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印制电路板的布线技巧及有哪几种最佳焊接方法

※发布时间:2019-4-26 1:32:14   ※发布作者:habao   ※出自何处: 

  随着电子技术的快速发展,印制电路板广泛应用于各个领域,几乎所有的电子设备中都包含相应的印制电路板。为电子设备正常工作,减少相互间的电磁干扰,降低电磁污染对人类及生态的不利影响,电磁兼容设计不容忽视。本文介绍了印制电路板的设计方法和技巧。在印制电路板的设计中,元器件布局和电路连接的布线是关键的两个环节。

  布局,是把电路器件放在印制电路板布线区内。布局是否合理不仅影响后面的布线工作,而且对整个电路板的性能也有重要影响。在电路功能和性能指标后,要满足工艺性、检测和维修方面的要求,元件应均梦见和死去的亲人说话匀、整齐、紧凑布放在PCB上,尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接,以得到均匀的组装密度。

  按电路流程安排各个功能电路单元的,输入和输出信号、高电平和低电平部分尽可能不交叉,信号传输路线最短。

  电路板上同时安装数字电路和模拟电路时,两种电路的地线和供电系统完全分开,有条件时将数字电路和模拟电路安排在不同层内。电路板上需要布置快速、中速和低速逻辑电路时,应安放在紧靠连接器范围内;而低速逻辑和存储器,应安放在远离连接器范围内。这样,有利于减小共耦合、辐射和交扰的减小。时钟电路和高频电路是主要的辐射源,一定要单独安排,远离电路。

  ⑴宽度印制导线的最小宽度,主要由导线和绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定。印制导线可尽量宽一些,尤其是电源线和地线,在板面允许的条件下尽量宽一些,即使面积紧张的条件下一般不小于1mm。特别是地线,即使局部不允许加宽,也应在允许的地方加宽,以降低整个地线系统的电阻。对长度超过80mm的导线,即使工作电流不大,也应加宽以减小导线压降对电路的影响。

  ⑵长度要极小化布线的长度,布线越短,干扰和串扰越少,并且它的寄生电抗也越低,辐射更少。特别是场效应管栅极,三极管的基极和高频回路更应注意布线要短。

  ⑶间距相邻导线之间的距离应满足电气安全的要求,串扰和电压击穿是影响布线间距的主要电气特性。为了便于操作和生产,间距应尽量宽些,选择最小间距至少应该适合所的电压。这个电压包括工作电压、附加的波动电压、过电压和因其它原因产生的峰值电压。当电路中存在有市电电压时,出于安全的需要间距应该更宽些。

  ⑷路径信号路径的宽度,从驱动到负载应该是。改变路径宽度对路径(电阻、电感、和电容)产生改变,会产生反射和造成线路不平衡。所以,最好保持路径的宽度不变。在布线中,最好避免使用直角和锐角,一般拐角应该大于90。直角的路径内部的边缘能产生集中的电场,该电场产生耦合到相邻路径的噪声,45路径优于直角和锐角路径。当两条导线以锐角相遇连接时,应将锐角改成圆形。

  元件安装孔的直径应该与元件的引线直径较好的匹配,使安装孔的直径略大于元件引线)mm。通常DIL封装的管脚和绝大多数的小型元件使用0.8mm的孔径,焊盘直径大约为2mm。对于大孔径焊盘为了获得较好的附着能力,焊盘的直径与孔径之比,对于环氧玻璃板基大约为2,而对于苯酚纸板基应为(2.5~3)。

  过孔,一般被使用在多层PCB中,它的最小可用直径是与板基的厚度相关,通常板基的厚度与过孔直径比是6:1。高速信号时,过孔产生(1~4)nH的电感和(0.3~0.8)pF的电容的路径。因此,当铺设高速信号通道时,过孔应该被保持到绝对的最小。对于高速的并行线(例如地址和数据线),如果层的改变是不可避免,应该确保每根信号线的过孔数一样。并且应尽量减少过孔数量,必要时需设置印制导线环或线,以防止振荡和改善电路性能。

  不合理的地线设计会使印制电路板产生干扰,达不到设计指标,甚至无法工作。地线是电路中电位的参考点,又是电流公共通道。地电位理论上是零电位,但实际上由于导线的存在,地线各处电位不都是零。因为地线只要有一定长度就不是一个处处为零的等电位点,地线不仅是必不可少的电路公共通道,又是产生干扰的一个渠道。

  一点接地是消除地线干扰的基本原则。所有电路、设备的地线都必须接到统一的接地点上,以该点作为电路、设备的零电位参考点(面)。一点接地分公用地线一点接地和地线并联一点接地。

  公用地线一点接地方式比较简单,各个电路接地引线比较短,其电阻相对小,这种接地方式常用于设备机柜中的接地。地线并联一点接地,只有一个物理点被定义为接地参考点,其他各个需要接地的点都直接接到这一点上,各电路的地电位只与本电路的地电流有关,不受其他电路的影响。

  ⑴走线长度尽量短,以便使引线电感极小化。在低频电路中,因为所有电路的地电流流经公共的接地或接地平面,所以避免采用多点接地。

  ⑵公共地线应尽量布置在印制电路板边缘部分。电路板上应尽可能多保留铜箔做地线,可以增强屏蔽能力。

  ⑷多层印制电路板中,可设置接地层,接地层设计成网状。地线网格的间距不能太大,因为地线的一个主要作用是提供信号回流路径,若网格的间距过大,会形成较大的信号环路面积。大环路面积会引起辐射和度问题。另外,信号回流实际走环路面积小的路径,其他地线并不起作用。

  在制作pcb电路板的过程中,焊接是一道比较重要的工序,焊接工序的好坏将会直接影响到电路板好坏,因此焊接电路板是需要一定的方法和技巧的。说说PCB电路板的好的焊接方法有哪些。

  当热的液态焊锡溶解并渗透到被PCB焊接的金属表面时,就称为金属的沾锡或金属被沾锡。焊锡与铜的混合物的形成一种新的部分是铜、部分是焊锡的合金,这种溶媒作用称为沾锡,它在各个部分之间构成间键,生成一种金属合金共化物。良好的间键的形成是PCB焊接工艺的核心,它决定了PCB焊接点的强度和质量。只有铜的表面没有污染,没有由于在空气中形成的氧化膜才能沾锡,并且焊锡与工作表面需要达到适当的温度。

  大家都熟悉水的表面张力,这种力使涂有油脂的金属板上的冷水滴保持球状,这是由于在此例中,使固体表面上液体趋于扩散的附着力小于其内聚力。用温水和清洁剂清洗来减小其表面张力,水将浸润涂有油脂的金属板而向外流形成一个薄层,如果附着力大于内聚力就会发生这种情况。

  锡-铅焊锡的内聚力甚至比水更大,使焊锡呈,以使其表面积最小化(同样体积情况下,与其他几何外形相比具有最小的表面积,用以满足最低能量状态的需求)。助焊剂的作用类似于清洁剂对涂有油脂的金属板的作用,另外,表面张力还高度依赖于表面的清洁程度与温度,只有附着能量远大于表面能量(内聚力)时,才能发生理想的沾锡。

  铜和锡的金属间键形成了晶粒,晶粒的形状和大小取决于PCB焊接时温度的持续时间和强度。PCB焊接时较少的热量可形成精细的晶状结构,形成具有最佳强度的优良PCB焊接点。反应时间过长,不管是由于PCB焊接时间过长还是由于温度过高或是两者兼有,都会导致粗糙的晶状结构,该结构是砂砾质的且发脆,切变强度较小。

  采用铜作为金属基材,锡-铅作为焊锡合金,铅与铜不会形成任何金属合金共化物,然而锡可以渗透到铜中,锡和铜的间键在焊锡和金属的连接面形成金属合金共化物Cu3Sn 和Cu6Sn5。

  金属合金层(n相+相)必须非常薄,激光PCB焊接中,金属合金层厚度的数量级为0.1mm ,波峰焊与手工烙铁焊中,优良PCB焊接点的金属间键的厚度多数超

  过0.5m 。由于PCB焊接点的切变强度随着金属合金层厚度的增加而减小,故常常试着将金属合金层的厚度保持在1m 以下,这可以通过使PCB焊接的时间尽可能的短来实现。

  金属合金共化物层的厚度依赖于形成PCB焊接点的温度和时间,理想的情况下,PCB焊接应在220 t约2s 内完成,在该条件下,铜和锡的化学扩散反应将产生适量的金属合金结合材料Cu3Sn 和Cu6Sn5厚度约为0.5m 。不充分的金属间键常见于冷PCB焊接点或PCB焊接时没有升高到适当温度的PCB焊接点,它可能导致PCB焊接面的切断。相反,太厚的金属合金层,常见于过度加热或PCB焊接太长时间的PCB焊接点,它将导致PCB焊接点抗张强度非常弱。

  比焊锡的共晶点温度高出大约35℃时,当一滴焊锡放置于热的涂有助焊剂的表面上时,就形成了一个弯月面,在某种程度上,金属表面沾锡的能力可通过弯月面的形状来*估。如果焊锡弯月面有一个明显的底切边,形如涂有油脂的金属板上的水珠,或者甚至趋于球形,则金属为不可PCB焊接的。只有弯月面拉伸成一个小于30。的小角度才具有良好的PCB焊接性。

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