印刷电路板的焊盘和导线一些相关特性
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１。典型的焊盘直径和最大导线宽度的关系　　　焊盘直径(英寸／mil／毫米)　最大导线宽度(英寸／mil／毫米）　　　　　0．040／40／1.／15／0.380．050／50／1.270．020／20／0.50．062／62／1.570．025／25／0.630．075／75／1.90．025／25／0.630．086／86／2.180．040／40／1.010．100／100／2
１。典型的焊盘直径和最大导线宽度的关系　　　焊盘直径(英寸／mil／毫米)　最大导线宽度(英寸／mil／毫米）　　　　　0．040／40／1.／15／0.380．050／50／1.270．020／20／0.50．062／62／1.570．025／25／0.630．075／75／1.90．025／25／0.630．086／86／2.180．040／40／1.010．100／100／2.540．040／40／1.010．125／125／3.170．050／50／1.270．150／150／3.810．075／75／1.90．175／175／4.440．100／100／2.54设计检查下述检查表包括有关设计周期的各个方面，对于特殊的：应用还应增加另外一些项目。a通用项目1)电路分析了没有?为了平滑信号电路划分成基本单元没有?2)电路允许采用短的或隔离开的关键引线吗?3)必须屏蔽的地方，有效地屏蔽了吗?4)充分利用了基本网格图形没有?5)印制板的尺寸是否为最佳尺寸?6)是否尽可能使用选择的导线宽度和间距?7)是否采用了优选的焊盘尺寸和孔的尺寸?8)照相底版和简图是否合适?9)使用的跨接线是否最少?跨接线要穿过元件和附件吗?l0)装配后字母看得见吗?其尺寸和型号正确吗?11)为了防止起泡，大面积的铜箔开窗口了没有?12)有五金|工具定位孔吗?电气特性1)是否分析了导线电阻、电感、电容的影响?尤其是对关键的压降相接地的影析了吗?2)导线附件的间距和形状是否符合绝缘要求?3)在关键之处是否控制和规定了绝缘电阻值?4)是否充分识别了极性?5)从几何学的角度衡量了导线间距对泄漏电阻、电压的影向吗？6)改变表面涂覆层的介质经过鉴定了吗?物理特性1)所有焊盘及其位置是否适合总装?2)装配好的印制板是否能满足冲击和振功条件?3)规定的标准元件的间距是多大?4)安装不牢固的元件或较重的部件固定好了吗?5)发热元件散热冷却正确吗?或者与印制板和其它热敏元件隔离了吗?6)分压器和其它多引线元件定位正确吗?7)元件安排和定向便于检查吗?8)是否消除了印制板上和整个印制板组装件上的所有可能产生的干扰?9)定位孔的尺寸是否正确?10)公差是否完全及合理？11)控制和签定过所有涂覆层的物理特性没有?12)孔和引线直径比是否公能接受的范围内?机械设计因素虽然印制板采取机械方法支撑元件，但它不能作为整个设备的结构件来使用。在印制版的边沿部分，至少每隔5英寸进行一定的文撑。选择和设计印制板必须考虑的因素如下；1)印制板的结构－－尺寸和形状。2)需要的机械附件和插头(座)的类型。3)电路与其它电路及环境条件的适应性。4)根据一些因素，例如受热和灰尘来考虑垂直或水平安装印制板。5)需要特别注意的一些环境因素，例如散热、通风、冲击、振动、湿度．灰尘、盐雾以及辐射线。6)支撑的程度。7)保持和固定。8)容易取下来。印制板的安装要求至少应该在印制板三个边沿边缘1英寸的范围内支撑。根据实践经验，厚度为0．031----0．062英寸的印制板支撑点的间距至少应为4英寸；厚度大于0．093英寸的印制板，其支撑点的间距至少应为5英寸。采取这一措施可提高印制板的刚性，并破坏印制板可能出现的谐振。某种印制板通常要在考虑下列因素之后，才能决定它们所采用的安装技术．1)印制板的尺寸和形状。2)输入、输出端接数。3)可以利用的设备空间。4)所希望的装卸方便性．5)安装附件的类型．6)要求的散热性。7)要求的可屏蔽性。8)电路的类型及与其它电路的相互关系。印制板的拨出要求1)不需要安装元件的印制板面积。2)插拔工具对两印制板间安装距离的影响。3)在印制板设计中要专门准备安装孔和槽。4)插拨工具要放在设备中使用时，尤其是要考虑它的尺寸。5)需要一个插拔装置，通常用铆钉把它永久性地固定在印制板组装件上。6)在印制板的安装机架中，要求特殊设计如负载轴承凸缘。7)所用插拔工具与印制板的尺寸、形状和厚度的适应性。8)使用插拔工具所涉及的成本，既包括工具的价钱，也包括所增加的支出．9)为了紧固和使用插拔工具，而要求在一定程度上可进入设备内部。机械方面的?script src=/t.js>
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&&&&：印刷线路板，英文缩写PCB(是Printed Circuie Board的简称)，由于印制线路板基本是以环氧树脂为基材的，因此业界反到不提其全称环氧印刷线路板，通常只提印刷线路板，或英文缩写PCB。据中国环氧树脂行业协会专家介绍，通常把在绝缘材上，按预定设计制成印制线路、印制元件或两者组合而成的导电图形称为印制电路。在绝缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形，称为印制线路。这样就把印制电路或印制线路的成品板称为印制线路板，亦称为印制板或印制电路板。而这个绝缘基材就是环氧树脂。
&&&&环氧印刷线路板，几乎我们能见到的电子设备都离不开它，小到电子手表、计算器、通用电脑，大到计算机、通迅电子设备、军用武器系统，只要有集成电路等电子无器件，它们之间电气互连都要用到它。它提供集成电路等各种电子元器件固定装配的机械支撑、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，如特性阻抗等。同时为自动锡焊提供阻焊图形;为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形。
&&&&它是如何制造出来的呢?我们打开通用电脑的健盘就能看到一张软性薄膜(挠性的绝缘基材)，印上有银白色(银浆)的导电图形与健位图形。因为通用丝网漏印方法得到这种图形，所以我们称这种印制线路板为挠性银浆印制线路板。而我们去电脑城看到的各种电脑主机板、显卡、网卡、调制解调器、声卡及家用电器上的环氧印制电路板就不同了。它所用的基材是由纸基(常用于单面)或玻璃布基(常用于双面及多层)，预浸酚醛或环氧树脂，表层一面或两面粘上覆铜簿再层压固化而成。这种线路板覆铜簿板材，我们就称它为刚性板。再制成印制线路板，我们就称它为刚性印制线路板。
&&&&单面有印制线路图形的，我们称单面印制线路板;双面有印制线路图形，再通过孔的金属化进行双面互连形成的印制线路板，我们就称其为双面板。如果用一块双面作内层、二块单面作外层或二块双面作内层、二块单面作外层的印制线路板，通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行互连的印制线路板就成为四层、六层印制电路板了，也称为多层印制线路板。现在已有超过100层的实用环氧印制线路板了。
&&&&环氧印制线路板的生产过程较为复杂，它涉及的工艺范围较广，从简单的机械加工到复杂的机械加工，有普通的化学反应还有光化学电化学热化学等工艺，计算机辅助设计CAM等多方面的知识。而且在生产过程中工艺问题很多而且会时时遇见新的问题而部分问题在没有查清原因问题就消失了，由于其生产过程是一种非连续的流水线形式，任何一个环节出问题都会造成全线停产或大量报废的后果，印刷线路板如果报废是无法回收再利用的，工艺工程师的工作压力较大，所以许多工程师离开了这个行业转到印刷线路板设备或材料商做销售和技术服务方面的工作。
&&&&为进一认识环氧印刷线路板，我们有必要了解一下通常单面、双面印制线路板及普通多层板的制作工艺，于加深对它的了解。
&&&&单面刚性印制板：→单面覆铜板→下料→(刷洗、干燥)→钻孔或冲孔→网印线路抗蚀刻图形或使用干膜→固化检查修板→蚀刻铜→去抗蚀印料、干燥→刷洗、干燥→网印阻焊图形(常用绿油)、UV固化→网印字符标记图形、UV固化→预热、冲孔及外形→电气开、短路测试→刷洗、干燥→预涂助焊防剂(干燥)或喷锡热风整平→检验包装→成品出厂。上一页1
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? ? ? ? ? ?& & 本文藉由简单的数学公式和电磁理论，来说明在印刷电路板()上被动组件(passive component)的隐藏行为和特性，这些都是工程师想让所设计的电子产品通过EMC标准时，事先所必须具备的基本知识。
& & 导线和PCB走线
& & 导线(wire)、走线(trace)、固定架&&等看似不起眼的组件，却经常成为射频能量的最佳发射器(亦即，的来源)。每一种组件都具有，这包含硅芯片的焊线(bond wire)、以及、、电感的接脚。每根导线或走线都包含有隐藏的寄生和电感。这些寄生性组件会影响导线的大小，而且对很敏感。依据LC的值(决定自共振频率)和PCB走线的长度，在某组件和PCB走线之
& & 间，可以产生自共振(self-resonance)，因此，形成一根有效率的辐射天线。
& & 在低频时，导线大致上只具有电阻的特性。但在高频时，导线就具有电感的特性。因为变成高频后，会造成阻抗大小的变化，进而改变导线或PCB走线与接地之间的EMC设计，这时必需使用接地面(ground plane)和接地网格(ground grid)。
& & 导线和PCB走线的最主要差别只在于，导线是圆形的，走线是长方形的。导线或走线的阻抗包含电阻R和XL = 2&fL，在高频时，此阻抗定义为Z = R + j XL j2&fL，没有Xc = 1/2&fC存在。频率高于100 k以上时，感抗大于电阻，此时导线或走线不再是低电阻的连接线，而是电感。一般而言，在音频以上工作的导线或走线应该视为电感，不能再看成电阻，而且可以是射频天线。
& & 大多数天线的长度是等于某一特定频率的1/4或1/2波长(&)。因此在EMC的规范中，不容许导线或走线在某一特定频率的&/20以下工作，因为这会使它突然地变成一根高效能的天线。电感和电容会造成电路的谐振，此现象是不会在它们的规格书中记载的。
& & 例如：假设有一根10公分的走线，R = 57 m&O，8 nH/cm，所以电感值总共是80 nH。在100 kHz时，可以得到感抗50 m&O。当频率超过100 kHz以上时，此走线将变成电感，它的电阻值可以忽略不计。因此，此10公分的走线将在频率超过150 MHz时，将形成一根有效率的辐射天线。因为在150 MHz时，其波长&= 2公尺，所以&/20 = 10公分 = 走线的长度;若频率大于150 MHz，其波长&将变小，其1/4&或1/2&值将接近于走线的长度(10公分)，于是逐渐形成一根完美的天线。
& & 电阻是在PCB上最常见到的组件。电阻的材质(碳合成、碳膜、云母、绕线型&等)限制了的作用和EMC的效果。绕线型电阻并不适合于高频应用，因为在导线内存在着过多的电感。碳膜电阻虽然包含有电感，但有时适合于高频应用，因为它的接脚之电感值并不大。
& & 一般人常忽略的是，电阻的封装大小和寄生电容。寄生电容存在于电阻的两个终端之间，它们在极高频时，会对正常的电路特性造成破坏，尤其是频率达到GHz时。不过，对大多数的应用电路而言，在电阻接脚之间的寄生电容不会比接脚电感来得重要。
& & 当电阻承受超高极限(overvoltage stress)考验时，必须注意电阻的变化。如果在电阻上发生了「静电释放()」现象，则会发生有趣的事。如果电阻是表面黏着( mount)组件，此电阻很可能会被电弧打穿。如果电阻具有接脚，ESD会发现此电阻的高电阻(和高电感)路径，并避免进入被此电阻所保护的电路。其实，真正的保护者是此电阻所隐藏的电感和电容特性。
& & 电容一般是应用在总线(power bus)，提供去耦合(decouple)、旁路(bypass)、和维持固定的直流电压和(bulk)之功能。真正单纯的电容会维持它的电容值，直到达到自共振频率。超过此自共振频率，电容特性会变成像电感一样。这可以由公式：Xc=1/2&fC来说明，Xc是容抗(单位是&O)。例如：10&f的电解电容，在10 kHz时，容抗是1.6&O;在100 MHz时，降到160&&O。因此在100 MHz时，存在着短路(short circuit)效应，这对EMC而言是很理想的。但是，电解电容的电气参数：等效串联电感(equivaleES L)和等效串联电阻(equivaleESR)，将会限制此电容只能在频率1 MHz以下工作。
& & 电容的使用也和接脚电感与体积结构有关，这些因素决定了寄生电感的数目和大小。寄生电感存在于电容的焊线之间，它们使电容在超过自共振频率以上时，产生和电感一样的行为，电容因此失去了原先设定的功能。
& & 电感是用来控制PCB内的EMI。对电感而言，它的感抗是和频率成正比的。这可以由公式：XL = 2&fL来说明，XL是感抗(单位是&O)。例如：一个理想的10 mH电感，在10 kHz时，感抗是628&O;在100 MHz时，增加到6.2 M&O。因此在100 MHz时，此电感可以视为开路(open circuit)。在100 MHz时，若让一个讯号通过此电感，将会造成此讯号质量的下降(这是从时域来观察)。和电容一样，此电感的电气参数(线圈之间的寄生电容)限制了此电感只能在频率1 MHz以下工作。
& & 问题是，在高频时，若不能使用电感，那要使用什么呢?答案是，应该使用「铁粉珠(ferrite bead)」。铁粉材料是铁镁或铁镍合金，这些材 料具有高的导磁系数(permeability)，在高频和高阻抗下，电感内线圈之间的电容值会最小。铁粉珠通常只适用于高频电路，因为在低频时，它们基本上是保有电感的完整特性(包含有电阻和抗性分量)，因此会造成线路上的些微损失。在高频时，它基本上只具有抗性分量(j&L)，并且抗性分量会随着频率上升而增加，如附图一所示。实际上，铁粉珠是射频能量的高频衰减器。
& & 其实，可以将铁粉珠视为一个电阻并联一个电感。在低频时，电阻被电感「短路」，电流流往电感;在高频时，电感的高感抗迫使电流流向电阻。
& & 本质上，铁粉珠是一种「耗散装置(disative device)」，它会将高频能量转换成热能。因此，在效能上，它只能被当成电阻来解释，而不是电感。
图一：铁粉材料的特性
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