原创 PCB设计第022篇 铜箔形成的元件

2023-12-4 23:38 346 1 1 分类: PCB 文集: 2 PCB Layout
[初次发表 23-12-04  最后编辑:24-02-09]
    在PCB上经常利用铜箔和基材来制作简单的元件。
    1. 热隔离 / Thermal Relief
        IPC 定义的热隔离是指一些间隙状、被去除掉的铜。在需要经受焊接的大面积导体的孔周围需要设计这样的热隔离,加热或焊接过程中,它可以中断热的流动,阻止热量散失。删掉的铜不能过多,剩余的铜要满足最小通流量的要求。
        带有热隔离的连接盘,通常可以通过1、2、3、4个相同宽度的铜线连接到周围大面积导体上。1条连接线的宽度称为带宽/Strap,2条以上连接线,每一条的宽度称为辐宽/Web width。从剩余铜的面积分析,孔的大小、环宽和连接线宽度是需要设计师控制的参数。
     通常可以按连接盘的直径的60%,除以需要的连接线数量,得到带宽或辐宽的大小。
    2. 大面积导电区 / Large Conductive Area
    大面积导电区是指采用网格样铜箔覆盖的区域。在加热PCB时,3mm 以上宽度的平面导体或者多边形导体,有可能在波峰焊、回流焊的过程中发生起泡、局部翘曲等缺陷。这时,可以设计大面积导电区。此外,如果PCB上有超过 25mm 以上宽度的导体,最好也用大面积导电区的图案来画。
    3. 热过孔 / Thermal Via
    热过孔是一种特殊的过孔,它的孔环360度连接到大面积铜导体,可以在PCB不同层之间传导热。
    4. 基准点 / Fiducials
    一种圆形图案,可以利用光学系统识别。我们公司的电路板尺寸较小,通常都会拼板制造,这时在拼板图纸上绘制基准点。一些引脚间距细密的器件,也可以在其对角线上放置基准点。
    5. 图案和文字:自选图案,可以作为PCB的永久性标记。例如二维码、公司标识等等。
    6. 平面变压器的绕组:利用铜箔和过孔可以绘制螺旋状的导线,形成绕组。
    7. 天线:对于BLE, LoRA这样的无线电频段,可以在铜箔上直接设计收发一体的天线。常见的是 倒L 和 倒F 两种类型。
    8. 空气放电齿:在电源输入端口处可以绘制三角形、尖峰相对的放电齿,当电源线上有高压浪涌时,可以利用尖端放电原理削弱加到电路板上的浪涌电压。
    9. 简易保险丝
    在要求不严格的场合,利用沉积铜厚精度高的特点,只需要调整导体宽度就可以获得比较准确的导体面积了。基于 IPC-2221 标准提供的铜箔载流量计算表,可以设计大电流熔断的铜箔保险丝。
    10. 板边连接器(金手指):一种把铜箔作为触点的电连接器,也叫手指型连接器,卡边连接器。为了增加耐磨性,作为接触点的铜箔表面要先电镀一层镍,再镀上一层金,采用化学镍金(化金,ENIG)工艺。作为板边连接器使用时,镀金层必须足够厚来补偿多次插拔的磨损。镀镍有两种作用:一是在金层下面提供类似砧骨的作用,增加金的硬度;二是把金和铜隔离开,防止铜扩散到金里去。成本导向的设计中,会选择锡-镍、钯-镍和酸性亮锡工艺。
    设计注意事项(虽然现在用到金手指的机会远远不如过去)
    - 焊盘间距尺寸保三位小数精度,误差与连接器公差相匹配
    - 板插头一侧,前缘磨成斜边(30-45度,以PCB表面为0度),便于插入插座;两个角做45度倒角;和板子整体相连的部分做成圆角,避免应力集中。
    - 设置一个键槽,让连接器有极性,防止插反。

作者: 电子知识打边炉, 来源:面包板社区

链接: https://mbb.eet-china.com/blog/uid-me-4061550.html

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