PCB板的設(shè)計(jì)與制作-夏淑麗張江偉課件項(xiàng)目1 印制電路板及其設(shè)計(jì)軟件

《PCB板的設(shè)計(jì)與制作》項(xiàng)目1印制電路板及其設(shè)計(jì)軟件徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)電子CAD設(shè)計(jì)課程組教學(xué)目標(biāo)（1）了解印制電路板的概念；（2）了解印制電路板的組成；（3）了解印制電路板的制作流程；（4）了解印制電路板設(shè)計(jì)的常用軟件；（5）了解各種軟件的特點(diǎn)；產(chǎn)品演示：什么是印制電路板？印刷電路板通常簡(jiǎn)寫成PCB（PrintedCircuitBoard

），甚至直接說“板子”，

一個(gè)PCB主要是用來創(chuàng)建元器件之間的聯(lián)接，如電阻、電容、電感、集成芯片及接插件。PWB（PrintedWiringBoard

）

通過一定的工藝，在絕緣性能很高的基材上覆蓋一層導(dǎo)電性能良好的銅薄膜，就構(gòu)成了生產(chǎn)印制電路板所必需的材料——覆銅板。按電路要求，在覆銅板上刻蝕出導(dǎo)電圖形，并鉆出元件引腳安裝孔、實(shí)現(xiàn)電氣互連的過孔以及固定整個(gè)電路板所需的螺絲孔，就獲得了電子產(chǎn)品所需的印制電路板。PCB板的發(fā)展史

弗蘭克·史普拉格（FrankSprague）,美國著名電子公司史普拉格的創(chuàng)始人。早在1904年，當(dāng)他還是一個(gè)學(xué)徒是，就有了一個(gè)想法——減少點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的導(dǎo)線故障。當(dāng)他與他的導(dǎo)師——托馬斯·愛迪生（ThomasEdison）交流此想法，想實(shí)現(xiàn)他的想法。。

早在1903年艾伯特·漢森(AlbertHanson)首創(chuàng)利用“線路”(Circuit)概念應(yīng)用于電話交換機(jī)系統(tǒng)。它是將金屬箔切割成線路導(dǎo)體，將之粘在石蠟紙上，上面同樣粘上一層石蠟紙，成了現(xiàn)今PCB的原型。至1936年，保羅·艾斯納(PaulEisner)真正發(fā)明了現(xiàn)代PCB的制造技術(shù)，也申請(qǐng)了多項(xiàng)專利。今天的“印刷—蝕刻”(print-etchorphotoimagetransfer)的技術(shù)，就是沿襲其發(fā)明而來的。PCB的優(yōu)點(diǎn)1、電子設(shè)備的尺寸與重量有很大的減少。2、批量生產(chǎn)可以大大降低產(chǎn)品的單價(jià)。3、元器件之間的連線與元件的安裝便于自動(dòng)化。4、減少了電路中的分布電容，使電路的特性更加穩(wěn)定。5、可以確保在批量生成中高水平的可重復(fù)的，一致的電路的特性參數(shù)。PCB的優(yōu)點(diǎn)6、元器件的位置是固定的，容易識(shí)別，所以更的電子設(shè)備的維護(hù)變的簡(jiǎn)單。7、檢測(cè)時(shí)間大大減少，因?yàn)橛∷㈦娐肥瑰e(cuò)連與短路錯(cuò)誤降到最低。8、減少了對(duì)PCB技術(shù)人員的技術(shù)要求，培訓(xùn)時(shí)間縮短。PCB的構(gòu)成元素元件：用于完成電路功能的各種器件。銅箔：在電路板上可以表現(xiàn)為導(dǎo)線、焊盤、過孔和覆銅等各種表示形式。（1）導(dǎo)線：用于連接電路板上各種元件的引腳，完成各個(gè)元件之間電信號(hào)的連接。（2）過孔：用以連通中間各層需要連通的銅箔。（3）安裝孔：用于固定印制電路板。PCB的構(gòu)成元素（4）焊盤：用于在電路板上固定元件，也是電信號(hào)進(jìn)入元件的通路組成部分。（5）覆銅：改善電路的性能。（6）接插件：用于電路板之間連接的元件。（7）填充：用于地線網(wǎng)絡(luò)的覆銅，可以有效地減小阻抗（8）電氣邊界：用于確定電路板的尺寸。PCB的分類PCB分類按結(jié)構(gòu)分雙面板多層板按硬度分軟板軟硬板硬板單面板按用途分民用工業(yè)用軍用

單面板的結(jié)構(gòu)如圖1所示，所用的覆銅板只有一面敷銅箔，另一面空白，因而也只能在敷銅箔面上制作導(dǎo)電圖形。單面板上的導(dǎo)電圖形主要包括固定、連接元件引腳的焊盤和實(shí)現(xiàn)元件引腳互連的印制導(dǎo)線，該面稱為“焊錫面”——在ProtelPCB編輯器中被稱為“Bottom”（底）層。沒有銅膜的一面用于安放元件，因此該面稱為“元件面”——在ProtelPCB編輯器中被稱為“Top”（頂）層。

圖1單面印制電路板剖面

雙面板的結(jié)構(gòu)如圖2所示，基板的上下兩面均覆蓋銅箔。因此，上、下兩面都含有導(dǎo)電圖形，導(dǎo)電圖形中除了焊盤、印制導(dǎo)線外，還有用于使上、下兩面印制導(dǎo)線相連的金屬化過孔。在雙面板中，元件也只安裝在其中的一個(gè)面上，該面同樣稱為“元件面”，另一面稱為“焊錫面”。在雙面板中，需要制作連接上、下面印制導(dǎo)線的金屬化過孔，生產(chǎn)工藝流程比單面板多，成本高。

圖2雙面印制電路板剖面

隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，元器件集成度越來越高，引腳數(shù)目迅速增加，電路圖中元器件連接關(guān)系越來越復(fù)雜。此外，器件工作頻率也越來越高，雙面板已不能滿足布線和電磁屏蔽要求，于是就出現(xiàn)了多層板。在多層板中導(dǎo)電層的數(shù)目一般為4、6、8、10等，例如在四層板中，上、下面（層）是信號(hào)層（信號(hào)線布線層），在上、下兩層之間還有電源層和地線層，如圖3所示。

在多層板中，可充分利用電路板的多層結(jié)構(gòu)解決電磁干擾問題，提高了電路系統(tǒng)的可靠性；由于可布線層數(shù)多，走線方便，布通率高，連線短，印制板面積也較小（印制導(dǎo)線占用面積小），目前計(jì)算機(jī)設(shè)備，如主機(jī)板、內(nèi)存條、顯示卡等均采用4或6層印制電路板。圖3多面印制電路板剖面原理圖部分：PCB部分：PCB的設(shè)計(jì)流程

開料；烘焙

鉆孔孔內(nèi)沉銅板面電鍍涂感光膜

曝光（圖形轉(zhuǎn)移）退膜顯影圖形電鍍蝕刻退錫阻焊層絲印白字（白色標(biāo)注）熱風(fēng)整平噴錫(助焊層)成形定位孔Locationhole鉆孔(Drilling)鋁基板底板基板銅箔孔(Hole)鉆孔：建立頂層線路與底層線路以及無件與線路之間的電氣連接。面板電鍍孔壁沉銅(PTH)孔壁沉銅(PTH)面板電鍍基板(Laminate--prepreg)沉銅/鍍銅：用化學(xué)方法使線路板孔壁鍍上一層薄銅

感光膜銅箔(Copperfoil)涂感光膜

紫外線燈(UVlight)電子圖形膠片涂有感光膜的PCB曝光—將膠片上的電路圖通過曝光的方法，將圖形轉(zhuǎn)移到感光膜上

顯影后漏出的銅銅孔顯影曝過光的感光材料鍍錫圖形電鍍：

在顯影后的PCB板上電鍍一層錫，保護(hù)線路基板線路蝕刻—將上一步的處理后的PCB放入蝕刻液中（常用的是堿性氨水），這樣PCB板上沒有被錫覆蓋的部分，銅會(huì)逐漸被溶解掉，剩下被錫保護(hù)的線路。綠油：阻焊層絲印層STM元件焊盤插件元件焊盤過孔阻焊層、絲印白字

以上詳細(xì)地介紹了雙面板的典型制造工藝。從以上的工藝過程可以看出，PCB板的制造過程，要是用一句話來總結(jié)就是“圖形轉(zhuǎn)移”，將紙質(zhì)或者膠片上的電路圖，搬移到PCB基板上，用導(dǎo)電的銅實(shí)現(xiàn)。講到這，你會(huì)認(rèn)為這本書要講PCB的制作，其實(shí)本書的任務(wù)是講述如何利用相關(guān)軟件，設(shè)計(jì)符號(hào)規(guī)范的PCB版圖，也就是說如何設(shè)計(jì)第5步中曝光用電路圖膠片。只有在你很好的了解了它的制造過程，你才能較好地設(shè)計(jì)出可制造性的PCB。3D顯示效果：ProtelDxp2004設(shè)計(jì)軟件介紹protelDXP2004的發(fā)展歷史protelDXP2004的特點(diǎn)ProtelDxp2004的特點(diǎn)1.整合式