pcb設(shè)計基礎(chǔ)知識16011

1、PCB設(shè)計基礎(chǔ)知識設(shè)計基礎(chǔ)知識PCB設(shè)計基礎(chǔ)知識設(shè)計基礎(chǔ)知識PCB設(shè)計基礎(chǔ)知識印刷電路板（Printedcircuitboard，PCB）幾乎會出現(xiàn)在每一種電子設(shè)備當(dāng)中。如果在某樣設(shè)備中有電子零件，那么它們也都是鑲在大小各異的PCB上。除了固定各種小零件外，PCB的主要功能是提供上頭各項零件的相互電氣連接。隨著電子設(shè)備越來越復(fù)雜，需要的零件越來越多，PCB上頭的線路與零件也越來越密集了。標(biāo)準(zhǔn)的PCB長得就像這樣。裸板（上頭沒有零件）也常

2、被稱為「印刷線路板PrintedWiringBoard（PWB）」。板子本身的基板是由絕緣隔熱、并不易彎曲的材質(zhì)所制作成。在表面可以看到的細(xì)小線路材料是銅箔，原本銅箔是覆蓋在整個板子上的，而在制造過程中部份被蝕刻處理掉，留下來的部份就變成網(wǎng)狀的細(xì)小線路了。這些線路被稱作導(dǎo)線（conductpattern）或稱布線，并用來提供PCB上零件的電路連接。為了將零件固定在PCB上面，我們將它們的接腳直接焊在布線上。在最基本的PCB（單面板）上，

3、零件都集中在其中一面，導(dǎo)線則都集中在另一面。這么一來我們就需要在板子上打洞，這樣接腳才能穿過板子到另一面，所以零件的接腳是焊在另一面上的。因為如此，PCB的正反面分別被稱為零件面（ComponentSide）與焊接面（SolderSide）。如果PCB上頭有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或裝回去，那么該零件安裝時會用到插座（Socket）。由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆裝。下面看到的是ZIF（ZeroionFce，零

4、撥插力式）插座，它可以讓零件（這里指的是CPU）可以輕松插進插座，也可以拆下來。插座旁的固定桿，可以在您插進零件后將其固定。如果要將兩塊PCB相互連結(jié)，一般我們都會用到俗稱「金手指」的邊接頭（edgeconnect）。金手指上包含了許多裸露的銅墊，這些銅墊事實上也是PCB布線的一部份。通常連接時，我們將其中一片PCB上的金手指插進另一片PCB上合適的插槽上（一般叫做擴充槽Slot）。在計算機中，像是顯示卡，聲卡或是其它類似的界面卡，都是

5、借著金手指來與主機板連接的。PCB上的綠色或是棕色，是阻焊漆（soldermask）的顏色。這層是絕緣的防護層，可以保護銅線，也可以防止零件被焊到不正確的地方。在阻焊層上另外會印刷上一層絲網(wǎng)印刷面（silkscreen）。通常在這上面會印上文字與符號（大多是白色的），以標(biāo)示出各零件在板子上的位置。絲網(wǎng)印刷面也被稱作圖標(biāo)面（legend）。單面板（SingleSidedBoards）我們剛剛提到過，在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，

6、導(dǎo)線則集中在另一面上。因為導(dǎo)線只出現(xiàn)在其中一面，所以我們就稱這種PCB叫作單面板（Singlesided）。因為單面板在設(shè)計線路上有許多嚴(yán)格的限制（因為只有一面，布線間不能交叉而必須繞獨自的路徑），所以只有早期的電路才使用這類的板子。雙面板（DoubleSidedBoards）這種電路板的兩面都有布線。不過要用上兩面的導(dǎo)線，必須要在兩面間有適當(dāng)?shù)碾娐愤B接才行。這種電路間的「橋梁」叫做導(dǎo)孔（via）。導(dǎo)孔是在PCB上，充滿或涂上金屬的小洞

7、，它可以與兩面的導(dǎo)線相連接。因為雙面板的面積比單面板大了一倍，而且因為布線可以互相交錯（可以繞到另一面），它更適合用在比單面板更復(fù)雜的電路上。多層板（MultiLayerBoards）為了增加可以布線的面積，多層板用上了更多單或雙面的布線板。多層板使用數(shù)片雙面板，并在每層板間放進一層絕緣層后黏牢（壓合）。板子的層數(shù)就代表了有幾層獨立的布線層，通常層數(shù)都是偶數(shù)，并且包含最外側(cè)的兩層。大部分的主機板都是4到8層的結(jié)構(gòu)，不過技術(shù)上可以做到近1

8、00層的PCB板。大型的超級計算機大多使用相當(dāng)多層的主機板，不過因為這類計算機已經(jīng)可以用許多普通計算機的集群代將系統(tǒng)分割數(shù)個PCB的話，不僅在尺寸上可以縮小，也可以讓系統(tǒng)具有升級與交換零件的能力。系統(tǒng)功能方塊圖就提供了我們分割的依據(jù)。像是計算機就可以分成主機板、顯示卡、聲卡、軟盤驅(qū)動器和電源等等。決定使用封裝方法，和各PCB的大小當(dāng)各PCB使用的技術(shù)和電路數(shù)量都決定好了，接下來就是決定板子的大小了。如果設(shè)計的過大，那么封裝技術(shù)就要改變，

9、或是重新作分割的動作。在選擇技術(shù)時，也要將線路圖的品質(zhì)與速度都考量進去。繪出所有PCB的電路概圖概圖中要表示出各零件間的相互連接細(xì)節(jié)。所有系統(tǒng)中的PCB都必須要描出來，現(xiàn)今大多采用CAD（計算機輔助設(shè)計，ComputerAidedDesign）的方式。下面就是使用CircuitMakerTM設(shè)計的范例。PCB的電路概圖初步設(shè)計的仿真運作為了確保設(shè)計出來的電路圖可以正常運作，這必須先用計算機軟件來仿真一次。這類軟件可以讀取設(shè)計圖，并且用許

10、多方式顯示電路運作的情況。這比起實際做出一塊樣本PCB，然后用手動測量要來的有效率多了。將零件放上PCB零件放置的方式，是根據(jù)它們之間如何相連來決定的。它們必須以最有效率的方式與路徑相連接。所謂有效率的布線，就是牽線越短并且通過層數(shù)越少（這也同時減少導(dǎo)孔的數(shù)目）越好，不過在真正布線時，我們會再提到這個問題。下面是總線在PCB上布線的樣子。為了讓各零件都能夠擁有完美的配線，放置的位置是很重要的。測試布線可能性，與高速下的正確運作現(xiàn)今的部份

11、計算機軟件，可以檢查各零件擺設(shè)的位置是否可以正確連接，或是檢查在高速運作下，這樣是否可以正確運作。這項步驟稱為安排零件，不過我們不會太深入研究這些。如果電路設(shè)計有問題，在實地導(dǎo)出線路前，還可以重新安排零件的位置。導(dǎo)出PCB上線路在概圖中的連接，現(xiàn)在將會實地作成布線的樣子。這項步驟通常都是全自動的，不過一般來說還是需要手動更改某些部份。下面是2層板的導(dǎo)線模板。紅色和藍色的線條，分別代表PCB的零件層與焊接層。白色的文字與四方形代表的是網(wǎng)版

12、印刷面的各項標(biāo)示。紅色的點和圓圈代表鉆洞與導(dǎo)孔。最右方我們可以看到PCB上的焊接面有金手指。這個PCB的最終構(gòu)圖通常稱為工作底片（Artwk）。每一次的設(shè)計，都必須要符合一套規(guī)定，像是線路間的最小保留空隙，最小線路寬度，和其它類似的實際限制等。這些規(guī)定依照電路的速度，傳送信號的強弱，電路對耗電與噪聲的敏感度，以及材質(zhì)品質(zhì)與制造設(shè)備等因素而有不同。如果電流強度上升，那導(dǎo)線的粗細(xì)也必須要增加。為了減少PCB的成本，在減少層數(shù)的同時，也必須要