PCB双面板场景化应用：从消费电子到工业控制的实战案例

功能需求：集成 MCU（如 STM32F030）、继电器、按键、LED 指示灯、电源接口，实现家电的开关、模式调节、状态显示（如洗衣机的洗衣模式控制）；

环境需求：室内常温（0-40℃）、湿度 30%-60%，无强干扰；

成本需求：批量生产（≥10 万件），双面板成本控制在 5-8 元 / 块，总元件成本≤20 元。

设计要点：

布局：按 “电源→MCU→输出” 信号流向布局，电源接口（DC 座）在 PCB 一侧，MCU 在中间，继电器、LED 在另一侧；电源线路（0.5mm）与信号线路（0.2mm）间距 0.5mm，避免噪声耦合；

过孔：电源输入处 2 个过孔（直径 0.5mm），MCU 接地处 2 个过孔（直径 0.3mm），分散电流；

接地：边缘环形地线（宽度 0.8mm），中间横向地线连接，接地阻抗 < 0.1Ω；

滤波：电源入口并联 100μF 电解电容与 0.1μF 陶瓷电容，MCU VCC 引脚旁 0.1μF 陶瓷电容。

制造要点：

基材：普通 FR-4（Tg=130℃），厚度 1.6mm，成本低；

表面处理：喷锡（HASL），上锡率≥98%，适合批量焊接；

阻焊层：绿色阻焊油墨，厚度 15-20μm，附着力≥5N/cm；

成型：数控铣刀切割，尺寸公差 ±0.1mm，边缘毛刺≤0.05mm。

功能需求：集成温湿度传感器（如 SHT30）、MCU（如 STM32L431）、RS485 通信接口、电源模块，实现温湿度采集与远程传输（如车间环境监测）；

环境需求：工业车间，温度 - 20-85℃、湿度 20%-80%，存在电机强电磁干扰；

可靠性需求：MTBF（平均无故障时间）≥30000 小时，EMI 辐射≤-50dBμV/m（EN 61000-6-2 标准）。

设计要点：

布局：功能分区明确，传感器与信号调理电路在顶层（模拟区），MCU 与 RS485 接口在底层（数字区），模拟区与数字区用地线隔离（间距 1mm）；

布线：模拟信号线路（SHT30 的 SDA/SCL）长度 3cm，线宽 0.2mm，线距 0.5mm，串联 1kΩ 电阻抑制干扰；RS485 线路（A/B 线）长度 5cm，线宽 0.3mm，两端并联 120Ω 匹配电阻；

接地：模拟地（AGND）与数字地（DGND）单点连接（0Ω 电阻），接地阻抗 < 0.05Ω；

EMI 控制：传感器旁布置 0.1μF 陶瓷电容，RS485 芯片旁布置 10μF 钽电容，电源线路串联共模扼流圈（阻抗 1kΩ@100MHz）。

制造要点：

基材：高 Tg FR-4（Tg=170℃，如 Isola 370HR），耐温 - 40-125℃；

表面处理：沉金（金层 2μm，镍层 15μm），耐盐雾 96 小时，避免车间油污腐蚀；

阻焊层：黑色阻焊油墨（抗紫外线），厚度 20-25μm，附着力≥6N/cm；

防护：涂覆丙烯酸三防漆（厚度 20μm），耐温 - 55-150℃，增强抗干扰与防潮能力。

功能需求：集成 MCU（如 STM32G031）、电机驱动芯片（如 L9110）、按键、保险丝，实现车窗的上升、下降、停止控制；

环境需求：汽车座舱，温度 - 40-85℃、振动 10-2000Hz（加速度 5g），存在车载电源噪声；

安全需求：过流保护（电流 > 5A 时保险丝熔断），绝缘电阻≥1012Ω（避免漏电）。

设计要点：

布局：电机驱动芯片靠近电机接口，MCU 在中间，按键与保险丝在边缘；重型元件（电机接口）靠近 PCB 固定孔，减少振动影响；

布线：电机驱动线路（电流 5A）线宽 1mm，线距 1mm，避免过流发热；电源线路串联 5A 保险丝，过流时保护 PCB；

接地：多点接地，MCU、驱动芯片、按键的接地就近连接到地线，接地阻抗 < 0.05Ω；

滤波：车载电源入口并联 470μF 电解电容（滤低频噪声）与 0.1μF 陶瓷电容，驱动芯片 VCC 引脚旁 10μF 陶瓷电容。

制造要点：

基材：汽车级 FR-4（Tg=150℃，如松下 R-1766），满足车规耐温；

表面处理：沉锡（锡层 5μm），耐振动焊接（振动测试后无虚焊）；

阻焊层：绿色阻焊油墨，厚度 20μm，耐机油、防冻液腐蚀；

测试：100% 振动测试（10-2000Hz，5g，2 小时），无元件脱落、线路断裂；绝缘测试（500V DC，1 分钟），绝缘电阻≥1012Ω。

功能需求：集成红外传感器（如 MLX90614）、MCU（如 STM32F103）、显示屏、电池接口，实现体温测量与显示（精度 ±0.3℃）；

环境需求：室内常温（10-35℃）、湿度 30%-70%，无强干扰；

安全需求：无卤素（符合 IEC 61249 标准），避免有害物质；绝缘电阻≥1013Ω，防止漏电。

设计要点：

布局：红外传感器在 PCB 一端（远离发热元件），MCU 在中间，显示屏与电池接口在另一端；传感器线路长度 2cm，避免信号衰减；

布线：传感器模拟信号线路（SDA/SCL）线宽 0.2mm，线距 0.5mm，串联 4.7kΩ 上拉电阻；电源线路（电池 3.7V 输入）线宽 0.5mm，并联 100μF 锂电容（备用电源）；

接地：单点接地，传感器 AGND 与 MCU DGND 通过 0.01μF 电容连接，减少数字噪声；

无卤素设计：所有材料（基材、阻焊油墨、焊锡）无卤素（氯 < 900ppm，溴 < 900ppm）。

制造要点：

基材：无卤素 FR-4（如生益 S1155），符合医疗安全标准；

表面处理：OSP（有机保焊剂，厚度 0.8μm），成本低，适合短期焊接（生产后 1 个月内组装）；

阻焊层：绿色无卤素阻焊油墨，厚度 15μm，附着力≥5N/cm；

测试：100% 无卤素测试（离子色谱法），卤素含量达标；精度测试（体温 36-38℃），误差 ±0.2℃，满足医疗要求。