第三課PCB圖繪制(1)

1、實(shí)驗(yàn)三1PCB實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解PCB制作的過(guò)程2. 了解PCB的一些基本屬于3. 使用Proteus的ARSE設(shè)計(jì)PCB實(shí)驗(yàn)原理：1 印制電路板的發(fā)展印制電路板(Printed Circuit Board)簡(jiǎn)稱(chēng)PCB,又稱(chēng)印制板,是電子產(chǎn)品的重要部件之一。印制電路就是按照預(yù)先設(shè)計(jì)的電路,利用印刷法在絕緣基板的表面或其內(nèi)部形成的用于元器件之間連接的導(dǎo)電圖形。用印制電路板制造的電子產(chǎn)品具有可靠性高、一致性好、機(jī)械強(qiáng)度高、重量輕、體積小、易于標(biāo)準(zhǔn)化等優(yōu)點(diǎn)。幾乎每種電子設(shè)備,小到電子手表、計(jì)算器,大到計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、電子雷達(dá)系統(tǒng),只要存在電子元器件,它們之間的電氣互連就要使用印制板。在電子產(chǎn)品的研

2、制過(guò)程中,影響電子產(chǎn)品成功的最基本因素之一就是該產(chǎn)品的印制板的設(shè)計(jì)和制造。單面敷銅板的發(fā)明,成為電路板設(shè)計(jì)與制作新時(shí)代的標(biāo)志。布線設(shè)計(jì)和制作技術(shù)都已發(fā)展成熟。先在敷銅板上用模板印制防腐蝕膜圖,然后再腐蝕刻線,這種技術(shù)就像在紙上印刷那樣簡(jiǎn)便,印制電路板在電子設(shè)備中為集成電路等各種電子元器件固定、裝配提供機(jī)械支撐,實(shí)現(xiàn)集成電路等各種電子元器件之間的布線和電氣連接或電絕緣,提供所要求的電氣特性。為自動(dòng)焊接提供阻焊圖形,為元件插裝、檢查、維修提供識(shí)別字符和圖形。印制電路板的制作方法,但從理論上大體分為三種:1)減成法:先用化學(xué)法或絲網(wǎng)印法或電鍍法在覆銅箔板的銅表面上,將一定的電路圖形轉(zhuǎn)移上去(這些圖形

3、由一定的抗蝕材料組成),然后再用化學(xué)腐蝕的方法,將不必要的部分蝕刻掉,留下所需要的電路圖形。2)半加成法:如果要制作更加精細(xì)的線路,可采用半加成法。這種工藝是先用感光抗蝕劑在板面形成圖形,然后進(jìn)行圖形電鍍,再經(jīng)過(guò)退膜和差分蝕刻工藝,就能得到我們需要的精細(xì)線路。半加成法的基材多選用5µm及其以下的薄銅箔,可以使用較厚的抗蝕層,能夠制作20µm以下的線路。3)加成法:加成法是利用絕緣基材直接加工形成導(dǎo)體電路圖形的方法。加成法工藝流程:層壓板下料涂催化性粘接劑負(fù)像圖形轉(zhuǎn)移(貼干膜曝光顯影)粗化化學(xué)鍍銅去干膜精細(xì)線路,由于加成法使用的是化學(xué)方法來(lái)加厚銅,所以,生產(chǎn)效率低。目前的制作

4、中還是以減成法為基本工藝。印制電路板制作方法4.1 熱轉(zhuǎn)印法這是高校經(jīng)常使用的簡(jiǎn)易的電路板制作工藝,其主要工藝流程是:用打印機(jī)在熱轉(zhuǎn)印紙上打印電路圖形將帶有圖形的熱轉(zhuǎn)印紙覆在覆銅板上經(jīng)過(guò)熱轉(zhuǎn)印機(jī)撕掉熱轉(zhuǎn)印紙用藥水腐蝕出圖形用臺(tái)鉆手工鉆孔用砂紙將線路表面的碳粉打磨掉。這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是:制作單面板速度較快,成本比較低廉,易于實(shí)現(xiàn)。缺點(diǎn)是:1)不能自動(dòng)完成鉆孔,線路及孔的焊盤(pán)已經(jīng)腐蝕成型,如何將孔打在焊盤(pán)的中心，只能通過(guò)一臺(tái)手工的臺(tái)鉆,完全憑視覺(jué)將鉆頭尖與焊盤(pán)的中心對(duì)正,如果PCB的孔比較多,這將是一個(gè)非常煩瑣的過(guò)程,對(duì)于復(fù)雜的板來(lái)說(shuō)基本上是不可行的;2)只能做非常簡(jiǎn)單的電路,如線寬、間距一般為0.

5、25mm以上,與目前的PCB制作工業(yè)水平差距非常大;3)將兩面線路同時(shí)轉(zhuǎn)印到覆銅版上是不可能的,更不能作到兩面線路的對(duì)正,所以無(wú)法作出雙面線路板;4)不能完成雙面板的孔金屬化;5)不能解決阻焊問(wèn)題,一般作出的只是裸板,容易出現(xiàn)焊接短路問(wèn)題;不能解決可焊性的問(wèn)題,銅表面氧化后焊接困難,需要用化學(xué)藥水將銅表面的氧化物去除后才能焊接。4.2 目前工業(yè)水平的PCB制作流程目前PCB工廠普遍采用的工藝流程是:鉆孔印刷板用化學(xué)鍍銅完成孔金屬化刷板貼干膜曝光(采用正像的顯影圖形電鍍銅圖形電鍍錫去膜腐蝕成線路退錫刷板印油墨烘烤曝光顯影烘烤印字符烘烤熱風(fēng)整平(或化學(xué)鍍錫、化學(xué)鎳金、OSP等處理)銑外型通斷測(cè)試。

6、這種工藝是目前PCB生產(chǎn)廠家應(yīng)用最多最廣泛的方法,該方法優(yōu)點(diǎn)非常多,適合精密電路板的制作,一般線寬間距能達(dá)到0.12mm(可作到0.1mm);適合企業(yè)大批量生產(chǎn);批量生產(chǎn)下成本不高4.3 機(jī)械制板工藝這種工藝適合高精度雙面電路板的制作,主要工藝流程是:電路板刻制機(jī)隨機(jī)軟件直接讀取設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)并自動(dòng)計(jì)算刻制機(jī)自動(dòng)鉆孔采用先進(jìn)的直接電鍍工藝完成孔的導(dǎo)電用刻制機(jī)自動(dòng)完成雙面線路的銑制用刻制機(jī)自動(dòng)完P(guān)CB的外型切割。這種工藝的優(yōu)點(diǎn)是:1)制作單件、樣品的速度比較快,適合高校師生科研、教學(xué)以及參加各類(lèi)電子大賽等;2)制作電路的精度比較高,一般機(jī)型均可制作0.1mm的線寬和間距,與目前工業(yè)化制作PCB處于同一

7、水平;3)系統(tǒng)可擴(kuò)展性比較好,可以選擇增加阻焊、字符功能,也可升級(jí)為多層板的制作系統(tǒng),同時(shí)也可制作帶埋孔和盲孔的多層板;4)隨機(jī)的Circuit CAM是一個(gè)真正的CAM軟件,與PCB工廠常用的CAM軟件作用是一樣的,起到接受設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理的作用。這個(gè)軟件可以安裝在每個(gè)學(xué)生的電腦上,可以用來(lái)讓學(xué)生了解用Protel、Power PCB等電路板EDA設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)的PCB數(shù)據(jù)在PCB工廠是怎樣進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)輸出、數(shù)據(jù)處理的,數(shù)據(jù)處理后每種數(shù)據(jù)是如何使用的、數(shù)據(jù)是如何轉(zhuǎn)化成各種制造數(shù)據(jù)的。PCB設(shè)計(jì)常用軟件 原理圖、PCB設(shè)計(jì)： Protel or CAD PADS(PADS Logic、P

8、ADS Layout、PADS Router) 板框圖形設(shè)計(jì)： Auto CAD 添加和編輯元件到設(shè)計(jì)： 從元件庫(kù)中調(diào)出元件到設(shè)計(jì)界面， 建立和編輯元件間的連線： 將從元件庫(kù)中調(diào)出到設(shè)計(jì)界面上的元件按電氣連接關(guān)系進(jìn)行電性能連線 修改設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)： 檢查設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤，進(jìn)行修改。 定義設(shè)計(jì)規(guī)則： 定義設(shè)計(jì)線寬、線距、網(wǎng)絡(luò)、板層數(shù)等設(shè)計(jì)規(guī)則 定義設(shè)計(jì)規(guī)則： 如果線寬、線距、網(wǎng)絡(luò)、半層數(shù)等設(shè)計(jì)規(guī)則在system中已經(jīng)定義，在此就不必重復(fù)定義了。 在此需要對(duì)設(shè)計(jì)的“全局參數(shù)進(jìn)行設(shè)置”，設(shè)置內(nèi)容包括：尺寸單位、布線參數(shù)、淚滴、柵格、花孔等。 需要在焊盤(pán)設(shè)置中對(duì)Via過(guò)孔進(jìn)行尺寸、類(lèi)型設(shè)置，以便在設(shè)計(jì)中選擇使用

9、。 元件布局調(diào)整： 利用Auto Place自帶的打散命令，將堆在一起的元件給分散開(kāi)來(lái)。 手動(dòng)調(diào)節(jié)所有元件到合適位置。 自動(dòng)布線： 打開(kāi)Auto Router進(jìn)行全自動(dòng)布線。 手動(dòng)布線調(diào)整： 根據(jù)情況可選擇手動(dòng)增加布線、動(dòng)態(tài)布線、自動(dòng)布線、草圖布線、總線布線方式進(jìn)行調(diào)整布線。要注意除了“手動(dòng)增加布線”方式外，其他幾種布線方式需要在DRC打開(kāi)狀態(tài)下方可使用實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1. 設(shè)置ARES工作環(huán)境。啟動(dòng)ARES 設(shè)置捕獲柵格切換PCB設(shè)計(jì)長(zhǎng)度單位為公制1， 長(zhǎng)度單位的轉(zhuǎn)換國(guó)際單位 : mm英制單位：inch/th1 inch=25.4 mm1 inch=1000 th (乇)2，使用View菜單切換不同

10、的單位制。-【m】快捷鍵-m本系統(tǒng)的默認(rèn)單位為英制單位inch英寸，也可以使用公制單位：mm毫米 操作：切換單位(敲M按鍵)，移動(dòng)鼠標(biāo)位置，并注意右下角坐標(biāo)單位和坐標(biāo)值的變化。 默認(rèn)的坐標(biāo)Origin2. 規(guī)劃板框大小尺寸： 關(guān)鍵詞：二維圖形工具，邊緣層，重新定義坐標(biāo)原點(diǎn)。規(guī)劃板的形狀和大小，一般為長(zhǎng)方形，本設(shè)計(jì)板的大小為：48mm × 38mm。設(shè)置捕獲柵格為1mm在圖紙中設(shè)置一個(gè)原點(diǎn)在界面左下角，有一個(gè)下拉框按鈕，選Board Edge從原點(diǎn)處開(kāi)始畫(huà)長(zhǎng)方形，觀察坐標(biāo)，坐標(biāo)顯示為48mm,38mm ，時(shí)再次單擊鼠標(biāo)左鍵確定。為了確保尺寸正確，我們要在使用標(biāo)尺工具測(cè)量。 接著我們把元件封裝放到板中選擇元件模式然后把元件逐個(gè)放置到右邊的板中 設(shè)置顯示圖層，把指示矢量去掉 把元件擺放好叫“布局”，在移動(dòng)過(guò)程中可以旋轉(zhuǎn)，但是不能使用鏡像X,Y-mirror旋轉(zhuǎn)元件只能用這三個(gè)，否則X,Y-mirror.會(huì)讓元件翻轉(zhuǎn)到對(duì)面層。 參照原理圖的元件布局把元件擺好3. 開(kāi)始PCB布線首先在設(shè)計(jì)規(guī)則里改布線的