對印制電路板焊接及布線的幾點認識

摘 要: 電路板焊接是電子技術的重要組成部分。進行正確的焊點設計和良好的加工工藝，是獲得可靠焊接的關鍵因素。所謂“可靠”是指焊點不僅在產品剛生產出來時具有所要求的一切性質，而且在電子產品的整個使用壽命中都保證工作無誤。

關鍵詞: 電路板焊接 布線 原則

焊接是制造電子產品的重要環節之一，如果沒有相應的工藝質量保證，任何一個設計精良的電子產品都難以達到設計要求。電子產品的功能取決于電子元器件正確的相互連接，這些元器件的相互連接大都依據于電路板焊接。電路板焊接在電子產品的裝配中，一直起著重要的作用。即使當前有許多連接技術，但電路板焊接仍然保持著主導地位。

盡管所有焊接過程的物理一化學原理是相同的，但電子電路的焊接又具有它自身的特點，即高可靠與微型化，這是與電子產品的特點相一致的。電路板的焊接質量是受多方面因素影響的。例如基金屬材料的種類及其表層、鍍層的種類和厚度、加工工藝和方式，焊接前的表面狀態，焊劑成分，焊接方式，焊接溫度和時間，被焊接基金屬的間隙大小，助焊劑種類與性能，焊接工具，等等。不僅被焊元器件引線表面的氧化物及引線內部結構的金屬間化合物狀況是影響引線可焊性的重要原因，而且印制板表面的氧化物也是影響焊盤可焊性的主要原因。

錫焊的質量主要取決于焊料潤濕焊件表面的能力，即兩種金屬材料的可潤性，即可焊性。如果焊件的可焊性差，就不可能焊出合格的焊點。可焊性是指焊件與焊錫在適當的溫度和焊劑的作用下，形成良好結合的性能。不是所有的材料都可以用錫焊實現連接的，只有部分金屬有較好可焊性，一般銅及其合金、金、銀、鋅、鎳等具有較好可焊性，而鋁、不銹鋼、鑄鐵等可焊性很差。一般需要特殊焊劑與方法才能錫焊。

為了使焊錫和焊件達到良好的結合，焊件表面一定要保持清潔。即便是可焊性良好的焊件，如果焊件表面存在氧化層、灰塵和油污，在焊接前務必清除干凈，否則影響焊件周圍合金層的形成，從而無法保證焊接質量。手工焊接是傳統的焊接方法，雖然批量電子產品生產已較少采用手工焊接了，但對電子產品的維修、調試中不可避免地還會用到手工焊接。焊接的質量也直接影響到維修效果。手工焊接是一項實踐性很強的技能，在了解一般方法后，要多練;多實踐，才能有較好的焊接質量。對電路板焊接布線應注意的幾點原則我總結如下。

1.輸入端與輸出端的邊線應避免相鄰平行，以免產生反射干擾。必要時應加地線隔離，兩相鄰層的布線要互相垂直，平行容易產生寄生耦合。

2.電路與模擬電路的共地處理。現在有許多PCB不再是單一功能電路(數字或模擬電路)，而是由數字電路和模擬電路混合構成的。因此在布線時就需要考慮它們之間互相干擾的問題，特別是地線上的噪音干擾。數字電路的頻率高，模擬電路的敏感度強，對信號線來說，高頻的信號線盡可能遠離敏感的模擬電路器件，對地線來說，整個PCB對外界只有一個結點，所以必須在PCB內部進行處理數、模共地的問題，而在板內部數字地和模擬地實際上是分開的它們之間互不相連，只是在PCB與外界連接的接口處(如插頭等)。數字地與模擬地有一點短接，請注意，只有一個連接點。也有在PCB上不共地的，這由系統設計來決定。

3.導線拐彎處一般取圓弧形，而直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能。如非要取直角，一般采用兩個135°角來代替直角。

4.大面積導體中連接腿的處理。在大面積的接地(電)中，常用元器件的腿與其連接，對連接腿的處理需要進行綜合的考慮，就電氣性能而言，元件腿的焊盤與銅面滿接為好，但對元件的焊接裝配就存在一些不良隱患如:①焊接需要大功率加熱器。②容易造成虛焊點。所以兼顧電氣性能與工藝需要，做成十字花焊盤，稱之為熱隔離(heatshield)，俗稱熱焊盤(Thermal)。這樣，可使在焊接時因截面過分散熱而產生虛焊點的可能性大大減少。多層板的接電(地)層腿的處理相同。

5接地線應盡量加粗。若接地線用很紉的線條，則接地電位隨電流的變化而變化，使抗噪性能降低。因此應將接地線加粗，使它能通過三倍于印制板上的允許電流。如有可能，接地線應在2—3mm以上。

6.正確的單點和多點接地。在低頻電路中，信號的工作頻率小于1MHz，它的布線和器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環流對干擾影響較大，因而應采用一點接地。當信號工作頻率大于10MHz時，如果采用一點接地，其地線的長度不應超過波長的1/20，否則應采用多點接地法。

7.信號線布在電(地)層上在多層印制板布線時，由于在信號線層沒有布完的線剩下已經不多，再多加層數就會造成浪費也會給生產增加一定的工作量，成本也相應增加。為解決這個矛盾，可以考慮在電(地)層上進行布線。首先應考慮用電源層，其次才是地層，最好保留地層的完整性。

8.盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設法減少它們的分布參數和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應盡量遠離。某些元器件或導線之間可能有較高的電位差，應加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶高電壓的元器件應盡量布置在調試時手不易觸及的地方。

9.設計規則檢查。布線設計完成后，需認真檢查布線設計是否符合設計者所制定的規則，同時也需確認所制定的規則是否符合印制板生產工藝的需求，一般檢查有如下幾個方面:線與線、線與元件焊盤、線與貫通孔、元件焊盤與貫通孔、貫通孔與貫通孔之間的距離是否合理，是否滿足生產要求?電源線和地線的寬度是否合適，電源與地線之間是否緊耦合(低的波阻抗)?在PCB中是否還有能讓地線加寬的地方?對于關鍵的信號線是否采取了最佳措施，如長度最短，加保護線，輸入線及輸出線被明顯地分開?模擬電路和數字電路部分是否有各自獨立的地線。后加在PCB中的圖形(如圖標、注標)是否會造成信號短路?對一些不理想的線形進行修改。在PCB上是否加有工藝線?阻焊是否符合生產工藝的要求，阻焊尺寸是否合適，字符標志是否壓在器件焊盤上?以免影響電裝質量。多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小?如電源地層的銅箔露出板外，容易造成短路。

本文目的在于說明PCB進行印制板設計的流程和一些注意事項，為設計人員提供設計規范，方便設計人員之間進行交流和相互檢查。

參考文獻:

[1]高傳賢主編.電子技術應用基礎項目教程.

[2]韓廣興等編著.電子技術基礎應用技能上崗實訓.