PCB电路板认识

定义

PCB（Printed Circuit Board），中文名称为印制电路板，又称印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气相互连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。由绝缘底板、连接导线和装配焊接电子元件的焊盘组成，具有导电线路和绝缘底板的双重作用。目前印制板的品种已从单面板发展到双面板、多层板和挠性板；结构和质量也已发展到超高密度、微型化和高可靠性程度

单面板：用的很少，一面集中元器件，另一面布线。适用于直插元器件。
双面板：两面都有布线，不过要用上两面的导线，必须要导孔（via）。导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。适用于直插件和贴片元器件。
多层板：为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。板子的层数并不代表有几层独立的布线层，在特殊情况下会加入空层来控制板厚，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。适用于贴片元器件。

分类

1. 按软硬分类：刚性电路板和柔性电路板、软硬结合板。刚性PCB与柔性PCB的直观上区别是柔性PCB是可以弯曲的。
   刚性PCB的常见厚度有0.2mm，0.4mm，0.6mm，0.8mm，1.0mm，1.2mm，1.6mm，2.0mm等。
   柔性PCB的常见厚度为0.2mm。要焊零件的地方会在其背后加上加厚层﹐加厚层的厚度0.2mm，0.4mm不等。
2. 按材质分类：FR-4，CEM-1，铝基板，瓷基板等等

设计规则

1. 布局

• 尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离
• 某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。
• 重量超过15 g的元器件、应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件，不宜装在印制板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。
• 对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节，应放在印制板上方便于调节的地方；若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。
• 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向
• 以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地拉剜在PCB上，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。
• 在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样，不但美观，而且装焊容易，易于批量生产。
• 位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2 mm。电路板的最佳形状为矩形。长宽比为3：2或4：3。电路板面尺寸大于200 mm✖150 mm时，应考虑电路板所受的机械强度。

2. 布线

• 输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行。最好加线间地线，以免发生反馈耦合。
• 印制板导线的最小宽度主要由导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定。尽可能用宽线，尤其是电源线和地线。
• 印制导线拐弯处一般取圆弧形，而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。此外，尽量避免使用大面积铜箔，否则，长时间受热时，易发生铜箔膨胀和脱落现象。必须用大面积铜箔时，最好用栅格状，这样有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。

3. 焊盘

• 焊盘中心孔要比器件引线直径稍大一些。焊盘太大易形成虚焊。焊盘外径D一般不小于d+1.2 mm，其中d为引线孔径。对高密度的数字电路，焊盘最小直径可取d+1.0 mm。

设计软件

AlTIum Designer：简单易学的基础入门软件，它适合用来绘制单双面板及四六层板，可以通过原理图设计、电路的仿真、绘制及信号完整性多方面技术融合，大大提高了绘制的效率。
PADS：适合中低端设计，它的特点就是容易与原理图交互，PADS支持实时修改网络，主要适用于改动不大或是简单板的走线。
Cadence allegro：优势在于修线十分方便，能偏向于智能化，能实时显示DRC。此外贴线和走线方面也比较方便。
PROTEL 99se：基于Windows操作系统下的纯32位电路设计制板系统，主要是针对原理图和PCB布线工具。

其他基础概念

1. PCB层介绍

• Solder 层： 露铜层，即铺绿油的层
• Paste 层 ： 钢网层，工厂加工时需要，自己做PCB不需要
• Silkscreen层 ： 丝印层，用来标示元器件的标号
• Keep-Out Layer层 ： 分割层，规定PCB外形

2. 铜厚
   铜厚，指铜箔厚度，是沉淀于线路板基底层上的一层薄的、连续的金属箔，它用于PCB的导电。铜厚分为内层铜厚和外层铜厚，用重量单位oz，盎司（àngsī）来计量，一般的PCB单面板、双面板铜厚为1oz。多层板外层一般为1oz，内层为0.5oz。
3. 载流量
   PCB的载流能力，主要与线宽，铜箔厚度以及温升有关。
   线宽的计算：行业标准IPC-2221中存在这么一个公式 I=KT；
   • 内部走线：I=0.024dt0.44*A0.725
   • 外部走线：I=0.048dt0.44*A0.725
     I即为允许通过的最大电流，单位为A。
     0.024 与0.048为修正系数，一般用K表示，内层走线,K=0.024,表层走线，K=0.048
     dT为最大温升，单位为摄氏度，常见的是10和20
     A为走线横截面积，其等于铜厚乘以线宽，单位为平方mil
     因为外部走线空气流通原因，热量相较于内部会低些，所以公式中，相同的dTA内部走线，内部所能承载的电流比外部小。
   • 经验公式计算:0.15×线宽(W)=A
   • 常用的参考表