印制電路板(PCB)的設計與制作

印制電路板(PCB)的設計與制作

一概述印制電路板(PCB)的概念

●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：

依照電路原理圖上的元器件、集成電路、開關、連接器和其它相關元器件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。

PCB是英文(PrintedCircuitBoard)印制線路板的簡稱。PCB是英文(PrintedCircuitBoard)印制線路板的簡稱。航天汽車通信計算機家用電器PCB的應用蘋果手機iPhone4S蘋果手機iPhone4S拆解圖電路板后蓋電池前蓋其它零配件蘋果手機iPhone4S拆解圖液晶屏主板A面16G內存主板B面光傳感器和LED指示燈蘋果筆記本MacBookAir蘋果筆記本MacBookAir蘋果筆記本MacBookAir整機拆解圖底蓋電路板等零部件電池鍵盤液晶屏蘋果筆記本MacBookAir拆解圖電池PCB板蘋果筆記本MacBookAir內存硬盤散熱片輸入輸出接口揚聲器主板原理圖C1元器件圖形ebcRb1VRe1RcC3C2Rb2如何將原理圖設計成PCB圖？印制板圖C22.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。電解電容接線端子電阻2.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、排列密集適用于單面印制板三極管電子管電阻電解電容2.印制電路板發(fā)展過程2.印制電路板發(fā)展過程單面板元件面（頂層）焊接面（底層）

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——雙面布線。2.印制電路板發(fā)展過程元件面（頂層）焊接面（底層）集成電路過孔焊盤A面走線B面布線2.印制電路板發(fā)展過程圖例雙面布線示意圖

隨著超大規(guī)模集成電路、BGA等元器件的出現(xiàn)，雙面板也不能適應布線的要求，出現(xiàn)了多層板。目前技術上可以作出50層以上的電路板，當前產(chǎn)品多數(shù)用到的是4～8層板超大規(guī)摸集成電路2.印制電路板發(fā)展過程設計電路板時，要根據(jù)實際情況，選擇不同形式的電路板。1.電路簡單，元件少，空間大選單面板2.電路復雜，元件多，空間有限雙面板3.電路復雜，元件多，集成電路管腳多，

空間有限選多層板4.電路復雜，元件少，集成電路管腳多，

空間很小選多層板目前中國PCB的使用情況●單面板、雙面板：電話傳真、PC機、遙控器、一般電子用品汽車電子、低端板、主板；●

4～6層板：計算機、游戲機、汽車電子、光電板；●6～8層板：適配器、存儲器、筆記本、汽車電子、光電板、中端板、通訊；●8層以上：服務器、基地臺、手機、航天軍工。目前國內企業(yè)產(chǎn)品主要集中在單、雙面板和4～6層板等中低端板，單、雙面板發(fā)展趨緩，6層以上的多層板、軟板等快速發(fā)展二PCB設計（一）準備工作（二）布線設計（三）常見錯誤（四）設計工藝要求

（一）準備工作●1.PCB的分類●

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1.PCB的分類按結構分類單面板雙面板多面板印制電路板的層數(shù)是以銅箔的層數(shù)為依據(jù)。例如六層板則表示有6層銅箔。1.PCB的分類埋孔BuriedVia

盲孔BlindVia盲孔Blind

Via按孔導通狀態(tài)分：埋孔板，盲孔板，通孔板通孔DrilledThroughVia

1.PCB的分類按成品軟硬區(qū)分：硬板RigidPCB(剛性板）軟板FlexiblePCB（撓性板）見左下圖軟硬板Rigid-FlexPCB（剛撓結合板）見右下圖硬板軟硬板撓性板1.PCB的分類按板材類型分：FR-4板：基材為“環(huán)氧樹脂+玻璃纖維布”（最常用）常用：生益系列型號舉例：S11411.62/2高頻板：PTFE、陶瓷（低介電損耗等）

常用：Rogers系列、Arlon系列、Cotanic系列國產(chǎn)F4B/F4BK金屬基板：鋁基、銅基（散熱性好、尺寸穩(wěn)定）

鋁基板常用：貝格斯、國產(chǎn)1.PCB的分類R-4板：高頻板：金屬基板：2.確定對外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2.確定對外連接方式軟驅端口PCI插座電源端口電源開關、指示燈等端口硬盤端口內存插槽打印機端口顯示器端口網(wǎng)絡端口3.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①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。②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③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4.閱讀分析原理圖顯示主芯片的散熱器CPU散熱器CPU散熱器風扇三端直流穩(wěn)壓器散熱器（二）布線設計（插裝）●1.分層布線●

2.元件面布設要求●

3.印制導線設計要求●

4.焊盤設計要求

①頂層②頂層絲印層③底層④底層絲印層⑤阻焊層（非布線層）1.分層布線1.分層布線①頂層

②頂層絲印單面板雙面板1.分層布線③底層

④底層絲印層單面板雙面板1.分層布線⑤阻焊沒有阻焊有阻焊1.分層布線⑤阻焊的作用：

防止印制板在裝配焊接時引起線路橋接，提高焊接質量和節(jié)約焊料等作用。它也是印制板的永久性保護層能起到防潮、防腐蝕、防霉和機械擦傷等作用。2.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5～10mm●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3.印制導線設計要求導線應盡可能少、短、不交叉可接受不可接受3.印制導線設計要求②導線寬度導線寬度通常由載流量和可制造性決定，一般要求PCB設計的導線寬度≥0.2mm(8mil)

，由于制作工藝的限制，設計時導線不易過細。

（0.1英寸＝100mil≈2.54mm，0.1mm≈4mil，頭發(fā)絲的直徑＝2～3mil）布線時，遇到折線最好不要走直角。例如：3.印制導線設計要求不建議使用建議使用不建議使用建議使用建議走45°角3.印制導線設計要求④導線間距，一般≥0.2mm(8mil)電源線和地線盡量粗。與其它布線要有明顯區(qū)別。⑥對于雙面板，正反面的走線不要平行，應垂直布設。3.印制導線設計要求設計圖例13.印制導線設計要求設計圖例23.印制導線設計要求設計圖例33.印制導線設計要求設計圖例43.印制導線設計要求4.焊盤設計要求孔和焊盤的設計

引線孔如：元器件引線直徑為d1，焊盤孔經(jīng)為d

則：

d＝（d1+0.3）mm。

焊盤如：焊盤孔為d，焊盤直徑為D

則：

D≥（d+1.5）mm

過孔通常過孔的直徑取0.6mm～0.8mm，密度高時可減少到0.4mmd1元器件引線Dd焊盤引線孔4.焊盤設計要求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。4.焊盤設計要求可靠性焊盤間距要足夠大，通?！?.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4.焊盤設計要求板面允許的情況下，導線盡量粗一些。導線與導線之間的間距不要過近。導線與焊盤的間距不得過近。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：（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（相差1800）元件安裝方向、外形尺寸、引腳方向錯誤。本章節(jié)總結：

重點掌握

1.元器件的封裝

2.電路原理圖的分析

3.連接方式的選擇

4.電路板的分層設計

5.元器件的布局

6.布線原則

7.焊盤的設置（一）工廠批量生產(chǎn)三PCB的制作PCB的生產(chǎn)流程★電面板生產(chǎn)★雙面板生產(chǎn)（重點講解）★多層板生產(chǎn)菲林文件處理開料刷板打孔全板電鍍擦板圖形轉移曝光字符化學沉銅噴錫去膜蝕刻退錫AOI檢查擦板阻焊外型（沖、V-cut）電測試包裝圖形電鍍去毛刺終檢涂覆（一）工廠批量生產(chǎn)雙面板工藝流程圖內層電路制作開料刷板打靶位孔黑化圖形轉移層壓內層蝕刻（一）工廠批量生產(chǎn)多層板工藝流程圖AOI檢查打靶位孔1.菲林文件處理(光繪)（一）工廠批量生產(chǎn)文件處理:

●

供應商收到傳給的菲林資料時，需要進行資料審核、修

改，以利于提高PCB加工的良品率。

●輸出相關的菲林圖片、制定開料拼板方式、擬制單價。

●光繪的成本問題。成本的計算是以每“平方厘米”的單價為準，即：實際電路板的面積×單價＝單張菲林的成本（一）工廠批量生產(chǎn)光繪光繪機菲林（底層）菲林（阻焊層）目的:將大塊的覆銅板剪裁成生產(chǎn)板加工尺寸，方便生產(chǎn)加工流程:選料量取尺寸剪裁流程原理:利用機械剪床,將板裁剪成加工尺寸大小注意事項:確定板厚、銅厚、板材的經(jīng)、緯方向避免劃傷板面1.開料（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）目的:去除板面的氧化層、手印、板邊的粉塵，使板面、清潔、干凈。流程：放板調整壓力、傳速出板流程原理：利用機械壓力與高壓水的沖力,刷洗,板面與板四周異物達到清洗、平整潔作用。注意事項:板面撞傷、壓力大小調整、防止卡板。2.刷板（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）目的：使線路板層間產(chǎn)生通孔，達到連通層間的作用。流程：配刀鉆定位孔上銷釘鉆孔打磨披鋒。流程原理:據(jù)工程鉆孔程序文件,利用數(shù)控鉆機,鉆出所用的孔。注意事項：避免鉆破孔、漏鉆孔、鉆偏孔、檢查孔內的毛刺。3.打孔（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）數(shù)控鉆示意圖高速鉆頭（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）●主要技術指標：孔壁粗糙度≤25um●主要參數(shù)：疊板數(shù)、轉速、最大鉆孔數(shù)、鉆咀翻磨次數(shù)、供應商、落速、回刀速?！裰饕o助材料作用：蓋板：定位、散熱、減少毛頭、鉆頭的清掃、防止壓力腳直接壓傷銅面，常用材料---鋁板

墊板：保護鉆機臺面、防止出口性毛頭（毛刺）、降低鉆頭溫度、清潔鉆頭溝槽中的膠渣，常用材料---木板鋁板墊木板（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）未打孔的覆銅板鉆過孔的覆銅板4.去毛刺目的:去除板面的氧化層、鉆孔產(chǎn)生的粉塵、毛刺，使板面孔內清潔、干凈。流程：放板調整壓力出板流程原理：利用機械壓力與高壓水的沖力,刷洗,沖洗板面與孔內異物達到清洗作用.注意事項:板面的撞傷孔內毛刺（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）5.化學沉銅目的:對孔進行孔金屬化,使原來絕緣的基材表面沉積上銅,達到層間

電性相通.流程：溶脹凹蝕中和除油除油

微蝕浸酸預浸活化加速沉銅流程原理：通過前面的除膠渣，將孔內的鉆

孔鉆污去除，使孔內清潔，在沉銅

缸內發(fā)生氧化還原反應，形成銅層

附于板面。注意事項：凹蝕過度孔露基材板面劃傷（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）5.化學沉銅（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）6.全板電鍍目的：

對剛沉銅出來的板進行板面、孔

內銅加厚到5-8um保證在后面加工

過程中不被咬蝕掉。流程：浸酸全板電鍍流程原理：通過浸酸清潔板面，在鍍銅缸，

陽極銅溶解出銅離子在電場的作用

下移動到陰極得到電子還原出銅附

在板面上，起到加厚銅的作用。注意事項：保證銅厚鍍銅均勻板面劃傷（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）7.擦板目的:去除板面的氧化層、孔內的水份、使板面孔內

清潔、干凈。流程：放板調整壓力出板流程原理：利用機械壓力與高壓水的

沖力,刷洗,沖洗板面與孔內

異物達到清洗作用。注意事項:

板面的撞傷孔內水份的檢查（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）8.圖形轉移目的：完成外層圖形轉移，形成外層線路。流程：板面清潔貼膜曝光顯影流程原理：利用干膜的特點，在一定溫度與壓力作用下膜貼于板面上通過對位曝光，

干膜發(fā)生反應，形成線路圖形。注意事項：板面清潔、對偏位、底片劃傷、曝光余膠、顯影余膠、板面劃傷（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）8.曝光（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）9.圖形電鍍目的：使線路、孔內銅厚加厚到客戶要求標準流程：除油微蝕預浸鍍銅浸酸鍍錫流程原理：通過前處理，使板面清潔，在鍍銅、

鍍錫缸陽極溶解出銅離子、錫離子，

在電場作用下移動到陰極，其得到電

子，形成銅層、錫層。注意事項：鍍銅厚度、鍍錫厚度、鍍銅、錫均

勻性掉錫、手印、撞傷板面。（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）9.圖形電鍍（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）10.蝕刻目的：將板面沒有用的銅蝕刻掉，形成有用的線路圖形流程：去膜蝕刻退錫（水金板不退錫）流程原理：在堿液的作用下，將膜去掉露出待蝕

刻的銅面，在蝕刻缸銅與銅離子發(fā)生反

應，生產(chǎn)亞銅，達到蝕刻作用，在退錫

缸因硝酸與錫面發(fā)生反應，去掉鍍錫層，露出線路、焊盤、銅面。注意事項：退膜不盡、蝕刻不盡、過蝕、線變寬

退錫不盡、板面撞傷。（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）10.蝕刻（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）

常用堿性蝕刻液（氯化銅CuCl2)以加溫及加溫與噴壓方式進行銅面蝕刻。

用過氧化氫（H2O2）退去抗蝕刻的錫(鉛)鍍層，以露出所需圖像銅面。用強堿（NaOH）以高溫高壓沖洗板面，將聚合于板面的干膜去除干凈。去膜退錫蝕刻目的：對半成品開、短路，缺口進行檢查。流程：

上板檢查流程原理：利用光學原理將板進行掃

描，反映給電腦，電腦進行

分析，查出開、短路，缺口。注意事項：板面手印、漏檢、撞傷線。11.AOI檢查（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）12.擦板目的：清潔板面異物、氧化，增強阻焊的粘結力。流程：微蝕機械磨板烘干流程原理：通過微蝕液，去掉板面的一

些銅粉，后在尼龍磨刷的作用

下、一定壓力作用下，清潔板

面。注意事項：板面膠渣、刷斷線、板面氧化。（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）13.阻焊字符目的：在板面涂上一層阻焊，通過曝光顯影，露出要焊接的盤與孔，其它地方蓋上阻焊層，起到防止焊接短路，在板面印上字符，起到標識作用、便于裝配、維修。流程：絲印第一面預烘絲印第二面預烘對位

曝光顯影固化印第一面字符預烘絲印第二面字符固化流程原理：用絲印網(wǎng)將阻焊泥漏印于板面，通過預烘去除揮發(fā)，形成半固化膜層，通過對位曝光，被光照的地方阻焊膜交連反應，沒照的地方在堿液作用下顯影掉。在高溫下，阻焊完全固化，附于板面。字符通過絲網(wǎng)露印板面，在高溫作用下固化板面。注意事項：阻焊雜物、對偏位、阻焊上焊盤、阻焊膠、劃傷、字符上焊盤、模糊、不清（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）13.阻焊字符（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）14.噴錫目的：在裸露的銅面上涂蓋上一層錫，達到保護銅面不氧化，利于焊接作用流程:微蝕涂助焊劑噴錫清洗流程原理:通過前處理,清潔銅面的氧化，在銅面上涂上一層助焊劑,后在錫爐中錫條與銅

反生生產(chǎn)錫鉛銅合金起到保護銅面與利

于焊接。注意事項:孔露銅焊盤露銅手指上錫錫面粗糙錫

面過高（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）14.噴錫（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）15.外形目的:加工形成客戶的有效尺寸大小流程:打銷釘孔上銷釘定位上板銑板清洗流程原理:將板定位好,利用數(shù)控銑床對板

進行加工注意事項:放反板撞傷板劃傷（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）16.電測試目的:模擬板的狀態(tài),通電進行電性能

檢查,是否有開、短路。流程：調進文件板定位測試流程原理：椐設計原理，在每一個有電性

能的點上進行通電，測試檢查。注意事項：漏測測試機壓傷板面（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）針床測試飛針測試17.終檢目的：對板的外觀、尺寸、孔徑、板厚、標記等檢

查、滿足客戶要求。流程：清點數(shù)量檢查流程原理：據(jù)工程指示，利用一些檢測

工具對板進行測量。注意事項：漏檢、撞傷板面（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）18.Osp涂敷目的：在要焊接的表面銅上沉積一層有機保護膜，保護銅面

與提高焊接性能。流程：除油微蝕酸洗涂膜烘干流程原理：通過除油、微蝕、在干凈

的銅面上通過化學的方法形

成一層有機保護膜。注意事項：顏色不均板面氧化板面劃傷（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）19.包裝目的：板包裝成捆，易

于運送、保存。流程：清點數(shù)量包裝流程原理：利用真空包裝機

將板包扎。注意事項：撞傷板，混板。（一）工廠批量生產(chǎn)（雙面）（二）手工制作手工制作工藝流程圖計算機設計打印轉印修板腐蝕去膜鉆孔水洗涂助焊劑下料視頻視頻視頻視頻視頻視頻（二）手工制作轉?。ㄗ⒁廪D印的正反面）轉印后腐蝕清洗訓練、大賽、科研需要手工制作印制板,請到清華大學基礎工業(yè)訓練中心創(chuàng)新實驗室,使用印制板快速制作系統(tǒng)設備。

激光打印圖紙設計圖紙TPE-ZYJS雙面轉印機TPE-FSJ腐蝕機TPE-GSZA無刷精密高速鉆床TPE-ZYJ單面轉印機印制板快速制作系統(tǒng)設備TPE-DX燈箱快捷————30分鐘，立等可取廉價————0.01～0.05元/優(yōu)質————手工操作，專業(yè)水平精密————線寬≥0.2mm特點:實際制作的樣品謝謝

版面設置確定幻燈片頁面布局▲基本方法：版面格式增加幻燈片移動﹑刪除幻燈片配色方案/背景填充示例課程內容

創(chuàng)建演示文稿

修飾幻燈片

幻燈片連接

放映設置和打印

版幻燈片修飾文本（字體、字間距、橫、豎、項目符號）圖形制作基本圖形運用插入圖片圖表運用（看差距用柱狀圖、看百分比用餅狀圖）對象（聲音或影視文件）示例三維效果單擊〔樣式〕按鈕，選擇“三維設置”命令，即可打開“三維設置”工具欄，欄上的每個按鈕都有特定的功能。圖表運用

看差距用柱狀圖看百分比用餅狀圖★聲音的設置啟動時間、與內容要協(xié)調、自動或手動點擊★插入動畫﹑超鏈接

、連動效果、先后順序★繪圖：形象化圖形：基本圖形圖片圖表對象...修飾：二維/三維陰影邊框色彩繪圖：組合疊放次序旋轉動畫制作一、如何進行員工的職業(yè)化塑造自我激勵的重要性自我激勵的步驟自我激勵成功的人失敗的次數(shù)要必一般人多得多；只有真正放棄才是失??；承受挫折、度過難關的方法;挫折承受情緒控制的重要性如何進行情緒控制情緒控制多個動作連動示例示例信息服務運營商應用集成商技術與產(chǎn)品供應商全面產(chǎn)品與服務與提供者Internet公司角色與定位多個動作連動課程內容

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幻燈片的連接串連（要制作完整的PowerPoint演示文稿，要將單張幻燈片連接起來，似“串珍珠”）?！锼悸罚荷⒋裕簡螐埢脽羝膬热菘梢允仟毩⒌?，需要通過線索把這些“珍珠”串起來?；脽羝倪B接