PCB设计
印刷电路板 (PCB) 是电子产品的重要组成部分;没有 PCB,大多数电子设备只是一个个无法使用的盒子。PCB 通常由玻璃纤维制成,并用环氧树脂固定在一起。
PCB 组装和焊接过程通过挑选器件、将器件摆放和焊接到电路板上,完整地构建出实体电路。PCB 组装和焊接之后的检查、测试和反馈确保了 PCB 能成功制造出来。在这篇文章中,我们将讨论 PCB 组装和焊接过程。
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PCB 组装和焊接
PCB 组装和焊接过程将一块电路板变成了一个功能原型。 PCB 组装 (PCB assembly ,即 PCBA) 阶段包括器件摆放、焊接、检查,最后是测试。 PCBA 过程可以是手动或自动过程,具体由制造商在每个阶段决定。
PCBA 过程简述
PCB 设计以原理图为起点。根据原理图,设计出 PCB layout。PCB layout 定义了电路中的电气连接路径(称为走线),以及器件的摆放位置。一旦 PCB layout 设计得到批准,就会进行印刷。
制作好的 PCB 是用环氧树脂固定在一起的玻璃纤维材料片。由铜制成的走线铺设在电路板上。器件通过焊接过程固定在电路板上。焊接过程使用一种称为焊料的材料将器件固定在指定位置。焊接好器件的 PCB 构成组装 PCB。将器件贴附在 PCB 上之后,就可以对它进行测试了。
在 PCBA 过程中使用了三种技术,下文将逐一讨论。
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PCB 组装技术
在 PCBA 工艺中,有三种关键技术:
通孔技术 (THT) PCBA 工艺
在通孔技术中,有引脚的或插件类电子器件被焊接到电路板上,形成电路。器件的引线或端子通过 PCB 上的孔或焊盘插入,并在另一侧焊接。
表面贴装技术 (SMT) PCBA 工艺
有两种类型的焊盘:通孔和表面贴装。在使用表面贴装焊盘的 PCB 中,会焊接表面贴装器件 (SMD) 以形成电路。焊接表面也是借助焊膏摆放器件的表面。
混合技术 PCBA 工艺
随着电路设计变得更加复杂,在电路中不可能只坚持使用一种类型的器件。在实现复杂电路的 PCB 中,既有插件,也有表面贴装器件。这种利用混合器件的 PCB 被称为混合技术电路板,其组装过程采用的是混合技术 PCBA 工艺。
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通孔技术 PCB 组装的步骤
PCBA 工艺的顺序因所使用的贴装技术而异,现在探讨一下通孔技术 PCB 组装的步骤。
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器件的摆放: 在通孔技术 PCBA 中,工程师首先将器件摆放在 PCB 设计文件中给出的相应位置。
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检查和校正: 所有器件摆放完毕后,要对电路板进行检查。检查时要检查器件摆放得是否准确。如果发现器件摆放不准确,要通过校正步骤立即纠正此类问题。检查和校正必须在焊接过程之前完成。
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**焊接:**该过程的下一步是焊接,将摆放的器件固定在相应的焊盘上。
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测试 :完成 PCB 组装和焊接过程之后,就可以对电路板进行测试。电子设备中使用的每一块 PCB 电路板都要经过这一过程并通过测试。
焊接技术各种各样,下面将探讨其中的几种。
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焊接技术
无论使用何种贴装技术,所有 PCBA 工艺都涉及焊接过程。可以使用许多不同类型的焊接技术将电气元件连接到 PCB 上,包括:
波峰焊 **:**THT 和 SMT PCBA 中最常用的技术
在波峰焊中,PCB 在类似波浪的液态热焊料上移动,焊料会凝固并固定住器件。
钎焊 **:**温度最高,焊接效果最为牢固
在钎焊中,通过加热贴附金属器件。不过,这种技术将底部的金属熔化,以适应填充金属。
回流焊
回流焊工艺使用加热的焊膏将器件贴附到电路板上。处于熔融状态的焊膏将 PCB 上的焊盘和引脚连接起来。
软焊 :热门技术,用于将紧凑、
脆弱的器件固定到印刷电路板上
在软焊技术中,用电焊枪或气体加热由锡铅合金制成的金属空间填充物,将器件固定到电路板上。
硬焊 :焊接效果比软焊更牢固
硬焊用于粘合金属部件,如铜、黄铜、银或金,温度约为 600°F。
在PCB组装和焊接过程中,如果PCB设计存在可制造性设计(Design for Manufacture, 即DFM)错误,设计人员将不得不回到布局过程中来解决这些问题。 而这可能发生多次,多次迭代后将导致设计重度延迟以及时间、金钱、人力的浪费。良好的 DFM 设计有助于最大程度提高整个设计过程的顺利度,避免意外产生,并保障构建成本的可预测性。
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