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【電路板知識百科】電路板制作流程 電路板的原理介紹

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導語

電(dian)(dian)(dian)路(lu)板是電(dian)(dian)(dian)子(zi)元器(qi)件(jian)的(de)支撐體。主要由焊盤、過孔、安裝孔、導(dao)線(xian)、元器(qi)件(jian)、接插件(jian)、填充、電(dian)(dian)(dian)氣邊(bian)界等組成(cheng),電(dian)(dian)(dian)路(lu)板使電(dian)(dian)(dian)路(lu)迷你化(hua)、直(zhi)觀化(hua),對于固定電(dian)(dian)(dian)路(lu)的(de)批量(liang)生產和優化(hua)用(yong)電(dian)(dian)(dian)器(qi)布局(ju)起(qi)(qi)重要作用(yong)。那么(me)你知道電(dian)(dian)(dian)路(lu)板的(de)原(yuan)理(li)是什么(me)嗎?它的(de)制作流程又(you)是怎(zen)樣的(de)呢?一(yi)起(qi)(qi)去(qu)了解下吧!

目錄
電路板簡介
電路板的原理
電路板制作方法
電路板設計步驟
電路板的分類
電路板檢測方法
電路板維修技巧
1
電路板簡介
電路板

電路板(Printed Circuit Board,簡(jian)稱PCB),又(you)稱線(xian)(xian)路(lu)(lu)板、PCB板、鋁基(ji)板、高(gao)頻板、超(chao)(chao)薄(bo)線(xian)(xian)路(lu)(lu)板、超(chao)(chao)薄(bo)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)板、印(yin)刷(shua)(銅刻蝕(shi)技術)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)板等(deng),是(shi)重要的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子部件,是(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子元件的(de)支撐體,是(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子元器件線(xian)(xian)路(lu)(lu)連接的(de)提供者。傳統的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)板,采用(yong)印(yin)刷(shua)蝕(shi)刻阻劑的(de)工法,做出電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)的(de)線(xian)(xian)路(lu)(lu)及圖(tu)面,因此被稱為印(yin)刷(shua)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)板或(huo)印(yin)刷(shua)線(xian)(xian)路(lu)(lu)板。由于(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)子產品不斷微小化跟精細化,目前(qian)大(da)多數(shu)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)板都是(shi)采用(yong)貼附蝕(shi)刻阻劑(壓(ya)膜或(huo)涂布),經過曝(pu)光顯(xian)影(ying)后,再以蝕(shi)刻做出電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)板。

2
電路板的原理

電路板主要由焊盤、過孔、安裝(zhuang)孔、導線、元器件、接插件、填充、電氣(qi)邊界等組成。常見的板層(ceng)(ceng)結構包括單層(ceng)(ceng)板(Single Layer PCB)、雙層(ceng)(ceng)板(Double Layer PCB)和(he)多(duo)層(ceng)(ceng)板(Multi Layer PCB)三種(zhong)。各組成部分的主要功(gong)能如(ru)下:

① 焊盤:用于焊接元器件(jian)引(yin)腳(jiao)的金屬孔。

② 過孔:有金屬過孔和非金屬過孔(kong),其中金屬過孔(kong)用(yong)于(yu)連接各層之(zhi)間(jian)元器件(jian)引腳(jiao)。

③ 安裝孔:用于固定電路板(ban)。

④ 導線:用于連接元器件引腳的電(dian)氣網絡銅膜(mo)。

⑤ 接插件:用于電路板之間(jian)連接(jie)的元器(qi)件(jian)。

⑥ 填充:用于地線網絡的敷銅,可以有效的減小阻抗。

⑦ 電氣邊界:用于確定電路板的尺寸,所(suo)有(you)電路板上的元器件都不能超過該邊界。

⑧ 工作原理:利用板基絕緣材料隔(ge)離開表面銅箔導電(dian)層,使得電(dian)流沿著預先設計好(hao)的路線在各(ge)種元器件中流動完成諸如做(zuo)功、放大、衰減、調制、解(jie)調、編碼等功能。

3
電路板制作方法

盡管電路板的制作和加工的方(fang)法(fa)(fa)有很多(duo)種,但傳統的快速制(zhi)板(ban)方(fang)法(fa)(fa)主要可分(fen)為物理方(fang)法(fa)(fa)和化學方(fang)法(fa)(fa)兩(liang)大類:

① 物理方法:

通過利用各種(zhong)刀具和電動工具,手工把線路(lu)板上不需要的(de)銅刻去。這(zhe)種(zhong)方法(fa)比(bi)較(jiao)費力,而且精度低,只有相對(dui)較(jiao)簡單的(de)線路(lu)才可以采(cai)用。

特點:費工費時、精度不(bu)易控制(zhi)且存(cun)在不(bu)可恢復性(xing),對操作(zuo)要求很(hen)高,目前已經鮮有人采用。

② 化學方法:

通過在空白覆(fu)(fu)銅(tong)板上(shang)覆(fu)(fu)蓋保護層(ceng),在腐蝕性溶液里把不必要的(de)(de)銅(tong)蝕去,是當前大部份開發者使用的(de)(de)方(fang)法(fa)。覆(fu)(fu)蓋保護層(ceng)的(de)(de)方(fang)法(fa)多種多樣,主(zhu)要有最傳統(tong)的(de)(de)手(shou)工描漆方(fang)法(fa)、粘貼定(ding)制的(de)不干膠方(fang)法、膠片(pian)感光方(fang)法以及近年才(cai)發展起來的(de)熱轉印打印PCB板方(fang)法。

特點:工藝(yi)相對復(fu)雜,但精度可控(kong),是目前使用(yong)最廣泛的快(kuai)速制板方法(fa),但仍存在諸多問題。

③ 手工描漆:

將油漆用毛筆(bi)或硬(ying)筆(bi)在空白覆(fu)銅板上手工描繪出線路的形狀,吹干后即可放進(jin)溶液(ye)里(li)面直(zhi)接腐蝕。

④ 粘貼不干膠:

市面上有各種不干膠(jiao)被(bei)制(zhi)成條(tiao)狀和(he)圓片狀,在空(kong)白線路板上(shang)根(gen)據需要組(zu)合不同(tong)的不干膠(jiao),粘緊(jin)后即可腐(fu)蝕。

⑤ 膠片感光:

把PCB線路板圖通過激光打印機打印在膠片上,空白覆銅板上預先涂上一層感光材料(市面有已涂好的覆銅板出售),在暗房環境下曝光、顯影、定影、清洗后即可在溶液里腐蝕(shi)。

⑥ 熱轉印:

通過熱轉印打印機把線路直(zhi)接打(da)印(yin)在(zai)空白線路板上,然后(hou)放進腐蝕(shi)液里腐蝕(shi)。

綜上所述:傳統的物理制板方(fang)法(fa)(fa)(fa)費工(gong)又費時(shi)且精度(du)低,化(hua)學快速制板方(fang)法(fa)(fa)(fa)盡(jin)管精度(du)可(ke)控,但工(gong)藝(yi)復雜且不利(li)環保(bao)。而不論是物(wu)理方(fang)法(fa)(fa)(fa)還是化(hua)學方(fang)法(fa)(fa)(fa),兩者都對操(cao)作技(ji)巧要求較高,因此,都不能稱得上(shang)是可(ke)以幫助(zhu)工(gong)程(cheng)師實現"快速"制板的好方(fang)法(fa)(fa)(fa)。

4
電路板設計步驟

在最基本的PCB上,零件集(ji)中(zhong)在(zai)(zai)(zai)其(qi)(qi)中(zhong)一(yi)面,導線(xian)則集(ji)中(zhong)在(zai)(zai)(zai)另(ling)一(yi)面上。因為(wei)導線(xian)只出現在(zai)(zai)(zai)其(qi)(qi)中(zhong)一(yi)面,所以這種PCB叫作(zuo)單(dan)面板。多(duo)層(ceng)板,多(duo)層(ceng)有(you)導線(xian),必須要在(zai)(zai)(zai)兩層(ceng)間有(you)適當的電路連接才行,這(zhe)種電(dian)路(lu)間的(de)橋梁叫做(zuo)導孔(via)。電(dian)路(lu)板的(de)基本設計過程可分為以(yi)下四個步驟:

(1) 電路原理圖的設計:電路原理圖的設計主要是利用Protel DXP的原理圖編輯器來繪制原理圖。

(2) 生成網絡報表:絡報表就是顯示電(dian)路(lu)原理(li)與(yu)中各個元器(qi)件的(de)鏈接關系(xi)的(de)報表,它是連接電(dian)路(lu)原理(li)圖設(she)計與(yu)電(dian)路(lu)板設(she)計的(de)橋梁與(yu)紐帶,通過(guo)電(dian)路(lu)原理(li)圖的(de)網絡報表,可以(yi)迅速地找到元器件之間的聯(lian)系,從而(er)為(wei)后面(mian)的PCB設計提供方(fang)便。

(3) 印刷電路板的設計:印刷電路板的設計即我們通常所說的PCB設計,它是電路原理圖轉化成的最終形式,這部分的相關設計較電路原理圖的設計有較大的難度,我們可以借助Protel DXP的(de)(de)強大設計功能(neng)完成這一(yi)部分的(de)(de)設計。

(4) 生成印刷電路板報表:印刷電路板設計完成后,還需生成各種報表,如生成引腳報表、電路板信息報表、網絡狀態報表等,最后打印出印刷電路圖。

5
電路板的分類

線路板按層數來分的話分為單面板,雙面板,和多層線路板三個大的分類。

1.單面板,在最基本的PCB上,零(ling)件集中在其(qi)(qi)中一面(mian)(mian)(mian),導線則集中在另一面(mian)(mian)(mian)上。因為導線只出現在其(qi)(qi)中一面(mian)(mian)(mian),所以就稱這種PCB叫作(zuo)單面(mian)(mian)(mian)線路板(ban)。單面(mian)(mian)(mian)板(ban)通常制作(zuo)簡單,造價低,但是缺點是無法應用(yong)于太(tai)復雜的產品上。

2.雙面板是單面板的(de)延伸,當單(dan)層(ceng)布線(xian)不能滿足(zu)電子產(chan)品的(de)需要時,就(jiu)要使用雙(shuang)面(mian)板了。雙(shuang)面(mian)都有覆銅有走線(xian),并且可(ke)以通(tong)過過孔來導通(tong)兩層(ceng)之(zhi)間的(de)線(xian)路(lu),使之(zhi)形成所需要的(de)網絡連接。

3.多層板是指具有三(san)層(ceng)(ceng)以上的導電圖(tu)形(xing)層(ceng)(ceng)與其間(jian)的絕緣(yuan)材料以相隔層(ceng)(ceng)壓而成,且(qie)其間(jian)導電圖(tu)形(xing)按要(yao)求互連(lian)的印制板(ban)。多(duo)層(ceng)(ceng)線路板(ban)是電子信息技術向高速度(du)、多(duo)功能(neng)、大容(rong)量(liang)、小體積、薄型化(hua)、輕量(liang)化(hua)方向發展的產(chan)物。

線路板按特性來分的話分為(wei)軟板(FPC),硬板(PCB),軟硬結合板(FPCB)。

6
電路板檢測方法

1. 針床測試法

這種方法由帶有彈簧的(de)探(tan)針(zhen)連接到電(dian)路板上的(de)每(mei)一(yi)個(ge)檢(jian)測(ce)點。彈簧使每(mei)個(ge)探(tan)針(zhen)具有100?-?200g?的(de)壓力,以(yi)保證每(mei)個(ge)檢(jian)測(ce)點接觸良(liang)好,這樣的(de)探(tan)針(zhen)排列(lie)在一(yi)起被稱為(wei)"針(zhen)床(chuang)"。在檢(jian)測(ce)軟(ruan)件的(de)控制下,可以(yi)對檢(jian)測(ce)點和檢(jian)測(ce)信(xin)號進(jin)行編程,檢(jian)測(ce)者可以(yi)獲知(zhi)所有測(ce)試點的(de)信(xin)息。

2. 電路板的觀測

電路板體積小,結構復雜,因此對電(dian)路(lu)(lu)(lu)板的觀(guan)察(cha)也必須用到(dao)(dao)專(zhuan)業的觀(guan)測(ce)儀(yi)器。一般我(wo)們采用便攜式視(shi)頻顯(xian)微(wei)鏡來觀(guan)察(cha)電(dian)路(lu)(lu)(lu)板的結構,通(tong)過(guo)視(shi)頻顯(xian)微(wei)攝像頭,可以清晰從(cong)顯(xian)微(wei)鏡看(kan)到(dao)(dao)非常直觀(guan)的電(dian)路(lu)(lu)(lu)板的顯(xian)微(wei)結構。通(tong)過(guo)這種方式,我(wo)們就比較容易進行電(dian)路(lu)(lu)(lu)板的設計和檢測(ce)。

3. 雙探針飛針測試法

飛針測試儀不依賴于安裝在夾具或支架上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)插腳圖案。基于(yu)這(zhe)種系統,兩(liang)個或更多的(de)(de)(de)(de)(de)探針安裝在x-y平(ping)面上(shang)可(ke)自由移(yi)(yi)動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)微小磁頭上(shang),測試點由CADI?Gerber數據直接控制。雙探針能在彼此相距4mil的(de)(de)(de)(de)(de)范(fan)圍(wei)內移(yi)(yi)動(dong)。探針能夠獨(du)立地(di)移(yi)(yi)動(dong),并且沒有(you)真正的(de)(de)(de)(de)(de)限(xian)定它們彼此靠(kao)近的(de)(de)(de)(de)(de)程度。帶有(you)兩(liang)個可(ke)來(lai)回移(yi)(yi)動(dong)的(de)(de)(de)(de)(de)臂狀物的(de)(de)(de)(de)(de)測試儀是以電容的(de)(de)(de)(de)(de)測量(liang)為基礎(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)。將(jiang)(jiang)電路板(ban)緊壓著放(fang)在一(yi)塊金(jin)屬(shu)板(ban)上(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)絕緣(yuan)層上(shang),作為電容器的(de)(de)(de)(de)(de)另一(yi)個金(jin)屬(shu)板(ban)。假(jia)如在線路之間有(you)一(yi)條短路,電容將(jiang)(jiang)比在一(yi)個確(que)定的(de)(de)(de)(de)(de)點上(shang)大。

7
電路板維修技巧

1、觀察法

當我們拿到一塊待維的(de)(de)電(dian)路板時, 首先對它的(de)(de)外觀進行仔細的(de)(de)觀察(cha)(cha)。如果電(dian)路板被燒過, 那么在給(gei)電(dian)路板通(tong)電(dian)前, 一定(ding)要仔細檢(jian)查(cha)電(dian)源電(dian)路是否正常(chang), 在確(que)保(bao)不會引起二次損傷后再通(tong)電(dian)。觀察(cha)(cha)法(fa)是屬于靜(jing)態檢(jian)查(cha)法(fa)的(de)(de)一種,在運用觀察(cha)(cha)法(fa)時,一般遵循以下幾個(ge)步驟。

第(di)一步:觀(guan)察電路板有(you)沒(mei)有(you)被人為損壞;

第(di)二步:觀察電路板(ban)上(shang)的(de)元器(qi)件有沒(mei)有被燒壞的(de);

第三步:觀察電路板(ban)上的(de)集成電路;

第四步:觀察電路板上的(de)(de)走(zou)線有(you)沒有(you)起皮、燒糊斷路的(de)(de)情況。沉銅(tong)孔有(you)沒有(you)脫離焊盤的(de)(de);

第五步:觀察電路板上保(bao)險(xian)(包括保(bao)險(xian)管和熱敏(min)電(dian)阻),看保(bao)險(xian)絲是否被熔斷。有時由于(yu)保(bao)險(xian)絲太(tai)細,看不(bu)清(qing)楚,可以借助輔助工具-萬(wan)用表來判斷保(bao)險(xian)管是否損壞。

2、靜態測量法

對大部分的電路板來說,通過前面的觀察法,并不能發現問題。只要少部分的電路板會因為一些特殊的原因發生物理變形,輕易的找出故障原因,大部分發生故障的電路板,還是需要借助萬用表,對電路板(ban)上的一些主要元(yuan)器(qi)件、關鍵點(dian)進行有序的測量,發現問題,解決問題。

在測量之前, 首先要判斷電路是以(yi)(yi)模擬(ni)信號為(wei)主, 還(huan)是以(yi)(yi)數字信號為(wei)主。下(xia)面只著重闡述數字電路的靜態(tai)測量法,維修主要遵循(xun)以(yi)(yi)下(xia)幾個步驟(zou)來(lai)進行。

第一步:使用萬用表檢查電源與地之(zhi)間(jian)是否(fou)短路(lu);

第二步:使用萬用表測量(liang)二極管,觀察其工作是否正常;

第三步:使用萬用表電阻檔測量(liang)電容,看(kan)是(shi)(shi)否有短路(lu)(lu)(lu)、斷路(lu)(lu)(lu)的(de)情況,如果有,則說明這部(bu)分電路(lu)(lu)(lu)有問(wen)題,下一(yi)步(bu)就需要確定是(shi)(shi)元件本身有問(wen)題, 還是(shi)(shi)跟它(ta)相連的(de)電路(lu)(lu)(lu)有問(wen)題;

第四步:同樣使用萬用表對電路(lu)板上的集(ji)成(cheng)電路(lu)、三極管、電阻等進行(xing)測量(liang),看(kan)其是否符合本身的邏輯性能……詳(xiang)細(xi)>>

Tips:通過觀(guan)察法(fa)和靜(jing)態測量法(fa)的(de)檢查之后, 電(dian)(dian)路板(ban)維修(xiu)中出(chu)現的(de)大部分問題可(ke)以被解決, 值(zhi)得注意的(de)一(yi)點是一(yi)定要(yao)確保電(dian)(dian)源的(de)正(zheng)常, 避免在下一(yi)步(bu)進行(xing)后造成對電(dian)(dian)路板(ban)的(de)二次損傷。

3、在線測量法

在線測量法一般應用在批量生產(chan)(chan)電(dian)路板(ban)的(de)(de)廠(chang)家(jia),生產(chan)(chan)廠(chang)商為了維(wei)修(xiu)方便,一般會(hui)搭建一個(ge)比(bi)較通(tong)用的(de)(de)調試(shi)維(wei)修(xiu)平臺, 它可以方便的(de)(de)提供電(dian)路板(ban)所需的(de)(de)電(dian)源以及一些必要(yao)的(de)(de)初始信號。在線(xian)測量(liang)法(fa)主要(yao)解決兩(liang)個(ge)方面的(de)(de)問(wen)(wen)題(ti)(ti)。一是將(jiang)上(shang)兩(liang)個(ge)步驟中發(fa)現(xian)的(de)(de)問(wen)(wen)題(ti)(ti)細(xi)分(fen), 最(zui)終鎖定到出(chu)現(xian)問(wen)(wen)題(ti)(ti)的(de)(de)元(yuan)器(qi)件(jian)。二是通(tong)過上(shang)面兩(liang)步的(de)(de)檢(jian)查,問(wen)(wen)題(ti)(ti)并沒(mei)有得到解決的(de)(de),需要(yao)通(tong)過在線(xian)測量(liang)找出(chu)故障原因。在線(xian)測量(liang)法(fa)主要(yao)用于(yu)兩(liang)塊好(hao)壞電(dian)路板(ban)的(de)(de)對比(bi),通(tong)過對比(bi),發(fa)現(xian)問(wen)(wen)題(ti)(ti),解決問(wen)(wen)題(ti)(ti)。

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