PCB上孔的內徑尺度不能超越9種;

(11)影響外觀的元器材如TO-220封裝的三端穩壓器、貼片的電解電容等要盡可能的焊接在不和;不需求調理的電位器、中周和可調電容等要盡可能的焊接在不和,不能透過PCB焊接,而且要在產品規格書中要特別說明;其它特別影響整體外觀的元器材如大的電解電容、繼電器等設法焊接在不和。

 

 PCB布線


一般引薦運用主動布線+手動調整的方法,主動布線要求依次依照地線——電源線——時鐘線——其它的次序進行布線,在布線規矩中設置布線優先級,0為最初級,100為第一流,共101種狀況。在比較復雜的電路板中,考慮到電氣特性的要求、攪擾等要素,咱們悉數采用手動布線。制止把過孔放在元器材的管腳上,在主動布線之前應該確定現已布好的線。走線要統籌漂亮和電氣特性,特別影響外觀得走線要設法走在不和,原則上在產品稱號、類型和眾友標識的當地正面不要走線(特別狀況在外),在絲印框與Keepout框之間不答應正面走線(特別狀況在外)。

 

 絲印和漢字的放置


(1)產品稱號、類型及眾友標識的放置

(2)元器材工程號絲印的放置

(3)模塊標明漢字的放置

(4)測驗鉤和測驗孔標識的放置

(5)字體放置的要求

 

 大面積鋪地


進入Place\Polygon Plane,Net Options選項將Connect to Net設置為Connect to GND,一起將Pour Over Same和Remove Dead topper選中,在Plane setting選項中將Grid size設置為18mil,Track width設置為20mil,layer選中相對應的層;Hatching style中選中Vertical Hatch;其它運用缺省值。

 

大面積鋪地之前,還應將安全間隔值設置為25mil,大面積鋪地之后,再將安全間隔值復原。在不期望有走線的區域內放置FILL填充層(如散熱器和臥放的兩腳晶振,HC49S的晶振,多圈電位器的正面,TO220封裝的三端穩壓器等,如有其它網絡的線從此處穿過則很簡單形成短路),要上錫的在Top Solder 或Bottom Solder 層的相應處放FILL。

 

淚滴可增加它們的牢度但會使板上的線變得較丑陋,關于貼片和單面板必定要加,其它可根據實際狀況挑選淚滴。

 

 重復DRC查看


進入Tools\Design Rules Check,依照規劃要求對選項中的各項進行設置,參考前面設置,DRC查看完成后批改查看中發現的過錯,修正完后不答應有過錯存在。

 

 首要事項


整個進程操作都需求認真,特別對PCB布線必定得確保布線無過錯

 

為防止技能泄密,在制板或存檔時應將元器材的封裝及稱號內容悉數刪除。一起有必要附一個制板說明。比如:厚度:做一般PCB時厚度為1.6mm,大PCB可用2mm ,射頻用PCB等一般在0.8-1mm 左右;資料與色彩等

 


 3  PCB制程技術  


PCB制程技術

MID技術

 


在PCB制程技術上,國外廠商正嘗試開發可射出成型的基板-MID(Molded Interconnect Devices)技術,MID是一種無基板的立體PCB,顛覆以往印刷電路板『平面』的刻板印象,將PCB以鑄模連接元件(Molded Interconnect Devices,MID)的方式直接在塑膠成品上形成印刷電路,省略基板的使用,此一技術可將PCB變成任意的形狀,提供無限的產品創意。

 

MID即指以射出成形的方式直接以塑膠作為基板,在上面直接作線路設計,并整合機械與電子的功能,這種三維電路設計方式即稱為MID.

 

MID代表一種新的設計概念,此技術自1980年代即開始發展,但進度未能快速推進,主要原因是相關之工具設計難度極高,使技術無法快速普及純熟。然而,隨著環保意識的抬頭,MID技術開始為人重視,其優點為(1)可大量制作;(2)基板材料可回收利用;(3)整合基板零件減少制程步驟;(4)使攜帶型電子消費產品重量減輕;(5)使產品造型更多樣化等等。

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