空白 PCB 與零件:在空板上的建構之旅
1 分鐘
空白 PCB 指的是尚未放置任何元件的未組裝電路板。它由覆銅基板製成,經過鑽孔、阻焊與表面處理,是工程師進行原型、實驗與 DIY 專案的畫布。這類單純的 PCB 不含元件。讓我們深入探討產業採用的標準與技術。
通用空白板 vs 預佈線原型板
通用空白板為覆銅板與通用洞洞板,屬於覆蓋銅箔的絕緣基板,可自行蝕刻或手動配線,適合客製形狀與一次性實驗,常用於實驗室、小量蝕刻或手動設計走線。
預佈線原型板則為洞洞板與 SMD 網格板,已預製孔陣列或 SMD 焊盤,方便由麵包板過渡到 PCB,適合 DIY 專案,優勢在於快速而非客製走線。兩者各有定位:通用空白板重客製,預佈線原型板重速度。
覆銅類型:單面 vs 雙面 vs 多層
- 單面 (1 層): 僅在電路板一側覆銅,成本低、機械穩定性佳,適合不需複雜走線且可接受跳線的專案。
- 雙面 (2 層): 雙面覆銅並有鍍通孔與導通孔,可在兩面走線,最常見。通常一面為地平面,另一面為訊號走線,是複雜度較低 PCB 的經濟選擇。
- 多層 (4 層以上): 針對高密度與複雜設計,需多層與適當疊構,以控制阻抗或高雜訊/高速電路。高速設計時須兼顧訊號與電源完整性。
空白 PCB 材料解析與選擇
FR-4、CEM-1、鋁基、軟性—何時使用
FR-4 (玻璃纖維-環氧樹脂) 最常用,成本低、機械穩定性好,適合快速空白 PCB 原型。
CEM-1 / CEM-3:CEM-1 為紙基單層玻纖,機械強度較低,高頻表現差;CEM-3 採用編織玻纖,強度較佳,支援雙面。
鋁基 (MCPCB):金屬基 PCB 適合散熱,常見於 LED 陣列與功率模組,原型價格高於 FR-4。
軟性 (聚醯亞胺):需彎折的可穿戴裝置使用,設計複雜且成本高,但能實現獨特外型。
依熱、機械與佈線需求選擇材料。
厚度、銅厚與耐溫等級速查表
| 屬性 | 典型值 |
| 板厚 | 0.8 mm / 1.0 mm / 1.6 mm (標準) / 2.0 mm |
| 銅厚 | 1 oz (35 µm)、2 oz (70 µm)、更厚 |
| Tg (玻璃轉換溫度) | 標準 FR-4 = 130–140 °C;高 Tg = 170–230 °C |
| 熱導率 | 1–3 W/mK (視核心而定) |
DIY 與原型首選空白 PCB 規格
標準 Eurocard 尺寸與銅條板替代方案
標準 Eurocard 尺寸為 100 × 160 mm 與 100 × 100 mm。銅條板為連續銅條,適合穿孔原型,離散電路快速但走線雜亂。替代方案包括洞洞板、單孔板與 SMD 網格板。若需重複迭代,選擇與代工廠最經濟的拼板尺寸。
SMD 友善空白板 (0603/0402 焊盤網格)
許多空白 SMD 原型板內建 0603/0805 封裝網格,0402 需精密佈局。若手焊 SMD,需確認焊盤尺寸與間距。小尺寸 SMD 可設計客製網格,加大焊盤與熱隔離。
穿孔洞洞板演進 (2.54 mm vs 2.0 mm)
2.54 mm (0.1") 為標準洞洞板,相容 DIP 與多數接頭;2.0 mm 則更緊湊但犧牲相容性。依預計元件選擇孔距。
空白 PCB 必備搭配零件
必備連接條、排針與端子台
2.54 mm 排針可模組化測試,方便與麵包板跳線連接。端子台用於電源輸入、音響輸出或現場配線。亦可用邊緣連接器設計 Eurocard 模組。備齊直插與彎角排針及多種端子台。
原型跳線、插座與轉接助手
雌雄跳線為快速配線所需;DIP/SMD 轉接插座支援熱插拔與燒錄;QFN/BGA 轉接板降低焊接風險。這些零件在節省時間與避免挫折上物超所值。
將空白 PCB 變為可運作專案
依量產規模選擇合適的組裝方式:
Dead-Bug、Manhattan、正規蝕刻路線
- Dead-bug:將 IC 倒扣焊接,線接腳位,RF 應用因低引線電感而快速。
- Manhattan 風格:於銅墊上黏貼小銅島,元件跨島連接。
- 正規蝕刻/走線 PCB:使用鍍通孔與專業走線,實現可重複的高可靠度。
實驗或 RF 調整時,Manhattan 風格極為方便。
5 分鐘 SMD 焊接技巧
先點一角對位,再用熱風或回流焊其餘腳位。大量液態助焊可降低時間並減少橋連。焊膏鋼網或針筒可加速整排焊盤。預鍍焊盤可防大元件立碑。若大量 SMD,可向製造商索取經濟型鋼網。
結論
以上涵蓋空白板的類型與標準。一般電子應用可用標準 FR-4;需散熱/功率場合選鋁基;軟性 PCB 則用於穿戴或曲面設計。多數原型使用 1 oz 銅厚與 1.6 mm 板厚;大電流需升級銅厚。
- 低成本原型可選線上代工小量雙面板,權衡單價、交期與運費。
- 散熱需求高 (MCPCB) 原型成本較高,小型鋁基板約 $10–$100,視尺寸而定。
持續學習
PCB 設計中銅箔走線的創新應用
銅導線是印刷電路板(PCB)中不可或缺的元件,為電流在整個電路板上提供傳導路徑。銅導線的表面處理對其功能性與可靠性有決定性影響。目前有多種表面處理可供選擇,每種都有其優勢,正確的選擇取決於銅導線的預期用途。本文將探討銅導線在 PCB 設計中的創新應用,以及可提升其功能的表面處理方式。 為 PCB 設計中的銅導線選擇合適的表面處理 銅導線的表面處理對其功能性與可靠性影響重大。常見的表面處理包括 ENIG、HASL、沉積銀、OSP 與沉積錫,每種都有其優點,需依銅導線的用途選擇。 ENIG 適用於需要高可靠性與抗腐蝕性的銅導線,常見於航太與工業電子。HASL 成本較低,導電性良好,但可靠性不如 ENIG 且較易腐蝕。沉積銀導電性佳、接觸電阻低,但長時間易氧化。OSP 價格低廉、焊錫性良好,但可靠性較低且易氧化。沉積錫表面均勻、焊錫性優異,但可靠性較低且易產生晶鬚導致短路。 銅導線作為電容與電感:實現高效 PCB 的設計技巧 銅導線可設計成電容或電感以儲存電能。透過特定形狀設計,可省去額外元件,縮小體積並降低成本。表面處理需依用途選擇:作為電容時,ENIG 提供優異抗腐蝕性與可靠性;作為電感時,HASL......
如何避免 PCB 設計中的陷阱
設計印刷電路板(PCB)時,必須仔細考量多項因素,才能確保製程順利並避免潛在陷阱。從孔徑與槽孔設計,到線寬與銅箔灌注,掌握這些要點對於打造可靠且功能正常的 PCB 至關重要。本文將探討 PCB 設計中的常見陷阱,並提供克服建議。 導通孔孔徑設計 在 PCB 製造中,0.3 mm 的孔被視為標準孔,小於 0.3 mm 則歸類為小孔。 小孔可能對生產造成多項負面影響: 電鍍困難:孔徑越小,越容易發生電鍍不良或無電鍍。針對小孔,JLCPCB 採用四線低阻製程以確保可靠度。 加工效率降低:小孔需降低鑽孔速度並使用更短鑽頭,導致一次可鑽板材數量減少。因此設計時建議優先採用 0.3 mm 以上孔徑,僅在空間受限時才考慮小孔。 JLCPCB 的最小製程能力: 單/雙面板:0.3 mm(內徑)/0.45 mm(外徑) 多層板:0.15 mm(內徑)/0.25 mm(外徑) 外徑應比內徑大 0.1 mm 以上,建議差距 ≥0.15 mm。 導通孔槽孔設計 PCB 鑽孔中的短槽:長度小於寬度兩倍的槽孔稱為短槽。短槽的最佳長寬比為長度/寬度 ≥2.5(極限值 ≥2)。 長槽選用噴錫處理:若槽孔需經噴錫,建議單邊最小寬度......
5 個常見的 PCB 設計新手錯誤(以及如何避免)
印刷電路板(PCB)是現代電子產品中不可或缺的元件,從智慧型手機、筆記型電腦到汽車與家電都能見到它的身影。PCB 提供了一種高效連接電子元件的方式,能以精簡且可靠的途徑傳輸訊號與電力。然而,設計 PCB 並非易事,尤其對初學者而言。 本文將探討初學者最常犯的 5 大 PCB 設計錯誤及其解決方法。這些錯誤可能導致訊號干擾、散熱問題、電源供應異常,甚至損壞元件。避開這些陷阱,才能確保你的 PCB 既穩定又可靠。 錯誤一:未使用接地層 接地層是 PCB 上大面積且連接到地的銅面,可作為屏蔽層,防止電磁干擾(EMI)影響板上的訊號。若未使用接地層,訊號容易夾雜雜訊,進而降低電路效能。 解決方法:在設計中加入接地層。大多數 PCB 設計軟體都內建快速添加接地層的功能,只需新增一層並將其連接到地網路,即可形成大面積銅面作為接地層。 錯誤二:未檢查間距規則 間距規則(DRC)指的是 PCB 上兩個導電物件(如兩條走線或走線與焊墊)之間的最小距離。忽略間距規則可能導致短路或訊號干擾。 解決方法:在PCB 設計軟體中設定間距規則。多數軟體提供「Rooms」功能,可針對不同區域或物件設定最小間距,避免元件過於靠近而......
選擇合適的 PCB 形狀
為 PCB 選擇合適的外形是至關重要的決策,會大幅影響電子裝置的整體效能、可製造性與美觀。雖然矩形 PCB 最常見且用途廣泛,但還有各種其他形狀能在特定應用中提供獨特優勢。在這份全面指南中,我們將探討不同的 PCB 形狀,為每種形狀提供範例,並展示它們如何優化設計與功能。透過了解 PCB 外形的重要性並參考具體範例,您就能做出明智決策,提升電子系統的表現。 矩形 PCB:經典之選 矩形 PCB 是歷經考驗的可靠選擇,廣泛應用於各行各業。其矩形外形簡單、易於製造,且與標準製程相容。這種形狀可讓元件高效擺放、訊號走線簡單,並能與標準外殼整合。例如,高階筆電通常採用矩形 PCB,以最大化內部空間利用率。矩形設計讓處理器、記憶體、儲存裝置及其他元件得以緊湊排列,造就輕巧而強大的運算裝置。 圓形 PCB:緊湊設計的最佳解 圓形 PCB 在空間有限或追求獨特外觀的應用中特別有利。圓形無尖角,可減少應力集中點,提升機械可靠性。智慧手錶、健身追蹤器與小型醫療裝置常見圓形 PCB。舉例來說,採用圓形外觀的健身追蹤器 PCB,能在手腕上最佳化空間利用,同時提供吸引人且符合人體工學的造型。圓形設計讓感測器、電池與顯示模......
提升您的電路設計技巧:改善效能的提示與技術
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