PCB 知识

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按基材类型分类:
1.刚性印刷版:单面板 双面板 多层板
2.柔性印刷版:单面板 双面板 多层板
3.刚柔结合印刷板

通孔插装技术(THT)阶段PCB
1.金属化孔的作用:
(1)电气互连———信息传输
(2)支撑元器件——引脚尺寸限制通孔尺寸的缩小
a.引脚的刚性
b.自动化插装的要求
2.提高密度的途径
(1)减小器件孔的尺寸,但受到元件引脚的刚性及插装精度的限制,孔径≥0.8mm。
(2)缩小线宽/间距:0.3mm-0.2mm-0.15mm-0.1mm
(3)增加层数:单面-双面-4层-6层-8层-10层-12层-64层

表面安装技术(SMT)阶段PCB
1.导通孔的作用:仅起到电气互连的作用,孔径可以尽可能的小,堵上孔也可以。
2.提高密度的主要途径
①.过孔尺寸急剧减小:0.8mm-0.5mm-0.4mm-0.3mm-0.25mm
②.过孔的结构发生木质变化:
a.埋盲孔结构 优点:提高布线密度1/3以上、减小PCB尺寸或减少层数、提高可靠性、改善了特性阻抗控制,减小了串扰、噪声或失真(因线短,孔小)
b.盘内孔(hole in pad)消除了中继孔及连接。
③薄型化:双面板:1.6mm-1.0mm-0.8mm-0.5mm
④PCB平整度:
a.概念:PCB扳基板翘曲度和PCB版面上连接盘表面的共面性。
b.PCB翘曲度是由于热、机械引起残留应力的综合结果
c.连接盘的表面图层:HASL、化学镀NI/AU、电镀NI/AU...

少用过孔

一旦选用了过孔,务必处理好它与周边各实体的间隙,特别是容易被忽视的中间各层与过孔不相连的线与过孔的间隙,如果是自动布线,可在“过孔数量最小化” ( Via Minimiz8tion)子菜单里选择“on”项来自动解决。(2)需要的载流量越大,所需的过孔尺寸越大,如电源层和地层与其它层联接所用的过孔就要大一些。
丝印层

Overlay
为方便电路的安装和维修等,在印刷板的上下两表面印刷上所需要的标志图案和文字代号等,例如元件标号和标称值、元件外廓形状和厂家标志、生产日期等等。不少初学者设计丝印层的有关内容时,只注意文字符号放置得整齐美观,忽略了实际制出的PCB效果。他们设计的印板上,字符不是被元件挡住就是侵入了助焊区域被抹赊,还有的把元件标号打在相邻元件上,如此种种的设计都将会给装配和维修带来很大不便。正确的丝印层字符布置原则是:”不出歧义,见缝插针,美观大方”。
SMD封装

特殊性
Protel封装库内有大量SMD封装,即表面焊装器件。这类器件除体积小巧之外的最大特点是单面分布元引脚孔。因此,选用这类器件要定义好器件所在面,以免“丢失引脚(Missing Plns)”。另外,这类元件的有关文字标注只能随元件所在面放置。
少用过孔

一旦选用了过孔,务必处理好

它与周边各实体的间隙,特别是容易被忽视的中间各层与过孔不相连的线与过孔的间隙,如果是自动布线,可在“过孔数量最小化” ( Via Minimiz8tion)子菜单里选择“on”项来自动解决。(2)需要的载流量越大,所需的过孔尺寸越大,如电源层和地层与其它层联接所用的过孔就要大一些。
丝印层

Overlay
为方便电路的安装和维修等,在印刷板的上下两表面印刷上所需要的标志图案和文字代号等,例如元件标号和标称值、元件外廓形状和厂家标志、生产日期等等。不少初学者设计丝印层的有关内容时,只注意文字符号放置得整齐美观,忽略了实际制出的PCB效果。他们设计的印板上,字符不是被元件挡住就是侵入了助焊区域被抹赊,还有的把元件标号打在相邻元件上,如此种种的设计都将会给装配和维修带来很大不便。正确的丝印层字符布置原则是:”不出歧义,见缝插针,美观大方”。
SMD封装

特殊性
Protel封装库内有大量SMD封装,即表面焊装器件。这类器件除体积小巧之外的最大特点是单面分布元引脚孔。因此,选用这类器件要定义好器件所在面,以免“丢失引脚(Missing Plns)”。另外,这类元件的有关文字标注只能随元件所在面放置。
填充区

网格状填充区(External Plane )和填充区(Fill)
正如两者的名字那样,网络状填充区是把大面积的铜箔处理成网状的,填充区仅是完整保留铜箔。初学者设计过程中在计算机上往往看不到二者的区别,实质上,只要你把图面放大后就一目了然了。正是由于平常不容易看出二者的区别,所以使用时更不注意对二者的区分,要强调的是,前者在电路特性上有较强的抑制高频干扰的作用,适用于需做大面积填充的地方,特别是把某些区域当做屏蔽区、分割区或大电流的电源线时尤为合适。后者多用于一般的线端部或转折区等需要小面积填充的地方。
焊盘

Pad
焊盘是PCB设计中最常接触也是最重要的概念,但初学者却容易忽视它的选择和修正,在设计中千篇一律地使用圆形焊盘。选择元件的焊盘类型要综合考虑该元件的形状、大小、布置形式、振动和受热情况、受力方向等因素。Protel在封装库中给出了一系列不同大小和形状的焊盘,如圆、方、八角、圆方和定位用焊盘等,但有时这还不够用,需要自己编辑。例如,对发热且受力较大、电流较大的焊盘,可自行设计成“泪滴状”,在大家熟悉的彩电PCB的行输出变压器引脚焊盘的设计中,不少厂家正是采用的这种形式。一般而言,自行编辑焊盘时除了以上所讲的以外,还要考虑以下原则:
(1)形状上长短不一致时要考虑连线宽度与焊盘特定边

长的大小差异不能过大;
(2)需要在元件引角之间走线时选用长短不对称的焊盘往往事半功倍;
(3)各元件焊盘孔的大小要按元件引脚粗细分别编辑确定,原则是孔的尺寸比引脚直径大0.2- 0.4毫米。
PCB放置焊盘:
1 .放置焊盘的方法
可以执行主菜单中命令 Place/Pad ,也可以用组件放置工具栏中的 Place Pad 按钮。
进入放置焊盘( Pad )状态后,鼠标将变成十字形状,将鼠标移动到合适的位置上单击就完成了焊盘的放置。
2 .焊盘的属性设置
焊盘的属性设置有以下两种方法:
● 在用鼠标放置焊盘时,鼠标将变成十字形状,按 Tab 键,将弹出 Pad (焊盘属性)设置对话框.
7-24 焊盘属性设置对话框
● 对已经在 PCB 板上放置好的焊盘,直接双击,也可以弹出焊盘属性设置对话框。在焊盘属性设置对话在框中有如下几项设置:
● Hole Size :用于设置焊盘的内直径大小。
● Rotation :用一设置焊盘放置的旋转角度。
● Location :用于设置焊盘圆心的 x 和 y 坐标的位置。
● Designator 文本框:用于设置焊盘的序号。
● Layer 下拉列表:从该下拉列表中可以选择焊盘放置的布线层。
● Net 下拉列表:该下拉列表用于设置焊盘的网络。
● Electrical Type 下拉列表:用于选择焊盘的电气特性。该下拉列表共有 3 种选择方式: Load (节点)、 Source (源点)和 Terminator (终点)。
● Testpoint 复选项:用于设置焊盘是否作为测试点,可以做测试点的只有位于顶层的和底层的焊盘。
● Locked 复选项:选中该复选项,表示焊盘放置后位置将固定不动。
● Size and Shape 选项区域:用于设置焊盘的大小和形状
● X-Size 和 Y-Size :分别设置焊盘的 x 和 y 的尺寸大小。
● Shape 下拉列表:用于设置焊盘的形状,有 Round (圆形)、 Octagonal (八角形)和 Rectangle
(长方形)。
● Paste Mask Expansions 选项区域:用于设置助焊层属性。
● Solder Mask Expansions 选项区域:用于设置阻焊层属性。[1] abc
各类膜

Mask
这些膜不仅是PcB制作工艺过程中必不可少的,而且更是元件焊装的必要条件。按“膜”所处的位置及其作用,“膜”可分为元件面(或焊接面)助焊膜(TOp or Bottom 和元件面(或焊接面)阻焊膜(TOp or BottomPaste Mask)两类。顾名思义,助焊膜是涂于焊盘上,提高可焊性能的一层膜,也就是在绿色板子上比焊盘略大的各浅色圆斑。阻焊膜的情况正好相反,为了使制成的板子适应波峰焊等焊接形式,要求板子上非焊盘处的铜箔不能粘锡,因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料,用于阻止这些部位上锡。可见,这两种膜是一种互补关系。由此讨论,就不难确定菜

单中
类似“solder Mask En1argement”等项目的设置了。
飞线

有两重含义
自动布线时供观察用的类似橡皮筋的网络连线,在通过网络表调入元件并做了初步布局后,用“Show 命令就可以看到该布局下的网络连线的交叉状况,不断调整元件的位置使这种交叉最少,以获得最大的自动布线的布通率。这一步很重要,可以说是磨刀不误砍柴功,多花些时间,值!另外,自动布线结束,还有哪些网络尚未布通,也可通过该功能来查找。找出未布通网络之后,可用手工补偿,实在补偿不了就要用到“飞线”的第二层含义,就是在将来的印板上用导线连通这些网络。要交待的是,如果该电路板是大批量自动线生产,可将这种飞线视为0欧阻值、具有统一焊盘间距的电阻元件来进行设计.
印刷电路板(Printed circuit board,PCB)几乎会出现在每一种电子设备当中。如果在某样设备中有电子零件,那么它们也都是镶在大小各异的PCB上。除了固定各种小零件外,PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。随着电子设备越来越复杂,需要的零件越来越多,PCB上头的线路与零件也越来越密集了。标准的PCB长得就像这样。裸板(上头没有零件)也常被称为「印刷线路板Printed Wiring Board(PWB)」。
板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔,原本铜箔是覆盖在整个板子上的,而在制造过程中部分被蚀刻处理掉,留下来的部分就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线(conductor pattern)或称布线,并用来提供PCB上零件的电路连接。
为了将零件固定在PCB上面,我们将它们的接脚直接焊在布线上。在最基本的PCB(单面板)上,零件都集中在其中一面,导线则都集中在另一面。这么一来我们就需要在板子上打洞,这样接脚才能穿过板子到另一面,所以零件的接脚是焊在另一面上的。因为如此,PCB的正反面分别被称为零件面(Component Side)与焊接面(Solder Side)。
如果PCB上头有某些零件,需要在制作完成后也可以拿掉或装回去,那么该零件安装时会用到插座(Socket)。由于插座是直接焊在板子上的,零件可以任意的拆装。下面看到的是ZIF(Zero Insertion Force,零拨插力式)插座,它可以让零件(这里指的是CPU)可以轻松插进插座,也可以拆下来。插座旁的固定杆,可以在您插进零件后将其固定。
如果要将两块PCB相互连结,一般我们都会用到俗称「金手指」的边接头(edge connector)。金手指上包含了许多裸露的铜垫,这些铜垫事实上也是PCB布线的一部分。通常连接时,我们将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB

上合适的插槽上(一般叫做扩充槽Slot)。在计算机中,像是显示卡,声卡或是其它类似的界面卡,都是借着金手指来与主机板连接的。
PCB上的绿色或是棕色,是阻焊漆(solder mask)的颜色。这层是绝缘的防护层,可以保护铜线,也可以防止零件被焊到不正确的地方。在阻焊层上另外会印刷上一层丝网印刷面(silk screen)。通常在这上面会印上文字与符号(大多是白色的),以标示出各零件在板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面(legend)。
PCB打样

PCB的中文名称为印制电路板又称印刷电路板、印刷线路板是重要的电子部件是电子元器件的支撑体?是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的故被称为“印刷”电路板。
PCB打样就是指印制电路板在批量生产前的试产主要应用为电子工程师在设计好电路?并完成PCB Layout之后向工厂进行小批量试产的过程即为PCB打样。而PCB打样的生产数量一般没有具体界线一般是工程师在产品设计未完成确认和完成测试之前都称之为PCB打样。

填充区

网格状填充区(External Plane )和填充区(Fill)
正如两者的名字那样,网络状填充区是把大面积的铜箔处理成网状的,填充区仅是完整保留铜箔。初学者设计过程中在计算机上往往看不到二者的区别,实质上,只要你把图面放大后就一目了然了。正是由于平常不容易看出二者的区别,所以使用时更不注意对二者的区分,要强调的是,前者在电路特性上有较强的抑制高频干扰的作用,适用于需做大面积填充的地方,特别是把某些区域当做屏蔽区、分割区或大电流的电源线时尤为合适。后者多用于一般的线端部或转折区等需要小面积填充的地方。
焊盘

Pad
焊盘是PCB设计中最常接触也是最重要的概念,但初学者却容易忽视它的选择和修正,在设计中千篇一律地使用圆形焊盘。选择元件的焊盘类型要综合考虑该元件的形状、大小、布置形式、振动和受热情况、受力方向等因素。Protel在封装库中给出了一系列不同大小和形状的焊盘,如圆、方、八角、圆方和定位用焊盘等,但有时这还不够用,需要自己编辑。例如,对发热且受力较大、电流较大的焊盘,可自行设计成“泪滴状”,在大家熟悉的彩电PCB的行输出变压器引脚焊盘的设计中,不少厂家正是采用的这种形式。一般而言,自行编辑焊盘时除了以上所讲的以外,还要考虑以下原则:
(1)形状上长短不一致时要考虑连线宽度与焊盘特定边长的大小差异不能过大;
(2)需要在元件引角之间走线时选用长短不对称的焊盘往往事半功倍;
(3)各元件焊盘孔的大小要按元件引脚粗细分别编

辑确定,原则是孔的尺寸比引脚直径大0.2- 0.4毫米。
PCB放置焊盘:
1 .放置焊盘的方法
可以执行主菜单中命令 Place/Pad ,也可以用组件放置工具栏中的 Place Pad 按钮。
进入放置焊盘( Pad )状态后,鼠标将变成十字形状,将鼠标移动到合适的位置上单击就完成了焊盘的放置。
2 .焊盘的属性设置
焊盘的属性设置有以下两种方法:
● 在用鼠标放置焊盘时,鼠标将变成十字形状,按 Tab 键,将弹出 Pad (焊盘属性)设置对话框.
7-24 焊盘属性设置对话框
● 对已经在 PCB 板上放置好的焊盘,直接双击,也可以弹出焊盘属性设置对话框。在焊盘属性设置对话在框中有如下几项设置:
● Hole Size :用于设置焊盘的内直径大小。
● Rotation :用一设置焊盘放置的旋转角度。
● Location :用于设置焊盘圆心的 x 和 y 坐标的位置。
● Designator 文本框:用于设置焊盘的序号。
● Layer 下拉列表:从该下拉列表中可以选择焊盘放置的布线层。
● Net 下拉列表:该下拉列表用于设置焊盘的网络。
● Electrical Type 下拉列表:用于选择焊盘的电气特性。该下拉列表共有 3 种选择方式: Load (节点)、 Source (源点)和 Terminator (终点)。
● Testpoint 复选项:用于设置焊盘是否作为测试点,可以做测试点的只有位于顶层的和底层的焊盘。
● Locked 复选项:选中该复选项,表示焊盘放置后位置将固定不动。
● Size and Shape 选项区域:用于设置焊盘的大小和形状
● X-Size 和 Y-Size :分别设置焊盘的 x 和 y 的尺寸大小。
● Shape 下拉列表:用于设置焊盘的形状,有 Round (圆形)、 Octagonal (八角形)和 Rectangle
(长方形)。
● Paste Mask Expansions 选项区域:用于设置助焊层属性。
● Solder Mask Expansions 选项区域:用于设置阻焊层属性。[1] abc
各类膜

Mask
这些膜不仅是PcB制作工艺过程中必不可少的,而且更是元件焊装的必要条件。按“膜”所处的位置及其作用,“膜”可分为元件面(或焊接面)助焊膜(TOp or Bottom 和元件面(或焊接面)阻焊膜(TOp or BottomPaste Mask)两类。顾名思义,助焊膜是涂于焊盘上,提高可焊性能的一层膜,也就是在绿色板子上比焊盘略大的各浅色圆斑。阻焊膜的情况正好相反,为了使制成的板子适应波峰焊等焊接形式,要求板子上非焊盘处的铜箔不能粘锡,因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料,用于阻止这些部位上锡。可见,这两种膜是一种互补关系。由此讨论,就不难确定菜单中
类似“solder Mask En1argement”等项目的设置了。
飞线

有两重含义
自动布线时供观察用的类似橡皮筋的网络连线,在通过网络表调入元件并做了

初步布局后,用“Show 命令就可以看到该布局下的网络连线的交叉状况,不断调整元件的位置使这种交叉最少,以获得最大的自动布线的布通率。这一步很重要,可以说是磨刀不误砍柴功,多花些时间,值!另外,自动布线结束,还有哪些网络尚未布通,也可通过该功能来查找。找出未布通网络之后,可用手工补偿,实在补偿不了就要用到“飞线”的第二层含义,就是在将来的印板上用导线连通这些网络。要交待的是,如果该电路板是大批量自动线生产,可将这种飞线视为0欧阻值、具有统一焊盘间距的电阻元件来进行设计.
印刷电路板(Printed circuit board,PCB)几乎会出现在每一种电子设备当中。如果在某样设备中有电子零件,那么它们也都是镶在大小各异的PCB上。除了固定各种小零件外,PCB的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。随着电子设备越来越复杂,需要的零件越来越多,PCB上头的线路与零件也越来越密集了。标准的PCB长得就像这样。裸板(上头没有零件)也常被称为「印刷线路板Printed Wiring Board(PWB)」。
板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔,原本铜箔是覆盖在整个板子上的,而在制造过程中部分被蚀刻处理掉,留下来的部分就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线(conductor pattern)或称布线,并用来提供PCB上零件的电路连接。
为了将零件固定在PCB上面,我们将它们的接脚直接焊在布线上。在最基本的PCB(单面板)上,零件都集中在其中一面,导线则都集中在另一面。这么一来我们就需要在板子上打洞,这样接脚才能穿过板子到另一面,所以零件的接脚是焊在另一面上的。因为如此,PCB的正反面分别被称为零件面(Component Side)与焊接面(Solder Side)。
如果PCB上头有某些零件,需要在制作完成后也可以拿掉或装回去,那么该零件安装时会用到插座(Socket)。由于插座是直接焊在板子上的,零件可以任意的拆装。下面看到的是ZIF(Zero Insertion Force,零拨插力式)插座,它可以让零件(这里指的是CPU)可以轻松插进插座,也可以拆下来。插座旁的固定杆,可以在您插进零件后将其固定。
如果要将两块PCB相互连结,一般我们都会用到俗称「金手指」的边接头(edge connector)。金手指上包含了许多裸露的铜垫,这些铜垫事实上也是PCB布线的一部分。通常连接时,我们将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB上合适的插槽上(一般叫做扩充槽Slot)。在计算机中,像是显示卡,声卡或是其它类似的界面卡,都是借着金手指来与主机板连接的。
PCB上的绿色或

是棕色,是阻焊漆(solder mask)的颜色。这层是绝缘的防护层,可以保护铜线,也可以防止零件被焊到不正确的地方。在阻焊层上另外会印刷上一层丝网印刷面(silk screen)。通常在这上面会印上文字与符号(大多是白色的),以标示出各零件在板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面(legend)。
PCB打样

PCB的中文名称为印制电路板又称印刷电路板、印刷线路板是重要的电子部件是电子元器件的支撑体?是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的故被称为“印刷”电路板。
PCB打样就是指印制电路板在批量生产前的试产主要应用为电子工程师在设计好电路?并完成PCB Layout之后向工厂进行小批量试产的过程即为PCB打样。而PCB打样的生产数量一般没有具体界线一般是工程师在产品设计未完成确认和完成测试之前都称之为PCB打样。

正确地选择触点材料,可以提高继电IRF520NPBF器工作的可靠性和寿命。不同的继电器由于触点回路负载性质和断开容量不同,触点受到的磨损种类和磨损程度也不同;在设计选用触点和簧片材料时,必须考虑到这些因素。选择的触点和簧片材料应满足下列基本要求:
①具有良好的导电性、导热性。
②触点及镀层材料应能耐电弧或电火花磨损和机械磨损,具有一定的硬度和抗粘接性能。
③簧片材料应具有良好的弹性。
2)触点接触形式及形状尺寸设计的要求:
 ①对于微型、超小型等负载较小的继电器,触点宜采用点接触形式,pcb抄板以增大接触部位的压强,破坏触点表面的污染物。对于大负载继电器,触点宜采用面接触形式,以增大散热面积,减缓触点电磨损。
 ②触点组合形式上,应尽可能避免组装形式,减少组装带来的不可靠因素,以可靠的熔焊代替铆接。
 ③采用不同材料的触点进行配对,以提高触点的抗电弧、抗磨损能力。
 ④簧片设计质量要小,尺寸不宜过长,如采用高弹性模数的材料,电路板克隆降低材料的比重或提高簧片刚度等方法,以使其谐振频率高于给定环境频率指标,从而保证冲击、振动的环境适应性。
 ⑤在通过额定电流时,簧片的电流密度不允许超过规定值,以保证簧片的温升不超过允许值,从而保证接触的可靠性。
3)触点压力和跟踪的设计要求:
 ①保证触点间电接触可靠,触点接触电阻稳定。
 ②触点的跟踪应大于规定寿命内触点磨损的高度。
 ③适当选择触点压力与跟踪等机械参数,以尽可能减少触点的回跳次数和缩短触点回跳时间,从而减少触点的磨损相电弧烧蚀。
 ④对于小负荷和中等负荷的继电器,触点间应有一定的跟踪

来清洁表面,减少接触电阻及热效应,减少断故障,提高接触的可靠。
做设计的都明白一个事情,很多时候需要的是一个估算值,印刷电路板也一样,通常需要很快的估算出PCB走线电阻的阻值,绕过那些繁杂的计算。本文就借着一个复杂的例子介绍一种快速估算出PCB走线电阻的方法—“方块统计”,准确,简单也不耗时。学学不会后悔。

我们通常需要快速地估计出印刷电路板上一根走线或一个平面的电阻值,而不是进行冗繁的计算。虽然现在已有可用的印刷电路板布局与信号完整性计算程序,可以精确地计算出走线的电阻,但在设计过程中,我们有时候还是希望采取快速粗略的估计方式。

有一种能轻而易举地完成这一任务的方法,叫做“方块统计”。采用这种方法,几秒钟就可精确估计出任何几何形状走线的电阻值(精度约为10%)。一旦掌握了这种方法,就可将需要估算的印刷电路板面积划分为几个方块,统计所有方块的数量后,就可估算出整个走线或平面的电阻值。

基本概念

方块统计的关键概念是:任何尺寸的正方形印刷电路板走线(厚度确定)的电阻值都与其它尺寸的方块相同。正方块的电阻值只取决于导电材料的电阻率及其厚度。

这一概念可适用于任何类型的导电材料。表1给出了一些常见的半导体材料以及它们的体电阻率。

一些常见的半导体材料以及它们的体电阻率

对印刷电路板而言,最重要的材料就是铜,它是大多数电路板的制造原料(注意:铝用于集成电路片芯的金属化,本文原理同样适用于铝)。

我们先从图1中的铜方块说起。该铜块的长度为L,宽度也为L(因为是正方形),厚度为t,电流通过的铜箔区截面积为A。该铜块的电阻可简单表示为R=ρL/A,其中,ρ是铜的电阻率(这是材料的固有特性,在25℃时为0.67μΩ/in.)。

印刷电路板

但注意,截面A是长度L与厚度t的乘积(A=Lt)。分母中的L与分子中的L相互消去,只留下R=ρ/t。因此,铜块的电阻与方块的尺寸无关,它只取决于材料的电阻率与厚度。

如果我们知道任何尺寸铜方块的电阻值,并可将需要估算的整条走线分解成多个方块,就可加算(统计)方块数量,从而得出走线的总电阻。

实现

要实现这一技术,我们只需要一个表,表中给出了印刷电路板走线上一个方块的电阻值与铜箔厚度之间的函数关系。铜箔厚度一般用铜箔重量来指定。例如,1oz.铜指的是每平方英尺重量为1oz.。

一条长方形的铜走线

表2给出了四种最常用铜箔的重量以及它们在25℃和100℃时的电阻率。请注意,由于材料具有正温度系数,铜电阻值会随温度的升高而增加。

打个比方

,我们现在知道一块0.5oz.重的方形铜箔的电阻大约为1mΩ,这个值与方块的尺寸无关。如果我们能把需要测算的印刷电路板走线分解为多个虚拟的方块,然后把这些方块加总起来,就得到了走线的电阻。

一个简单的例子

我们举一个简单的例子。图2是一条长方形的铜走线,在25℃时其重量约为0.5oz.,走线宽度为1英寸,长度为12英寸。我们可以将走线分解成一系列方块,每个方块边长都是1英寸。这样,总共就有12个方块。按照表2,每个0.5oz.重的铜箔方块的电阻为1mΩ,现在共有12个方块,因此走线的总电阻为12mΩ。


拐弯怎么算?

为便于理解,前文列举了一个非常简单的例子,下面我们来看看复杂点的情况。

电流是沿方块的一边呈直线流动,从一端流向另一端

首先要知道,在前面的例子中,我们假定电流是沿方块的一边呈直线流动,从一端流向另一端(如图3a所示)。然而,如果电流要拐个直角弯(如图3b中的方形直角),那情况就有些不同了。

在前面的例子中,我们假定电流是沿方块的一边呈直线流动,从一端流向另一端(如图3a所示)。如果电流要拐个直角弯(如图3b中的方形直角),我们会发现,方块左下方部分的电流路径要短于右上方部分。

当电流流过拐角时,电流密度较高,这意味着一个拐角方块的电阻只能按0.56个正方形来计算。

现在我们看到,方块左下方部分的电流路径要短于右上方部分。因此,电流会拥挤在电阻较低的左下方区域。所以,这个区域的电流密度就会高于右上方区域。箭头之间的距离表示了电流密度的差异。结果是,一个拐角方块的电阻只相当于0.56个正方形(图4)。

一个拐角方块的电阻只相当于0.56个正方形

同样,我们可对焊在印刷电路板上的连接器做一些修正。在这里,我们假设,与铜箔电阻相比,连接器电阻可忽略不计。

我们可以看到,如果连接器占据了待评估铜箔区域中很大一部分,则该区域的电阻就应相应降低。图5显示了三端连接器结构及其等效方块的计算(参考文献1)。阴影区表示铜箔区内的连接器管脚。

三端连接器结构及其等效方块的计算


一个更复杂的例子

现在,我们用一个较为复杂的例子来说明如何使用这种技术。图6a为一个较复杂的形状,计算它的电阻需要费点工夫。这个例子里,我们假设条件是25℃下铜箔重量为1oz.,电流方向是沿走线的整个长度,从A点到B点。A端和B端都放有连接器。

采用前述的相同技术,我们可把复杂形状分解为一系列方块,如图6b所示。这些方块可以是任何适宜的尺寸,可用不同尺寸的方块来填充整个感兴趣的区域。只要我们有一个正方块

,并知道铜走线的重量,就能知道电阻值。

我们可把复杂形状分解为一系列方块

我们共有六个完全正方块,两个包括连接器的正方块,还有三个拐角方块。由于1oz.铜箔的电阻为0.5mΩ/方块,并且电流线性地流过六个全方块,这些方块的总电阻为:6×0.5mΩ=3mΩ。

然后,我们要加上两个有连接器的方块,每个按0.14个方块计算(图5c)。因此,两个连接器算0.28个方块(2×0.14)。对于1oz.铜箔,这增加了0.14mΩ的电阻(0.28×0.5mΩ=0.14mΩ)。

最后,加上三个拐角方块。每个按0.56个方块计算,总共为3×0.56×0.5mΩ=0.84mΩ。因此,从A到B的总电阻为3.98mΩ(3mΩ+0.14mΩ+0.84mΩ)。

总结如下:

●六个为1的全正方形=6个等效方块;两个为0.14的连接器方块=0.28个等效方块;三个为0.56的角方块=1.68个等效方块

●总等效方块数=7.96个等效方块

●电阻(A到B)=7.96个方块的电阻,因每方块为0.5mΩ,于是总电阻=3.98mΩ

这一技术可以方便地应用至复杂的几何形状。一旦知道了某根走线的电阻值,想算其它量(如电压降或功耗等)就很简单了。

过孔怎么算?

印刷电路板通常都不限于单层,而是以不同层的方式堆叠起来。过孔用于不同层之间的走线连接。每个过孔的电阻有限,在走线总电阻计算时必须将过孔的电阻考虑在内。

一般而言,当过孔连接两根走线(或平面)时,它就构成了一个串联电阻元件。经常采用多个并联过孔的方法,以降低有效电阻。

过孔电阻的计算基于图7所示的简化过孔几何形状。沿着过孔长度(L)方向的电流(如箭头所指)穿过一个截面积区域(A)。厚度(t)取决于过孔内壁电镀的铜层厚度。

图7所示的简化过孔几何形状

经过一些简单的代数变换,过孔电阻可表示为R=ρL/[π(Dt-t2)],其中,ρ是镀铜的电阻率(25℃下为2.36μΩ/in.)。注意,镀铜的电阻率远高于纯铜的电阻率。我们假设,过孔中镀层的厚度t一般为1mil,它与电路板的铜箔重量无关。对于一个10层板,层厚为3.5mil,铜重量为2oz.时,L大约为63mil。

表3给出了常见过孔尺寸及其电阻

基于上述假设,表3给出了常见过孔尺寸及其电阻。我们可以针对自身特殊的板厚,调整这些数值的高低。另外,网上也有许多免费易用的过孔计算程序。

以上就是一种估算印刷电路板走线或平面直流电阻的简单方法。复杂的几何形状可以分解成多个不同尺寸的铜方块,以近似于整个铜箔区。一旦确定了铜箔的重量,则任何尺寸方块的电阻值就都是已知量了。这样,估算过程就简化为单纯的铜方块数量统计。
正确地选择触点材料,可以提高继电IRF520NPBF器工作的可靠性和寿命。不同的继电器由于触点回路负载性

质和断开容量不同,触点受到的磨损种类和磨损程度也不同;在设计选用触点和簧片材料时,必须考虑到这些因素。选择的触点和簧片材料应满足下列基本要求:
①具有良好的导电性、导热性。
②触点及镀层材料应能耐电弧或电火花磨损和机械磨损,具有一定的硬度和抗粘接性能。
③簧片材料应具有良好的弹性。
2)触点接触形式及形状尺寸设计的要求:
 ①对于微型、超小型等负载较小的继电器,触点宜采用点接触形式,pcb抄板以增大接触部位的压强,破坏触点表面的污染物。对于大负载继电器,触点宜采用面接触形式,以增大散热面积,减缓触点电磨损。
 ②触点组合形式上,应尽可能避免组装形式,减少组装带来的不可靠因素,以可靠的熔焊代替铆接。
 ③采用不同材料的触点进行配对,以提高触点的抗电弧、抗磨损能力。
 ④簧片设计质量要小,尺寸不宜过长,如采用高弹性模数的材料,电路板克隆降低材料的比重或提高簧片刚度等方法,以使其谐振频率高于给定环境频率指标,从而保证冲击、振动的环境适应性。
 ⑤在通过额定电流时,簧片的电流密度不允许超过规定值,以保证簧片的温升不超过允许值,从而保证接触的可靠性。
3)触点压力和跟踪的设计要求:
 ①保证触点间电接触可靠,触点接触电阻稳定。
 ②触点的跟踪应大于规定寿命内触点磨损的高度。
 ③适当选择触点压力与跟踪等机械参数,以尽可能减少触点的回跳次数和缩短触点回跳时间,从而减少触点的磨损相电弧烧蚀。
 ④对于小负荷和中等负荷的继电器,触点间应有一定的跟踪来清洁表面,减少接触电阻及热效应,减少断故障,提高接触的可靠。

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