PCB設(shè)計(jì)太復(fù)雜？透過(guò)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)看背后的大學(xué)問(wèn)

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接下來(lái)介紹是很薄的銅箔層，生產(chǎn)中通過(guò)熱量以及黏合劑將其壓制倒基材上面。在雙面板上，銅箔會(huì)壓制到基材的正反兩面。在一些低成本的場(chǎng)合，可能只會(huì)在基材的一面壓制銅箔。當(dāng)我們提及到”雙面板“或者”兩層板“的時(shí)候，指的是我們的千層面上有兩層銅箔。當(dāng)然，不同的 PCB 設(shè)計(jì)中，銅箔層的數(shù)量可能是 1 層這么少，或者比 16 層還多。

銅層的厚度種類比較多，而且是用重量做單位的，一般采用銅均勻的覆蓋一平方英尺的重量（盎司 oz）來(lái)表示。大部分 PCB 的銅厚是 1oz，但是有一些大功率的 PCB 可能會(huì)用到 2oz 或者 3oz 的銅厚。將盎司(oz)每平方英尺換算一下，大概是 35um 或者 1.4mil 的銅厚。

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Soldermask（阻焊）
在銅層上面的是阻焊層。這一層讓 PCB 看起來(lái)是綠色的（或者是 SparkFun 的紅色）。阻焊層覆蓋住銅層上面的走線，防止 PCB 上的走線和其他的金屬、焊錫或者其它的導(dǎo)電物體接觸導(dǎo)致短路。阻焊層的存在，使大家可以在正確的地方進(jìn)行焊接 ，并且防止了焊錫搭橋。

在上圖這個(gè)例子里，我們可以看到阻焊覆蓋了 PCB 的大部分（包括走線），但是露出了銀色的孔環(huán)以及 SMD 焊盤，以方便焊接。

一般來(lái)說(shuō)，阻焊都是綠色的，但幾乎所有的顏色可以用來(lái)做阻焊。SparkFun 的板卡大部分是紅色的，但是 IOIO 板卡用了白色，LilyPad 板卡是紫色的。

Silkscreen（絲?。?/h3>

在阻焊層上面，是白色的絲印層。在 PCB 的絲印層上印有字母、數(shù)字以及符號(hào)，這樣可以方便組裝以及指導(dǎo)大家更好地理解板卡的設(shè)計(jì)。我們經(jīng)常會(huì)用絲印層的符號(hào)標(biāo)示某些管腳或者 LED 的功能等。

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絲印層是最最常見(jiàn)的顏色是白色，同樣，絲印層幾乎可以做成任何顏色。黑色，灰色，紅色甚至是黃色的絲印層并不少見(jiàn)。然而，很少見(jiàn)到單個(gè)板卡上有多種絲印層顏色。

下一頁(yè)會(huì)介紹一些 PCB 方面的常用術(shù)語(yǔ)。

Terminology（術(shù)語(yǔ)）
現(xiàn)在你知道了 PCB 的結(jié)構(gòu)組成，下面我們來(lái)看一下 PCB 相關(guān)的術(shù)語(yǔ)吧。

孔環(huán)?-- PCB 上的金屬化孔上的銅環(huán)。

Examples of annular rings. 孔環(huán)的例子

DRC -- 設(shè)計(jì)規(guī)則檢查。一個(gè)檢查設(shè)計(jì)是否包含錯(cuò)誤的程序，比如，走線短路，走線太細(xì)，或者鉆孔太小。

鉆孔命中 -- 用來(lái)表示設(shè)計(jì)中要求的鉆孔位置和實(shí)際的鉆孔位置的偏差。鈍鉆頭導(dǎo)致的不正確的鉆孔中心是 PCB 制造里的普遍問(wèn)題。

?不是太準(zhǔn)確的 drill hit 示意圖

（金）手指 -- 在板卡邊上裸露的金屬焊盤，一般用做連接兩個(gè)電路板。比如計(jì)算機(jī)的擴(kuò)展模塊的邊緣、內(nèi)存條以及老的游戲卡。

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郵票孔 -- 除了 V-Cut 外，另一種可選擇的分板設(shè)計(jì)方法。用一些連續(xù)的孔形成一個(gè)薄弱的連接點(diǎn)，就可以容易將板卡從拼版上分割出來(lái)。SparkFun 的 Protosnap 板卡是一個(gè)比較好的例子。

ProtoSnap 上的郵票孔使 PCB 能簡(jiǎn)單的彎折下來(lái)。

焊盤 -- 在 PCB 表面裸露的一部分金屬，用來(lái)焊接器件。

?左邊是 插件焊盤，右邊是貼片焊盤

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拼板 -- 一個(gè)由很多可分割的小電路板組成的大電路板。自動(dòng)化的電路板生產(chǎn)設(shè)備在生產(chǎn)小板卡的時(shí)候經(jīng)常會(huì)出問(wèn)題，將幾個(gè)小板卡組合到一起，可以加快生產(chǎn)速度。

3 拼板（原圖掛了，自己找的）

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鋼網(wǎng)?-- 一個(gè)薄金屬模板（也可以是塑料），在組裝的時(shí)候，將其放在 PCB 上讓焊錫透過(guò)某些特定部位。

鋼網(wǎng)（原圖掛了，自己找的配圖）

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Pick-and-place - 將元器件放到線路板上的機(jī)器或者流程。

平面 -- 線路板上一段連續(xù)的銅皮。一般是由邊界來(lái)定義，而不是 路徑。也稱作”覆銅“

圖示 PCB 上大部分地方?jīng)]有走線，但是有地的覆銅

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金屬化過(guò)孔 -- PCB 上的一個(gè)孔，包含孔環(huán)以及電鍍的孔壁。金屬化過(guò)孔可能是一個(gè)插件的連接點(diǎn)，信號(hào)的換層處，或者是一個(gè)安裝孔。

?FABFM PCB 上的一個(gè)插件電阻。電阻的兩個(gè)腿已經(jīng)穿過(guò)了 PCB 的過(guò)孔。電鍍的孔壁可以使 PCB 正反兩面的走線連接到一起。

Pogo pin -- 一個(gè)彈簧支撐的臨時(shí)接觸點(diǎn)，一般用作測(cè)試或燒錄程序。

有尖頭的 pogo pin, 在測(cè)試針床中用的很多。

回流焊?-- 將焊錫融化，使焊盤（SMD）和器件管腳連接到一起。

絲印?-- 在 PCB 板上的字母、數(shù)字、符號(hào)或者圖形等?；旧厦總€(gè)板卡上只有一種顏色，并且分辨率相對(duì)比較低。

?絲印指出了這個(gè) LED 是電源指示燈。

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開(kāi)槽 -- 指的是 PCB 上任何不是圓形的洞。開(kāi)槽可以電鍍也可以不電鍍。由于開(kāi)槽需要額外的切割時(shí)間，有時(shí)會(huì)增加板卡的成本。

在 ProtoSnap - Pro Mini 板卡上的復(fù)雜開(kāi)槽。同樣有很多郵票孔。注意: 由于開(kāi)槽的刀具是圓形的，開(kāi)槽的邊緣不能完全做成直角。

錫膏層 -- 在往 PCB 上放置元器件之前，會(huì)通過(guò)鋼網(wǎng)在表貼器件的焊盤上形成的一定厚度的錫膏層。在回流焊過(guò)程中，錫膏融化，在焊盤和器件管腳間建立可靠的電氣和機(jī)械連接。

在放置元器件之前，PCB 上短暫的錫膏層，記得去了解一下鋼網(wǎng)的定義。

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焊錫爐 -- 焊接插件的爐子。一般里面有少量的熔融的焊錫，板卡在上面迅速的通過(guò)，就可以將暴露的管腳上錫焊接好。

阻焊?-- 為了防止短路、腐蝕以及其它問(wèn)題，銅上面會(huì)覆蓋一層保護(hù)膜。保護(hù)膜一般是綠色，也可能是其它顏色(SparkFun 紅色，Arduino 藍(lán)色，或者 Apple 黑色)。一般稱作“阻焊”。

Solder mask covers up the signal traces but leaves the pads to solder to. 阻焊覆蓋了信號(hào)線，但是露出了焊盤以便于焊接。

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連錫?-- 器件上的兩個(gè)相連的管腳，被一小滴焊錫錯(cuò)誤的連接到了一起。

表面貼裝?-- 一種組裝的方法，器件只需要簡(jiǎn)單的放在板卡上，不需要將器件管腳穿過(guò)板卡上的過(guò)孔。

熱焊盤?-- 指的是連接焊盤到平面間的一段短走線。如果焊盤沒(méi)有做恰當(dāng)?shù)纳嵩O(shè)計(jì)，焊接時(shí)很難將焊盤加熱到足夠的焊接溫度。不恰當(dāng)?shù)纳岷副P設(shè)計(jì)，會(huì)感覺(jué)焊盤比較黏，并且回流焊的時(shí)間相對(duì)比較長(zhǎng)。（譯者注，一般熱焊盤做在插件與波峰焊接觸的一面。不知道這個(gè)文章里面為什么會(huì)提到 reflow，reflow 主要要考慮的是熱平衡，防止立碑。）

在左邊，焊盤通過(guò)兩個(gè)短走線（熱焊盤）連接到地平面。在右邊，過(guò)孔直接連接到地平面，沒(méi)有采用熱焊盤。

走線 -- 在電路板上，一般連續(xù)的銅的路徑。

?一段連接復(fù)位點(diǎn)和板卡上其它地方的細(xì)走線。一個(gè)相對(duì)粗一點(diǎn)的走線連接了5V電源點(diǎn)。

V-score?-- 將板卡進(jìn)行一條不完全的切割，可以將板卡通過(guò)這條直線折斷。（譯者注：國(guó)內(nèi)常叫做“V-CUT”）

過(guò)孔?-- 在板卡上的一個(gè)洞，一般用來(lái)將信號(hào)從一層切換到另外一層。塞孔指的是在過(guò)孔上覆蓋阻焊，以防被焊接。連接器或者器件管腳過(guò)孔，因?yàn)樾枰附樱话悴粫?huì)進(jìn)行塞孔。

同一個(gè) PCB 上塞孔的正反兩面。這個(gè)過(guò)孔將正面的信號(hào)，通過(guò)在板卡上的鉆孔，傳輸?shù)搅吮趁妗?/em>

波峰焊?-- 一個(gè)焊接插件器件的方法。將板卡勻速的通過(guò)一個(gè)產(chǎn)生穩(wěn)定波峰的熔融焊錫爐，焊錫的波峰會(huì)將器件管腳和暴露的焊盤焊接到一起。

下一頁(yè)將簡(jiǎn)要的介紹一下如何設(shè)計(jì)自己的 PCB 板卡。?

Designing your own! 設(shè)計(jì)自己的！

你希望開(kāi)始設(shè)計(jì)自己的 PCB 嗎。在 PCB 設(shè)計(jì)中的曲曲彎彎在這邊說(shuō)太復(fù)雜了。不過(guò)，如果你真的想開(kāi)始，下面有幾個(gè)要點(diǎn)。

1. 找到一個(gè) CAD 的工具：在 PCB 設(shè)計(jì)的市場(chǎng)里，有很多低價(jià)或者免費(fèi)的選擇。當(dāng)找一個(gè)工具的時(shí)候，可以考慮以下幾點(diǎn)。
2. 論壇支持：有沒(méi)有很多人使用這個(gè)工具？越多的人使用，你越容易找到你需要的器件的已經(jīng)設(shè)計(jì)好的封裝庫(kù)。
3. 很容易用。如果不好用的話，你也不會(huì)用。
4. 性能： 很多程序?qū)υO(shè)計(jì)有限制，比如層數(shù)，器件數(shù)，以及板卡尺寸等。大部分需要你去購(gòu)買授權(quán)去升級(jí)性能。
5. 可抑制性： 一些免費(fèi)的程序不允許導(dǎo)出或者遷移到其它軟件，將你限制在唯一的供應(yīng)商上?？赡苘浖牡蛢r(jià)以及便捷性值得這樣的付出，但有時(shí)候不太值得。
6. 去看看其他人的布板設(shè)計(jì)。開(kāi)源硬件讓這個(gè)事情越來(lái)越容易。
7. 練習(xí)，練習(xí)，還是練習(xí)。
8. 保持低的期望值。你設(shè)計(jì)的第一個(gè)板卡可能有很多問(wèn)題，但是第 20 個(gè)可能就少很多，但是還會(huì)有一些問(wèn)題。但是你很難將所有問(wèn)題清除。
9. 原理圖相當(dāng)重要。嘗試去設(shè)計(jì)一個(gè)沒(méi)有好的原理圖支持的 PCB 板卡是徒勞的。

最后，說(shuō)一些設(shè)計(jì)些自己的電路板的好處。如果你計(jì)劃參與一個(gè)或多個(gè)既定的項(xiàng)目，設(shè)計(jì)電路板帶來(lái)的好處是顯而易見(jiàn)的。相對(duì)于設(shè)計(jì)電路板來(lái)說(shuō)，在面包板上點(diǎn)到點(diǎn)的布線太困難了，并且可靠性相對(duì)較低。并且，如果你的設(shè)計(jì)不錯(cuò)的話，可以將你的設(shè)計(jì)買個(gè)好價(jià)錢：）