設計制作印刷電路板

1、成 績 評 定 表學生姓名班級學號專 業(yè)通信工程題 目設計制作PCB評語組長簽字：成績日期 20 年 月 日生產(chǎn)實習任務書學 院信息科學與工程專 業(yè)通信工程學生姓名班級學號 題 目設計制作印刷電路板實踐教學要求與任務1 學習了解工業(yè)界印刷電路板設計制作流程。2 根據(jù)Arduino電子設計的內容，使用Protel軟件設計印刷電路板。 3 采用熱轉印法制作印刷電路板工作計劃與進度安排第16-17周：設計制作印刷電路板指導教師：張 武 2015年11月9日專業(yè)負責人：王洪源 2015年11月9日學院教學副院長：張文波 2015年11月9日目錄1 工業(yè)界印刷電路板設計制作流程11.1概述11.2工業(yè)界

2、印刷電路板制作的方法21.3工業(yè)制造印刷電路板一般流程52 PROTEL設計制作印刷電路板52.1 protel DXP簡介52.2 protel原理圖制作62.3 protel PCB電路板設計73熱轉印法制作印刷電路板83.1打印PCB圖93.2轉印PCB圖93.3腐蝕覆銅板103.4 鉆孔113.5焊接124 電路板制作結果13總結16參考文獻：171 工業(yè)界印刷電路板設計制作流程1.1概述 印制電路板，又稱印刷電路板、印刷線路板，簡稱印制板，英文簡稱PCB(printed circuit board )或PWB(printed wiring board)，以絕緣板為基材，切成一定尺寸，

3、其上至少附有一個導電圖形，并布有孔（如元件孔、緊固孔、金屬化孔等），用來代替以往裝置電子元器件的底盤，并實現(xiàn)電子元器件之間的相互連接。由于這種板是采用電子印刷術制作的，故被稱為“印刷”電路板。習慣稱“印制線路板”為“印制電路”是不確切的，因為在印制板上并沒有“印制元件”而僅有布線。 印刷電路板并非一般終端產(chǎn)品，在名稱的定義上略為混亂，例如：個人電腦用的母板，稱為主板，而不能直接稱為電路板，雖然主機板中有電路板的存在，但是并不相同，因此評估產(chǎn)業(yè)時兩者有關卻不能說相同。再譬如：因為有集成電路零件裝載在電路板上，因而新聞媒體稱他為IC板，但實質上他也不等同于印刷電路板。我們通常說的印刷電路板是指裸板

4、-即沒有上元器件的電路板。根據(jù)PCB印刷線路板電路層數(shù)分類：PCB印刷線路板分為單面板、雙面板和多層板。常見的多層板一般為4層板或6層板，復雜的多層板可達幾十層。PCB板有以下三種主要的劃分類型： 單面板：在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，導線則集中在另一面上。因為導線只出現(xiàn)在其中一面，所以這種PCB叫作單面板(Single-sided)。因為單面板在設計線路上有許多嚴格的限制(因為只有一面，布線間不能交叉而必須繞獨自的路徑)，所以只有早期的電路才使用這類的板子。 雙面板：這種電路板的兩面都有布線，不過要用上兩面的導線，必須要在兩面間有適當?shù)碾娐愤B接才行。這種電路間的“橋梁”叫做導孔(v

5、ia)。導孔是在PCB上，充滿或涂上金屬的小洞，它可以與兩面的導線相連接。因為雙面板的面積比單面板大了一倍，雙面板解決了單面板中因為布線交錯的難點(可以通過孔導通到另一面)，它更適合用在比單面板更復雜的電路上。 多層板：為了增加可以布線的面積，多層板用上了更多單或雙面的布線板。用一塊雙面作內層、二塊單面作外層或二塊雙面作內層、二塊單面作外層的印刷線路板，通過定位系統(tǒng)及絕緣粘結材料交替在一起且導電圖形按設計要求進行互連的印刷線路板就成為四層、六層印刷電路板了，也稱為多層印刷線路板。板子的層數(shù)并不代表有幾層獨立的布線層，在特殊情況下會加入空層來控制板厚，通常層數(shù)都是偶數(shù)，并且包含最外側的兩層。大部

6、分的主機板都是4到8層的結構，不過技術上理論可以做到近100層的PCB板。大型的超級計算機大多使用相當多層的主機板，不過因為這類計算機已經(jīng)可以用許多普通計算機的集群代替，超多層板已經(jīng)漸漸不被使用了。因為PCB中的各層都緊密的結合，一般不太容易看出實際數(shù)目，不過如果仔細觀察主機板，還是可以看出來。PCB(PrintedCircuitBoard)，中文名稱為印制電路板，又稱印刷電路板、印刷線路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的提供者。由于它是采用電子印刷術制作的，故被稱為“印刷”電路板。1.2工業(yè)界印刷電路板制作的方法一、蠟紙腐蝕法按照印版圖的尺寸裁切敷銅板，使其與

7、實際電路圖的大小一致，并使敷銅板保持清潔。將蠟紙平鋪在鋼板上，用筆將印版圖按照1：1的比例刻在蠟紙上，將蠟紙上的印版圖根據(jù)電路板尺寸剪裁，并將其平放在敷銅板上。用少量油漆與滑石粉調成稀稠合適的材料，用毛刷蘸取印調好的材料，均勻地涂蠟紙上，反復幾遍，即可將電路印在印制板上（敷銅板）。將敷銅板放入三氯化鐵液體中腐蝕。將腐蝕好的印制板反復用水清洗。用香蕉水擦掉油漆，再清洗幾次，使印制板清潔，不留腐蝕液。抹上一層松香溶液待干后鉆孔。二、膠帶腐蝕法此法是用預先制好的類似不干膠材料制成的各種符號(點、圓盤等)貼在電路板上。用點表示焊盤，線路用單線表示，保證位置、尺寸準確。按照印版圖的尺寸裁切敷銅板，并使敷

8、銅板銅箔面保持清潔。首先，可用復寫紙將印版圖復制在敷銅板上，根據(jù)所用元器件的實際大小粘貼不同內外徑的焊盤（即印刷電路板上用來焊接電子元器件的圓孔）；其次，根據(jù)電路中電流的大小決定采用不同寬度的膠帶（大電流采用寬膠帶，小電流窄膠帶即可），按照印版圖將膠帶粘貼在敷銅板上（代表電路中元器件之間的連線）；用軟一點的小錘，如光滑的橡膠、塑料等敲打圖貼，使之與銅箔充分粘連。重點敲擊線條轉彎處、搭接處。天冷時，最好用取暖器使表面加溫以加強粘連效果。將粘有膠帶的敷銅板放入三氯化鐵液體中腐蝕。腐蝕完后應及時取出用水沖洗干凈。在焊盤處用鉆頭打孔，用細砂紙打亮銅箔，再涂上松香酒精溶液，涼干則制作完畢了。三、激光打印

9、法用激光打印機將畫好的印版圖打印在熱轉印紙上，注意在打印前后，不要用手或其他東西碰熱轉印紙上的印版圖位置。將熱轉印紙的印有印版圖部分剪下，四邊留些空白，面朝下覆蓋在平坦、干凈的敷銅板上（可用砂紙打磨敷銅板），用家用電熨斗（非蒸汽式）熨燙貼有熱轉印紙的敷銅板，可多燙幾次，使融化的墨粉完全吸附在敷銅板上。將揭去熱轉印紙的敷銅板放入三氯化鐵液體中腐蝕，腐蝕完后取出用“Laquer Thinner”（一種稀釋劑）沖洗，并用紙巾迅速擦去墨粉，印刷電路板便制作成功了。四、即時貼腐蝕法將即時貼（或包裝用的寬透明膠帶）粘在敷銅板的銅箔上，然后在貼面上繪制好印版圖，再用刻刀刻透貼面層，形成所需電路，揭去非電路部

10、分，最后用三氯化鐵腐蝕敷銅板即可。腐蝕溫度可在55度左右進行，腐蝕速度較快。腐蝕好的電路板用清水沖洗干凈，揭去電路上的即時貼，打好孔，擦干凈涂上松香酒精溶液以備使用。五、手工及繪圖儀直接描繪法這種方法利用繪圖儀的繪圖筆在敷銅板上直接畫印版圖，有手畫和繪圖儀自動畫兩種做法，下面分別介紹。1、手畫法調制繪圖液：在三份無水酒精中，放入一份漆片（即蟲膠，化工原料店有售），并適當攪拌，待其全部溶解后，滴上幾滴醫(yī)用紫藥水（龍膽紫），使其呈現(xiàn)一定的顏色，攪拌均勻后，繪圖液便制成了。繪制印版圖：用細砂紙把敷銅板打亮，然后采用繪圖儀器中的鴨嘴筆（或圓規(guī)上用來畫圖形的墨水鴨嘴筆），在敷銅板上描繪印版圖，由于鴨嘴筆

11、上有調整筆劃粗細的螺母，可通過調節(jié)筆劃粗細去改變電路圖中連線的粗細，也可借用直尺、三角尺描繪出很細的直線。此法描繪出的線條光滑、均勻，無邊緣鋸齒。 腐蝕電路板：將畫好的電路板（敷銅板）放入三氯化鐵溶液中腐蝕，腐蝕完成后，用棉球蘸上無水酒精，就可以將板子上的繪圖液擦掉，晾干后，涂上松香水即可。2、繪圖儀自動畫法可采用惠普公司的HP7440A型號繪圖儀，關鍵是改裝繪圖儀的繪圖筆，下面是一個參考實例。 改裝繪圖筆：將原始的繪圖儀上的繪圖筆的兩端切掉一部分，這樣便得到一根中間有定位環(huán)的短一點的繪圖筆，定位環(huán)是筆架用來固定筆的部分。將筆架上用來固定筆的圓孔用銼刀銼大些，使得切短后的繪圖筆可以通過。將簽字

12、筆（felt tipped pen）切短，蓋上筆帽，把它擠入切短后的繪圖筆中，定位環(huán)的位置距筆尖約35mm。繪制電路圖：將改裝后的繪圖筆裝好，將打磨干凈的敷銅板放在一張A4大小的膠片上，置于繪圖筆的下方，便可使用繪圖儀自動打印印版圖了。將打印好的電路板進行腐蝕后，沖洗干凈，涂上松香即可。六、刀刻法按照印版圖的尺寸裁切敷銅板，并使敷銅板銅箔面保持清潔。在敷銅板上面蓋一張復寫紙，將畫好的印版圖蓋在復寫紙上，再用圓珠筆在紙上重描一次，讓線路的邊緣顯示在敷銅板上。用刻刀按照敷銅板上的線路一點一點的劃開，并保證線路與線路之間確實斷開。在相應的位置打孔，并且用砂紙將銅箔拋光，再在銅箔上涂一層松香酒精水以助

13、于焊接和防氧化，對于不必要的銅箔，可用刀子將邊緣蹺起后，用尖嘴鉗夾住撕掉。這種方法步驟簡單，制作速度快，適合簡單電路板。如果電路板中的連線很細，用此法將不合適。所用刻刀可以是斷鋼鋸片，也可以是鋒利的裁紙刀。此外，還有一種刀刻小島法，可以說是刀刻法的子類。這種方法需要兩面具有銅箔的雙面板，焊接面上的銅箔幾乎全部保留，而在元器件面上，只保留一個一個的小島，留作元器件之間的電路連線，接地的元器件管腳通過小孔連到焊接面，所有的接地處都焊在焊接面，而所有的通過小島相連的元器件管腳都焊在小島上。小島也可通過將小片板子直接粘在大板子上的辦法制作，大板子可用單面板或雙面板，如果銅箔面朝下，需要鉆孔，以使元件的

14、接地管腳在板子上焊接，如果銅箔面朝下，接地管腳可直接焊接在銅箔面上，無需鉆孔。七、空中架線法此法是將所有的接地線焊接在敷銅板的銅箔上，而所有元器件的非接地引腳則根據(jù)印版圖在空中焊接，而不接觸銅箔。此法適用于簡單電路，使用單面銅箔的敷銅板即可（銅箔面朝上）。八、熱轉印法： 使用激光打印機，將設計的PCB銅鉑圖形打印到熱轉印紙上，再將熱轉印紙緊貼在覆銅板的銅鉑面上，以適當?shù)臏囟燃訜幔D印紙上原先打印上去的圖形（其實是碳粉）就會受熱融化，并轉移到銅鉑面上，形成腐蝕保護層。這種方法比常規(guī)制版印刷的方法更簡單，而且現(xiàn)在大多數(shù)的電路都是使用計算機CAD設計，激光打印機也相當普及，這個工藝還比較容易實現(xiàn)。1

15、.3工業(yè)制造印刷電路板一般流程雙面錫板/沉金板制作流程:開料、鉆孔、沉銅、線路、圖電、蝕刻、阻焊、字符、噴錫(或者是沉金)、鑼邊、v割(有些板不需要)、飛測、真空包裝。雙面鍍金板制作流程:開料、鉆孔、沉銅、線路、圖電、鍍金、蝕刻、阻焊、字符、鑼邊、v割、飛測、真空包裝。多層錫板/沉金板制作流程:開料、內層、層壓、鉆孔、沉銅、線路、圖電、蝕刻、阻焊、字符、噴錫(或者是沉金)、鑼邊、v割(有些板不需要)、飛測、真空包裝。多層板鍍金板制作流程:開料、內層、層壓、鉆孔、沉銅、線路、圖電、鍍金、蝕刻、阻焊、字符、鑼邊、v割、飛測、真空包裝。2 PROTEL設計制作印刷電路板2.1 protel DXP簡

16、介 Protel DXP在前版本的基礎上增加了許多新的功能。新的可定制設計環(huán)境功能包括雙顯示器支持，可固定、浮動以及彈出面板，強大的過濾和對象定位功能及增強的用戶界面等。Protel DXP是第一個將所有設計工具集于一身的板級設計系統(tǒng)，電子設計者從最初的項目模塊規(guī)劃到最終形成生產(chǎn)數(shù)據(jù)都可以按照自己的設計方式實現(xiàn)。Protel DXP運行在優(yōu)化的設計瀏覽器平臺上，并且具備當今所有先進的設計特點，能夠處理各種復雜的PCB設計過程。通過設計輸入仿真、PCB繪制編輯、拓撲自動布線、信號完整性分析和設計輸出等技術融合，Protel DXP提供了全面的設計解決方案。基于最新的Spice 3f5 模擬模型和

17、XSPICE Simcode 數(shù)字模型仿真內核, Protel DXP 內嵌一個功能強大的A/D 混合信號仿真器,設計人員在進行原理圖設計輸入后,即可正確地仿真模擬和數(shù)字器件而無需通過A/D 轉換或D/A 轉換將其轉換到其他模塊中進行。它可以對當前所畫的原理圖進行仿真,在整個設計周期都可以查看和分析電路的性能指標,及時發(fā)現(xiàn)設計中所存在的問題并加以改正。設計者能夠準確地分析電路的工作狀況,從而提高電路的設計工作效率、縮短開發(fā)周期、降低生成成本。ProtelDXP主要特點：1 、通過設計檔包的方式，將原理圖編輯、電路仿真、 PCB 設計及打印這些功能有機地結合在一起，提供了一個集成開發(fā)環(huán)境。2 、

18、提供了混合電路仿真功能，為設計實驗原理圖電路中某些功能模塊的正確與否提供了方便。3 、提供了豐富的原理圖組件庫和 PCB 封裝庫，并且為設計新的器件提供了封裝向導程序，簡化了封裝設計過程。4 、提供了層次原理圖設計方法，支持自上向下的設計思想，使大型電路設計的工作組開發(fā)方式成為可能。5 、提供了強大的查錯功能。原理圖中的 ERC (電氣法則檢查)工具和 PCB 的 DRC (設計規(guī)則檢查)工具能幫助設計者更快地查出和改正錯誤。6 、全面兼容 Protel 系列以前版本的設計文件，并提供了 OrCAD 格式文件的轉換功能。7 、提供了全新的 FPGA 設計的功能，這好似以前的版本所沒有提供的功能

19、。2.2 protel原理圖制作打開protel DXP軟件，新建一個PCB項目，再項目中新建一個原理圖，如圖2.1所示連接電路原理圖，其中需要的元器件有74HC595 直插芯片*1（圖中由一個開關代替）紅色M5 插LED*4 綠色M5直插LED*4220直插電阻*8面包板*1面包板跳線*1 扎圖2.1 protel原理圖2.3 protel PCB電路板設計2.3 protel PCB電路板設計在PCB項目中新建一個PCB文件，保存這個項目后，用設計功能自動生成PCB圖，如圖2.2所示：圖2.2 整理前的PCB圖合理擺放原件后，使用交互式布線將各個原件連接起來，保證每條布線之間沒有交叉。調整布線寬度以及焊盤孔徑為需要值，得到如圖2.3所示的PCB圖。圖2.3整理后的PCB圖3熱轉印法制作印刷電路板采用熱轉印法制作印刷電路板，需準備幾種主要的工具及材料，如圖3-1所示。圖3-1 需要的工具及材料3.1打印PCB圖 將使用protel制作的PCB圖利用打印機打印在熱轉印紙上。3.2轉印PCB圖將熱轉印紙緊貼覆銅板，利用熱轉印機反復。圖3.2 熱轉印機轉印5次后結果如下圖。圖3-3 轉印結果3.3腐蝕覆銅板利用藍色蝕刻液將多余覆銅腐蝕