印刷電路板(六)

第六部分印制電路板5/27/2024

第一章印制電路板的設(shè)計(jì)制作5/27/2024

PCB(PrintedCircuitBoard)中文名稱(chēng)為印刷電路板，又稱(chēng)印制板，簡(jiǎn)稱(chēng)：PCB,是電子產(chǎn)品的重要部件之一。

1、最原始的電路板時(shí)代：隨著電子技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)元件和線(xiàn)路進(jìn)行規(guī)劃，用一塊板子為基礎(chǔ)，在板上分配元件的布局，確定元件的接點(diǎn)，使用鉚釘、連接柱做接點(diǎn)，用導(dǎo)線(xiàn)把接點(diǎn)依電路要求，在板的一面布線(xiàn)，另一面裝元件的電路板。應(yīng)用：在真空電子管時(shí)代特點(diǎn)：線(xiàn)路的接法有直線(xiàn)連接（接點(diǎn)到接點(diǎn)的連線(xiàn)拉直）和曲線(xiàn)連接。5/27/2024

2、印刷電路板時(shí)代標(biāo)志：?jiǎn)蚊娣筱~的發(fā)明。先在敷銅板上用模板印刷防腐蝕膜圖，然后再腐蝕刻線(xiàn)。隨著技術(shù)進(jìn)步，又發(fā)明了雙面板，即在板子兩面都敷銅，兩面都可以腐蝕刻線(xiàn)應(yīng)用：晶體管時(shí)代至今特點(diǎn)：技術(shù)像在紙上印刷一樣。

3、多層電路板標(biāo)志：電子產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展在雙面板的基礎(chǔ)上加夾層，其實(shí)就是雙面板中疊加一塊或多塊單面板。應(yīng)用：高頻、高密度產(chǎn)品特點(diǎn)：厚度增加，成本提高，高頻輻射，分布電容、分布電感。要部件之一。5/27/2024我國(guó)的現(xiàn)狀

1、我國(guó)的PCB的設(shè)計(jì)與制造已經(jīng)接近了世界先進(jìn)水平；

2、生產(chǎn)基地主要集中在珠三角，長(zhǎng)三角，還有京津唐地區(qū)也有一部分；

3、成為世界PCB第二大生產(chǎn)國(guó)，僅次于日本；

4、2005年出口額60億美元，但貿(mào)易逆差仍有

12.5億，主要是高端產(chǎn)品柔性電路板（FPC）和高密度互聯(lián)電路板。5/27/2024一、印制電路板的相關(guān)概念印制――采用某種方法，在一個(gè)表面上再現(xiàn)圖形和符號(hào)的工藝，它包含通常意義的“印刷”。印制線(xiàn)路――采用印制法在基板上制成的導(dǎo)電圖形，包括印制導(dǎo)線(xiàn)、焊盤(pán)等。印制元件――采用印制法在基板上制成的電路元件，如電感、電容等。5/27/2024印制電路――采用印制法得到的電路，它包括印制線(xiàn)路和印制元件或由二者組合成的電路。包括印制線(xiàn)路和印制元件。印制電路板――完成了印制電路或印制線(xiàn)路加工的板子。印制電路板部件――安裝了元器件或其他部件的印制板部件。不如計(jì)算機(jī)主板，是印制板部件，拆掉元器件才是印制電路板。5/27/2024二、印制電路板的功能提供集成電路等各種電子元器件固定、裝配的機(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(xiàn)和電氣連接或電絕緣；提供所要求的電氣特性，如特性阻抗等；為自動(dòng)焊錫提供阻焊圖形，為元件插裝、檢查、維修提供識(shí)別字符和圖形。5/27/2024三、印制電路板的分類(lèi)1、按印制電路的分布單面板：僅一面上有導(dǎo)電圖形雙面板：兩面都有導(dǎo)電圖形多層板：三層或三層以上導(dǎo)電圖形和絕緣材料層磚合成。2、按機(jī)械性能剛性撓性雙面板

GeForce6800標(biāo)準(zhǔn)版使用了10層的P212板型5/27/2024四、印制電路板的構(gòu)成1、印制電路和基板基板：一般是敷銅基板，即99.8%銅箔+粘合劑+支撐材料常用的FR-4環(huán)氧樹(shù)脂玻璃布，計(jì)算機(jī)通訊設(shè)備酚醛紙質(zhì)電視機(jī)收音機(jī)對(duì)于高頻電路常用的聚四氟乙烯玻璃布印制電路板的顏色為綠色或綜色是防焊漆5/27/20242、印制電路的形成（1）減成法：敷銅基板上用化學(xué)和機(jī)械的方式除去不需要的部分。蝕刻法和雕刻法（Hcl+H2O2+Cucl2或28%-42%的Fecl3）（2）加成法：在絕緣基板上用某種方式敷設(shè)所需的印制電路圖形。絲印電鍍法，粘貼法。

注：我們制作中所使用的就是減成法中的蝕刻法。5/27/2024五、印制電路板的設(shè)計(jì)要求

1、印制導(dǎo)線(xiàn)寬度

由該導(dǎo)線(xiàn)的工作電流決定，在此我們要求的是要大于2mm。

導(dǎo)線(xiàn)寬度（mm）11.522.533.54導(dǎo)線(xiàn)面積(mm2)0.050.0750.10.1250.150.1750.2導(dǎo)線(xiàn)電流(A)11.522.533.545/27/2024

2、導(dǎo)電圖形間距相鄰導(dǎo)電圖形之間的間距由它們間的電位差決定。導(dǎo)線(xiàn)間距(mm)0.511.523工作電壓(V)1002003005007005/27/20243、印制導(dǎo)線(xiàn)走向與形狀印制導(dǎo)線(xiàn)應(yīng)盡量短，能走捷徑就不要繞遠(yuǎn)。走線(xiàn)平滑自然為佳，避免急拐彎和尖角。公共地線(xiàn)應(yīng)盡可能多地保留銅箔。若布線(xiàn)密度低，可加粗導(dǎo)線(xiàn)，信號(hào)線(xiàn)間距適當(dāng)加大。5/27/2024

4、焊盤(pán)與孔（1）常使用的焊盤(pán)形狀

1）島形焊盤(pán)焊盤(pán)與焊盤(pán)間的連線(xiàn)合為一體。常用于立式不規(guī)則排列安裝中?？箘兌葟?qiáng)。5/27/2024

2）圓形焊盤(pán)廣泛用于元件規(guī)則排列的單、雙面印制板中。若板的密度允許，焊盤(pán)可大些，焊接時(shí)不至于脫落。5/27/2024

3）方形焊盤(pán)印制板上的元器件大而少、且印制導(dǎo)線(xiàn)簡(jiǎn)單時(shí)多采用。在手工自制PCB時(shí)，采用這種焊盤(pán)易于實(shí)現(xiàn)。5/27/2024

4）其他常見(jiàn)焊盤(pán)還有一些經(jīng)常使用的焊盤(pán)：淚滴式多邊形橢圓形開(kāi)口形5/27/2024（2）孔的尺寸我們所使用的鉆頭是1mm的，所以在此要求焊盤(pán)的直徑要大于2mm。5/27/2024

5、元器件的安裝與布局（1）安裝方式：臥式與立式

1）臥式安裝：適用于焊盤(pán)間距較遠(yuǎn)時(shí)安裝。

2）立式安裝：

適用于焊盤(pán)間距較近時(shí)安裝。5/27/2024（2）元器件排列格式

1）不規(guī)則排列此種方式以固定立式為主，看起來(lái)雜亂無(wú)章，但印制導(dǎo)線(xiàn)布設(shè)方便，印制導(dǎo)線(xiàn)短而少，可減少線(xiàn)路板的分布參數(shù)，抑制干擾，特別對(duì)抗高頻干擾極為有利。5/27/2024

2）規(guī)則排列此種方式以臥式為主，排列規(guī)范，整齊，便于安裝、調(diào)試、維修，但布線(xiàn)時(shí)受方向、位置的限制而變得復(fù)雜些。注意：制作過(guò)程中要求采用規(guī)則排列！

5/27/2024（3）元器件布設(shè)原則

1）元器件在整個(gè)板面疏密一致，布設(shè)均勻。

2）元器件不要占滿(mǎn)板面，四周留邊，便于固定。

3）元器件布設(shè)在板的一面，每個(gè)引腳單獨(dú)占用一焊盤(pán)。

4）元器件布設(shè)不可上下交叉，相鄰元器件之間保持間距。

5）元器件安裝高度盡量短，以提高穩(wěn)定性和防止相鄰元件碰撞。5/27/2024合理布設(shè)不合理布設(shè)5/27/2024六、手工制作印制電路板的步驟1、分析原理圖。2、設(shè)計(jì)外形結(jié)構(gòu)草圖。5/27/20243、去覆銅板上的氧化層。5/27/20244、將覆銅板覆銅面貼滿(mǎn)電氣膠帶。5/27/20245、通過(guò)復(fù)寫(xiě)紙把草圖印到電氣膠帶一面。5/27/20246、用小刀把電氣絕緣部分除去。5/27/20247、放進(jìn)腐蝕箱腐蝕。5/27/20248、電氣絕緣部分腐蝕掉后打孔。5/27/20249、焊接元器件。5/27/202410、通電調(diào)試并測(cè)量相關(guān)參數(shù)。5/27/2024附：本模塊內(nèi)容制作原理圖問(wèn)題：上圖中紅線(xiàn)標(biāo)記的位置是沒(méi)有電氣節(jié)點(diǎn)的，在設(shè)計(jì)草圖時(shí)應(yīng)該如何處理？22K100K5/27/2024第二章計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)印制電路5/27/2024第一節(jié)原理圖的繪制5/27/2024一、新建文件

1、雙擊桌面Protel99SE圖標(biāo)或者在桌面系統(tǒng)的開(kāi)始菜單中單擊Protel99SE圖標(biāo)即進(jìn)入Protel99SE設(shè)計(jì)環(huán)境。5/27/2024

2、執(zhí)行File→NewDesign命令打開(kāi)如圖所示的對(duì)話(huà)框。

WindowsFileSystem格式的數(shù)據(jù)庫(kù)更改文件名存儲(chǔ)路徑5/27/2024

3、單擊OK按鈕后Protel99SE設(shè)計(jì)環(huán)境變?yōu)槿鐖D所示。5/27/2024

4、執(zhí)行File→New命令，即可打開(kāi)如圖所示的NewDocument對(duì)話(huà)框。文件報(bào)表設(shè)計(jì)文檔文件夾印制電路板設(shè)計(jì)編輯器印制電路板元件封裝編輯器印制電路板打印原理圖設(shè)計(jì)編輯器表格處理編輯器原理圖元件編輯器文字處理編輯器波形處理編輯器5/27/2024

5、在如圖的對(duì)話(huà)框中選擇原理圖設(shè)計(jì)編輯器，雙擊并打開(kāi)如圖1-1所示的原理圖設(shè)計(jì)頁(yè)面。原理圖設(shè)計(jì)編輯器5/27/2024圖1-1

原理圖設(shè)計(jì)頁(yè)面5/27/2024二、原理圖繪制1、設(shè)置圖紙環(huán)境在原理圖設(shè)計(jì)頁(yè)面里點(diǎn)擊Design（設(shè)計(jì)）→Options（選項(xiàng)），打開(kāi)如圖所示設(shè)置圖紙大小。設(shè)置頁(yè)面的方向標(biāo)題區(qū)顯示網(wǎng)絡(luò)標(biāo)記顯示邊框設(shè)置圖紙邊框顏色設(shè)置工作區(qū)顏色設(shè)置圖紙柵格自動(dòng)尋找電氣節(jié)點(diǎn)選擇圖紙大小自定義圖紙的大小5/27/20242、添加元件庫(kù)

執(zhí)行Design→Add/RemoveLibrary命令，打開(kāi)如圖所示的對(duì)話(huà)框，并從對(duì)話(huà)框中進(jìn)入Protel99SE安裝目錄下的Library\Sch目錄。在目錄下找到MiscellaneousDevices.ddb和ProtelDosSchematic

Libraries.ddb兩個(gè)文件，分別雙擊加入庫(kù)中。單擊OK回到設(shè)計(jì)圖頁(yè)面。添加的元器件庫(kù)文件5/27/20243、元器件制作

(1)執(zhí)行菜單File→New命令，即可打開(kāi)如圖所示的對(duì)話(huà)框，在該對(duì)話(huà)框中選擇原理圖元件編輯器，如圖所示。原理圖元件編輯器5/27/2024雙擊并打開(kāi)如圖所示的元器件編輯制作界面。在圖中可以看到元器件編輯器中最常用兩個(gè)的工具欄，繪制圖形工具欄和IEEE工具欄。5/27/2024繪制圖形工具欄繪制直線(xiàn)繪制曲線(xiàn)繪制橢圓形繪制多邊形添加文字標(biāo)注添加新元器件添加多元件繪制矩形繪制圓角矩形繪制橢圓粘貼圖片陣列式粘貼元件放置引腳5/27/2024元器件編輯區(qū)分為4個(gè)象限，一般使用第四象限繪制元器件的圖形。如圖所示為繪制好的元器件。5/27/2024(2)元器件庫(kù)添加

●更改元件名執(zhí)行Tools→RenameCompoNent命令，彈出更改元器件名稱(chēng)的對(duì)話(huà)框，如圖所示。在該對(duì)話(huà)框中輸入要制作元件的名稱(chēng)。5/27/2024●添加到元器件庫(kù)

繪制好元器件后，回到原理圖編輯界面，執(zhí)行Design→Add/RemoveLibrary命令,打開(kāi)元器件庫(kù)添加界面，把繪制好的元器件添加到元器件庫(kù)里。自繪元器件庫(kù)添加5/27/20244、繪制電路原理圖

●單擊設(shè)計(jì)導(dǎo)航右邊的BrowseSch選項(xiàng)卡Libraries下的MiscellaneousDevices.lib，在Filter下的列表框中找到需要的元件，雙擊該元件，并在工作頁(yè)面上單擊使該元件放置在頁(yè)面上。BrowseSch選項(xiàng)卡元器件庫(kù)元件5/27/2024●單擊WiringTools工具欄中的按鈕進(jìn)行連線(xiàn)。單擊工具欄中的連接地線(xiàn)和電源，單擊工具欄中的連接輸入、輸出端口，完成電路原理圖的繪制。5/27/2024WiringTools工具欄畫(huà)導(dǎo)線(xiàn)畫(huà)總線(xiàn)畫(huà)總線(xiàn)分支放置網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)放置地線(xiàn)/電源符號(hào)放置元器件畫(huà)電路符號(hào)放置電路符號(hào)中的端口放置電路輸入/輸出端口放置連線(xiàn)連接點(diǎn)設(shè)置忽略電氣檢查規(guī)則標(biāo)志放置PCB布線(xiàn)指示符號(hào)5/27/20245、編輯元器件屬性雙擊原理圖中的元件，并在彈出的對(duì)話(huà)框中為元件命名和定義封裝。在元器件庫(kù)中定義的元器件名稱(chēng)元器件封裝形式元器件序號(hào)元器件的大小元器件電路圖的名稱(chēng)（不設(shè)置）設(shè)置元器件的選擇狀態(tài)顯示元器件的隱藏引腳是否顯示元器件隱藏欄名稱(chēng)5/27/2024

第二節(jié)印制電路板設(shè)計(jì)5/27/2024一、新建印制電路板設(shè)計(jì)界面

雙擊Protel99SE圖標(biāo)進(jìn)入設(shè)計(jì)環(huán)境。執(zhí)行File→New命令打開(kāi)如圖所示對(duì)話(huà)框，選擇印制電路板設(shè)計(jì)編輯器圖標(biāo)，單擊[OK]按鈕，進(jìn)入印制電路板設(shè)計(jì)環(huán)境。如圖2-1所示。印制電路板設(shè)計(jì)編輯器5/27/2024圖2-1

印制電路板設(shè)計(jì)環(huán)境5/27/2024二、設(shè)計(jì)印制電路板板框

在PCB設(shè)計(jì)環(huán)境的底部選擇禁止布線(xiàn)層的KeepOutLayer標(biāo)簽，執(zhí)行如圖所示的工具欄按鈕，光標(biāo)變?yōu)椤?”字形，移動(dòng)光標(biāo)到適當(dāng)位置，開(kāi)始繪制板框。如圖2-2所示。連接線(xiàn)工具欄5/27/2024圖2-2板框的設(shè)計(jì)禁止布線(xiàn)層5/27/2024三、印制電路板繪制1、添加元件封裝庫(kù)執(zhí)行Design→Add/RemoveLibrary命令，打開(kāi)如圖所示的對(duì)話(huà)框，進(jìn)入Protel99SE安裝目錄下的Library\Pcb\GenericFootprints目錄。添加Advpcb.ddb和DCtoDC.ddb、GeneralIC.ddb元件封裝庫(kù)文件。添加的元器件庫(kù)5/27/20242、元器件的制作

●在PCB設(shè)計(jì)環(huán)境里執(zhí)行File→New命令，彈出如圖所示對(duì)對(duì)話(huà)選擇PCBLibraryDocument圖標(biāo)，單擊[OK]按鈕，進(jìn)入元件封裝編輯器環(huán)境。如圖2-3所示。印制電路板元件封裝編輯器5/27/2024圖2-3PCB元件封裝編輯器頂層5/27/2024

●單擊工作區(qū)底部的TopOverlay標(biāo)簽，設(shè)置當(dāng)前工作層面為T(mén)opOverlay，如圖2-3所示?！駟螕羧鐖D所示的圖形工具欄的按鈕，光標(biāo)變?yōu)椤?“字形，選擇適當(dāng)?shù)奈恢?，單擊鼠?biāo)左鍵，繪制元器件圖形。如圖2-4所示。

●單擊圖形工具欄的按鈕，放置焊盤(pán)。如圖2-5所示。雙擊焊盤(pán)，可以改變其屬性。放置焊盤(pán)放置線(xiàn)段5/27/2024圖2-4繪制元器件圖形5/27/2024圖2-5焊盤(pán)的放置5/27/2024

●執(zhí)行Tools→Rename

CompOnent命令，在彈出的對(duì)話(huà)框中更改元器件名，設(shè)置完畢單擊[OK]按鈕確認(rèn)，返回工作區(qū)。

5/27/2024

●在PCB工作環(huán)境，執(zhí)行Design→Add/RemoveLibrary命令打開(kāi)元器件庫(kù)添加界面，把繪制好的元器件添加到元器件庫(kù)里。添加庫(kù)文件5/27/20243、放置元件單擊如圖所示的設(shè)計(jì)導(dǎo)航右邊的BrowseSch選項(xiàng)卡Libraries下的菜單，找到需要的元件放置在電路板圖上。

查找元器件設(shè)計(jì)導(dǎo)航5/27/2024

3、布線(xiàn)規(guī)則執(zhí)行Design→Rules命令，彈出如圖所示的對(duì)話(huà)框，在該對(duì)話(huà)框的Routing選項(xiàng)卡的RuleClasses列表框中，選擇其選項(xiàng)進(jìn)行布線(xiàn)規(guī)則的設(shè)置。布線(xiàn)設(shè)計(jì)規(guī)則5/27/2024●ClearanceConstraint絕緣間隔限制。用來(lái)定義在敷銅層面上圖元間的最小距離。

絕緣間隔設(shè)置

5/27/2024●RoutingCorners布線(xiàn)轉(zhuǎn)角規(guī)則。用來(lái)設(shè)定布線(xiàn)過(guò)程中對(duì)于轉(zhuǎn)彎的處理，只適用于自動(dòng)布線(xiàn)的情況。5/27/2024●RoutingLayers

布線(xiàn)層規(guī)則設(shè)置。用于設(shè)置已經(jīng)選用的各個(gè)層面的使用策略，每一個(gè)已經(jīng)用的層面都可以選擇一種自動(dòng)布線(xiàn)時(shí)線(xiàn)段的放置策略。

5/27/2024●RoutingViaStyle

過(guò)線(xiàn)盤(pán)規(guī)則設(shè)置。用于設(shè)置過(guò)線(xiàn)盤(pán)外徑的最大值和最小值，以及過(guò)線(xiàn)盤(pán)鉆孔的最大值和最小值。

5/27/2024●SMDNeck-DownConstraintSMD也就是表面貼元器件。用于設(shè)置連接

SMD引腳的線(xiàn)條的寬度與SMD引腳寬度的比值。5/27/2024●SMDToCornerConstraint用于設(shè)置SMD元器件引腳到連線(xiàn)轉(zhuǎn)角的最短距離限制。5/27/2024●RoutingWidthConstraint布線(xiàn)寬度限制。5/27/2024

4、布線(xiàn)

單擊如圖所示的PlacementTools工具欄中的按鈕進(jìn)行連線(xiàn)。完成印制電路板的布線(xiàn)。放置電氣連接線(xiàn)5/27/2024圖2-24印制電路板圖5/27/2024

第三節(jié)印刷電路板的制作5/27/2024一、打印設(shè)計(jì)好的印刷電路板圖。通過(guò)專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)軟件將線(xiàn)路層使用激光打印機(jī)打印在熱轉(zhuǎn)印紙的光滑面上。激光打印機(jī)打印出圖

5/27/2024二、通過(guò)熱轉(zhuǎn)印機(jī)把圖轉(zhuǎn)印到敷銅板上。熱轉(zhuǎn)印機(jī)5/27/2024將剪好的圖紙貼于拋光好的覆銅板上，四周保留足夠距離。一般為1~2cm在圖紙正上一面用高溫紙膠貼好固定。

5/27/2024通過(guò)熱轉(zhuǎn)印機(jī)轉(zhuǎn)印。轉(zhuǎn)印溫度為：174℃，重復(fù)轉(zhuǎn)印次數(shù)為：2~3次。

轉(zhuǎn)印完畢后，將表面的轉(zhuǎn)印紙撕去就完成了圖形轉(zhuǎn)印過(guò)程；5/27/2024三、線(xiàn)路腐蝕。

1、配制腐蝕液(堿性)

將配制好的腐蝕劑（三氯化鐵）倒入腐蝕槽內(nèi)。

2、預(yù)熱給腐蝕液通電預(yù)熱30