学习PCB设计前的知识扫盲

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学习PCB设计前的知识扫盲

2024-02-16 13:13| 来源: 网络整理| 查看: 265

参考： PCB是怎么消灭元器件之间的电线：铜迹线走进工厂：PCB线路板是如何制造出来的学习PCB设计前的知识扫盲，新手向，越新手越好！

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目录 0.工厂制作PCB线路板流程1.PCB的结构铜层和中间层阻焊层丝印层本质(PCB电路板到底在画什么)蚀刻层压基础工艺指标 2.PCB图中的元素元件布局布线叠层设计 3.PCB的设计依据原理图(三要素)原理图元件库 4.PCB的设计流程——总结

0.工厂制作PCB线路板流程

走进工厂：PCB线路板是如何制造出来的

1.PCB的结构铜层和中间层

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上层、下层：铜层

中间层：（环氧）玻璃纤维（FR-4），不导电，把两层导电的板隔离开

两层板→四层板：两个两层板压合到一起，中间添加半预制片（绝缘）（两层是基本结构，所以电路板层数都是2的倍数）

阻焊层

如果没有阻焊层会出现下图所示短路情况，所以需要阻焊层，只留出焊盘。

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阻焊层：绿色油漆的叫做阻焊层，缺失的话(上图红圈)会导致铜和焊盘会发生氧化。除了焊盘是镂空的剩下的地方都涂上绿色的油，这样的话焊锡就上不去了，所以叫阻焊层。起到保护电路板铜线线路和隔离焊盘的作用。阻焊层位于走线的上面，所以绘制PCB的时候可以将丝印位号画到走线上面，但是将丝印画到焊盘上面就不会显示出来，但这不影响电气特性，只是丝印看不清楚。丝印层

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阻焊层的上层就是丝印层，印上了字，在贴片的时候叫做位号

C33表示位号为33的电容

R表示电阻，U表示集成芯片，J表示接插件，L表示电感，X表示

本质(PCB电路板到底在画什么)

在这里插入图片描述电路板的顶层结构黑色表示镂空，红色表示不透光

绘图完成后，送给生产厂即可做出胶片，叫做Gerber文件即光绘文件，每一层都会有一个此文件

在这里插入图片描述上图即为生产厂生产的“胶片”，生产出胶片后，就要做PCB电路板了，如下所示

蚀刻

在这里插入图片描述当前电路板表面是铜层，上面没有阻焊也没有丝印层，把它上面涂上一层光敏胶

紫外光透过胶片成像，聚焦到光敏胶上，光敏胶会变性，再用丙烯之类的有机溶剂洗一下电路板，那么需要镂空的(不需要的那部分铜)地方就裸露了出来，扔到三氯化铁里面进行腐蚀，三氯化铁和铜会发生化学反应，不需要的部分变成溶液跑掉了，这个过程叫做蚀刻

层压

蚀刻后只是完成了其中一层，制作多层板还要进行层压，将不同的层压在一起之后进行钻孔，孔壁内部镀上铜，叫做沉铜（走进工厂视频里有讲），这样电路板就基本做好了。

做好之后在上面刷绿油阻焊层，再刷上字(丝印)，再电测（AOI光学检测等，走进工厂视频里有讲）后电路板基本就可以出厂了。

基础工艺指标

我们要知道制作工艺的极限，不然设计出来但生产不了，或者生产出来容易出问题。

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层数越多，要求最小板厚就越大内径指常规的最细的钻头有多粗，外径不能太小，否则蚀刻结束后在打孔的时候可能将外延带掉（外延被打飞）一般来说走线最小间距(线与线的间距) = 走线宽度线到焊盘的间距以及线到过孔外径的间距要稍微大一点，一般是0.15mm来保证制作的安全铜厚指顶层和底层铜皮的厚度，一般都是每单位面积1盎司铜，2盎司用在做电源过大电流的时候，增强散热；如果还是采用1盎司需要把阻焊的开窗，之后往上过焊锡也是可以的(听不懂无所谓)字符的丝印高度，一般工厂给出的1mm，这个参数不影响电路板的电路特性，如果你写的小一点工厂也不会让你改，只是会看不清 2.PCB图中的元素元件

在这里插入图片描述 FPGA六层板，上图左边是二维视图，右边是三维视图

元(器)件：包括接插件、电阻电容以及其他的芯片等，元件是我们画出来的，也可能是从网站上下载的。

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元件是放在元件库里的，叫做PCBLIB，PCB引脚库，每个元件都有自己的名字

一个元件要有PAD(焊盘)，上图那些红色杠杠，PAD有个PAD号，叫Pin Number，每个红色杠杠都有一个编号，如上图标注123456。

上图周围黄色的是芯片丝印的外框，如果不画的话芯片之间可能空间上发生干涉，就导致焊不上

布局布线

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布线：就是一些连线，用铜线把应该连在一起的引脚连在一起

布局：器件之间的摆放关系。有两个影响因素：1、前后板的连接关系；2、信号的走向

该例中间是一个相机的PCB板，背面有一个接插件（蓝色，表示在底层，就是背面）。最下端接口是Sensor，之后将信号送入PFGA进行数据采集、排列，之后将数据送往J2接插件（连接另外一块图像处理的板子），因此数据流向就是从下往上（上图红色箭头标注的走向）。

走线弯曲的原因是为了走线等长（只有在速度比较高时才需要考虑），比如MIPI线，G数量级的数据会受到走线长度的明显影响；而并行线传输的数据只有148.5MHz，等长要求低，绕线相对较少

布局连线结束后还需要覆铜，还需要检查（例如AOI光学影像检查）后就差不多了(连线是为了走信号，覆铜是为了敷电源以及地，PCB视频里讲的覆铜皮，如下图高亮红色区域就是覆铜部分) 在这里插入图片描述

电源和地都覆铜，如果打过孔，就会造成短路在这里插入图片描述

叠层设计

一般两层板四层板不需要叠层设计，六层板及以上需要考虑。

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SIN01表示第一层是信号层(Signal)GND02表示第二层是地层，一般是不分割的PWR05表示第五层是电源层，也是一般不分割的，如果有别的电源的话想办法绕最佳信号层是01和03，次佳信号层是04和06四层板的一般结构：SIN01、GND02、PWD03、SIN04 3.PCB的设计依据原理图(三要素)

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元器件（上图J3接插件、R23电阻）连线网名：连线网络的名称，也叫netlabel网名标签，比如IO35_L16_N（注意把要连接在一起的接口起相同的名称，比如VCC33V3对应四个引脚，对应到电路板上的四个引脚就会自然联系在一起），上图电源VCC3V3也是网名

其他要素（非必要）：

释义要素：如13、15引脚处的图标（指示符），表示它是一个差分线注释：如13引脚处的SEN_MD3_N，表示是Sensor上的MIPI的数据1线，_N表示反向端，_P表示同向端原理图元件库

在这里插入图片描述

原理图上的元件来自元件库SCHLIB SCHLIB（上图右上角）的PIN number与PCBLIB（上图下方）的是严格对应的

有的同学比较懒，没有找到元件库SCHLIB的封装（比如MOS管），就画一个框然后标注123个引脚也是可以的，但是原理图可读性就很差

4.PCB的设计流程——总结

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如果PCB文件没有保密需求，直接将PCBDOC，.brd或者.pcbdoc文件直接给加工厂，加工厂倒Gerber就可以；如果有保密需求，则建议生成Gerber文件，变成一张一张的画，把画交给PCB加工厂加工

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