电路板

引言

本人结合自己在军队参与的电磁兼容设计工作实践，空军系统关于电子对抗进行的两次培训（雷达系统防雷、电子信息防泄露）及入司后参与706所杨继深主讲的EMC培训、701所周开基主讲的EMC培训、自己在地方电磁兼容实验室参与EMC整改的工作体验、特别是国际IEEE委员发表的关于EMC有关文章、与地方同行的交流体会，并结合公司的实验情况，对印制电路板的电磁兼容性设计进行了一下小结，希望对印制电路板的设计有所作用。

需要提醒注意的是：总结中只是提供了一些最基础的结论，对具体频率信号的走线长度计算、应考虑的谐波频率、波长、电路板级屏蔽、屏蔽体腔的设计、屏蔽体孔径的大小、数目、进出导线的处理、截止导波管直径、长度的计算及静电防护，雷电防护等知识没有进行描述。或许有些结论不一定正确，还需各位指正，本人将不胜感谢。

一、元器件布局

印刷电路板进行EMC设计时，首先要考虑布局，PCB工程师必须和结构工程师、EMC工程师一起协调进行，做到两者兼顾，才能达到事半倍。

第一种，指排式电镀

常常需要将稀有金属镀在板边连接器、板边突出接点或金手指上以提供较低的接触电阻和较高的耐磨性，该技术称为指排式电镀或突出部分电镀。常将金镀在内层镀层为镍的板边连接器突出触头上，金手指或板边突出部分采用手工或自动电镀技术，目前接触插头或金手指上的镀金已被镀姥、镀铅、镀钮所代替。其工艺如下所述：

1）剥除涂层去除突出触点上的锡或锡-铅涂层

2）清洗水漂洗

3）擦洗用研磨剂擦洗

4）活化漫没在10% 的硫酸中

5）在突出触头上镀镍厚度为4 -5μm

6）清洗去除矿物质水

7）金渗透溶液处理

8）镀金

9）清洗

10）烘干

第二种，通孔电镀

PCB电路板是什么
　　
印制电路板{PCB线路板}，又称印刷电路板，是电子元器件电气连接的提供者。它的发展已有100多年的历史了；它的设计主要是版图设计；采用电路板的主要优点是大大减少布线和装配的差错，提高了自动化水平和生产劳动率。

PCB电路板的组成
　　
1、线路与图面（Pattern）：线路是做为原件之间导通的工具，在设计上会另外设计大铜面作为接地及电源层。线路与图面是同时做出的。

2、介电层（Dielectric）：用来保持线路及各层之间的绝缘性，俗称为基材。

3、孔（Through hole / via）：导通孔可使两层次以上的线路彼此导通，较大的导通孔则做为零件插件用，另外有非导通孔（nPTH）通常用来作为表面贴装定位，组装时固定螺丝用。

4、防焊油墨（Solder resistant /Solder Mask）：并非全部的铜面都要吃锡上零件，因此非吃锡的区域，会印一层隔绝铜面吃锡的物质（通常为环氧树脂），避免非吃锡的线路间短路。根据不同的工艺，分为绿油、红油、蓝油。

一、电脑上打开PCB设计图，把短路的网络点亮，看看什么地方离得最近，最容易连到一块。特别要注意IC内部的短路。

二、如果是人工焊接，要养成好的习惯：

1、焊接前要目视检查一遍PCB板，并用万用表检查关键电路（特别是电源与地）是否短路；

2、每次焊接完一个芯片就用万用表测一下电源和地是否短路；

3、焊接时不要乱甩烙铁，如果把焊锡甩到芯片的焊脚上（特别是表贴元件），就不容易查到。

三、发现有短路现象。拿一块板来割线（特别适合单/双层板），割线后将每部分功能块分别通电,逐步排除。

四、使用短路定位分析仪器

五、如果有BGA芯片，由于所有焊点被芯片覆盖看不见，而且又是多层板（4层以上），因此最好在设计时将每个芯片的电源分割开，用磁珠或0欧电阻连接，这样出现电源与地短路时，断开磁珠检测，很容易定位到某一芯片。由于BGA的焊接难度大，如果不是机器自动焊接，稍不注意就会把相邻的电源与地两个焊球短路。

六、小尺寸的表贴电容焊接时一定要小心，特别是电源滤波电容（103或104），数量多，很容易造成电源与地短路。当然，有时运气不好，会遇到电容本身是短路的，因此最好的办法是焊接前先将电容检测一遍。

对于一个新设计的电路板，调试起来往往会遇到一些困难，特别是当板比较大、元件比较多时，往往无从下手。但如果掌握好一套合理的调试方法，调试起来将会事半功倍。对于刚拿回来的新PCB板，我们首先要大概观察一下，板上是否存在问题，例如是否有明显的裂痕，有无短路、开路等现象。如果有必要的话，可以检查一下电源跟地线之间的电阻是否足够大。

一、工控电路板电容损坏的故障特点及维修

电容损坏引发的故障在电子设备中是最高的，其中尤其以电解电容的损坏最为常见。

电容损坏表现为：容量变小；完全失去容量；漏电；短路。

电容在电路中所起的作用不同，引起的故障也各有特点。在工控电路板中，数字电路占绝大多数，电容多用做电源滤波，用做信号耦合和振荡电路的电容较少。用在开关电源中的电解电容如果损坏，则开关电源可能不起振，没有电压输出;或者输出电压滤波不好，电路因电压不稳而发生逻辑混乱，表现为机器工作时好时坏或开不了机，如果电容并在数字电路的电源正负极之间，故障表现同上。

近几年，网络数量的增加、更严格的设计约束和布线密度，以及向高速度、高密度项目的逐步迁移，加剧了PCB的复杂性。幸运的是，PCB设计工具近年来已得到稳步发展，以应对这种日渐复杂的设计领域所带来的挑战。一项重大改变——3D功能的采用，有望使设计者可以兼顾设计创新和全球市场的竞争力。

3D设计面临的挑战

传统上，电路板设计者都依赖于设计样机，以便在制造前确保设计的形状、适配度和功能性。虽然可行，但这种方法有许多缺点。

首先，在制造出实际样机之前设计者不能确定电路板是否适合。

其次，这种方法一般会导致设计过程中需要多次制作样机。

造成电路板焊接缺陷的因素有以下三个方面的原因：

1、电路板孔的可焊性影响焊接质量

电路板孔可焊性不好，将会产生虚焊缺陷，影响电路中元件的参数，导致多层板元器件和内层线导通不稳定，引起整个电路功能失效。所谓可焊性就是金属表面被熔融焊料润湿的性质，即焊料所在金属表面形成一层相对均匀的连续的光滑的附着薄膜。

影响印刷电路板可焊性的因素主要有：

(1)焊料的成份和被焊料的性质。焊料是焊接化学处理过程中重要的组成部分，它由含有助焊剂的化学材料组成，常用的低熔点共熔金属为Sn-Pb或Sn-Pb-Ag.其中杂质含量要有一定的分比控制，以防杂质产生的氧化物被助焊剂溶解。焊剂的功能是通过传递热量，去除锈蚀来帮助焊料润湿被焊板电路表面。一般采用白松香和异丙醇溶剂。

(2)焊接温度和金属板表面清洁程度也会影响可焊性。温度过高，则焊料扩散速度加快，此时具有很高的活性，会使电路板和焊料溶融表面迅速氧化，产生焊接缺陷，电路板表面受污染也会影响可焊性从而产生缺陷，这些缺陷包括锡珠、锡球、开路、光泽度不好等。