第1講2-PCB的知識

1、Jason-zou第一講第一講 2 2 PCBPCB的知識的知識PCB的排版設計的排版設計廣東職業(yè)技術學院廣東職業(yè)技術學院 PCB是實現(xiàn)整機產(chǎn)品功能的主要部件，其設計是整機工藝設計中重要的一環(huán)。 所謂PCB設計，就是根據(jù)設計人員的意圖，將電路原理圖轉(zhuǎn)換成印制版圖，并選擇材料和確定加工技術要求的過程。PCB板要解決的兩個基本問題：板要解決的兩個基本問題：1、放置元器件、放置元器件2、提供電路連接、提供電路連接1. 印制電路板的概念印制電路板的概念 印制板的由來印制板的由來: 元器件相互連接需要一個載體 印制板的作用：印制板的作用： 依照電路原理圖上的元器件、集成電路、開關、連接器和其他相關元器件

2、之間的相互關系和連接，將他們用導線的連接形式相互連接到一起。 原理圖原理圖印制板圖印制板圖元器件圖形元器件圖形e b cRb1VRe1RcC3C2C1Rb2例如例如:C22. 印制電路板發(fā)展過程印制電路板發(fā)展過程 印制電路板隨著電子元器件的發(fā)展而發(fā)展，由此可以分為下面幾個發(fā)展階段： 電子管分立器件 導線連接 半導體分立器件 單面印刷板 集 成 電 路 雙面印刷板 超大規(guī)模集成電路 多層印刷板電子管體積大、重量重、耗電高,使用導線連接。電解電容接線端子接線端子電阻電阻2. 印制電路板發(fā)展過程印制電路板發(fā)展過程2. 印制電路板發(fā)展過程印制電路板發(fā)展過程相對于電子管，半導體器件體積小、重量輕、耗電小

3、、排列密集適用于單面印制板2. 印制電路板發(fā)展過程印制電路板發(fā)展過程單面板單面板 集成電路的出現(xiàn)使布線更加復雜，此時單面集成電路的出現(xiàn)使布線更加復雜，此時單面板已經(jīng)不能滿足布線的要求，由此出現(xiàn)了雙面板板已經(jīng)不能滿足布線的要求，由此出現(xiàn)了雙面板雙面布線。雙面布線。 隨著超大規(guī)模集成電路、隨著超大規(guī)模集成電路、BGA等元器件的出等元器件的出現(xiàn)，雙面板也不能適應布線的要求，出現(xiàn)了多層現(xiàn)，雙面板也不能適應布線的要求，出現(xiàn)了多層板。目前技術上可以作出板。目前技術上可以作出50層以上的電路板，當層以上的電路板，當前產(chǎn)品大規(guī)模使用的是前產(chǎn)品大規(guī)模使用的是48層板層板多層板多層板（實物（實物) )BGA封裝芯

4、片封裝芯片QFP封裝芯片封裝芯片正面背面 PCB PCB是采用是采用敷銅箔絕緣層壓板敷銅箔絕緣層壓板作為基材，用作為基材，用化學化學蝕刻方法蝕刻方法制成符合電路要求的圖案，經(jīng)機械加工制成符合電路要求的圖案，經(jīng)機械加工達到安裝所需要的形狀，用以裝聯(lián)各種元器件。達到安裝所需要的形狀，用以裝聯(lián)各種元器件。 PCB印制板設計：分為人工設計，計算機輔助設印制板設計：分為人工設計，計算機輔助設計兩種。計兩種。廣東職業(yè)技術學院廣東職業(yè)技術學院1.實現(xiàn)電路中各個元器件的電氣連接，簡化電子產(chǎn)品的裝配、焊接、調(diào)試工作；2.縮小了整機體積，降低產(chǎn)品成本， 提高電子設備的質(zhì)量和可靠性；3.具有良好的產(chǎn)品一致性，它可以

5、采用標準化設計，有利于在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)機械化和自動化。4.便于整機產(chǎn)品的互換與維修。 缺點：缺點： 制造工藝較復雜，單件或小批量生產(chǎn)不經(jīng)濟制造工藝較復雜，單件或小批量生產(chǎn)不經(jīng)濟廣東職業(yè)技術學院廣東職業(yè)技術學院1 1、印制電路板的、印制電路板的優(yōu)點優(yōu)點 將電原理圖轉(zhuǎn)換成印制板圖 確定加工技術要求的過程 確保印制電路板具有滿意的性 能和可靠性。 印制電路板設計的主要內(nèi)容印制電路板設計的主要內(nèi)容1、設計印制電路板的準備工作2、印制電路板的排版布局一、印制電路板的排版與設計一、印制電路板的排版與設計 首先進行電路方案試驗首先進行電路方案試驗 慎重選用電子元器件慎重選用電子元器件 對電路試驗的結果進行分

6、析對電路試驗的結果進行分析 整機的機械結構和使用性能必須確整機的機械結構和使用性能必須確定定（1）印制電路板的設計前提）印制電路板的設計前提1、設計印制電路板的準備工作、設計印制電路板的準備工作（一）準備工作（一）準備工作 1.確定板材、板厚、形狀、尺寸 2.確定與板外元器件連接方式 3.確認元器件安裝方式 4.閱讀分析原理圖板材、形狀、尺寸和厚度的確定板材、形狀、尺寸和厚度的確定廣東職業(yè)技術學院廣東職業(yè)技術學院 確定板材確定板材 印制電路板的形狀印制電路板的形狀 印制板尺寸印制板尺寸 印制板的厚度印制板的厚度制造印制電路板的材料覆銅板 （1） 覆銅板的組成 （2） 幾種常用覆銅板的性能特點

7、準備制作電路板的敷銅板人工切割敷銅板機器切割敷銅板（1） 覆銅板的組成 單面覆銅板 基板銅箔 基板銅箔 雙面覆銅板 1） 覆銅板的基板 酚醛樹脂 合成樹脂 環(huán)氧樹脂基板 三氯氫胺樹脂 紙質(zhì) 增強材料 布質(zhì)基板決定PCB板的機械性能（耐浸焊性、抗彎強度）2） 銅箔 銅箔是制造覆銅板的關鍵材料，必須有較高的導電率及良好的焊接性。 銅箔表面不得有劃痕、砂眼和皺折，金屬純度不低于99.8%，厚度誤差不大于5m。 原電子工業(yè)部的部頒標準規(guī)定：銅箔厚度的標稱系列為18m、25m、35m、50m、70m和105m。 目前普遍使用的是35m厚度的銅箔。 3） 粘合劑 銅箔能否牢固地附著在基板上，粘合劑是重要因

8、素。覆銅板的抗剝強度主要取決于粘合劑的性能。 常用的覆銅板粘合劑有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯和聚酰亞胺等。 4） 覆銅板的生產(chǎn)工藝流程3 3、印制電路板種類、印制電路板種類 層數(shù)層數(shù): :單面、雙面、多層單面、雙面、多層 機械強度機械強度: : 剛性、剛性、 撓性撓性1. 確定板材、板厚、形狀、尺寸確定板材、板厚、形狀、尺寸 印制電路板的制作原材料是覆銅板。覆銅板又分為單面板單面板和雙面板雙面板，其結構如下：基板（材料、厚度有多種規(guī)格）熱壓銅箔(厚度35m)單單 面面 板板雙雙 面面 板板熱壓銅箔(厚度35m)熱壓銅箔(厚度35m)基板（材料、厚度有多種規(guī)格）2. 確定對外連接方式確定對外

9、連接方式印制板對外連接方式有兩種： 直接焊接 簡單、廉價、可靠，不易維修 接插式 維修、調(diào)試、組裝方便；產(chǎn)品成本提高，對印制板制造精度及工藝要求高。2. 確定對外連接方式確定對外連接方式 接插件連接接插件連接 印制板插座印制板插座 其他接插件其他接插件廣東職業(yè)技術學院廣東職業(yè)技術學院廣東職業(yè)技術學院廣東職業(yè)技術學院3. 確認元器件安裝方式確認元器件安裝方式 表面貼裝 通孔插裝4. 閱讀分析原理圖閱讀分析原理圖 線路中是否有高壓、大電流、高頻電路，對于元器件之間、線與線之間通常耐壓200V/mm；印制板上的銅箔線載流量，一般可按1A/mm估算；高頻電路需注意電磁兼容性設計以避免產(chǎn)生干擾。 找出干

10、擾源 主要找出容易產(chǎn)生熱干擾、電磁干擾、磁電干擾的元器件，元器件布局時需要注意這些干擾源，以免對電路整體功能產(chǎn)生影響4. 閱讀分析原理圖閱讀分析原理圖 了解電路中所有元器件的形狀、尺寸、引線 不同型號、規(guī)格元器件尺寸差異很大，需要了解其體積大小，設計電路板時要注意留有足夠的安裝空間；對于IC要注意引腳的排列順序及各引腳的功能。4. 閱讀分析原理圖閱讀分析原理圖 了解所有附加材料 原理圖中沒有體現(xiàn)而設計時必備的器材，如：散熱器、連接器、緊固裝置4. 閱讀分析原理圖閱讀分析原理圖（二）布線設計（插裝）（二）布線設計（插裝） 1. 元件面布設要求 2. 印制導線設計要求 3. 焊盤設計要求印制板對外

11、連接方式的選擇印制板對外連接方式的選擇 導線焊接方式導線焊接方式 線路板對外的焊點盡可能引到 整板的邊緣 穿孔焊接 通過線卡或其他緊固件將線與 板固定廣東職業(yè)技術學院廣東職業(yè)技術學院廣東職業(yè)技術學院廣東職業(yè)技術學院廣東職業(yè)技術學院廣東職業(yè)技術學院廣東職業(yè)技術學院廣東職業(yè)技術學院印制電路板的排版布局印制電路板的排版布局 1 1）按照信號流向的布局原則）按照信號流向的布局原則 2 2）優(yōu)先確定特殊元器件的位置）優(yōu)先確定特殊元器件的位置 3 3）防止電磁干擾的考慮）防止電磁干擾的考慮 4 4）抑制熱干擾的考慮）抑制熱干擾的考慮 5 5）增加機械強度的考慮）增加機械強度的考慮 6 6）操作性能對元器件

12、的考慮）操作性能對元器件的考慮廣東職業(yè)技術學院廣東職業(yè)技術學院一般元器件的安裝與排列一般元器件的安裝與排列 元器件的安裝與布局元器件的安裝與布局 元器件在整個版面上分布均勻、疏密一致 四周留有一定的空間（5mm） 元器件引腳要單獨占用一個焊盤 元器件 的布設不能上下交叉，避免相互碰接 元器件的安裝高度要盡量降低（不超過5mm） 確定元器件的軸向方向 跨距應稍大于元器件體的軸向尺寸廣東職業(yè)技術學院廣東職業(yè)技術學院廣東職業(yè)技術學院廣東職業(yè)技術學院 元器件的排列方式 不規(guī)則排列 規(guī)則排列2022-7-5印刷電路板布局設計 印刷電路板布局是指安排元器件在板上的位置。印刷電路板布局是整個PCB設計中最重

13、要的一環(huán)，對于模擬電路和高頻電路尤為關鍵。印刷電路板布局的基本原則是：(1)保證電路的電氣性能；(2)便于產(chǎn)品的生產(chǎn)、維護和使用；(3)導線盡可能短1.元件面布設要求元件面布設要求 整齊、均勻、疏密一致 整個印制板要留有邊框，通常510mm 元器件不得交叉重疊 單腳單焊盤。每個引腳有一個焊盤對應，不允許共用焊盤不推薦元件面要求元件面要求 干擾器件放置應盡量減小干擾 例如：發(fā)熱元件放置于下風處，怕熱元件放置于上風處，并遠離發(fā)熱元件。 布局時要通過改變元器件的位置、方向以實現(xiàn)合理布局。 1.元件面布設要求2.印制導線設計要求印制導線設計要求 導線應盡可能少、短、不交叉 導線寬度 導線寬度通常由載流

14、量和可制造性決定，一般要求PCB設計的導線寬度0.2mm，由于制作工藝的限制，設計時導線不易過細。布線時，遇到折線要走45。 導線間距，一般 0.2mm 電源線和地線盡量粗。與其它布線要有明顯區(qū)別。 對于雙面板，正反面的走線不要平行，應垂直布設。例如：2.印制導線設計要求印制導線設計要求3.焊盤設計要求焊盤設計要求 形狀 通常為圓形，0.8 1.0mm2 3內(nèi)外內(nèi) 靈活掌握焊盤形狀 對于IC器件，可以將圓形焊盤改為長圓形，以增大焊盤間的距離便于走線。3.焊盤設計要求焊盤設計要求 可靠性 焊盤間距要足夠大，通常0.2mm，如間距過小，可以改變焊盤的形狀以得到足夠的焊盤間距3.焊盤設計要求焊盤設計

15、要求引線跨距引線跨距 2.52.5的整數(shù)倍的整數(shù)倍1. 板面允許的情況下，導線盡量粗一些。2. 導線與導線之間的間距不要過近。3. 導線與焊盤的間距不得過近。4. 板面允許的情況下，焊盤盡量大一些。初學者設計時需掌握的基本原則是：初學者設計時需掌握的基本原則是：（三）常見錯誤（三）常見錯誤 可挽回性錯誤 多余連接切斷 丟失連線導線連接 不可挽回性錯誤 IC引腳順序錯誤 元件安裝方向、外形尺寸、引腳方向錯誤。 （一）工廠批量生產(chǎn)（一）工廠批量生產(chǎn)工藝流程：工藝流程：底片(光繪) 選材下料 鉆孔 孔金屬化 貼膜 圖形轉(zhuǎn)移 電鍍 去膜蝕刻 表面涂敷 檢驗三三 PCBPCB的制作的制作計算機設計 打印 轉(zhuǎn)印 修板 腐蝕 去膜 鉆孔 水洗 涂助焊劑（二）手工制作（二）手工制作手工制作工藝流程圖手工制作工藝流程圖 1. 廠家資質(zhì)認證，確保加工質(zhì)量。 2. 成本價格: 5分8分/cm2 8分14分/cm2 。 3. 成品驗收，確保100合格率(特別是雙面板)。 4. 明確工藝技術要求