PCB设计是硬件工程师必备的技能,要修成优秀的硬件工程师就要先了解与PCB相关的一些基本概念,以在具体的设计过程中把握住核心的要点。 印刷电路板的主要功能就是为了帮助各种形状、封装的元器件能够方便地进行电气连接。因此PCB的设计目标也就有以下几点:
PCB和PCBA是两个概念,也是两道工序。PCB加工是基于工程师提供的Gerber文件将设计变成实际的电路板(没有安装元器件的裸板)的过程,国内非常有名的PCB加工厂有金百泽、兴森快捷等;PCBA是PCB Assembly的缩写,也就是在已经加工好的PCB板上将元器件焊接、安装上去的过程,PCBA的厂商通过贴片机、手工焊接等方式将元器件焊接在PCB板上,像深圳的汉普、金百泽、苏州的易德龙等都是PCBA领域比较专业而且有规模的企业。当然也有不少企业既做PCB生产,又做PCBA的业务,比如金百泽。 参见上面的PCB图片,印刷电路板(PCB)主要的几个概念:
为了将器件有效地放置在电路板上,根据元器件的特性以及需要的信号管脚数量、性质,每种器件都采有不同的封装方式,但主要分为两大类:
上面的页面中讲述了SMD器件在PCB上使用的主要特性 焊盘(PAD)是为了将元器件的管脚固定在PCB上并将信号连接在板上。它有不同的形状和尺寸 - 在用CAD工具构建封装库的时候,要根据该器件的数据手册中的定义来设定。 PCB是分层的,每一层的功能和定义是不同的,从该页中可以看出除了连接信号的层之外,还有一些用于加工、安装以及指示的层。在用CAD工具设计PCB的时候一定要清晰理解这些层的含义和作用,正确地进行layer的设置和使用。 此页直观地显示了6个层的功能。 用于信号跨层的时候连通不同层的,根据连接的信号层的设置,可以分为三种:
过孔的形状和尺寸也不是随便设置的,它取决于连接的信号的特性以及PCB加工厂的工艺要求。 此页说明了丝印的作用及其关键注意事项。 阻焊 - 为了防止不该连接的信号线由于焊接导致短路,特意在PCB上有一个阻焊层进行保护。 除了工程师针对项目自己设计的PCB之外,日常还会用到一些其它的板卡和附件用于测试、评估、前期开发等,这些都是工程师在实验室中常备的物料。 由于设计、加工、调试PCB的周期比较长,成本也比较高,多数情况下在正式设计PCB之前,我们会用一些原型板比如面包板、多孔板、铜箔板对电路进行初步的验证。注意:面包板比较常用,但是其高频性能比较差,只能对低频、低速的电路进行验证,而且面包板只适合穿孔封装的器件。 为方便工程师的设计,器件生产原厂以及他们的设计服务公司(一般称为IDH)、民间的板卡开发公司等都会提供一些功能强大、使用灵活的评估板、开发板以及功能模块。有效利用好这些板卡或模块可以迅速验证自己的方案设计,降低不必要的前期风险,大大加速项目的开发进度。 与非网旗下的爱板网(eeboard)汇集了行业最新、最全的主流厂商的开发板信息,并由资深的硬件工程师基于实际的使用体验撰写相应的评测报告,硬件工程师可以充分利用好这个网站的信息帮助自己的设计工作。 由于篇幅限制,在这里我仅摘录了其中的一部分分享出来,如要阅读更详细的内容,可以访问电子森林(www.)相应的页面http://www./doc/learntodesignpcb4。 如想学习更多关于PCB设计的技能,同PCB设计的工程师进行切磋,可以扫码加入我们的PCB设计交流群,里面高手云集,一定会帮助到您的设计工作。
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