電路(lu)板(ban)是(shi)(shi)電子元器(qi)件的(de)(de)支撐體(ti)。主要由焊盤、過孔、安裝孔、導線、元器(qi)件、接(jie)插件、填充、電氣邊(bian)界等組成,電路(lu)板(ban)使電路(lu)迷你化(hua)(hua)、直觀化(hua)(hua),對于(yu)固(gu)定(ding)電路(lu)的(de)(de)批量生產和優(you)化(hua)(hua)用電器(qi)布局(ju)起重要作用。那么(me)你知道電路(lu)板(ban)的(de)(de)原理(li)是(shi)(shi)什(shen)么(me)嗎?它的(de)(de)制作流(liu)程又是(shi)(shi)怎樣的(de)(de)呢?一起去了解(jie)下吧!
電路板(Printed Circuit Board,簡稱PCB),又(you)稱線(xian)路(lu)(lu)(lu)(lu)板(ban)(ban)、PCB板(ban)(ban)、鋁基板(ban)(ban)、高頻板(ban)(ban)、超薄線(xian)路(lu)(lu)(lu)(lu)板(ban)(ban)、超薄電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)板(ban)(ban)、印刷(shua)(shua)(銅刻(ke)(ke)蝕技術(shu))電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)板(ban)(ban)等,是(shi)(shi)重要的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)部件,是(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)元(yuan)件的(de)(de)支撐體,是(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)元(yuan)器件線(xian)路(lu)(lu)(lu)(lu)連(lian)接的(de)(de)提(ti)供者。傳統(tong)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)板(ban)(ban),采用印刷(shua)(shua)蝕刻(ke)(ke)阻劑的(de)(de)工法,做(zuo)出(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)的(de)(de)線(xian)路(lu)(lu)(lu)(lu)及圖面,因此(ci)被稱為印刷(shua)(shua)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)板(ban)(ban)或印刷(shua)(shua)線(xian)路(lu)(lu)(lu)(lu)板(ban)(ban)。由于電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)產品(pin)不(bu)斷微小化跟精細化,目(mu)前大多(duo)數的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)板(ban)(ban)都是(shi)(shi)采用貼附(fu)蝕刻(ke)(ke)阻劑(壓膜或涂布),經過(guo)曝光顯影(ying)后,再以(yi)蝕刻(ke)(ke)做(zuo)出(chu)電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)板(ban)(ban)。
電路板主要由焊盤、過孔(kong)(kong)、安裝孔(kong)(kong)、導線、元器件(jian)、接(jie)插件(jian)、填充、電氣邊界(jie)等組成。常見的(de)板(ban)層(ceng)結構包括單(dan)層(ceng)板(ban)(Single Layer PCB)、雙層(ceng)板(ban)(Double Layer PCB)和多層(ceng)板(ban)(Multi Layer PCB)三種。各組成部分(fen)的(de)主(zhu)要(yao)功能(neng)如下:
① 焊盤:用于焊接元器件(jian)引(yin)腳的金屬孔(kong)。
② 過孔:有金屬過孔和非金屬過(guo)孔,其中金屬過(guo)孔用(yong)于連接各層(ceng)之(zhi)間元器件引(yin)腳。
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(wang)絡銅膜。
⑤ 接插件:用于電路板之間連接的元器件。
⑥ 填充:用于地線網絡的敷銅,可以有效的(de)減小(xiao)阻抗。
⑦ 電氣邊界:用于確定電路板的(de)尺寸,所有電路板上的(de)元器件都不能超(chao)過該(gai)邊界(jie)。
⑧ 工作原理:利用板基絕緣材料(liao)隔離開表(biao)面銅箔導電層,使(shi)得(de)電流沿(yan)著預先設計好的路線在各種(zhong)元器(qi)件(jian)中流動完成諸如做功、放大(da)、衰減、調制、解調、編碼等(deng)功能。
盡管電路板的制作和加工(gong)的(de)方法(fa)有很多種,但傳統的(de)快(kuai)速制(zhi)板(ban)方法(fa)主(zhu)要可分為物(wu)理方法(fa)和化學方法(fa)兩大類:
① 物理方法:
通過利用各種刀具和電(dian)動(dong)工具,手工把線路(lu)板上不(bu)需(xu)要(yao)的銅(tong)刻去。這(zhe)種方法比較費力,而且精度低,只有相對較簡單的線路(lu)才可以采用。
特點:費工費時、精度不易控制且存(cun)在不可(ke)恢(hui)復性,對操(cao)作要求(qiu)很(hen)高,目(mu)前已經鮮有人采用。
② 化學方法:
通過在空白覆銅板上覆蓋(gai)保護層(ceng),在(zai)腐蝕性溶(rong)液里(li)把不必要的銅蝕去(qu),是當前(qian)大部份開(kai)發者使用的方法。覆蓋(gai)保護層(ceng)的方法多種多樣,主要有最(zui)傳(chuan)統的手工描漆方法、粘貼定制的不干膠方(fang)法、膠片感光方(fang)法以及近年(nian)才(cai)發展(zhan)起來的熱轉印打印PCB板(ban)方(fang)法。
特點:工藝相對復(fu)雜(za),但精度(du)可控,是目前使用(yong)最廣泛的(de)快速(su)制板方法,但仍存(cun)在(zai)諸多問題。
③ 手工描漆:
將油漆用毛筆(bi)或硬(ying)筆(bi)在空白覆銅板上手工(gong)描繪出(chu)線路的(de)形狀,吹(chui)干后即(ji)可(ke)放進(jin)溶液里面直接腐蝕。
④ 粘貼不干膠:
市面上有各種不干膠(jiao)(jiao)被(bei)制成(cheng)條狀和圓片狀,在空(kong)白線(xian)路板上根據需要(yao)組合不同的不干膠(jiao)(jiao),粘緊后即可腐蝕。
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。
⑥ 熱轉印:
通過熱轉印打印機把線(xian)路直(zhi)接打(da)印(yin)在空白線(xian)路板上,然后(hou)放進腐蝕液里(li)腐蝕。
綜上所述:傳統的物理制板方法費工(gong)又費時且精度(du)低(di),化學(xue)快速(su)制板方法盡管精度(du)可控,但工(gong)藝(yi)復(fu)雜且不利(li)環(huan)保。而不論是(shi)物理方法還是(shi)化學(xue)方法,兩者(zhe)都對操(cao)作(zuo)技(ji)巧要(yao)求(qiu)較高,因此,都不能稱得上(shang)是(shi)可以(yi)幫助工(gong)程師實現"快速(su)"制板的好方法。
在最基本的PCB上,零件集(ji)中在(zai)(zai)其中一面,導(dao)(dao)線則集(ji)中在(zai)(zai)另一面上。因為導(dao)(dao)線只出現在(zai)(zai)其中一面,所以這種PCB叫(jiao)作(zuo)單面板。多(duo)層板,多(duo)層有導(dao)(dao)線,必(bi)須要在(zai)(zai)兩層間有適當的電路連接才行,這(zhe)種電路間的(de)(de)橋(qiao)梁叫做導孔(via)。電路板的(de)(de)基本設計過程可分為以下四個(ge)步(bu)驟(zou):
(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:網絡報(bao)表就是顯示電路(lu)原(yuan)理與中各個(ge)元器件的鏈接(jie)關系的報(bao)表,它是連接(jie)電路(lu)原(yuan)理圖設(she)計與電路(lu)板設(she)計的橋(qiao)梁(liang)與紐帶,通過電路(lu)原(yuan)理圖的網絡報(bao)表,可以迅速地找到元器件之(zhi)間的聯系,從而為后面的PCB設(she)計提供方便(bian)。
(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(cheng)這一部分的(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。
線路板按層數來分的話分為單(dan)面板(ban),雙面板(ban),和多層線路(lu)板(ban)三個大(da)的分類。
1.單面板,在最基本的(de)PCB上,零件集(ji)中(zhong)在(zai)(zai)其(qi)(qi)中(zhong)一面(mian),導(dao)線則集(ji)中(zhong)在(zai)(zai)另一面(mian)上。因為(wei)導(dao)線只出現在(zai)(zai)其(qi)(qi)中(zhong)一面(mian),所以就(jiu)稱這種PCB叫(jiao)作單(dan)面(mian)線路板(ban)。單(dan)面(mian)板(ban)通常制作簡單(dan),造價(jia)低,但是缺點是無法應用于(yu)太復雜的(de)產(chan)品上。
2.雙面板是單面板的(de)延(yan)伸(shen),當單層(ceng)布線(xian)不(bu)能滿足(zu)電子(zi)產品的(de)需要時,就要使(shi)用(yong)雙面(mian)(mian)板了。雙面(mian)(mian)都有覆銅有走(zou)線(xian),并且(qie)可以通過過孔來導通兩(liang)層(ceng)之間的(de)線(xian)路,使(shi)之形(xing)成所需要的(de)網絡(luo)連接(jie)。
3.多層板是指具有三層以上的導電(dian)圖形(xing)層與其(qi)間的絕緣材料以相隔層壓而成,且其(qi)間導電(dian)圖形(xing)按要求互(hu)連的印制板。多(duo)層線路板是(shi)電(dian)子信息技術向(xiang)高速度、多(duo)功(gong)能、大容量、小體積(ji)、薄型(xing)化(hua)、輕量化(hua)方向(xiang)發展的產物。
線路板按特性來(lai)分的(de)話分為(wei)軟板(FPC),硬(ying)板(PCB),軟硬(ying)結(jie)合板(FPCB)。
1. 針床測試法
這種方法由帶有彈簧的探針(zhen)(zhen)連接到(dao)電路板上的每(mei)(mei)一個(ge)(ge)檢測(ce)(ce)(ce)點。彈簧使每(mei)(mei)個(ge)(ge)探針(zhen)(zhen)具有100?-?200g?的壓力,以保(bao)證(zheng)每(mei)(mei)個(ge)(ge)檢測(ce)(ce)(ce)點接觸良好(hao),這樣的探針(zhen)(zhen)排列在一起被稱為"針(zhen)(zhen)床"。在檢測(ce)(ce)(ce)軟件的控制下,可以對檢測(ce)(ce)(ce)點和檢測(ce)(ce)(ce)信(xin)(xin)號進行編程(cheng),檢測(ce)(ce)(ce)者(zhe)可以獲(huo)知(zhi)所有測(ce)(ce)(ce)試點的信(xin)(xin)息。
2. 電路板的觀測
電路板體積小,結(jie)構復雜,因此對電路(lu)(lu)板的(de)觀(guan)察也(ye)必須用(yong)到(dao)專業的(de)觀(guan)測儀器。一般我(wo)們(men)采(cai)用(yong)便(bian)攜式視(shi)頻顯(xian)(xian)微鏡來觀(guan)察電路(lu)(lu)板的(de)結(jie)構,通過視(shi)頻顯(xian)(xian)微攝像頭,可以清晰從(cong)顯(xian)(xian)微鏡看(kan)到(dao)非(fei)常直觀(guan)的(de)電路(lu)(lu)板的(de)顯(xian)(xian)微結(jie)構。通過這(zhe)種方(fang)式,我(wo)們(men)就(jiu)比較容易進行(xing)電路(lu)(lu)板的(de)設計和檢(jian)測。
3. 雙探針飛針測試法
飛針測試儀不依賴于安裝在(zai)夾(jia)具(ju)或(huo)支架上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)插(cha)腳圖(tu)案。基(ji)于這(zhe)種系(xi)統,兩個或(huo)更多的(de)(de)(de)(de)探針(zhen)安裝在(zai)x-y平(ping)面上(shang)(shang)(shang)可自由(you)移(yi)動(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)微小磁頭上(shang)(shang)(shang),測(ce)試(shi)點由(you)CADI?Gerber數據直(zhi)接(jie)控制。雙探針(zhen)能在(zai)彼此相距4mil的(de)(de)(de)(de)范圍(wei)內移(yi)動(dong)(dong)。探針(zhen)能夠獨立地移(yi)動(dong)(dong),并且沒有(you)真正的(de)(de)(de)(de)限定它們彼此靠近的(de)(de)(de)(de)程度。帶(dai)有(you)兩個可來回移(yi)動(dong)(dong)的(de)(de)(de)(de)臂狀物的(de)(de)(de)(de)測(ce)試(shi)儀(yi)是以電容的(de)(de)(de)(de)測(ce)量(liang)為基(ji)礎的(de)(de)(de)(de)。將(jiang)電路板緊壓著放(fang)在(zai)一(yi)塊金屬板上(shang)(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)絕(jue)緣層上(shang)(shang)(shang),作為電容器(qi)的(de)(de)(de)(de)另一(yi)個金屬板。假如在(zai)線路之間有(you)一(yi)條短(duan)路,電容將(jiang)比在(zai)一(yi)個確定的(de)(de)(de)(de)點上(shang)(shang)(shang)大。
1、觀察法
當我們拿到一塊待維修的(de)(de)電(dian)路(lu)板時, 首先(xian)對(dui)它的(de)(de)外觀(guan)進行仔細(xi)的(de)(de)觀(guan)察(cha)。如果電(dian)路(lu)板被燒過, 那么在(zai)(zai)給(gei)電(dian)路(lu)板通(tong)電(dian)前, 一定要仔細(xi)檢(jian)查電(dian)源(yuan)電(dian)路(lu)是否正(zheng)常, 在(zai)(zai)確保不會引起(qi)二(er)次損傷后再通(tong)電(dian)。觀(guan)察(cha)法是屬于靜態檢(jian)查法的(de)(de)一種(zhong),在(zai)(zai)運用觀(guan)察(cha)法時,一般遵循以下(xia)幾個(ge)步驟。
第一步:觀察電路板有(you)沒(mei)有(you)被人為損壞;
第二(er)步:觀察電路板上的元器件有沒有被燒壞的;
第三步:觀察電路(lu)板上的集成電路(lu);
第四步:觀察電路板上的走線有(you)沒(mei)有(you)起皮、燒糊斷路的情況。沉銅(tong)孔有(you)沒(mei)有(you)脫離焊盤(pan)的;
第五步:觀察電路板上的保險(xian)(xian)(包括保險(xian)(xian)管(guan)和熱(re)敏電阻),看保險(xian)(xian)絲(si)是(shi)否被熔斷。有時由于保險(xian)(xian)絲(si)太(tai)細,看不清楚,可以借助輔(fu)助工(gong)具(ju)-萬用(yong)表來判斷保險(xian)(xian)管(guan)是(shi)否損(sun)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,對電路板上的一些(xie)主(zhu)要元器件、關(guan)鍵點進(jin)行有(you)序的測(ce)量,發現問題,解決問題。
在測量之前, 首先要判斷電路是以模擬信(xin)號為主, 還(huan)是以數字信(xin)號為主。下面只著(zhu)重闡述數字電(dian)路的(de)靜態測量(liang)法,維修主要遵循以下幾個步驟來進行。
第一步:使用萬用表(biao)檢查(cha)電源與地(di)之間是否短(duan)路;
第二(er)步:使用萬用表測(ce)量二(er)極管,觀察其(qi)工作是否(fou)正常;
第三步:使用萬用表電阻檔測量電容(rong),看是否有(you)(you)短路(lu)、斷路(lu)的情況,如果有(you)(you),則(ze)說明這部分電路(lu)有(you)(you)問題,下一步就(jiu)需要確定是元件本身有(you)(you)問題, 還是跟(gen)它相連(lian)的電路(lu)有(you)(you)問題;
第四步:同樣使用萬用表對電(dian)路(lu)板(ban)上的(de)集成電(dian)路(lu)、三極(ji)管、電(dian)阻等進行測(ce)量,看其是否符(fu)合本身的(de)邏輯性(xing)能……詳細(xi)>>
Tips:通過觀(guan)察法和靜態測量法的(de)檢查之后, 電路板維修中出現的(de)大部分問題可以被(bei)解決(jue), 值得注意的(de)一(yi)點是一(yi)定要確(que)保電源的(de)正常, 避免在(zai)下一(yi)步進行(xing)后造成對電路板的(de)二(er)次損(sun)傷。
3、在線測量法
在線測量法一般應用在批量生產電(dian)(dian)路板的(de)(de)廠家,生(sheng)產廠商(shang)為(wei)了維修方便(bian),一(yi)(yi)般會搭建一(yi)(yi)個(ge)(ge)(ge)比較通用的(de)(de)調試維修平(ping)臺, 它可以方便(bian)的(de)(de)提供電(dian)(dian)路板所需的(de)(de)電(dian)(dian)源以及一(yi)(yi)些必(bi)要的(de)(de)初始信號(hao)。在(zai)(zai)(zai)線(xian)測(ce)量法(fa)主要解(jie)決兩個(ge)(ge)(ge)方面的(de)(de)問(wen)(wen)題(ti)。一(yi)(yi)是將上兩個(ge)(ge)(ge)步(bu)驟中(zhong)發現的(de)(de)問(wen)(wen)題(ti)細分(fen), 最(zui)終鎖定到(dao)出(chu)(chu)現問(wen)(wen)題(ti)的(de)(de)元器件。二是通過上面兩步(bu)的(de)(de)檢查(cha),問(wen)(wen)題(ti)并沒有得到(dao)解(jie)決的(de)(de),需要通過在(zai)(zai)(zai)線(xian)測(ce)量找出(chu)(chu)故障原因。在(zai)(zai)(zai)線(xian)測(ce)量法(fa)主要用于兩塊好壞電(dian)(dian)路板的(de)(de)對比,通過對比,發現問(wen)(wen)題(ti),解(jie)決問(wen)(wen)題(ti)。