PCB電路板的安裝技術(DOC)

1、PCB電路板的安裝技術PCBPrintedCircuitBoard，中文名稱為印制電路板，又稱印刷電路板、印刷線路板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的提供者。由于它是采用電子印刷術制作的，故被稱為“印刷電路板。電子設備采用印制板后，由于同類印制板的一致性，從而防止了人工接線的過失，并可實現電子元器件自動插裝或貼裝、自動焊錫、自動檢測，保證了電子設備的質量，提高了勞動生產率、降低了本錢，并便于維修。印制板從單層開展到雙面、多層和撓性，并且仍舊保持著各自的開展趨勢。由于不斷地向高精度、高密度和高可靠性方向開展，不斷縮小體積、減少本錢、提高性能，使得印制板在未來電子設備

2、的開展工程中，仍然保持著強大的生命力。綜述國內外對未來印制板生產制造技術開展動向的論述根本是一致的，即向高密度，高精度，細孔徑，細導線，細間距，高可靠，多層化，高速傳輸，輕量，薄型方向開展，在生產上同時向提高生產率，降低本錢，減少污染，適應多品種、小批量生產方向開展。印制電路的技術開展水平，一般以印制板上的線寬，孔徑，板厚/孔徑比值為代表. 改革開放以來，中國由于在勞動力資源、市場、投資等方面的優(yōu)惠政策，吸引了歐美制造業(yè)的大規(guī)模轉移，大量的電子產品及制造商將工廠設立在中國，并由此帶動了包括PCB 在內的相關產業(yè)的開展。據中國CPCA 統(tǒng)計，2006 年我國PCB 實際產量到達1.30

3、 億平方米，產值到達121 億美元，占全球PCB 總產值的24.90%，超過日本成為世界第一。2000 年至2006 年中國PCB 市場年均增長率達20%，遠超過全球平均水平。2021 年全球金融危機給PCB 產業(yè)造成了巨大沖擊，但沒有給中國PCB 產業(yè)造成災難性打擊，在國家經濟政策刺激下2021 年中國的PCB 產業(yè)出現了全面復蘇，2021 年中國PCB 產值高達199.71 億美元。Prismark 預測2021-2021 年間中國將保持8.10%的復合年均增長率，高于全球5.40%的平均增長率。中國現雖然從產業(yè)規(guī)模來看已經是全球第一，但從 PCB 產業(yè)總體的技術水平來講，仍然落后于世界先

4、進水平。在產品結構上，多層板占據了大局部產值比例，但大局部為8 層以下的中低端產品，HDI、撓性板等有一定的規(guī)模但在技術含量上與日本等國外先進產品存在差距，技術含量最高的IC 載板在國內更是很少有企業(yè)能夠生產。PCB之所以能得到越來越廣泛地應用，因為它有很多獨特優(yōu)點，概栝如下?？筛呙芏然凳陙?，印制板高密度能夠隨著集成電路集成度提高和安裝技術進步而開展著。高可靠性。通過一系列檢查、測試和老化試驗等可保證PCB長期使用期，一般為20年而可靠地工作著?？稍O計性。對PCB各種性能電氣、物理、化學、機械等要求，可以通過設計標準化、標準化等來實現印制板設計，時間短、效率高?？缮a性。采用現代化管理，

5、可進行標準化、規(guī)模量化、自動化等生產、保證產品質量一致性?？蓽y試性。建立了比較完整測試方法、測試標準、各種測試設備與儀器等來檢測并鑒定PCB產品合格性和使用壽命?？山M裝性。PCB產品既便于各種元件進行標準化組裝，又可以進行自動化、規(guī)?；可a。同時，PCB和各種元件組裝部件還可組裝形成更大部件、系統(tǒng)，直至整機?？删S護性。由于PCB產品和各種元件組裝部件是以標準化設計與規(guī)?；a，因而，這些部件也是標準化。所以，一旦系統(tǒng)發(fā)生故障，可以快速、方便、靈活地進行更換，迅速恢服系統(tǒng)工作。當然，還可以舉例說得更多些。如使系統(tǒng)小型化、輕量化，信號傳輸高速化等。較多的PCB工程師,他們經常畫電腦主板,對Al

6、legro等優(yōu)秀的工具非常的熟練,但是,非?？上У氖?他們居然很少知道如何進行阻抗控制,如何使用工具進行信號完整性分析.如何使用IBIS模型。我覺得真正的PCB高手應該還是信號完整性專家,而不僅僅停留在連連線,過過孔的根底上。對布通一塊板子容易，布好一塊好難。  印制電路板的創(chuàng)造者是奧地利人保羅·愛斯勒Paul Eisler，1936年，他首先在收音機里采用了印刷電路板。1943年，美國人多將該技術運用于軍用收音機，1948年，美國正式認可此創(chuàng)造可用于商業(yè)用途。自20世紀50年代中期起，印刷線路板才開始被廣泛運用。在PCB出現之前，電子元器件之間的互連都是依托電線

7、直接連接完成的。而如今，電線僅用在實驗室做試驗應用而存在；印刷電路板在電子工業(yè)中已肯定占據了絕對控制的地位。PCB生產流程：一、聯系廠家首先需要聯系廠家，然后注冊客戶編號，便會有人為你報價，下單，和跟進生產進度。二、開料目的：根據工程資料MI的要求，在符合要求的大張板材上，裁切成小塊生產板件符合客戶要求的小塊板料流程：大板料按MI要求切板鋦板啤圓角磨邊出板三、鉆孔目的：根據工程資料，在所開符合要求尺寸的板料上，相應的位置鉆出所求的孔徑流程：疊板銷釘上板鉆孔下板檢查修理四、沉銅目的：沉銅是利用化學方法在絕緣孔壁上沉積上一層薄銅流程：粗磨掛板沉銅自動線下板浸%稀H2SO4加厚銅五、圖形轉移目的：圖

8、形轉移是生產菲林上的圖像轉移到板上流程：藍油流程：磨板印第一面烘干印第二面烘干爆光沖影檢查；干膜流程：麻板壓膜靜置對位曝光靜置沖影檢查六、圖形電鍍目的：圖形電鍍是在線路圖形裸露的銅皮上或孔壁上電鍍一層到達要求厚度的銅層與要求厚度的金鎳或錫層流程：上板除油水洗二次微蝕水洗酸洗鍍銅水洗浸酸鍍錫水洗下板七、退膜目的：用NaOH溶液退去抗電鍍覆蓋膜層使非線路銅層裸露出來流程：水膜：插架浸堿沖洗擦洗過機；干膜：放板過機八、蝕刻目的：蝕刻是利用化學反響法將非線路部位的銅層腐蝕去九、綠油目的：綠油是將綠油菲林的圖形轉移到板上，起到保護線路和阻止焊接零件時線路上錫的作用流程：磨板印感光綠油鋦板曝光沖影；磨板印

9、第一面烘板印第二面烘板十、字符目的：字符是提供的一種便于辯認的標記流程：綠油終鋦后冷卻靜置調網印字符后鋦十一、鍍金手指目的：在插頭手指上鍍上一層要求厚度的鎳金層，使之更具有硬度的耐磨性流程：上板除油水洗兩次微蝕水洗兩次酸洗鍍銅水洗鍍鎳水洗鍍金鍍錫板 (并列的一種工藝)目的：噴錫是在未覆蓋阻焊油的裸露銅面上噴上一層鉛錫，以保護銅面不蝕氧化，以保證具有良好的焊接性能流程：微蝕風干預熱松香涂覆焊錫涂覆熱風平整風冷洗滌風干十二、成型目的：通過模具沖壓或數控鑼機鑼出客戶所需要的形狀成型的方法有機鑼，啤板，手鑼，手切說明：數據鑼機板與啤板的精確度較高，手鑼其次，手切板最低具只能做一些簡單的外形十三、測試目

10、的：通過電子100%測試，檢測目視不易發(fā)現到的開路，短路等影響功能性之缺陷流程：上模放板測試合格FQC目檢不合格修理返測試OKREJ報廢十四、終檢目的：通過100%目檢板件外觀缺陷，并對輕微缺陷進行修理，防止有問題及缺陷板件流出具體工作流程：來料查看資料目檢合格FQA抽查合格包裝不合格處理檢查OK對于電源、地的層數以及信號層數確定后，它們之間的相對排布位置是每一個PCB工程師都不能回避的話題；   層的排布一般原那么：  元件面下面第二層為地平面，提供器件屏蔽層以及為頂層布線提供參考平面；    所有信號

11、層盡可能與地平面相鄰；   盡量防止兩信號層直接相鄰；   主電源盡可能與其對應地相鄰；   兼顧層壓結構對稱。   對于母板的層排布，現有母板很難控制平行長距離布線，對于板級工作頻率在50MHZ以上的50MHZ以下的情況可參照，適當放寬，建議排布原那么：   元件面、焊接面為完整的地平面屏蔽；   無相鄰平行布線層； 所有信號層盡可能與地平面相鄰；   關鍵信號與地層相鄰，不

12、跨分割區(qū)。 注：具體PCB的層的設置時，要對以上原那么進行靈活掌握，在領會以上原那么的根底上，根據實際單板的需求，如：是否需要一關鍵布線層、電源、地平面的分割情況等，確定層的排布，切忌生搬硬套，或摳住一點不放。  以下為單板層的排布的具體探討： *四層板，優(yōu)選方案1，可用方案3 方案  電源層數 地層數 信號層數  1    2    3    4 1

13、60;      1       1       2      S    G    P    S 2       1  

14、     2       2      G    S    S    P 3       1       1   

15、60;   2      S    P    G    S  方案1 此方案四層PCB的主選層設置方案，在元件面下有一地平面，關鍵信號優(yōu)選布TOP層；至于層厚設置，有以下建議：   滿足阻抗控制芯板GND到POWER不宜過厚，以降低電源、地平面的分布阻抗；保證電源平面的去藕效果；為了到達一定的屏蔽效果，有人試圖把電源、地平面放在

16、TOP、BOTTOM層，即采用方案2：   此方案為了到達想要的屏蔽效果，至少存在以下缺陷：   電源、地相距過遠，電源平面阻抗較大   電源、地平面由于元件焊盤等影響，極不完整   由于參考面不完整，信號阻抗不連續(xù)   實際上，由于大量采用表貼器件，對于器件越來越密的情況下，本方案的電源、地幾乎無法作為完整的參考平面，預期的屏蔽效果很難實現；方案2使用范圍有限。但在個別單板中，方案2不失為最正確層設置方案。以下為方案2使用案例； &#

17、160; 案例特例：設計過程中，出現了以下情況：     A、整板無電源平面，只有GND、PGND各占一個平面；     B、整板走線簡單，但作為接口濾波板，布線的輻射必須關注；     C、該板貼片元件較少，多數為插件。   分析：     、由于該板無電源平面，電源平面阻抗問題也就不存在了；    、由于貼片元件少

18、單面布局，假設表層做平面層，內層走線，參考平面的完整性根本得到保證，而且第二層可鋪銅保證少量頂層走線的參考平面；    、作為接口濾波板，PCB布線的輻射必須關注，假設內層走線，表層為GND、PGND，走線得到很好的屏蔽，傳輸線的輻射得到控制；   鑒于以上原因，在本板的層的排布時，決定采用方案2，即：GND、S1、S2、PGND，由于表層仍有少量短走線，而底層那么為完整的地平面，我們在S1布線層鋪銅，保證了表層走線的參考平面；五塊接口濾波板中，出于以上同樣的分析，設計人員決定采用方案2，同樣不失為層的設置經典。 

19、  列舉以上特例，就是要告訴大家，要領會層的排布原那么，而非機械照搬。   方案3：此方案同方案1類似，適用于主要器件在BOTTOM布局或關鍵信號底層布線的情況；一般情況下，限制使用此方案； *六層板，優(yōu)選方案3，可用方案1，備用方案2、4 方案   電源   地   信號      1       2

20、60;      3      4      5      6 #1      1    1     4       S1

21、0;      G      S2     S3      P     S4 #2      1    1     4   

22、60;   S1      S2       G      P     S3     S4 #3      1    2    &

23、#160;3       S1      G1      S2     G2      P     S3 #4      1    2

24、60;    3       S1      G1      S2     G2      P     S3 對于六層板，優(yōu)先考慮方案3，優(yōu)選布線層S2stripline，其次S3、S1。主電源及其對

25、應的地布在4、5層，層厚設置時，增大S2-P之間的間距，縮小P-G2之間的間距相應縮小G1-S2層之間的間距，以減小電源平面的阻抗，減少電源對S2的影響；  在本錢要求較高的時候，可采用方案1，優(yōu)選布線層S1、S2，其次S3、S4，與方案1相比，方案2保證了電源、地平面相鄰，減少電源阻抗，但S1、S2、S3、S4全部裸露在外，只有S2才有較好的參考平面； 對于局部少量信號要求較高的場合，方案4比方案3更適合，它能提供極佳的布線層S2。 *八層板：優(yōu)選方案2、3、可用方案1 方案   電源  &#

26、160;地   信號      1      2     3     4     5     6     7    8 #1  &

27、#160;   1    2     5       S1     G1    S2    S3     P    S4    G2 

28、60; S5 #2      1    3     4       S1     G1    S2    G2     P    S3

29、60;   G3   S4 #3      2    2     4       S1     G1    S2    P1    G2&#

30、160;   S3    P2   S4 #4      2    2     4       S1     G1    S2    P1&

31、#160;   P2    S3    G3   S4 #5      2    2     4       S1     G1    P1

32、    S2    S3    G2    P2   S41.5  PCB板的設計步驟 1方案分析         決定電路原理圖如何設計，同時也影響到PCB板如何規(guī)劃。根據設計要求進行方案比較、選擇，元器件的選擇等，開發(fā)工程中最重要的環(huán)節(jié)。 2電路仿真  &

33、#160;      在設計電路原理圖之前，有時會會對某一局部電路設計并不十分確定，因此需要通過電路方針來驗證。還可以用于確定電路中某些重要器件參數。 3設計原理圖元件     PROTEL DXP提供了豐富的原理圖元件庫，但不可能包括所有元件，必要時需動手設計原理圖元件，建立自己的元件庫。 4繪制原理圖    找到所有需要的原理元件后，開始原理圖繪制。根據電路復雜程度決定是否需要使用層次原理圖。完成原理圖后，用ER

34、C電氣法那么檢查工具查錯。找到出錯原因并修改原理圖電路，重新查錯到沒有原那么性錯誤為止。 5設計元件封裝    和原理圖元件一樣，PROTEL DXP也不可能提供所有元件的封裝。需要時自行設計并建立新的元件封裝庫。 6設計PCB板     確認原理圖沒有錯誤之后，開始PCB板的繪制。首先繪出PCB板的輪廓，確定工藝要求如使用幾層板等。然后將原理圖傳輸到PCB板中，在網絡表、設計規(guī)那么和原理圖的引導下布局和布線。利用設計規(guī)那么查錯。是電路設計的另一個關鍵環(huán)節(jié)，它將決定該產品的實

35、用性能，需要考慮的因素很多，不同的電路有不同要求 7文檔整理      對原理圖、PCB圖及器件清單等文件予以保存，以便以后維護和修改  DXP的元器件庫有原理圖元件庫、PCB元件庫和集成元件庫，擴展名分別為SchLib、PcbLib、IntLib。但DXP仍然可以翻開并使用Protel以往版本的元件庫文件。 在創(chuàng)立一個新的原理圖文件后，DXP默認為該文件裝載兩個集成元器件庫：Miscellaneous Devices.IntLib和Miscellaneous Connect

36、ors.IntLib。因為這兩個集成元器件庫中包含有最常用的元器件。  注意： Protel DXP 中，默認的工作組的文件名后綴為 .PrjGrp ，默認的工程文件名后綴為 .PrjPCB 。如果新建的是 FPGA 設計工程，建立的工程文件稱后綴為 .PrjFpg 。   也可以將某個文件夾下的所有元件庫一次性都添加進來，方法是：采用類似于Windows的操作，先選中該文件夾下的第一個元件庫文件后，按住Shift鍵再選中元件庫里的最后

37、一個文件，這樣就能選中該文件夾下的所有文件，最后點翻開按鈕，即可完成添加元件庫操作。   3.1 原理圖的設計方法和步驟  下面就以以下圖 所示的簡單 555 定時器電路圖為例，介紹電路原理圖的設計方法和步驟。  3.1.1 創(chuàng)立一個新工程  電路設計主要包括原理圖設計和 PCB 設計。首先創(chuàng)立一個新工程，然后在工程中添加原理圖文件和 PCB 文件，創(chuàng)立一個新工程方法：   單擊設計管理

38、窗口底部的 File 按鈕，彈出一個面板。   New 子面板中單擊 Blank Project  PCB 選項，將彈出 Projects 工作面板。  建立了一個新的工程后，執(zhí)行菜單命令 File/Save Project As ，將新工程重命名為“ myProject1  PrjPCB ，保存該工程到適宜位置  3.1.2 創(chuàng)立一張新

39、的原理圖圖紙 執(zhí)行菜單命令 New  Schematic 創(chuàng)立一張新的原理圖文件。  可以看到 Sheetl.SchDoc 的原理圖文件，同時原理圖文件夾自動添加到工程中。  執(zhí)行菜單命令 File/Save As ，將新原理圖文件保存在用戶指定的位置。同時可以改變原理圖文件名為 555 .SchDoc 。此時 :/ fulinmenst /yanwo/index.html 看到一張空白電路圖紙，翻開原理圖圖紙設置對

40、話框。  3.3 查找元件   1  SCH 設計界面的下方有一排按鈕，單擊 Libraries 庫按鈕，彈出如圖 庫對話框。   2 單擊庫對話框中的 Search 按鈕，彈出如圖 庫搜索對話框，利用此對話框可以找到元件 555 在哪個庫中  3 在 Scope 選項區(qū)域中確認設置為 Libraries on

41、0;Path ，單擊 Path 右邊的翻開圖標按鈕，找到安裝的 Protel DXP 庫的文件夾路徑，如 C ： Program Files  Altium  Library 。同時確認 Include subdirectories 復選項被選定。   4 在 Seach Criteria 搜索標準選項區(qū)域中可以使用 Name 

42、、 Description 、 ModelType、 Model Name 組合來說明要搜索的元件，例如要搜索和 555 元件相關的可以在 Name 文本框中鍵入 *555* 。  5 單擊 Search 按鈕開始搜索，查找結果會顯示在 Result 對話框中，如圖 所示。  能否找到所需要的元件關鍵在于輸入的規(guī)那么設置是否正確，一般盡量使用通配符以擴大搜索范圍。 &

43、#160;6 單擊 Install Library 按鈕， TI Analog Timer Circuit . IntLib 庫就添加到當前工程中。在當前工程中就可以取用該庫中的所有元件。     在完成了對一個元件的查找后，可以按照 555 電路原理圖的要求，依次找到其他元件所屬元件庫，并進行安裝。 3.4 添加或刪除元件庫  在庫對話框中單擊 Libraries&

44、#160;按鈕，彈出如圖 所示對話框，其中 Ordered List of Installed Libraries 列表框中主要說明當前工程中安裝了哪些元件庫。  元件庫在列表中的位置影響了元件的搜索速度，通常是將常用元件庫放在較高位置，以便對其先進行搜索。 3.1.5 在原理圖中放置元件  3.6 設置元件屬性  Designator 文本框右邊的 Visible 復選項是設置元件標識在原理圖上是否可見，

45、如果選定 Visible 復選項，那么元件標識 U1 出現在原理圖上，如果不選中，那么元件序號被隱藏。  3.1.7 放置電源和接地符號  3.1.8 繪制原理圖  Net and Net Label 網絡與網絡名稱   彼此連接在一起的一組元件引腳稱為網絡 net 。      例如 555 電路圖中的&#

46、160;NE555P 的第七腳、第六腳、 R1 、 C1 是連在一起的稱為一個網絡。網絡名稱實際上是一個電氣連接點，具有相同網絡名稱的電氣連接說明是連在一起的。網絡名稱主要用于層次原理圖電路和多重式電路中的各個模塊之間的連接。 也就是說定義網絡名稱的用途是將兩個和兩個以上沒有相互連接的網絡，命名相同的網絡名稱，使它們在電氣含義上屬于同一網絡。在印刷電路板布線時非常重要。在連接線路比較遠或線路走線復雜時，使用網絡名稱代替實際走線使電路圖簡化。  網絡名稱屬性對話框  3.2 設置工程選項

47、  工程選項包括錯誤檢查規(guī)那么、連接矩陣、比較設置、 ECO 啟動、輸出路徑和網絡選項以及用戶指定的任何工程規(guī)那么。  Error Reporting 錯誤報告選項卡  Error Reporting 用于報告原理圖設計的錯誤，主要涉及下面幾個方面： Violations Associated with Buses 總線錯誤檢查報告、 Violations Associated with 

48、;Components 元件錯誤檢查報告、 Violations Associated with Documents 文件錯誤檢查報告、 Violations Associated with Nets 網絡錯誤檢查報告、 Violations Associated with Others 其他錯誤檢查報告、 Violations Associated with Parameters 參數

49、錯誤檢查報告。 Options 選項選項卡  Netlist Options 區(qū)域：有兩個復選項分別為 Allow ports to Name Nets 和 Allow Sheet Entries to Name Nets 。 Allow ports to Name Nets 表示允許用系統(tǒng)所產生的網絡名來代替與輸人輸出端口相關聯的網絡名。如果所設

50、計的工程只是簡單的原理圖文檔，不包含層次關系，可以選擇此項。 Allow Sheet Entries to Name Nets 表示允許用系統(tǒng)所產生的網絡名來代替與子圖入口相關聯的網絡名。該項為系統(tǒng)默認設置選項。 3.3 編譯工程 當工程被編譯時，在工程選項中設置的錯誤檢查都會被啟動，同時彈出 Message 窗口顯示錯誤信息。如果原理圖繪制正確，將不會彈出 Message 窗口。    修改原理圖后要重新編譯。&#

51、160;  除了通過畫導線來進行電氣連接之外，網絡標號Net Label也具有電氣連接特性。所謂網絡標號，就是電氣接點，其用途是將兩個或兩個以上沒有相互連接的網絡，通過命名為同一網絡標號的方法，使它們在意義上屬于同一網絡。具有相同網絡標號的電源、引腳、導線等在電氣連接上是連接在一起的。在一些復雜應用如層次電路或多重式電路中各個模塊電路之間的連接中，直接使用導線連接方式，會使圖紙顯得雜亂無章，使用網絡標號那么可以使得圖紙清晰易讀，這對于利用網絡表進行印刷電路板自動布線時是非常重要的。  導線或元件引腳和總線相連是通過總線分支線Bus E

52、ntry來實現的。 4.3 元件的選擇依據和布局原那么布局大致要考慮以下幾個原那么： 1按輸入信號從左向右分布元件，輸出端在最右邊； 2單電源在上，地線在下，雙電源正極在上，負極在下； 3元件編號按電路功能模塊編號，在簡單的電路中也可以按上下左右順序編號； 4元件在圖紙中的擺放要分布均勻，排列整齊； 5元件的編號標注，參數及單位要符合行業(yè)規(guī)那么。  100mils=2.54mm其中1000mils=1Inches  銅膜導線Track：簡稱導線，是敷銅經腐蝕后形成的用于連接各個焊點的導

53、線。印刷電路板的設計都是圍繞如何布置導線來完成的。 飛線：用來表示連接關系的線。它只表示焊盤之間有連接關系，是一種形式上的連接，并不具備實質性的電氣連接關系。飛線在手工布線時可起引導作用，從而方便手工布線。飛線是在引入網絡表后生成的，而飛線所指的焊盤間一旦完成實質性的電氣連接，那么飛線自動消失。當同一網絡中，局部電氣連接斷開導致網絡不能完全連通時，系統(tǒng)就又會自動產生飛線提示電路不通。利用飛線的這一特點，可以根據電路板中有無飛線來大致判斷電路板是否已完成布線。 平安間距：進行印刷電路板的設計時，為了防止導線、過孔、焊點及元件的相互干擾，必須使它們之間留出一定的距離，這個距離稱

54、之為平安間距Clearance。  銅膜導線具有實際的電氣連接意義，并且具有網絡標識，它的屬性由設計規(guī)那么決定；而直線雖然也具有實際的電氣連接意義，但是它不具有網絡標識，且它的屬性也不由設計規(guī)那么決定，常用放置直線來繪制印制電路板的外形、元器件的輪廓和禁止布線層的邊界等。 放置直線的常用方法有：   執(zhí)行菜單命令【Place】/【Line】； 單擊Placement欄上的放置直線按鈕/ 使用放置直線的快捷鍵P-L 繪制銅膜導線的具體方法有：       · 執(zhí)行菜單命令【Place】/【Interactive Routing】；   ·  單擊放置工具欄中的  按鈕。          · 快捷鍵P-t &#