印制電路板相關(guān)設(shè)計和制作

1、印制電路板相關(guān)設(shè)計和制作1.1.什么是印制電路板及其發(fā)展過程什么是印制電路板及其發(fā)展過程v 印制電路板印制電路板(Printed Circuit Board)(Printed Circuit Board)又稱印刷電路板，又稱印刷電路板，簡稱印制板。在敷銅板上印刷防腐蝕膜圖，然后再腐蝕刻簡稱印制板。在敷銅板上印刷防腐蝕膜圖，然后再腐蝕刻線，這種技術(shù)就像在紙上印刷那么簡便，線，這種技術(shù)就像在紙上印刷那么簡便，“印制電路板印制電路板”因此得名。是電子產(chǎn)品的重要部件之一。因此得名。是電子產(chǎn)品的重要部件之一。v 元件的固定在空間中立體進(jìn)行元件的固定在空間中立體進(jìn)行v 最原始的電路板最原始的電路板以一塊板

2、子為基礎(chǔ)，用鉚釘、接線柱以一塊板子為基礎(chǔ)，用鉚釘、接線柱做接點，用導(dǎo)線把接點依電路要求，在板的一面布線，另做接點，用導(dǎo)線把接點依電路要求，在板的一面布線，另一面裝元件。一面裝元件。v 隨著電子產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)明了雙面電路板和隨著電子產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，人們發(fā)明了雙面電路板和多層電路板多層電路板2. 2.印制電路板的功能及術(shù)語印制電路板的功能及術(shù)語印制電路在電子設(shè)備中具有如下功能：印制電路在電子設(shè)備中具有如下功能：提供集成電路等各種電子元器件固定、裝配的機(jī)械支撐；提供集成電路等各種電子元器件固定、裝配的機(jī)械支撐；實現(xiàn)集成電路等各電子元器件之間的布線和電氣連接或電絕實現(xiàn)集成電路等各電子元

3、器件之間的布線和電氣連接或電絕緣；緣；為元件插裝、檢查、維修提供識別字符和圖形。為元件插裝、檢查、維修提供識別字符和圖形。有關(guān)印制板的一些基本術(shù)語如下：有關(guān)印制板的一些基本術(shù)語如下：在絕緣基材上，提供元器件之間電氣連接的導(dǎo)電圖形，稱為在絕緣基材上，提供元器件之間電氣連接的導(dǎo)電圖形，稱為印制線路（它不包括印制元件）。印制線路（它不包括印制元件）。在絕緣基材上，按預(yù)定設(shè)計，制成印刷線路、印制元件或由在絕緣基材上，按預(yù)定設(shè)計，制成印刷線路、印制元件或由兩者結(jié)合而成的導(dǎo)電圖形，稱為印刷電路。兩者結(jié)合而成的導(dǎo)電圖形，稱為印刷電路。印制電路或者印制線路的成品板稱為印制電路板或者印制線印制電路或者印制線路的

4、成品板稱為印制電路板或者印制線路板，亦稱印制板。路板，亦稱印制板。 3.3.印刷電路板的發(fā)展趨勢印刷電路板的發(fā)展趨勢l印制板從單面板發(fā)展到雙面板、多層板和撓性板，并不斷地向高精度、印制板從單面板發(fā)展到雙面板、多層板和撓性板，并不斷地向高精度、高密度和高可靠性方向發(fā)展。高密度和高可靠性方向發(fā)展。l對于雙面板和多層板而言，印制板技術(shù)水平的標(biāo)志是大批量生產(chǎn)的印對于雙面板和多層板而言，印制板技術(shù)水平的標(biāo)志是大批量生產(chǎn)的印制板在制板在2.54mm2.54mm（1 1英寸）標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格交點上的兩個焊盤之間，能布設(shè)導(dǎo)線英寸）標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格交點上的兩個焊盤之間，能布設(shè)導(dǎo)線的根數(shù)作為標(biāo)志。（在兩個焊盤之間布設(shè)一根導(dǎo)線，為

5、低密度印制板，的根數(shù)作為標(biāo)志。（在兩個焊盤之間布設(shè)一根導(dǎo)線，為低密度印制板，其導(dǎo)線寬度大于其導(dǎo)線寬度大于0.3mm0.3mm。在兩個焊盤之間布設(shè)兩根導(dǎo)線，為中密度印制。在兩個焊盤之間布設(shè)兩根導(dǎo)線，為中密度印制板，其導(dǎo)線寬度約板，其導(dǎo)線寬度約0.2mm0.2mm。在兩個焊盤之間布設(shè)三根導(dǎo)線，為高密度印。在兩個焊盤之間布設(shè)三根導(dǎo)線，為高密度印制板，其導(dǎo)線寬度為制板，其導(dǎo)線寬度為0.1 0.1 0.15mm0.15mm。在兩個焊盤之間布設(shè)四根導(dǎo)線，。在兩個焊盤之間布設(shè)四根導(dǎo)線，可算超高密度印制板。線寬為可算超高密度印制板。線寬為0.050.050.08mm0.08mm。）對于多層板來說，還。）對于多

6、層板來說，還應(yīng)以孔徑大小，層數(shù)多少作為綜合衡量標(biāo)志。應(yīng)以孔徑大小，層數(shù)多少作為綜合衡量標(biāo)志。項項目目 年年度度 1 19 97 70 0 1 19 97 75 5 1 19 98 80 0 1 19 98 85 5 1 19 99 90 0 1 19 99 98 8 孔孔徑徑/ /m mm m 1 1. .0 0 0 0. .8 8 0 0. .6 6 0 0. .4 4 0 0. .3 3 0 0. .1 15 5 線線寬寬/ /m mm m 0 0. .2 25 5 0 0. .1 17 7 0 0. .1 13 3 0 0. .1 10 0 0 0. .0 08 8 0 0. .0 05

7、 5 板板厚厚/ /孔孔徑徑 1 1. .5 5 2 2. .5 5 5 5 1 10 0 2 20 0 4 40 0 孔孔密密度度( (每每平平厘厘米米的的孔孔數(shù)數(shù)) ) 4 4 7 7. .5 5 1 15 5 2 25 5 4 40 0 5 55 5 4. 4.印制電路板的類型印制電路板的類型v 印制電路板分為剛性和撓性兩種。印制電路板分為剛性和撓性兩種。v 剛性電路板又分為平面和雙面板，或者和柔性板結(jié)合組成多層印制剛性電路板又分為平面和雙面板，或者和柔性板結(jié)合組成多層印制電路。電路。5. 5.覆銅板的組成覆銅板的組成v基板：高分子合成樹脂和增強(qiáng)材料組成的絕緣層壓板。它們具有一基板：高分

8、子合成樹脂和增強(qiáng)材料組成的絕緣層壓板。它們具有一定的機(jī)械性能，如耐浸焊性、抗彎強(qiáng)度等。定的機(jī)械性能，如耐浸焊性、抗彎強(qiáng)度等。v銅箔：必須有較高的導(dǎo)電率及良好的焊接性。金屬純度不低于銅箔：必須有較高的導(dǎo)電率及良好的焊接性。金屬純度不低于99.8%99.8%，目前主要采用的厚度是目前主要采用的厚度是3535微米，厚度誤差不大于微米，厚度誤差不大于5 5微米。微米。v粘合劑：將銅箔粘合在基板上。粘合劑：將銅箔粘合在基板上。6. 6.印制電路的形成印制電路的形成v 減成法減成法( (最普通采用方式最普通采用方式) )v蝕刻法蝕刻法v雕刻法雕刻法v 加成法加成法印制板設(shè)計，是根據(jù)設(shè)計人員的意圖，將電路原

9、理圖轉(zhuǎn)換成印制板設(shè)計，是根據(jù)設(shè)計人員的意圖，將電路原理圖轉(zhuǎn)換成印制板圖、選擇材料和確定加工技術(shù)要求的過程。它包括：印制板圖、選擇材料和確定加工技術(shù)要求的過程。它包括：選擇印制板材質(zhì)、確定整機(jī)結(jié)構(gòu)；選擇印制板材質(zhì)、確定整機(jī)結(jié)構(gòu)；考慮電氣、機(jī)械、元器件的安裝方式、位置和尺寸；考慮電氣、機(jī)械、元器件的安裝方式、位置和尺寸；決定印制導(dǎo)線的寬度、間距和焊盤的直徑、孔徑；決定印制導(dǎo)線的寬度、間距和焊盤的直徑、孔徑；設(shè)計印制插頭或連接器的結(jié)構(gòu)。設(shè)計印制插頭或連接器的結(jié)構(gòu)。印制電路板設(shè)計通常有兩種方式：一種人工設(shè)計，另一種是印制電路板設(shè)計通常有兩種方式：一種人工設(shè)計，另一種是計算機(jī)輔助設(shè)計。無論采取哪種方式，

10、都必須符合原理圖的計算機(jī)輔助設(shè)計。無論采取哪種方式，都必須符合原理圖的電氣連接和產(chǎn)品電氣性能、機(jī)械性能的要求，即應(yīng)該保證元電氣連接和產(chǎn)品電氣性能、機(jī)械性能的要求，即應(yīng)該保證元器件之間準(zhǔn)確無誤的連接，工作中無自身干擾；并要考慮印器件之間準(zhǔn)確無誤的連接，工作中無自身干擾；并要考慮印制板加工工藝和電子產(chǎn)品裝配工藝的基本要求，要盡量做到制板加工工藝和電子產(chǎn)品裝配工藝的基本要求，要盡量做到元器件布局合理、裝焊可靠、維修方便、整齊美觀。元器件布局合理、裝焊可靠、維修方便、整齊美觀。1 1、設(shè)計準(zhǔn)備、設(shè)計準(zhǔn)備進(jìn)入印制板設(shè)計階段時我們認(rèn)為整機(jī)結(jié)構(gòu)、電路原理、主要元器件及部進(jìn)入印制板設(shè)計階段時我們認(rèn)為整機(jī)結(jié)構(gòu)、

11、電路原理、主要元器件及部分、印制電路板外形及分析、印制板對外連接等內(nèi)容已基本確定。準(zhǔn)備分、印制電路板外形及分析、印制板對外連接等內(nèi)容已基本確定。準(zhǔn)備階段要確認(rèn)以下具體要求及參數(shù)：階段要確認(rèn)以下具體要求及參數(shù)： 電路原理。了解電路工作原理和組成，各功能電路的相互關(guān)系及信電路原理。了解電路工作原理和組成，各功能電路的相互關(guān)系及信號流向等內(nèi)容，對電路工作時可能發(fā)熱、可能產(chǎn)生干擾等情況心中有數(shù)。號流向等內(nèi)容，對電路工作時可能發(fā)熱、可能產(chǎn)生干擾等情況心中有數(shù)。 印刷板工作環(huán)境（是否密封，工作環(huán)境溫度變化，是否有腐蝕性氣印刷板工作環(huán)境（是否密封，工作環(huán)境溫度變化，是否有腐蝕性氣體等）及工作機(jī)制（連續(xù)工作還

12、是斷續(xù)工作）。體等）及工作機(jī)制（連續(xù)工作還是斷續(xù)工作）。 主要電路參數(shù)（最高工作電壓、最大電流及工作頻率等）。主要電路參數(shù)（最高工作電壓、最大電流及工作頻率等）。 主要元器件和部件的型號、外形尺寸、封裝。主要元器件和部件的型號、外形尺寸、封裝。2 2、外形結(jié)構(gòu)草圖（對外連接圖和尺寸圖）、外形結(jié)構(gòu)草圖（對外連接圖和尺寸圖）對外連接草圖是根據(jù)整機(jī)結(jié)構(gòu)和分板要求確定的。一般包括電源線、地對外連接草圖是根據(jù)整機(jī)結(jié)構(gòu)和分板要求確定的。一般包括電源線、地線、板外元器件的引線，板與板之間連接線等，繪制草圖時應(yīng)大致確定線、板外元器件的引線，板與板之間連接線等，繪制草圖時應(yīng)大致確定其位置和排列順序。其位置和排列

13、順序。印制板外形尺寸受各種因素制約，一般在設(shè)計時已大致確定，從經(jīng)濟(jì)性印制板外形尺寸受各種因素制約，一般在設(shè)計時已大致確定，從經(jīng)濟(jì)性和工藝性出發(fā)，優(yōu)先考慮矩形。印制板的安裝、固定也是必須考慮的內(nèi)和工藝性出發(fā)，優(yōu)先考慮矩形。印制板的安裝、固定也是必須考慮的內(nèi)容。容。l繪制原理圖繪制原理圖l生成網(wǎng)絡(luò)表生成網(wǎng)絡(luò)表l啟動啟動PCBPCB編輯器編輯器l確定板面確定板面l導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表l手工調(diào)整布局手工調(diào)整布局l自動布線自動布線l手工調(diào)整布局及布線手工調(diào)整布局及布線l檢查檢查l輸出輸出1、設(shè)計布局原則印制電路板設(shè)計就是把電子元器件在一定的制板面積上合理地布局排印制電路板設(shè)計就是把電子元器件在一定的制板

14、面積上合理地布局排版。版。 就近原則：就近原則：要考慮每個元器件的形狀、尺寸、極性和引腳數(shù)目，以縮短連線為目要考慮每個元器件的形狀、尺寸、極性和引腳數(shù)目，以縮短連線為目的，調(diào)整它們位置及方向。的，調(diào)整它們位置及方向。 信號流原則：信號流原則：在多數(shù)情況下，信號的流向安排成從左到右（左輸入、右輸出）或從在多數(shù)情況下，信號的流向安排成從左到右（左輸入、右輸出）或從上到下（上輸入、下輸出）。與輸入、輸出端直接相連的元器件應(yīng)當(dāng)上到下（上輸入、下輸出）。與輸入、輸出端直接相連的元器件應(yīng)當(dāng)放在靠近輸入、輸出接插件或連接器的地方。避免輸入輸出，高低電放在靠近輸入、輸出接插件或連接器的地方。避免輸入輸出，高低

15、電平部分交叉。平部分交叉。 散熱原則：散熱原則：有利于發(fā)熱元器件散熱。有利于發(fā)熱元器件散熱。 布放順序：布放順序：先大后小、先集成后分立、先主后次。以每個功能電路為核心元器件先大后小、先集成后分立、先主后次。以每個功能電路為核心元器件為中心，圍繞它來進(jìn)行布局。為中心，圍繞它來進(jìn)行布局。2.設(shè)計布線連接要正確（不允許交叉）走線要簡捷粗細(xì)要適當(dāng)3.印制導(dǎo)線走向與形狀印制導(dǎo)線的走向不能有急劇的拐彎和尖角，拐角不得小于90度，很小的內(nèi)角在制板時難于腐蝕，而在過尖的外角處，銅箔容易剝離或翹起。導(dǎo)線與焊盤的連接處的過渡也要圓滑，避免出現(xiàn)小尖角。 4.印制導(dǎo)線寬度印制導(dǎo)線的寬度由該導(dǎo)線工作電流決定，通常導(dǎo)線

16、寬度應(yīng)盡可能寬一些，印制導(dǎo)線的寬度由該導(dǎo)線工作電流決定，通常導(dǎo)線寬度應(yīng)盡可能寬一些，至少要寬到足以承受所期望的電流負(fù)荷。至少要寬到足以承受所期望的電流負(fù)荷。印制板上或得到的導(dǎo)線寬度的精度取決于生產(chǎn)因素，例如生產(chǎn)底板的精印制板上或得到的導(dǎo)線寬度的精度取決于生產(chǎn)因素，例如生產(chǎn)底板的精度、生產(chǎn)工藝（印制法、加成或減成工藝的使用、鍍覆法、蝕刻質(zhì)量）度、生產(chǎn)工藝（印制法、加成或減成工藝的使用、鍍覆法、蝕刻質(zhì)量）和導(dǎo)線厚度的均勻性等。和導(dǎo)線厚度的均勻性等。 電源線及地線一般不要小于電源線及地線一般不要小于0.5mm(20mil0.5mm(20mil即可即可) )，手工制作不小于，手工制作不小于1mm1mm

17、（39.4mil39.4mil） 對于長度超過對于長度超過100mm100mm的導(dǎo)線，應(yīng)適當(dāng)減小線壓降對電路的影響的導(dǎo)線，應(yīng)適當(dāng)減小線壓降對電路的影響 一般信號獲取和處理電路可不考慮導(dǎo)線寬度，低密度板常為一般信號獲取和處理電路可不考慮導(dǎo)線寬度，低密度板常為10mi10mi，手，手工制作的板子應(yīng)不小于工制作的板子應(yīng)不小于0.8mm 0.8mm （31.5mil31.5mil）5 5導(dǎo)線間距導(dǎo)線間距相信導(dǎo)線之間的間距必須足夠?qū)挘詽M足電氣安全的要求，而且為了便相信導(dǎo)線之間的間距必須足夠?qū)挘詽M足電氣安全的要求，而且為了便于操作和安裝，間距應(yīng)盡是盡量寬些。于操作和安裝，間距應(yīng)盡是盡量寬些。最小間距應(yīng)

18、適合所施加的電壓。這個電壓包括正常工作電壓和在正常操最小間距應(yīng)適合所施加的電壓。這個電壓包括正常工作電壓和在正常操作或發(fā)生故障時偶爾產(chǎn)生的過電電壓或峰值電壓。作或發(fā)生故障時偶爾產(chǎn)生的過電電壓或峰值電壓。印制導(dǎo)線越短，間距越大，則絕緣電阻按比例增加。實驗證明，導(dǎo)線之印制導(dǎo)線越短，間距越大，則絕緣電阻按比例增加。實驗證明，導(dǎo)線之的距離在的距離在1.5mm1.5mm時，其絕緣電阻超過時，其絕緣電阻超過10M10M，工作電壓可達(dá)到，工作電壓可達(dá)到300V300V以上；間以上；間距為距為1mm1mm時，允許電路時，允許電路200V200V。低壓電路印制導(dǎo)線的間距通常采用。低壓電路印制導(dǎo)線的間距通常采用1

19、0mil10mil。5. 5.焊盤焊盤焊盤尺寸焊盤尺寸應(yīng)盡可能大，以現(xiàn)有的生產(chǎn)能力，一般情況下孔焊盤大于應(yīng)盡可能大，以現(xiàn)有的生產(chǎn)能力，一般情況下孔焊盤大于31.5mil31.5mil則可，則可，最小的導(dǎo)通孔焊盤可以為最小的導(dǎo)通孔焊盤可以為25mil25mil，打孔孔徑為，打孔孔徑為12mil12mil。焊盤形狀焊盤形狀臥式安裝元器件一般采用圓形焊盤；臥式安裝元器件一般采用圓形焊盤；立式安裝元器件一般采用島形焊盤；立式安裝元器件一般采用島形焊盤；表面貼元器件或用于區(qū)分引腳時常采用矩形焊盤；表面貼元器件或用于區(qū)分引腳時常采用矩形焊盤；6. 6.孔孔板厚和孔徑比最好應(yīng)不大于板厚和孔徑比最好應(yīng)不大于3

20、 3：1 1，大的比值會使生產(chǎn)困難，成本增加，大的比值會使生產(chǎn)困難，成本增加，當(dāng)過孔只用做貫穿連接或內(nèi)層連接時，孔徑公差，特別是最小孔徑公當(dāng)過孔只用做貫穿連接或內(nèi)層連接時，孔徑公差，特別是最小孔徑公差一般是不重要的，所以不用規(guī)定，由于導(dǎo)通孔內(nèi)不插元件，所以它差一般是不重要的，所以不用規(guī)定，由于導(dǎo)通孔內(nèi)不插元件，所以它的孔徑可以比元件孔的孔徑小。的孔徑可以比元件孔的孔徑小。當(dāng)過孔作為元件孔時，過孔的最小孔徑要適應(yīng)元件或組裝件的引腳尺當(dāng)過孔作為元件孔時，過孔的最小孔徑要適應(yīng)元件或組裝件的引腳尺寸，設(shè)計者要采用給出的標(biāo)稱孔徑和最小孔徑作為過孔的推薦值。過寸，設(shè)計者要采用給出的標(biāo)稱孔徑和最小孔徑作為過

21、孔的推薦值。過孔的最大孔徑取決于鍍層厚度和孔徑的公差。推薦孔壁鍍鍍銅層的平孔的最大孔徑取決于鍍層厚度和孔徑的公差。推薦孔壁鍍鍍銅層的平均厚度不小于均厚度不小于25m25m（0.001in0.001in），其小厚度為），其小厚度為15m15m（0.0006in0.0006in）。）。安裝孔和定位孔按實際需要尺寸確定安裝孔和定位孔按實際需要尺寸確定7.電磁干擾及抑制電路的布線不是把元件按電路原理簡單連接起來就可電路的布線不是把元件按電路原理簡單連接起來就可 電磁干擾的產(chǎn)生電磁干擾的產(chǎn)生平行線效應(yīng)、天線效應(yīng)、電磁感應(yīng)平行線效應(yīng)、天線效應(yīng)、電磁感應(yīng) 電磁干擾的抑制電磁干擾的抑制 容易受干擾的導(dǎo)線布設(shè)要

22、點容易受干擾的導(dǎo)線布設(shè)要點 設(shè)置屏蔽地線設(shè)置屏蔽地線 設(shè)置濾波去耦電容設(shè)置濾波去耦電容注：注：由于電路的復(fù)雜性，有時也用到由于電路的復(fù)雜性，有時也用到“飛線飛線”, ,飛線的方法只能解決少量飛線的方法只能解決少量的信號交錯問題，數(shù)量太多是不可取的。而且，硬要把所有線路都排在的信號交錯問題，數(shù)量太多是不可取的。而且，硬要把所有線路都排在有限的兩個面上，又要降低電磁感應(yīng)、電阻效應(yīng)、電容效應(yīng)，使得布線有限的兩個面上，又要降低電磁感應(yīng)、電阻效應(yīng)、電容效應(yīng)，使得布線設(shè)計的任務(wù)十分艱巨。線太細(xì)太密，不但加工困難、干擾大，而且燒斷設(shè)計的任務(wù)十分艱巨。線太細(xì)太密，不但加工困難、干擾大，而且燒斷和發(fā)生斷路故障。若保證了和線間距，電路板的面積就可能太大，