电路板十篇

时间:2023-03-15 21:50:02

电路板

电路板篇1

税目8534“印刷电路”及归类

“印刷电路”(又称印刷线路板),是指在制造电路板时,仿照印刷业中的制版方法,先画出电子线路图,再把线路图蚀刻在覆有铜箔的绝缘板上,然后把不需要的铜箔部分蚀刻掉,只留下导通的线路,这样,电子元件就通过铜箔形成的电路连接起来。其按层数可分为单面印刷电路、双面印刷电路及多层印刷电路。

大型计算机和导航系数等需要采用层数较多的(多达20层以上)的印刷电路,而一般的电子手表、收音机、收录机和电视机等采用单面或双面印刷电路。

在归类中,“印刷电路”属于税目8534的商品。根据税目条文注释,可以简单归纳如下,“印刷电路板”是在覆铜板上印刷电路,通常这类电路上备有孔眼、未装有机械元件或电气元件,其本身不能成为一个独立的电气元件。若在印刷电路板上装有或接上机械元件或电气元件(如半导体二极管、三极管、集成电路等),则不能视为税目8534所指的印刷电路,这些电路应分别按照零件的归类原则来进行归类,即视具体功能,按功能电路板归类。

归类案例:“电子线路板”

该产品为四层线路板,其板上安装了部分接插座,以及预留了部分供安装接插座用的孔眼,没有安装电子元器件,用于通信基站控制箱连接其他电路板电路导通用。

归类解析:参照税目8534条文注释,印刷电路可备有孔眼或配有非经印刷的连接元件,用以安装机械元件或连接非印制的电气元件。由于该产品符合税目8534的商品范畴,因此,该“电子线路板”应归入税号85340010。

税目8542“集成电路”及归类

集成电路(简称“IC”),是利用半导体工艺、膜丁艺,将电路所需的元件、器件和互连线集成制作在同一基片上,并按电路要求相互连接起来,使其成为具有一定功能的电路。它是继电子管、半导体器件之后出现的电子器件,广泛应用于各类电子产品中。

集成电路按制作工艺不同,可分为单片集成电路、混合集成电路和多芯片集成电路。“集成电路”属于税目8542的商品。根据税目8542条文注释,可以将其简单归纳为,“集成电路”是一块由完全不可分割的组合件组成一个独立单一的电气元件,而非“电路板”或“分立元件”。

归类案例:“SIM模块”

“SIM模块”为用户身份识别模块。是一种集成电路芯片产品,采用集成电路制造工艺而制得,外面接有接触铜片(但未安装在板卡或其他载体上),为32K模块,具有数据存储功能,可进行数据处理和运算,可以根据使用需求写入应用程序。模块可作为智能卡片上的芯片,应用于手机、传真机、扫描仪等通讯设备和办公自动化机器。

归类解析:该“SIM模块”是利用半导体工艺而制得的产品,符合税目8542的商品描述,属于税目8542的商品范畴。参照其具有数据存储、处理和运算等功能,该“SIM模块”应归人税号85423100。

税目9032“电路功能板”及归类

“电路功能板”是在税目8534的印刷电路板上装有或接上机械元件或电气元件(如半导体二极管、三极管、集成电路等)并构成有一定功能的线路板。

在海关商品归类中,“电路功能板”没有具体税号,其归类主要根据第十六类注释二的零件归类规定,视其具体功能,按机器的零件进行归类。

例如:“洗碟机用线路板”,应按洗碟机零件归入税号84229010。

“对讲机用线路板”,应按对讲机零件归入税号85177040。

此外,必须注意的是:若“电路功能板”是带有控制功能的,则应归入税目8537或税目9032:具有“非自动控制功能的电路功能板”(即开环控制电路的)应归人税目8537项下;具有“自动控制功能的电路功能板”(即闭环控制电路的)应归人税目9032项下。

归类案例“电路板”

电路板篇2

手机换电路板一般价格都比较高,如果可以只换一个电路板的元件,那么价格就比较便宜,所以如果需要更换整个电路板,那么就不如直接换一部手机了。

不同品牌、不同型号的手机,电路板的价格也都有所不同,在手机品牌的官网都可以查看配件的价格,如果手机在保修期内,非人为造成的手机损坏,售后会免费为你维修。如果手机进水之后一定不要立刻通电的,进水后如果电路板立刻通电的话就会短路,电路板就烧了,然后就开不了机了。

电路板可称为印刷线路板或印刷电路板,线路板按层数来分的话分为单面板,双面板,和多层线路板三个大的分类。单面板,在最基本的PCB上,零件集中在其中一面,导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面,所以就称这种PCB叫作单面线路板。双面板是单面板的延伸,当单层布线不能满足电子产品的需要时,就要使用双面板了。多层板是指具有三层以上的导电图形层与其间的绝缘材料以相隔层压而成,且其间导电图形按要求互连的印制板。

(来源:文章屋网 )

电路板篇3

关键词:

在电子设备中,地线设计是印制板布线设计的重要环节,是抑制噪声和防止干扰的重要组成部分,不合理的地线设计会使印制板产生干扰,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。地地位理论上是零电位,实际上由于导线阻抗的存在,地线各处不都等于零,即存在非零电位点。

一、模拟电路的地线设计——单点接地

1.理论计算

例如:印制板上宽度为1.5mm,长50mm的地线铜箔,若铜箔厚度为0.05mm,则可根据公式R=ρL/S,该段导线电阻为0.013Ω,若流过这段地线电流为2A,则这段地线两端电位差为26mV,在微弱信号电路中,这26mV足以干扰信号正常工作。

可见,对印制板设计者来说,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。如同修筑一条道路带来交通便利的同时也带来污染一样。

2.应用举例

在一个由传感器、运算放大器、功率放放大器、伺服电机及直流稳压电源等组成的工控系统中,对每一级来说都有接地问题,这里所说的“地”并非大地,可以理解为等电位点,即电路或系统的基准零电位点。在由若干级运放串接组成的低频或直流放大器中,每一级都有自己的基准地电位。其输入、输出信号的大小和极性也都是相对这个基准地电位而言的。因此,当放大器前后级之间以及放大器与传感器相连时,它们的基准地都应该连在一起,即应是等电位的。而这些放大器与传感器又都由各自的直流电源供电,所以这些电源的地也应与放大器的地连接在一起。在大多数工控系统中,来自传感器的信号经电压放大、功率放大后去控制执行机构,在有些情况下伺服电机控制绕组的一端也需要接地。这样,当另一端来的是正信号时,控制电流经电枢流入地使电机正转;负信号时则电机反转。所以电机控制绕组的一端也应与放大器有一个公用的等电位基准地。

在单电源供电时,由于各级电路中的所有电流最终都要流回到电源负端,通常我们也是把它作为“地”电位的基准。在图2中每级放大器都采用一点接地、各级放大器之间通过地线接到电源负端,由于各级放大器的工作点电流和信号电流幅度是逐级增大的。因而流过最后一段地线的电流包括前三极的信号电流,其中第三级信号电流已经包括自己在内的前三级放大,因而电流最大,在此段地线上的电压降U3也最大;根据同样的道理U1最小。

3.基本原则——一点接地

如果能将电路中所有的接地点全部接在一个点上,即“一点接地”,也就不存在地线阻抗(此时地线阻抗极低),那么地线干扰也就不存在了。但是实际应用中,真正的一点接地是很难做到的,所以我们只能尽量的减小地线阻抗。我们可以在实际布线时,尽量缩短地线的长度并且使其具有足够的宽度,或者可以进行镀银处理(汇流条设计),通过这样的设计,我们可以将地线干扰尽量降低。

通过上面的应用我们还可以发现,同样的一点接地,如果适当改变其接地点的位置,还能够进一步的减小线路干扰,提高工作精度和稳定性。

当然如果电路是一个多单元、多板电路,需要连接的元器件,单元电路较多时,应将这些接地元器件尽可能就近接到公共地线的一段或一个区域,也可以接到一个分支地线上。

二、高频电路的地线设计——就近多点接地

1.理论计算

在高频电路中(几十兆以上频率)导线不公有电阻,还有电感,以平均自感量为0.8uH/m计算,50mm长的地线上自感为0.04uH,若电路工作频率为60MHz,则感抗为16Ω,在这段地线上流过10mA电流时即可产生0.16V的干扰电压。这足以将有用信号淹没。

2.解决措施

通过计算我们可以发现,在高频电路中,频率越高,地线阻抗越大。为了尽量降低地线阻抗,我们可以采用就近多点接地的方法,且地线设计成大面积接地。这种布线方式元器件一般都采用不规则排列并按信号流向依次布设,以求最短的传输线和最大面积接地,注意在高频电路中是不能采用分地线设计的。

在上述是模拟电路和高频电路地线设计我们都可以认为这是运用了一点接地的基本原则,所不同的是模拟电路大多采用单点接地,而高频电路采用的是就近多点接地。而这个地就是一点接地的“点”,所以,一点接地中的“点”并非是几何意义上的点,在印制电路板地线设计当中,也无法真正做到几何意义上的一点,这里所说的点是忽略电阻的几何导线图形,它可以是汇流排,粗导线、或大面积接地等。

三、混合接地

混合接地和单点接地、就近多点接地的地线设计大不一样。混合接地是在地线系统内使用电感、电容连接,利用电感、电容器件在不同频率下有不同阻抗的特性,使地线系统在不同的频率具有不同的接地结构这样接地设计在普通的电路设计当中应用并不太多。

电路板篇4

中图分类号: TG659文献标识码: A

前言

随着数控机床和自动化流水线检测设备在工业生产领域的大量使用,电子印刷电路板的应用也随之猛增。但是由于这些设备的使用频率很高以及电子元器件的迅速老化,使得这些设备在八、九年后进入故障多发期,故它的电子印刷电路板的问题也随之上升。以前电子印刷电路板出现问题都是靠去购买新板或者送去厂家进行维修,有时候还要送到国外去进行维修或者购买。这样会造成花费大量的资金,并且耽搁的时间长,往往给企业带来巨大损失。其实大多数工控电路板在国内都是可以维修的。我依据自己多年来从事维修数控机床电子印刷电路板的实践以及经验,小结了一套非常有用的维修原则和方法。

因为大多数的电路板都没有相关图纸材料,所以很多人对电路板维修持不相信态度。事实上,各种电路板虽千差万别,但实质上每种电路板都是由各种集成块、电阻、电容及其它器件构成的,所以电路板出现故障一定是其中某个或某些个器件损坏造成的,当然电路板维修的思想就是基于上述因素建立起来的。电路板维修分为检测跟维修两个部分,检测部分在里边占有很重要的地位。电路板检测就是对电路板上的每一个电子元件故障的查找、确定和纠正的过程,而维修的过程就是找出损坏的元件并加以替换。看似简单,实际上需要全面的知识、丰富的经验以及必备的昂贵检测设备,尤其是当要快速地找到故障元件时,不仅要求经验丰富同时还要求维修工程人员具备善于分析和判断的敏捷思维。如今的电子产品常常会由于一块电路板维修板的个别零件损坏,导致电子印刷电路板不能正常工作,影响设备的正常运作。那么我们应如何对待电路板维修检测呢?

1.维修人员须知及相关例子

1.1维修人员须知一

维修工作人员首先应知道电路板由焊盘、过孔、安装孔、导线、元器件、接插件、填充、电气边界等零件组成并,应严格根据安全操作规程进行工作,尤其是保证电烙铁不应漏电。另外,焊接MOS器件时保证电烙铁切断交流电源后方或可靠接地。电路板一般分为三类:单面板,双面板,还有多层板。通常,为做好电路板的检测工作,应先有技术准备。例如通过待修电路板的说明书及有关资料来了解其工作原理、性能、电路数据、技术指标、使用与检测方法等等;另外还要有一定的物质方面的准备,如测试仪、供电源、检修工具、工作场地。其次,还要进行调查并做出分析判断,例如询问设备操作师,借鉴以往的检修经验,分析判断设备发生故障的可能原因,进行检修方案的选择,选出最佳排除故障工作方案。按预定方案进行检查、找出故障的真正原因并修理,直至找出故障修复设备。再次,是整理工作,如恢复电路原状、擦拭焊点、整顿元器件位置、走线方向和做好清洁工作等。

1.2维修人员须知二

要找到故障发生处必须经过检测,通常修理人员都采用测引脚电压的方法来进行判断,但一般只能判断出故障的大致部位,并且有时引脚反应不十分灵敏,甚至有时候会毫无反应。在电压偏离的情况下,若同时包含元件损坏的因素,还应该将集成块内部故障与故障严格区分开来,所以依靠单一某种方法对电路板维修是很难检测的,而应采取与依赖综合的检测手段。

1.3具体例子

例如通过介绍汇能IC在线维修测试仪检测的具体方法。汇能IC在线维修测试仪,在测量中当个别引脚R内很大时,应换用R×10k挡,因为在R×1k挡其通道电压只有1.5V,当集成块内部晶体管串联较多时,电表内会由于电压太低,无法供集成块内晶体管进入正常工作状态,数值无法显现。很多人都知道,在使用集成块时,总会有一个引脚与印制电路板上的“地”线是相焊通的,在电路中被称为接地脚。因为电路板维修内部都采用直接耦合,所以,集成块的其它引脚与接地脚之间都存在着一定的直流电阻,称之为该脚内部的等效直流电阻,简称R内。若我们拿到一块新的集成块,可以通过使用万用表测量各引脚的内部等效直流电阻来判断其好坏,如果各引脚的内部等效电阻R内与标准值相符合,说明这块集成块是好的,如果与标准值相差过大,则说明集成块内部已经损坏。

1.4相关结论

总之,在检测时应该认真分析,善于灵活运用各类方法,摸索规律,做到既准确又快速找出故障。依据实际检修经验,在检测电路板维修内部直流等效电阻时没有必要把集成块从电路上焊下来,而只需将电压或在路电阻异常的脚与电路断开,并且将接地脚也与电路板断开,其它脚则保持原状,通过测量出测试脚与接地脚之间的R内的正反向电阻值便可判断其坏。

2.电路板检测方法

2.1常用的电路板维修检测方法

常用的电路板维修检测方法可分为在线测量法、非在线测量法和代换法。非在线测量具体指非在线测量在电路板维修未焊入电路时,通过测量各个引脚之间的直流电阻值,并与已知正常同型号电路板维修各引脚之间的直流电阻值进行对比,从而确定其是否正常。而在线测量主要测试功能有数字逻辑器件在/离线功能测试、ASA(VI)模拟特征分析测试、VI曲线分析比较测试、ASA 曲线双棒动态比较测试、可按管脚设置ASA 曲线测试参数等。代换法是用已知的同型号与规格相同的电路板维修来替换被测电路板维修,从而判断该电路板维修是否受损。

2.2不常用的电路板维修检测方法

另外不常用的电路板维修检测方法还有分隔测试法又称电路分割法、直觉检查法、信号注入法、交流短路法、信号寻迹法、波形观察法参数测试法等方法。

2.2.1具体事例1

在电路板维修中,碰到公共电源短路的故障,如果板上元件不多,那么采用一一排除的方式最终可以找到短路点,但若元件太多,采用一一排除的方式就太浪费时间了。所以我推荐以下一些比较管用的方法,事半功倍,能快速找到故障部分。具体作法有1.若存在短路现象,拿一块单或者双层板进行割线,割线后再排除。2.对于人工焊接,我们要养成良好的习惯,起始在焊接前要目视检查一遍PCB板,并借助万用表检查电源与地的电路是否短路。切记操作时电压千万不能超过器件的正常电压,注意不能接反,否则会烧坏其它没有故障的器件。

2.2.2具体事例2

老化测试。针对高性能电子产品,例如:计算机整机,显示器,车用电子产品,主机板、监视器、等电子产品,可模仿出一种高温、恶劣环境测试的实验,从而成为提高产品稳定性、可靠性的重要实验,这类实验广泛应用于电源电子、电脑、生物制药等重要领域。

3.电路板维修方式及其原则

3.1直接代换

直接代换是指用其他IC但不做任何改动而直接取代原有的IC,且代换后不会影响机器的主要性能和指标。

直接代换具体分为同一型号IC的代换和不同型号IC的代换。前者一般是可靠的,在安装集成电路时注意方向不要搞错,反之,通电时集成电路极有可能被烧毁。后者又分为型号前缀字母相同、数字不同IC的代换,型号前缀字母不同、数字相同IC 的代换和型号前缀字母和数字都不同IC的代换。其中,第一种代换只要相互间的引脚功能完全相同,其内部电路和电参数稍有差异,也可相互直接代换。但有少数,虽然数字相同,但功能却完全不同。最后一种是有的厂家通过引进未封装的IC芯片,再加工成按本厂命名的产品。

3.1.1代换原则

代换IC的功能、封装形式、引脚序号、引脚用途、性能指标和间隔等几方面都相同。其中I的相同不仅仅指功能相同;还应保证逻辑极性相同,具体来说是输出输入电平极性、电流幅度、电压大小应该相同。举例说,图像中放IC时,TA7607 与TA7611,前者为反向高放AGC,后者为正向高放AGC,所以不能直接代换。另外对于输出不同极性AFT电压以及输出不同极性的同步脉冲等的IC 均不能直接替换,即使是同一厂家或公司的产品,都必须注意区分。性能指标是指IC 的主要特性曲线、最高工作电压、最大耗散功率、频率范围及各信号输入,输出阻抗等参数必须要与原IC相近。对于功率很小的代用件要加大其散热片。

3.2非直接代换

非直接代换与直接代换是相对而言的。具体可分为不同封装IC的代换、电路功能相同但个别引脚功能不同IC的代换、类型相同但引脚功能不同IC的代换、有些空脚不应擅自接地的代换、用分立元件代换IC、组合代换等方法。

不同封装IC的代换是指,相同类型的IC 芯片,其封装外形不同,但要求代换时将新器件的引脚依据原器件引脚的形状和排列进行整形。对于电路功能相同但个别引脚功能不同IC的代换,可据各个型号IC的具体参数与说明来进行。类型相同但引脚功能不同IC的代换需要改变电路及引脚排列,故需要相应的理论知识和丰富的实践经验与技巧。空脚不能擅自接地的代换,有时也作为内部连接。当用分立元件代换IC,代换前应了解该IC 的内部功能原理,用分立元件代换IC 中被损坏的部分,使其恢复功能。同时必须考虑信号能否从IC中取出接至电路的输入端和经电路处理后的信号,能否连接到集成电路内部的下一级去进行再处理等相关问题。组合代换是把同一型号的多块IC内部未受损的电路部分,重新组合成一块完整的IC,从而代替功能不佳的IC的方法。

3.2.1代换原则

代换后所用的IC可与原来的IC引脚功能和外形不同,但是功能必须相同,而且特性要相近;代换后不应影响原机性能。

4.结语

通过总结有关电子印刷电路板的维修原则及方法的内容,我深刻的认识到,只要勤动手动脑,一切皆有可能。因为原先有些人是不相信电路板可以维修,甚至是在国内。为了更好的更有效的维修电路板,我认为作为一名维修人员,应做到以下几点:1.养成记维修日记得好习惯,例如平常维修过程中的重要经验以及发生的重要细节点,都应作为日后的参考资料积累下来。2.针对元件数量之多,维修人员应学会善于借助工具书来了解各元件的相关信息,做到使用时,得心应手。3.在借助仪器进行维修时,学会利用测试仪自动记录测试过程及测试结果的信息,从而提高维修师的维修技术与水平。

参考文献

[1]陈琳.数控机床常用电气故障诊断及维修方法[J].机械管理开发,2008(02):71-72

[2]王树庆.数控机床电子印刷电路板的维修原则及方法[J].汽轮机技术,1997(02):63-65

[3]张炜,杨力能,易晓明,韩华刚.数控机床的维护和维修[J].硅谷,2011(17):147

[4]陈宇晓.数控机床维修方法探讨[J].机械制造,2005(07):72-73

电路板篇5

【关键词】高速电路 板级电路 电源完整性

现代电子产品为了应对市场的需求,在电路的设计及其应用板级电路上都有着显著的提高,但也正因为如此,致力于系统工作频率、芯片开关的速率的提高,导致产生了多种系统性的问题,严重影响了设计出来后产品的质量。因此文章在高速电路设计及其在板级电路中的最初,将例如电源系统完整性、SI、PI等问题提出,分析并拟定相关的解决办法。

1 高速电路的含义与现状

1.1 高速电路的含义

高速电路在含义上主要有两方面,分别是设计电路频率高与数字信号跳变快。⑴当数字逻辑电路的频率达到了50MHz以上时,且占到了整个系统的三分之一可称为高速电路;⑵当数字信号上升或下降的时间与信号周期相比的比率大于5%时,即可称为是高速电路。

1.2 高速电路的现状

当前的电子技术一般是应用在通用系统中,电子技术也随着时光的推移,一步步的向前迈进。92年的电子系统期间的工作频率只有40%是在30MHz以上,且体积大,管脚少;94年有50%的工作频率达到了50MHz,使用封装方式的器件开始大量的出现在市场上。在96年以后,大部分电子系统的工作频率已经达到了100MHz以上,且体积小与管脚数多。但也是因为高速发展的因素,电子系统设计在对体积改变的同时,电路在布局的时候,布线的密度就会增大,信号频率就在提高,信号边沿也呈现出不断变陡的状态。

以印刷电路板(PCB)为例,其是高度电路设计应用在板级电路中的一个代表性产品,其线迹互连是和板层特性跟系统电子性能是有着非常重要的影响的,在进行评定系统性能的设计时,必须要对PCB板材的电参数进行考量,如使用传统的方法进行设计,将无法促使PCB得到很好的运作。

2 高速电路的理想传输线设计

在上文了解到,以PCB为例,需采用高速电路设计才可让PCB运作。PCB的走线是作为传输高速电路的传输线,且PCB上传输线的时序问题是成为整个PCB时序裕量的重要组成部分。高速电路应用在板级电路上传输线的设计时,分别是微带线与带状线。通过现实案例,可以确定系统时钟的特性阻抗、传输延迟与时钟单板叠层的方式。

(1)在计算特性阻抗时,可通过仿真结果进行表示,如将特性阻抗控制在30欧姆~80欧姆之间时,即可正常工作。

(2)在确定传输延迟时,根据相差最坏的情况进行计算,微带线的传导延迟为150PS/in,带状线为180PS/in。系统时钟的传导时间公式为T长=13*0.18=2.34ns,T短=5*0.15=0.75ns。

(3)在计算单板叠层时,设时钟板为8层,4个信号层与4个平面层,板厚为2mm。在进行叠层设计时,需要考量板材的介电常数、层间介质厚度以及布线宽度。

3 高速电路的非理想互联

在高速电路的设计中,电子产品频率的损耗、阻抗不连续以及拐角影响都是属于非理想互联。该部分在过去高速电路设计中,经常会被忽略,在现代技术的高速发展中,该种问题就显得非常的严峻。

3.1 传输线损耗

在上文了解到,由于电子技术的发展是朝着更加小,更加快的方向发展,传输线的尺寸与原件也处于不断缩小的态势中。传输线一旦受到损耗,将会直接影响电子数字系统的性能,从而减少信号幅度,影响时间裕量。而传输线的损耗也可分为导体直流损耗、介质直流损耗、集肤效应以及频率的介质损耗[4]。

3.2 码间干扰

一旦信号沿着传输线进行传输时,因为反射、串扰等信号跳变的原因,总线上的噪声会对传输线上的信号产生影响,促使其时序与信号质量出现恶化,最终超过允许的容县。在进行高速电路设计时,为避免码间干扰,首先需要仔细分析码间干扰对性能产生的作用。其次是在每次跳变时,对码间干扰的时序进行采样。

3.3 90°影响

在进行每一块PCB设计中,中部分连线以及所有的连线都会出现弯曲的现象。在进行设计时,需考虑哪一些因素会对建立模型造成影响,并采用经验测量的方式,对得到的集总参数电容模型是否适合系统有个充分的认识,从而了解到在何时可对模型进行修正。针对于90°弯线的经验模型,就相当于是在传输线上加上一个方块的额外电容,在进行计算时,90°的额外电容值应当是要加到模拟发生弯曲的传输线上。

4 高速电路设计的三方面

4.1 电源系统完整性

电源系统的完整性是由SI、PI以及EMI所组成的。SI常见的问题有反射、串扰、抖动以及同时开关噪声。在进行SI设计时,需要将上述问题限定在系统噪声的裕量当中,才能够实现驱动器与接收器之间的稳定传输。PI是需要能够满足最大瞬态的电流供应,电压变化在最大容许波动范围内,电源系统自身能够阻抗最大值。在对EMI进行设计时,为了确保电子产品各个模块能够满足的电磁兼容特性,在设计标准中,需对测试项目、测试时的环境、测试设备以及不同频段的对应限制进行设计。

4.2 非理想回路

在进行非理想回路设计的时候,最为基本的设计原则就是尽量的减少非理想回流路径。在选择上可选电感最小路径,选择该路径,其回流路径的不连续所引起的最基本效应,能够增加串联电感。第二个则是选择信号跨越地平面上的沟槽,因为是有很小很少的一部分的地回流是通过沟槽电容穿过沟槽,剩余部分绕过沟槽。假设沟槽非常的长,那么信号线在跨越沟槽的时候就会成为开路,促使串联电感增加,到地电容减小,阻抗也得到增加。

5 结语

综上所述,现代社会的高速电路发展跟半导体工艺改进技术有着非常明显的联系,通过工艺改进技术,板级电路芯片集成度越高,功能就越强,相应的,芯片的面积也会越小。文章简要的对设计之初的几个问题进行了分析,其最终目的是设法促使设计出的电子系统整体性能达到最优效果。

参考文献

[1]张灵松.高速电路中板级PI和EMI的分析与设计[D].浙江大学,2013.

[2]商世伟.高速电路设计及其在板级电路中的应用[D].上海交通大学,2014.

作者简介

王东霞(1979-),女,山东省宁津县人,山东大学工学硕士,现为德州职业技术学院讲师。研究方向为电路与系统。

电路板篇6

一般出现在嵌入式系统手持设备的电路板中。

PL2303是Prolific 公司生产的一种高度集成的接口转换器,可提供一个RS232全双工异步串行通信装置与USB 功能接口便利连接的解决方案。PL2303具有多个历史版本,早期的版本是PL2303HX, 近年有PL2303HXA、PL2303HXC、PL2303HXD、PL2303SA等版本推出,应用电路有一定差异。PL2303HXD版本不需要外接晶振,并且加入了对安卓系统的支持 。

(来源:文章屋网 )

电路板篇7

关键词:印制电路板;抗干扰设计

前言:印制电路板多种多样,种类繁多,覆盖了几乎所有的电子领域。随着电子技术的革新,印制电路板的种类及复杂程度不断增加,对其的性能要求越来越高。

电磁干扰是印制电路板受环境影响较为敏感的环境因素之一,提高印制电路板的抗干扰能力,重点在于考察印制电路板电磁兼容性。现阶段,针对印制电路板的不同类别干扰,即布局类、板层类以及走线类,可采取布局规则、线路设计、去耦电容设计等,以减弱甚至消除印制电路板受到外界干扰的影响。

1.印制电路板设计要点

1.1加工技术选择

印制电路板按结构可分为挠性板、刚性板和刚挠结合板,按层数可以分为单面板、双面板和多层板,按用途又可分为民用、军用等,不同的印制电路板制作工艺不同,加工技术也各不相同。目前,高密度互连印制电路板由于市场需求量大,在市场中占据主导地位。这种电路板线路较为精密、要求层间对位精度高,相对于传统电路板,有着更好的电气性能和更完整的信号完整性,且适合越来越密集的电子封装工艺。对于该种印制电路板,主要采用了互连孔加工、孔金属化加工以及精细线路制作技术。高密度互连印制电路板的埋孔、通孔加工方法可选择机械钻孔法、激光钻孔法,两者原理不同,实际中应针对不同的介质材料采用不同的方法及加工参数。在印制电路板经过钻孔后,要对孔壁进行金属化,以实现层间互连。目前常用的方法有化学镀铜法和炭黑黑孔法,两者都需要后续电镀流程将孔壁金属化,电镀均镀能力对电流密度分布的均匀性有重要影响。精细线路的制作是印制电路板发展的一个重要方向,目前最成熟的制作工艺方法为减成法,未来这一技术的精度将对印制电路板的性能有决定性影响。

1.2材料设备选择

基材是印制电路板承载功能电路的核心部分,基材特性首先决定着印制电路板的环境适应性。目前国内应用较为广泛的基材是是环氧玻纤布基板,具有高强度、耐化学性、耐潮湿、热稳定性好及良好的电气性能等优点,能够对印制电路板进行较好的保护。在印制电路板抗干扰性能上,其主要作用的是线路设计与制作。对于线路制作来说,由于方法较多,为了减少工艺时间、降低成本,同时保证质量,可以采取在超薄铜箔的基础上制作线路的方法,通过控制电镀的时间来调节线路的厚度,制作精细线路。在曝光工序中,在干膜中的对光敏感的低聚合物会发生聚合反应,在后续工序中对电路起到保护作用。因此,曝光工序是制作精细线路的关键步骤。非平行曝光机和激光直接成像曝光机是目前最为先进的曝光技术,能够避免环境温度、湿度等对线路制作的影响,对于制作固定线宽或线距的精细线路有较大的优势。

1.3抗干扰性能测定方法

在印制电路板生产过程中,缺陷是不可避免的,抗干扰性能检测的目的就是通过对印制电路板性能的分析,间接判别出缺陷位置信息,及时地采取措施。目前,判别印制电路板产品性能的主要方法主要从短路、断路、针孔、缺口、线路氧化等几个方面入手。在印制电路板缺陷检测中绝大部分运用的是参考法缺陷检测,它的主要思想是将待测图像与标准图像进行对比。例如应用全自动曝光机进行拍照,提取计算出图像的位置差,从而确定印制电路板的偏差程度。在得到的图像中,不同的缺陷有不同的表现特征,例如如果某一位置存在多像素点群的连通区,则为短路,在黑色背景下,若存在部分高亮^域,则表示该区域可能为毛刺和针孔等缺陷区。线路氧化是在生产过程中由于外部因素控制不当导致严重影响线路导电性的缺陷,作为非致命缺陷,线路氧化可以从铜线颜色差异来判别出来,这在印制电路板的抗干扰测定中较为简易实用。

2.提高印制板抗干扰性能措施

2.1印制电路板的材料选择

印制电路板工艺技术的发展是伴随着材料技术的进步而发展的。按绝缘介质层材料软硬程度,可以分为刚性印制板、挠性印制板、刚挠结合印制板等。以刚挠结合印制电路板为例,与传统刚挠结合印制电路板相比,新型工艺制造的刚挠结合印制电路板,将可弯折的挠性电路板集成于刚性电路板中,极大地减轻了电子设备的重量,避免了以往制作工序复杂、笨重、难以修复的缺点。同时新型电路板的挠性区域可以反复弯折、任意角度扭转的特点,一定程度上增加了其适用范围。挠性基材如聚酰亚胺,具有较高的介电稳定性,应用在印制电路板中,可以使印制电路板具有良好的介电性能、电气性能、在高速高频信号传输及阻抗控制中,能够发挥其优势。此外,在恶劣极端环境下,刚挠结合印制电路板也充分体现了稳定性,例如在雷电、高频加热、脉冲电腐蚀、电火花加工等极端干扰环境中,具备一定的抵抗性。

2.2印制电路板的线路设计

印制电路板的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系。线路设计应掌握电路板整体信息,信号线密集程度、电源等因素后,综合考虑分析。为了防止产生干扰,采用高稳定度、低输出阻抗直流电源,并在保障电路功能需要的电源和布线层数的基础上,使输出的接地点离电源的地端应最近。电子电路中接地线要求的干线宜粗,以降低环路电阻。其次,尽可能增加电源线宽度,以电源线上干扰尖峰不能使逻辑器件的输出状态发生变化为原则,消除抑制直流电源回路因负载变化而引起的干扰。面对电源干扰,可在电源变压器一次绕组与二次绕组间采用屏蔽层,或加接电源滤波器,降低电磁波受到的干扰。此外,信号发送线和接受线之间,或相同信号间尽可能避免平行走线,如若信号线之间不相容,就应做隔离处理,防止形成耦合干扰。

2.3印制电路板的去耦电容设计

?集成电路电源和地之间的去耦电容有两个作用:一方面是本集成电路的蓄能电容,另一方面旁路掉该器件的高频噪声。为了削弱干扰信号耦合路径,信号线尽可能短,应尽量减小不必要的杂散电容,同时按照一定的顺序布置信号线路,将时钟信号线和敏感信号线放在首位,高速信号线次之,最后是非重要信号线。为了防止信号线之间形成耦合干扰,设计时应减少系统误操作、减少向外辐射。此外,由于瞬态电流比静态电流大得多,为了减小干扰同时降低电流功耗,可以采取电源去耦措施,即在电源线和地线之间并接两个电容,起到本集成电路的蓄能电容和旁路掉该器件的高频噪声的作用。在此过程中应注意电容引线不能太长,尤其是高频旁路电容不能有引线;焊接时去耦电容的引脚要尽量短,避免过长引脚使去耦电容本身发生自共振。最后,为了使保同层相邻线路间的噪声耦合以及串扰达到最小,需在线间做隔离处理,确保布线分离。

结语:印制电路板是电子设备的重要组成部分,在印制电路板设计中,要对其其抗干扰能力进行优化,避免使其降低或失去原有的功能和性能,对生产生活造成影响。印制电路板制造公司众多,我国在在高端乃至尖端的印制电路板设计制造上,与国外的技术水平还有很大的差距,因此还需加大研发投入,为印制电路板的设计提供更充分的研究条件,以实现进一步的发展。

参考文献:

[1]葛宁.PCB中电磁兼容性设计[J].电子设计工程,2014,22(2):185-187.

电路板篇8

关键字: 双层屏蔽腔; 电磁屏蔽效能; 印制电路板; 传输线法

中图分类号: TN911?34 文献标识码: A 文章编号: 1004?373X(2013)22?0005?05

0 引 言

电子设备通常用机壳来屏蔽外界电磁场的干扰,机壳外部通常会开孔来提供通风性、可见性,而这样的开孔会使外部的电磁场通过孔缝耦合到设备机壳内部,从而在机壳内部的设备或印刷电路板上感应出电流和电压,降低设备或元件的性能,严重时会对内部设备造成损坏。因此,研究有空屏蔽腔对电磁干扰的电磁屏蔽效能有重要的实际意义和价值。从以往的研究看,提高屏蔽效能的方法有很多,如相同面积下,孔阵的屏蔽效能优于单孔的屏蔽效能,双层孔的屏蔽效能优于单层的屏蔽效能[1],也研究了很多因素对屏蔽效能的影响,如孔的大小,形状,孔间距,电磁波极化方向[2?4]等。本文主要推导出双层加载电路板屏蔽腔屏蔽效能公式,并运用CST仿真验证,研究电路板大小、位置、数量等因素对后腔中心点屏蔽效能的影响。

1 理 论

平面波垂直照射双层有矩形孔加载电路板的屏蔽腔的模型如图1所示。一般情况下,由孔缝耦合进入屏蔽腔的能量要比穿透腔体壁进入屏蔽腔的能量要多,因此只考虑耦合能量[5]。

本文采用材料为铜的双层屏蔽腔模型,分前腔和后腔两部分。[a],[b] 是屏蔽腔的宽和高,前腔长度为[d1],后腔长度为[d2];[w],[l]为腔体上开孔的长和宽;[p]为后腔的中心观测点;[q]为内层孔到PCB板的距离;PCB板厚度为[t′];腔体厚度为[t]。

根据M.P.Robinson提出的传输线理论[2?6],孔缝等效为两端短路的共面带状传输线,矩形机壳等效为终端短路的波导。该模型等效电路图如图2所示。

2 仿真结果分析

为了验证理论结果的正确性,用电场强度为[1 V?m-1]的平面电磁波照射厚度为1 mm的矩形屏蔽壳,腔体尺寸为[300 mm×120 mm×600 mm],其中前腔长[300 mm],后腔长[300 mm],孔缝尺寸为 [80 mm×][20 mm],介质板尺寸为[300 mm×120 mm×1 mm],安装在距离第二层孔缝[100 mm]处,仿真频率为[200 MHz~1 GHz]。

介质板中心与开孔中心以及观测点在一条直线上,当屏蔽腔内有介质板时,入射波耦合进入腔体,遇到介质板,发生介质损耗,电磁波能量主要分为三部分:一部分透过介质板进一步传播,一部分反射,还有一部分通过介质板与腔体的缝隙发生绕射,介质板还会吸收能量。由于电磁波的透射和绕射,在介质板之后的空间还存在电磁场。

图3是采用等效传输线法和CST仿真方法在后腔中心点屏蔽效能的对比,可以看出两种方法的结果在低频有部分差异,但在300 MHz以后较好吻合。且腔体在707 MHz出现谐振现象。

下面讨论因素对屏蔽效能的影响。

2.1 改变介质板大小对屏蔽效能的影响

图4中内层孔到加载PCB板的距离q=100 mm,采用三种不同大小的介质板,分别为500 mm×10 mm,100 mm×40 mm和200 mm×80 mm。可以看出,在给定频率范围内,介质板越大,腔体屏蔽效能越高,这是因为介质板越大,其介质损耗越大,谐振点的场强越小,屏蔽体的屏蔽效能越大。

2.2 介质板与第二层孔缝之间的距离对屏蔽效能的

影响

介质板尺寸不变为300 mm×120 mm×1 mm。内层孔到加载PCB板的距离q变化。在这里q分别取50 mm,100 mm和290 mm,最后和没有PCB板的情况做对比。

由图5可知,在给定频率范围内,介质板离第二层孔缝越远,屏蔽效能越低。当介质板离第二层孔缝50 mm的时候,大部分耦合场发生反射,耦合出腔体,因此第二层腔体中心场强是最小的,屏蔽效能是最大的,随着距离的增大,腔体中心场强也逐渐增大,当增加到290 mm的时候,腔体中心场强达到最大值,与无介质板时的场强接近,屏蔽效能也与无介质板时接近。

2.3 介质板数量对屏蔽效能的影响

介质板大小均为300 mm×120 mm×1 mm,当只有一块介质板的时候,放置在距第二层孔缝100 mm的地方,即图1中q=100 mm的地方;当有两块介质板的时候,放置在距离第二层孔缝50 mm和100 mm的地方,即图1中q=50 mm和q=100 mm的地方,当有三块介质板的时候,放置在距离第二层孔缝50 mm,100 mm和150 mm的地方,即图1中q=50 mm,q=100 mm和q=150 mm的地方。仿真结果如图6所示。

由图6可以看出,随着介质板数量的增加,腔体中心位置的屏蔽效能有所增加。

2.4 介质板不同放置方式对屏蔽效能的影响

介质板大小不变,以下面三种不同的方式放置:与第二层孔缝平行,放置在距离地二层孔缝100 mm的位置;与侧面平行,放置在垂直于孔缝长边中央的位置;与地面平行,放置在垂直于孔缝短边中央的位置。三种放置方式如图7所示。

三种情况仿真结果如图8所示。

由图8可知,介质板平行与地面放置时屏蔽效能最差,其他两种放置方式对屏蔽效能影响不大。

3 加载集成运算放大电路板对屏蔽效能的影响

实际的印制电路板和等效的宏观介质板还是存在一定的差异,在这里,将宏观介质板替换为集成运算放大电路板,如图9所示。

对比介质板和电路板在屏蔽腔中对屏蔽效能的影响,设置介质板大小与电路板相同,均为75.59 mm×25.69 mm×0.711 2 mm,均将模型放置在屏蔽腔后腔中心距z轴原点-99.288 8 mm的位置,此处介质板为前面提到的电导率为[σ=0.22 S?m-1]介电常数为[εr=2.65]的宏观介质板,印制电路板采用图9所示的加载集成运算放大电路的电路板。运用CST,将电路板的PCB模型导入到CST的微波工作室中,经过仿真后,其结果如图10所示。

由图10可知,在大小、厚度、放置位置相同的情况下,宏观介质板和印制电路板得到的屏蔽效能相差不大,即用宏观介质板等效替代印制电路板误差较小。

加载印制电路板后腔体屏蔽效能主要表现在电路板表面电场强度的变化和表面电流的不同,通过CST仿真,得到下述结果。

3.1 电路板表面电场

从由图11和图12可知,无屏蔽时最大场强为[11.070 7 V·m-1],有屏蔽时最大场强为[0.164 V·m-1],可见屏蔽腔对电路板起到了良好的屏蔽效果。并且相隔较近的导线之间容易引起高场强,如果没有屏蔽,将会引起电路板的正常工作,严重时引起损坏。

3.2 电路板表面电流

图13中,无屏蔽时电路板表面电流最大值为[0.014 93 A·m-1],图14中,有屏蔽时电路板表面电流最大值为[2.091 8e-005 A·m-1],明显比无屏蔽时减小许多,说明屏蔽腔对电路板起到了良好的屏蔽效果。

4 结 语

本文用传输线等效模型推出双层加载电路板矩形腔体屏蔽效能的计算公式,通过仿真验证了公式的正确性,并得出结论:在给定频率范围内,介质板越大,腔体屏蔽效能越高;介质板离第二层孔缝越近,屏蔽效能越高;介质板数量越多,屏蔽效能越高;介质板平行与地面放置时屏蔽效能最差,其他两种放置方式对屏蔽效能影响差别不大。通过以上结论,在设计机壳时,可以通过对内部电路板的合理布局提高系统的屏蔽效能,同时,腔体内电路的响应频率应当避开腔体的谐振频率。

在本文中,为了更加贴合实际应用,将等效介质板替换为加载集成运算放大电路的印制电路板模型,通过CST仿真,验证了宏观介质板等效代替印制电路板的有效性和相似性,并且验证了屏蔽腔体对内部电路板良好的屏蔽效果以及屏蔽腔体对电路板功能的影响。

参考文献

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电路板篇9

关键词:印制电路板(PCB)焊接布线装配

1.印制电路板

1.1 印制电路板简介

印制电路板可实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘,提供所要求的电气特性,为自动焊接提供阻焊图形,为元件插装、检查、维修提供识别字符和图形。

12设计印制电路板的大体步骤

在设计电路板时,首先应对电子制作中的所有元件的引脚尺寸、结构封状形式标注详细真实的具体数字,应注意的是有时同一型号的元件会因生产厂家不同在数值及引脚排列上有所差异;其次,根据所设计的电原理图,模拟出元件总体方框图:最后,根据方框图及电性要求,画出电路板草图。在画各元件的详细引脚及其在电路板上的位置时,应注意处理好元器件体积大小及相互之间的距离、周边元件距边缘的尺寸,输入、输出、接地及电源线,高频电路、易辐射、易干扰的信号线等。

2.印制电路板设计遵循的原则

2,1 元件布局

首先,要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时,印制线条长,阻抗增加,抗噪声能力下降,成本也增加;过小,则散热不好,且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后,了解各个元件的属性信息,包括电气性能、外形尺寸、引脚距离等,再确定元件的位置。最后,根据电路的功能单元,对电路的全部元器件进行布局,需要注意以下几个方面:

1)元件排列一般按信号流向,从输入级开始,到输出级终止。每个单元电路相对集中,并以核心器件为中心,围绕它进行布局。尽可能缩短高频元器件之间的连线,减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。对于可调元件布置时,要考虑到调节方便。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。

2)对称式的电路,如推挽功放、差分放大器、桥式电路等,应注意元件的对称性。尽可能使分布参数一致,有铁芯的电感线圈,应尽量相互垂直放置,且远离,以减小相互间的耦合。

3)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。

4)元件排列均匀、整齐、紧凑,密度一致,尽量做到横平竖直,不能将元器件斜排或交叉重排。单元电路之间的引线应尽可能短,引出线数目尽可能少。

5)位于电路板边缘的元器件,离电路板边缘一般不小于2mm。各元件外壳之间的距离,应根据它们之间的电压来确定,不应小于0.5 mm。

2.2布线

元件布局确定后,就可开始实施布线,印制电路板布线时应注意以下几点:

1)布线要短,尤其是晶体管的基极、高频引线、高低电位差比较大而又相邻的引线,要尽可能的短,间距要尽量大,拐弯要圆,输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行。 2)-般公共地线布置在边缘部位,便于将印制电路板排在机壳上。

3)印制电路板同一层上不应连接的印制导线不能交叉。印制摄导线的最小宽度主要由导线与绝缘基扳间的粘附强度和流过它们的电流值决定。导线宽度为1.5mm可满足要求。对于集成电路,尤其是数字电路,通常选0.02~ 0.3mm导线宽度。

4)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。

2.3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-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+l.O)mm。

3.印制电路板的装配

3.1 元器件引线成型

为使元件在印制电路板上排列整齐、美观,避免虚焊,将元器件引线成型也是非常重要的一步。一般用尖嘴钳或镊子成型。元器件引线成型有多种,基本成型方法、打弯式成型方法,垂直插装成型方法、集成电路成型方法等。

3.2元器件引线及导线端头焊前处理

为保证焊接质量,元件在焊接前,必须去掉引线上的杂质,并作浸锡处理。带绝缘层的导线按所需长度截断导线,按导线的连接方式决定剥头长度并剥头,多股导线捻头处理并上锡,这样可保证引线介接入电路后装接可导电良好且能承受一定拉力而不致产生断头。

3,3元器件的插装方法

电阻器、电容器、半导体器件等轴向对称元件常用卧式和立时两种方法,采用哪种插装方法与电路板的设计有关,看具体的要求。元件插装到电路板上后,其引线穿过焊盘后应保留一定的长度,一般l-2mm左右,直插式的,引脚穿过焊盘后不弯曲,拆焊方便,半打弯式将引脚弯成45度,具有一定的机械强度,全打弯式,引脚弯成90度左右,具有很高的机械强度,要注意焊盘中引线弯曲的方向。

3.4元器件的焊接

在焊接电路时,将印制电路板按单元电路区分,一般从信号输入端开始,依次焊接,先焊小元件,后焊大元件。焊接电阻时,使电阻器的高低一致,电容要注意“+”,“一”极性不能接错,二极管的阴阳极性不能接错,三极管在焊接时焊接的时间尽可能短,用镊子夹住引线脚,以利散热。集成电路线焊接对角的两只引脚,然后再从左到右自上而下逐个焊接,焊接时,烙铁头一次粘锡量以能焊2-3只引脚为宜,烙铁头先接触印制电路板上的铜箔,待焊锡进入集成电路引脚底部时,烙铁头再接触引脚,接触时不宜超过3S,且要使焊锡均匀包住引脚,焊后要检查是否漏焊、碰焊、虚焊,并清理焊点处焊料。

3.5 焊接质量检验

1)目测检查

从外观上检查焊接质量是否合格,是否漏焊,焊点周围是否残留焊剂,有无连焊、桥焊,焊盘有无裂纹,焊点是否光滑,有无拉尖现象等。

2)手触检查

用手触摸元器件,有无松动、焊接不牢的现象,用镊子夹住元器件引线轻轻拉动,有无松动现象,焊点在摇动时,上面的焊锡是否有脱落现象。

4.结束语

电子产品与我们的生产生活息息相关,我们在进行印制电路板的设计与制作时,上述的设计制作技巧,可使电路原理图的设计进一步规范化,质量检测对产品的性能、可靠性、安全性有更一步的保障。

参考文献:

[1]田夏军.PROTEL 99SE仿真在电路设计中的应用[J].河北工业科技,2004,(6).

[2]赵伟军.Prote199se教程[M].北京:人民邮电出版社,2004.

电路板篇10

摘 要:电子产品集成化,微型化的迅速发展,要求印制电路板(PCB)铜层线路的线宽越来越小,在此情况下,为了保证印制电路板铜层线路的电流导通能力以及承载能力,就需要增加铜层线路的厚度。本文结合专利文献统计,对印制电路板厚铜线路制作方法的发展进行了分析,并从分析结果中得到了有益的结论。

关键词:厚铜;电路板;加成;减成

1.引言

印制电路板不仅可以为电子元器件提供必要的电气连接以及机械支撑,同时也逐渐被赋予了更多的附加功能,在印制电路板制作领域,如何高效且高可靠性的制作厚铜线路层逐渐成为PCB行业的研发热门之一,前景广阔。

2.印制电路板厚铜线路制作方法专利申请整体状况分析

下图是VEN专利数据库中涉及印制电路板厚铜线路制作方法的全球专利申请量年代分布图(图中所示数据仅涉及1990年以后的专利申请数据),从图中可以看出,自1990年起至2006年间,每年的专利申请量维持在一个较为平稳的状态,而从2007年至2015年间,专利申请量开始呈现较大幅度增张,且有逐年递增的趋势,这正是由于近年来电子产业对印制电路板微型化,集成化的内在要求越来越高,有力的推动了该技术的迅速发展。

3.印制电路板厚铜线路制作方法发展介绍

通过对本领域专利申请文献的分析汇总发现,目前主要存在三种印制电路板厚铜线路制作方法,分别为:加成法、半加成法及全加成法,下面将逐项介绍三种方法的基本原理、适用情况及存在的普遍问题。

3.1.减成法,该方法是在表面形成有规定厚度铜箔(该厚度为最终需要的铜层线路厚度)的基板上进行厚铜线路的制作方法,首先在厚铜箔面贴膜并显影形成抗蚀图形,之后通过选择性蚀刻去除的铜层,最后,去除抗蚀图形后得到厚铜线路图形。该方法工艺流程简便,通过已经比较成熟的普通蚀刻工艺即可完成制作。然而,该方法最大缺点在于,在蚀刻过程中,铜层往下蚀刻的同时,也会往侧面蚀刻(侧蚀),如果铜层厚度较厚,新鲜蚀刻液难以进入,水池效应明显,再由于本身蚀刻制程能力的限制,及线宽要求和抗蚀层宽度的限制,要完成对较厚铜层的蚀刻,达到规则的线路形状,势必需要一定的线路间距满足药水的及时交换。随着电路板集成度的提高,蚀刻铜层线宽越来越小,而在侧蚀的作用下,这种直接蚀刻的方法很难满足密集铜层线路制作要求,从而很大程度上限制了减成法在厚铜精细线路制作中的应用。针对上述缺陷,本领域技术人员也积极寻求改善的方案,如采用在铜层一面分次蚀刻的方法或是从铜层正反两面分次蚀刻的方法,然而,这两种分次蚀刻的方法,不仅增加了工艺流程,而且每次蚀刻均会带来对位不准的技术问题,导致蚀刻后线路侧面有齿状突起而出现线路不规则的情形。

3.2.半加成法,该方法是在表面形成有一较薄基底铜层(该基底铜层厚度小于最终需要的铜层线路厚度)的基板上进行厚铜线路的制作方法,首先在基底铜层面上,镀敷抗蚀层,其后进行曝光、显影,形成抗镀图形,之后,对未被抗镀层覆盖部分进行电镀镀铜,剥离抗镀层,蚀刻去除基底铜层形成线路。这种方法一般通过化学镀铜沉积基底铜层,由于化学沉铜得到的铜层很薄,易于蚀刻,相对来说,在一定程度上减小了线路的侧蚀,可以用于制作具有精细线路的印制电路板。然而,在绝缘基材上沉积化学铜,容易出现化学镀铜层与基材附着力不足而发生分层起泡的现象。针对上述缺陷,本领域技术人员采用溅射法代替化学镀铜在基材表面形成铜膜作为基底铜层,但是溅射形成的铜膜表面光滑,无法与抗蚀干膜材料紧密贴合,难以形成图形。技术人员进一步对该方法进行了一些改进,在绝缘基材上层压一层普通铜箔形成覆铜板,之后将铜箔进行减薄处理,形成基底铜层,但是减铜后铜层厚度不易控制且铜的损耗量较大。

3.3.全加成法,即采用含光敏催化剂的绝缘基板,在按线路图形曝光后,通过选择性化学沉铜得到导体图形的工艺。现有的全加成法工艺适合制作精细线路,但其基材有特殊要求,成本高且工艺还不成熟,不能大规模应用于印制电路板制作。

从目前的工艺路线来看,一般日、台背景的线路板厂选择减成法制造工艺,美、港背景的线路板厂选择半加成法制造工艺。

4.结论

随着电子以及电源通讯技术的快速发展,厚铜线路电路板逐渐成为一类具广阔市场前景的特殊PCB板,受到越来越多的线路板制造商的关注,已有的厚铜线路板制作方法,每种方法仍存在其固有的缺陷,随着电子科技的快速发展,如何精简工艺,并能高效且高质量的制作出厚铜精细线路板始终是人们需要追逐的,为了在电子科技领域赶上甚至赶超发达国家的发展水平,中国具有加大投入研发该技术的需求,加强技术改进,并注重自主创新研发,来增强我国的科技实力。

参考文献