电子电路设计基本概念100问（三）【学习目标：原理图、PCB、阻抗设计、电子设计基本原则、基本原器件等】

笔者电子信息专业硕士毕业，获得过多次电子设计大赛、大学生智能车、数学建模国奖，现就职于南京某半导体芯片公司，从事硬件研发，电路设计研究。对于学电子的小伙伴，深知入门的不易，特开次博客交流分享经验，共同互勉！全套资料领取扫描文末二维码！

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学习目标：

? 掌握原理图设计中的基本概念。

? 掌握PCB设计中的基本概念。

? 掌握PCB生产工艺的基本概念。

? 掌握阻抗设计的常规概念。

? 掌握电子设计中的一些基本原则。

? 掌握电子设计中基本电气元器件的功能。

1.31 焊盘设计阻焊的一般原则有哪些adence Allegro软件中焊盘的阻焊在哪里设置/span>

答：焊盘设计阻焊的原则如下：

? 阻焊开窗应该比焊盘大6mil以上。

? PCB设计的时候，贴片焊盘之间、贴片焊盘与插件之间、过孔之间要保留阻焊桥，最小宽度为4mil。

? PCB走线、铺铜、元器件等到阻焊开窗的距离要6mil以上。

? 散热焊盘应该做开全窗处理，并在焊盘上打上过孔。

? 金手指的焊盘的开窗应该做开全窗处理，上端跟金手指上端平齐，下端要超出金手指下面的板边；金手指顶部的开窗与其他走线、铺铜、元器件的间距要大于20mil。

 图1-26 阻焊设计

1.32 过孔的阻焊应该怎么处理/span>

答：常规的过孔一般都设置为塞孔，不开窗，不做阻焊设计。需要开窗的过孔是打在散热焊盘上的或者是打在裸露铜箔区域的过孔。当过孔加上阻焊以后，这个过孔就是开窗的；没有阻焊的过孔，就是塞孔处理的。过孔阻焊对比示意图如图1-27所示。

 图1-27 过孔阻焊对比示意图

 图1-27 过孔阻焊对比示意图（续）

1.33 BGA过孔的阻焊设计有什么原则/span>

答：（1）需要塞孔的过孔在正反面都不做阻焊开窗。

       （2）需要过波峰焊的PCB板卡，BGA下面的过孔都需要做塞孔处理，不开窗。

       （3）BGA器件的pintch间距≤1.0mm，BGA下面的过孔都需要做塞孔处理，不开窗。

       （4）BGA器件加的ICT测试点，测试焊盘直径为32mil，阻焊开窗为37mil。

1.34 什么叫作钢 计钢 的目的是什么/span>

答：钢 （Stencils）也就是SMT模板（SMT Stencil），是一种SMT专用模具。其主要功能是帮助锡膏的沉积，目的是将准确数量的锡膏转移到空的PCB上的准确位置。钢 最初是由丝 制成的，那时叫 板（Mask），开始是尼龙（聚酯） ，后来由于耐用性的关系，就出现了铁丝 、铜丝 ，最后是不锈钢丝 。不论是什么材质的丝 ，均有成型不好、精度不高的缺点。随着SMT的发展，对 板要求的提高，钢 就随之产生。受材料成本及制作难易程度的影响，最初的钢 是由铁/铜板制成的，因为易锈蚀，为不锈钢钢 所取代，也就是现在的钢 。

1.35 焊盘设计钢 的一般原则是什么adence Allegro软件中焊盘的钢 在哪里设置/span>

答：（1）钢 大小应该与焊盘一样大。

       （2）贴片焊盘才会有钢 ，插件是不需要做钢 的。

       （3）为保证足够的锡浆/胶水量及保证焊接质量，常用推荐钢片厚度：印胶 为0.18～0.2mm，印锡 为0.1～0.15mm。

       （4）为保证钢 有足够的张力和良好的平整度，通常建议钢片边缘距 框内侧为20～30mm。

 图1-28 焊盘钢 设计示意图

1.36 PCB制版时的丝印设计有哪些/span>

答：PCB进行制版时需要进行的丝印设计如下：

元器件的丝印（丝印外框线与位 字符），PCB板的板名与版本编 、条形码丝印，安装孔、定位孔的丝印，波峰焊接的过板方向，扣板散热器，防静电标识等。

1.37 PCB设计中位 字符的线宽与高度推荐为多少/span>

答：常规设计中，为方便后期PCB查看位 ，一般采用如下设置，字粗（Photo Width）/字高（Height）/字宽（Width）的比例为：

? 常规的PCB板卡设计：5/30/25mil。

? PCB板卡密度较小：6/45/35mil。

? PCB板卡密度较大或者局部过密：4/25/20mil。

在Cadence Allegro软件设计中，只需要更改Text字 的大小即可，一般推荐2 字为常规设计，1 字为偏小设计，如图1-29所示。

 图1-29 PCB设计中位 字符的线宽与高度推荐

1.38 PCB设计中位 字符与焊盘的间距推荐为多少向怎么设定/span>

答：一般情况下，位 字符在与阻焊不干涉的情况下，推荐位 字符与SMD焊盘、插装焊接孔、测试点、Mark点至少保证6mil的间距，位 字符之间部分重合是可以的，任何位 字符由于重叠导致无法辨认时必须进行调整。

位 字符的方向设定，一般推荐在正视的情况下，位 字符的排列是从左到右、从上到下的。TOP面与BOTTOM面的位 字符排列示意图如图1-30所示。

 图1-30 TOP面与BOTTOM面的位 字符排列示意图

1.39 什么是翘曲度般PCB板卡翘曲度的标准是多少/span>

答：翘曲度（warpage or warp），用于表述平面在空间中的弯曲程度，在数值上被定义为翘曲平面在高度方向上距离最大的两点之间的距离。绝对平面的翘曲度为0。

对于PCB板卡来说，它的标准如下：

? 贴片器件：IPC标准≤0.75%，板厚＜1.6mm，最大翘曲度为0.7%；板厚≥1.6mm，最大翘曲度为0.5%。

? 插件：IPC标准≤1.5%，最大翘曲度为0.7%。

? 背板：最大翘曲度为1%，同时最大变形量≤4mm。

1.40 拼版设计分为哪几种版设计的好处有哪些

答：常见的拼版设计有V-CUT、桥连、桥连邮票孔等方式。

拼版设计的好处如下：

? 满足生产的需求，有些PCB太小不满足做夹具的要求，所以需要拼在一起进行生产。

? 提高成本利用率，针对异形PCB板卡，拼版可以更高效率地利用PCB板面积，减小浪费。

? 提高SMT焊接效率，只需要过一次SMT即可完成多块PCB的焊接。

1.41 什么叫作V-CUT/span>

答：V-CUT是一种拼版的方式，指的是将几类外形规则的PCB板或者相同类型的PCB板拼在一起加工，然后加工完成后在板子间用V-CUT机割开一条V形槽，可以在使用时掰开。开槽指的是在板与板之间或者板子内部按需要用铣床铣空，相当于挖掉。V-CUT时需要保持PCB板的刚性和可分离性，板分离后需要保证单元板的完整性。

V-CUT刀，又名PCB板V-CUT微刻刀、V-CUT刀、微刻刀，也有把它叫V坑刀或V槽刀等名称的，不同地域使用者的叫法也不尽相同，主要用于在V-CUT机上对印制电路板（PCB）切削加工出V形槽，以方便单个电路板的加工成型。

1.42 什么叫作PCB邮票孔/strong>

答：PCB邮票孔是板边或拼版时用到的一种方便分板的方法，在边线上连续钻一排小孔（如直径0.5mm、间距1mm），因为看起来就像邮票边上的孔，所以称为邮票孔。因为现在的PCB都要过SMD机器，因此做CB时将PCB连起来，这样一下可以过多块PCB，而邮票孔就是为使PCB容易分开而设置的。

一般来说，PCB拼版可采用邮票孔技术或双面对刻V形槽的分割技术。在采用邮票孔时，应注意搭边应均匀分布在每块拼版的四周，以避免焊接时由于PCB受力不均匀而导致变形。邮票孔的位置应靠近PCB内侧，防止拼版分离后邮票孔处残留的毛刺影响客户的整机装配。采用双面刻V形槽时，V形槽的深度应控制在1/3左右（两边槽之和），要求刻槽尺寸精确，深度均匀。

1.43 桥连的分类有哪些/span>

答：桥连分为两类，一种是带邮票孔的，一种是不带邮票孔的。

1.44 什么是PCB的工艺边/span>

答：PCB的工艺边，也叫传送边，用于贴片时传送PCB。一般情况下，作为PCB的传送边，必须保留至少3mm的宽度，传送边正反面在离边3mm的范围内不能有任何贴片器件与贴片焊点。

为了减少焊接时PCB板卡的变形，对于不拼版的PCB板卡，要选择把长边作为传送边；对于拼板的PCB板卡，也应该将长边作为传送边。对于有些板卡，长边与短边差不多的时候，建议当短边与长边之比大于80%时，可以用短边作为传送边。当PCB板卡比较密的时候，需要手动添加工艺边，宽度为3mm或者5mm，以便于后期贴片。二合一拼版两边加工艺边示意图如图1-31所示。

 图1-31 二合一拼版两边加工艺边示意图

1.45 PCB板卡为什么要倒角该怎么倒角/span>

答：当PCB板卡为矩形时，需要对PCB的四个角进行倒角处理，其好处如下：

? 防止PCB板卡传送过程中磨损。

? 当四个角都是直角的时候，容易划伤手。

? 防止PCB板卡在传送轨道上卡板。

一般在倒角时，把PCB板卡的四个角倒成圆角或者45°的斜角。倒斜角与倒圆角示意图如图1-32和图1-33所示。

 图1-32 倒斜角示意图

 图1-33 倒圆角示意图

1.46 什么叫作光学定位点作用是什么/span>

答：光学定位点，也就是我们通常所说的Mark点，Mark点用于锡膏印刷和元器件贴片的光学定位，为装配工艺中的所有步骤提供共同的可测量点，这能够使装配使用的每个设备精确地定位电路图案。

单板上或者是工艺边上应该至少有三个Mark点，呈L形分布，且对角的Mark点关于中心是不对称的。如果TOP面与BOTTOM面都有贴片的元器件，那么每一面都需要放置Mark点；如果哪一面没有贴片器件，则不需要放置Mark点。

Mark点是直径1mm的实心圆，材料为铜，表面喷锡，需要注意平整度，边缘光滑、齐整，颜色与周围的背景色有明显区别，阻焊开窗与Mark点同心，而且为了减少电镀或者蚀刻不均匀对Mark点造成的影响，推荐Mark点外围增加保护环，如图1-34所示。

 图1-34 Mark点示意图

1.47 在PCB版图上应该怎么处理Mark点/span>

答：在PCB版图上添加如图1-34所示的Mark点应该注意以下几点：

? 没有拼版的单板，应该在单板内部加Mark点，至少有三个Mark点，呈L形分布。

? 对于拼版的PCB板卡来说，每个单板上可以不添加Mark点，Mark点加在工艺边上即可。

? TOP面与Bottom面都有贴片元器件的情况下，两面都需要添加Mark点。

? 单板上所添加的Mark点的中心点距离板边的距离至少为3mm。

? 为了保证印刷和贴片的识别效果，Mark点范围内尽量不要有焊盘、过孔、测试点、走线以及丝印标识等，不能被V-CUT槽所切，造成机器无法辨识。

? 引线中心距≤0.5mm的QFP以及中心间距≤0.8mm的BGA器件，应在通过该元器件的中心点附件的对角添加Mark点，以便对其进行精确定位。

1.48 什么叫作SMT

答：SMT是Surface Mount Technology的缩写，即表面安装技术，是目前电子组装行业里最流行的一种技术和工艺，是一种无须在印制板上钻插装孔、直接将表面组装元器件贴、焊到印制电路板表面规定位置上的电路装联技术。

表面安装技术，就是用一定的工具，将表面组装元器件管脚对准预先涂覆了黏结剂和锡膏的焊盘图形上，把表面组装元器件贴装到PCB表面上，然后经过波峰焊或者回流焊，使得表面组装元器件和电路之间建立可靠的机械与电气连接。

1.49 什么叫作SMD

答：SMD是Surface Mounted Devices的缩写，意思是表面贴装器件，它是SMT中的一种。在电子线路板生产的初级阶段，过孔装配完全由人工来完成。首批自动化机器推出后，它们可放置一些简单的管脚元件，但是复杂的元件仍需要手工放置方可进行波峰焊。表面贴装元件（Surface Mounted Components）主要有矩形片式元件、圆柱形片式元件、复合片式元件、异形片式元件。

1.50 什么叫作回流焊/strong>

答：回流焊是指将空气或氮气加热到足够高的温度后吹向已经贴好元器件的线路板，让元器件两侧的焊料融化后与主板黏结，实现表面贴装元器件与PCB焊盘的连接。这种工艺的优势是温度易于控制，焊接过程中还能避免氧化，制造成本也更容易控制。

电子电路设计基本概念100问第51-70问（四）见下一篇博文

【学习目标：原理图、PCB、阻抗设计、电子设计基本原则、基本原器件等】见下一篇博文

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笔者电子信息专业硕士毕业，获得过多次电子设计大赛、大学生智能车、数学建模国奖，现就职于南京某半导体芯片公司，从事硬件研发，电路设计研究。对于学电子的小伙伴，深知入门的不易，特开次博客交流分享经验，共同互勉！