印制电路板的设计与制作.doc

印制电路板的设计与制作印制电路板的设计与制作印制电路板的设计与制作 目目 录录印制电路板的设计印制电路板的设计一．印制电路板的一．印制电路板的基本概念基本概念 ……………………………………1 （一）印制板的组成 （二）印制板的种类 （三）印制板的安装技术 二．印制电路板的设计准备二．印制电路板的设计准备 3 （一）设计目标 （二）设计前准备工作 三．印制电路板的排版布局三．印制电路板的排版布局 5 （一）整机电路的布局原则 （二）元器件的安装与布局 四．印制电路的设计四．印制电路的设计 9 （一）焊盘的设计 （二）印制导线的设计 （三）过孔和引线孔的设计 五．印制电路板的抗干扰设计五．印制电路板的抗干扰设计 12 （一）地线设计 （二）电源线设计 （三）电磁兼容性设计 （四）器件布置设计 （五）散热设计 （六）板间配线设计 六．印制电路板图的六．印制电路板图的绘制绘制 20 （一）手工设计印制电路板图 （二）计算机辅助设计印制电路板图 七．手工设计印制电路板实例七．手工设计印制电路板实例 22印制电路板的制作印制电路板的制作一．印制电路的形成方式一．印制电路的形成方式 24 （一）减成法 （二）加成法 二．印制电路板的工业制作二．印制电路板的工业制作 24 （一）双面印制板制作的工艺流程 （二）单面印制板制作的工艺流程 三．印制电路板的手工制作三．印制电路板的手工制作 26 （一）描图蚀刻法 （二）贴图蚀刻法 （三）雕刻法 （四） “转印”蚀刻法 四．印制导线的修复四．印制导线的修复 29 （一）印制导线断路的修复 （二）印制导线起翘的修复印制电路板的设计1印制电路板（Printed circuit board，PCB）也称为印制线路板、印刷电路板，简称印制板。

印制电路的概念是 1936 年由英国 Eisler 博士首先提出，他首创了在绝缘基板上全面覆盖金属箔， 涂上耐蚀刻油墨后再将不需要的金属箔腐蚀掉的印制板制造基本技术 印制电路板在各种电子设备中有如下功能： 1．提供各种电子元器件固定、装配的机械支撑 2．实现各种电子元器件之间的布线和电气连接（信号传输）或电绝缘提供所要求的电气特 性， 如特性阻抗等 3．为自动装配提供阻焊、助焊图形，为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形 印制电路板的应用降低了传统方式下的接线工作量，简化了电子产品的装配、焊接、调试工作； 缩小了整机的体积，降低了产品的成本，提高了电子设备的质量和可靠性另外，印制电路板具有 良好的产品一致性，可以采用标准化设计，有利于生产过程中实现机械化和自动化，也便于整机产 品的互换和维修随着电子工业的飞速发展，印制板的使用已日趋广泛，可以说它是电子设备的关 键互联件，任何电子设备均需配备因此，印制电路板的设计与制作已成为我们学习电子技术和制 作电子装置的基本功之一 印制电路板的设计印制电路板的设计在电子产品设计中，电路原理图不过是设计思想的初步体现，而要最终实现整机功能无疑则要 通过印制电路板这个实体。

印制电路板的设计，就是根据电路原理图设计出印制电路板图，但这决 不意味着设计工作仅仅是简单地连通，它是整机工艺设计的重要一环，也是一门综合性的学科，需 要考虑到如选材、布局、抗干扰等诸多问题对于同一种电子产品，采用的电路原理图尽管相似， 但各自不同的印制板设计水平会带来很大的差异 印制电路板的设计现在有两种方式：人工设计和计算机辅助设计尽管设计方式不同，设计方 法也不同，但设计原则和基本思路都是一致的，都必须符合原理图的电气连接以及产品电气性能、 机械性能的要求，同时考虑印制板加工工艺和电子装配工艺的基本要求 一．印制电路板的一．印制电路板的基本概念基本概念 （一）印制板的组成（一）印制板的组成 印制板主要由绝缘底板（基板）和印制电路（也称导电图形）组成，具有导电线路和绝缘底板 的双重作用 1．基板（Base Material） 基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材料所制作成，一般常用的基板是敷铜板，又称覆铜板，全 称敷铜箔层压板敷铜板的整个板面上通过热压等工艺贴敷着一层铜箔 2．印制电路（Printed Circuit） 覆铜板被加工成印制电路板时，许多覆铜部份被蚀刻处理掉，留下来的那些各种形状的铜膜材 料就是印制电路，它主要由印制导线和焊盘等组成（如图 1 所示） 。

（1）印制导线（Conductor） 用来形成印制电路的导电通路 （2）焊盘（Pad） 用于印制板上电子元器件的电气连接、元件固定或两者兼备 （3）过孔（Via）和引线孔（Component Hole） 分别用于不同层面的印制电路之间的连接以及印制板上电子元器件的定位 3．助焊膜和阻焊膜 在印制电路板的焊盘表面可看到许多比之略大的各浅色斑痕，这就是为提高可焊性能而涂覆的 助焊膜印制电路板的设计2印制电路板上非焊盘处的铜箔是不能粘锡的，因此印制板上焊盘以外的各部位都要涂覆绿色或 棕色的一层涂料——阻焊膜这一绝缘防护层，不但可以防止铜箔氧化，也可以防止桥焊的产生 4．丝印层（Overlay） 为了方便元器件的安装和维修等，印制板的板上有一层丝网印刷面（图标面）——丝印层，这 上面会印上标志图案和各元器件的电气符号、文字符号（大多是白色）等，主要用于标示出各元器 件在板子上的位置，因此印制板上有丝印层的一面常称为元件面二）印制板的种类（二）印制板的种类 印制板根据其基板材质刚、柔强度不同，分为刚性板、挠性板以及刚挠结合板，又根据板面上 印制电路的层数分为单面板、双面板以及多层板 1． 单面板（Single-sided） 仅一面上有印制电路的印制板。

这是早期电路（THT 元件）才使用的板子，元器件集中在其中 一面——元件面（Component Side） ，印制电路则集中在另一面上——印制面或焊接面（Solder Side） ，两者通过焊盘中的引线孔形成连接单面板在设计线路上有许多严格的限制，如布线间不 能交叉而必须绕独自的路径2．双面板（Double-Sided Boards） 两面均有印制电路的印制板这类的印制板，两面导线的电气连接是靠穿透整个印制板并金属 化的通孔(through via)来实现的相对来说，双面板的可利用面积比单面板大了一倍，并且有效 的解决了单面板布线间不能交叉的问题 3．多层板（Multi-Layer Boards） 由多于两层的印制电路与绝缘材料交替粘结在一起，且层间导电图形互连的印制板如用一块 双面作内层、二块单面作外层，每层板间放进一层绝缘层后黏牢（压合） ，便有了四层的多层印制 板板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层比如 大部分计算机的主机板都是 4 到 8 层的结构目前，技术上已经可以做到近 100 层的印制板 在多层板中，各面导线的电气连接采用埋孔（buried via）和盲孔（blind via）技术来解决。

三）印制板的安装技术（三）印制板的安装技术 印制电路板的安装技术可以说是现代发展最快的制造技术，目前常见的主要有传统的通孔插 入 式和代表着当今安装技术主流的表面黏贴式 1．通孔插入式安装技术（Through Hole Technology，THT） 通孔插入式安装也称为通孔安装，适用于长管脚的插入式封装的元件安装时将元件安置在印 制电路板的一面，而将元件的管脚焊在另一面上这种方式要为每只管脚钻一个洞，其实占掉了两印制导线焊盘印制电路板的设计3面的空间，并且焊点也比较大显然这一方式难以满足电子产品高密度、微型化的要求印制电路板的设计42．表面黏贴式安装技术（Surface Mounted Technology，SMT） 表面黏贴式安装也称为表面安装，适用于短管脚的表面黏贴式封装的元件安装时管脚与元件 是焊在印制电路板的同一面这种方式无疑将大大节省印制板的面积，同时表面黏贴式封装的元件 较之插入式封装的元件体积也要小许多，因此 SMT 技术的组装密度和可靠性都很高当然，这种安 装技术因为焊点和元件的管脚都非常小，要用人工焊接确实有一定的难度二．印制电路板的设计准备二．印制电路板的设计准备 （一）设计目标（一）设计目标 这是设计工作开始时首先应该明确的，同时也是在整个设计中需要时刻关注的，主要有以下方 面： 1．功能和性能 表面上看，根据电路原理图进行正确的逻辑连接后其功能就可实现、性能也可保证稳定，但随 着电子技术的飞速发展，信号的速率越来越快，电路的集成度越来越高，仅仅做到这一步已远远不 够了。

目标能否很好完成，无疑是印制板设计过程中的重点，也是难点 2．工艺性和经济性 这些都是衡量印制板设计水平的重要指标设计优良的印制电路板应该方便加工、维护、测试， 同时在生产制造成本上有优势这是需要多方面相互协调的，并不是件容易的事 （二）设计前准备工作（二）设计前准备工作 进入印制板设计阶段前，许多具体要求及参数应该基本确定了，如电路方案、整机结构、板材 外形等不过在印制板设计过程中，这些内容都可能要进行必要的调整 1．确定电路方案 设计出的电路方案一般首先应进行实验验证——用电子元器件把电路搭出来或者用计算机仿真， 这不仅是原理性和功能性的，同时也应当是工艺性的 （1）通过对电气信号的测量，调整电路元器件的参数，改进电路的设计方案 （2）根据元器件的特点、数量、大小以及整机的使用性能要求，考虑整机的结构尺寸 （3）从实际电路的功能、结构与成本，分析成品适用性 在电路方案实验的时候，必须审核考察产品在工业化生产过程中的加工可行性和生产费用，以 及产品的工作环境适应性和运行、维护、保养消耗 通过对电路实验的结果进行分析，以下几点将得到确认： （1）电路原理整个电路的工作原理和组成，各功能电路的相互关系和信号流程。

（2）印制电路板的工作环境及工作机制 （3）主要电路参数 （4）主要元器件和部件。