电路板设计与制作

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1、印制电路板的设计与制作,印刷电路板的基础知识介绍,一、什么是印刷电路板？ 二、怎样制作电路板？,印刷电路板图例1,印刷电路板图例2,印刷电路板图例3,一、印刷电路板知识介绍,1.印刷电路板,印刷电路板也称PCB (Printed Circuit Board)板,它是在敷铜板上用腐蚀的方法除去多余的铜箔而得到的可焊接电子元件的电路板。 PCB的主要功能是提供各项零件的相互电气连接。,腐蚀后留下的可焊接元件的铜箔电路,绝缘基板,敷铜板,绝缘基板,铜箔,敷铜板,也叫覆铜板,全称应为敷铜箔层压板,它是在绝缘基板上敷上电解铜箔经热、压而成 。 绝缘基板的材料有：酚醛纸质、环氧酚醛玻璃布、环氧玻璃布和聚四

2、氟乙烯玻璃布等，一般厚度为0.1mm-3.0mm等。 国产电路板的铜箔厚度为35 m。 国外:18m、10m和5m等超薄铜箔。 铜箔薄，加工时刻蚀时间短，易钻孔，还可以节约铜材。,什么是敷铜板呢？,常用敷铜板种类及特点,1、酚醛纸敷铜板 易潮，不阻燃，便宜，做收音机等 。 2、环氧纸敷铜板 耐潮、耐高温，价偏高，做仪器、仪表等。 3、环氧玻璃布敷铜板 基板透明，优于前者，价较高，做高档电器。 4、聚四氟乙烯敷铜板 介质损耗低、价高，用于高频电路。,2、印刷电路板的结构,电路板的层（Layer ）：电路板中的层不是虚拟的而是印刷板材料本身实实在在的铜箔层, 除了常用的单层电路板之外，由于一些较新

3、的电子产品电子线路的元件密集中，所用的印刷板不仅有上下两面双层走线,在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔，例如计算机主板所用的印板材料多在4 层以上。,顶层 Top,中间层 Mid,绝缘层,底层 Bottom,过孔 Via,单面板,双面板,多面板,根据敷铜层的层数，可以分为单面板、双面板和多面板，它们分别用在不同的场合。,单面板（Single-Sided Boards） 在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，导线则集中在另 一面上。因为导线只出现在其中一面，所以我们就称这种PCB叫 作单面板（Single-sided）。 双面板（Double-Sided Boards） 双面板在绝缘基板上

4、两面都敷上铜箔，因此PCB图中两面都 可以布线，并且可以通过过孔在不同工作层中切换走线。 多层板（Multi-Layer Boards） 多层板是在绝缘基板上制成三层以上的印制电路板。 在最基本的PCB（单面板）上，零件都集中在其中一面，导线则都集中在 另一面。 PCB的正反面分别被称为零件面（component side）与焊接面 （solder side）。,软性印制电路板： 软性印制电路板也称挠性印制电路板或柔性印制电路板，是以软层状塑料或其他软质绝缘材料为基材制成的印制电路板。它可以分为单面、双面和多层三大类。此类印制电路板除了重量轻、体积小、可靠性高以外，最突出的特点是具有挠性，能折

5、叠、弯曲、卷绕，自身可端接以及三维空间排列。,焊盘 印制导线 过孔 阻焊层 助焊层 丝印层,3、电路板的相关术语,焊盘（Pad） 焊盘是印刷电路板用来焊接电子元件的连接媒介，它将 电子元件与电路按照设计要求接合在一起，从而使电路 功能得以实现。 焊盘的形式按要求有不同大小和形状的，如圆形、方 形、八角形、泪滴形等焊盘。,焊盘,一般而言，自行编辑焊盘时除了以上所讲的外，还 要考虑以下原则： (1) 形状上长短不一致时，要考虑连线宽度与焊盘 边长的大小差异不能过大。 (2) 需要在元件引脚之间走线时，选用长短不对称 的焊盘往往事半功倍。 (3) 各元件焊盘内孔的大小要按元件引脚粗细分别 编辑确定，

6、原则上内孔的尺寸比引脚直径大0.20.4 mm。焊盘直径取决于内孔直径。,焊盘内孔直径与焊盘直径对照,焊盘（涂助焊层）,过孔,印制导线（涂阻焊层）,丝印层,焊盘,阻焊膜（Solder Mask）,丝印膜（Silkscreen）,助焊膜（Past Mask）,各种膜（Mask）示意图,助焊(层)膜和阻焊(层)膜 助焊(层)膜是涂于焊盘上的助焊材料，其作用是提高可焊性能。 阻焊层为了使制成的板子适应波峰焊（自动化焊接）等焊接形式，要求板子上没有焊盘处的铜箔不能粘锡，在焊盘外的各部位涂覆一层绿色阻焊剂。 阻焊剂是一种耐高温涂料，除了焊盘和元器件的安装孔外，印制电路板的其它部位均在阻焊层之下。 阻焊层

7、的作用就是把不需要焊接的地方保护起来。,过孔：过孔（Via）的主要作用是实现不同板层间的电气 连接。过孔主要有3种。 穿透式过孔（Through）：从顶层一直打到底层的过孔。 盲孔（Blind）：从顶层遇到某个中间层的过孔，或者是从 某个中间层通到底层的过孔，用于多层电路板中。 埋孔（Buried）：只在中间层之间导通，而没有穿透到顶层 或底层的过孔，用于多层电路板中。,一般而言，设计线路时对过孔的处理有以下原则： 尽量少用过孔，一旦选用了过孔，务必处理好它与 周边各实体的间隙，特别是容易被忽视的中间各层与过 孔不相连的线与过孔的间隙。 需要的载流量越大，所需的过孔尺寸就越大，如电 源层、地层

8、与其他层连接所用的过孔就要大一些。,丝印层:为方便电路的安装和维修，在印制板的上下两 表面印上所需要的标志图案和文字代号等，用于标注元 件的安装位置。例如：元件标号和参数、元件轮廓形状 等，这就称为丝印层(Silkscreen Top/Bottom Overlay)。,印制电路板设计的基本原则和要求,一、印刷电路板图设计的基本原则 二、印刷板图设计中注意事项,印制电路板设计首先需要完全了解所选用元件及各 种插座的规格、尺寸、面积等。当合理地、仔细地考虑 各部件的位置安排时，主要是从电磁兼容性、抗干扰性 的角度，以及走线要短、交叉要少、电源和地线的路径 及去耦等方面考虑。,印制电路板元件布线的基

9、本原则,一、印制电路板上各元件之间的布线应遵循以下基本 原则： 1. 印制电路中不允许有交叉电路，对于可能交叉的 线条，可以用“钻”、“绕”两种办法解决。 2. 电阻、二极管、管状电容器等元件有“立式”和“卧 式”两种安装方式。 3. 同一级电路的接地点应尽量靠近，并且本级电路 的电源滤波电容也应接在该级接地点上。,4. 总地线必须严格按高频中频低频一级级地 按弱电到强电的顺序排列，切不可随便乱接。 5. 强电流引线(公共地线、功放电源引线等)应尽可 能宽些，以降低布线电阻及其电压降，减小寄生耦合而 产生的自激。 6. 阻抗高的走线尽量短，阻抗低的走线可长一些， 因为阻抗高的走线容易发射和吸收

10、信号，引起电路不稳 定。,布线方向：从焊接面看，组件的排列方位尽可能 保持与原理图相一致，布线方向最好与电路图走线方向 相一致。 2. 各元件排列、分布要合理和均匀，力求整齐、美 观、结构严谨。电阻、二极管的放置方式分为平放和竖 放两种，在电路中元件数量不多，而且电路板尺寸较大 的情况下，一般是采用平放较好。 3. 电位器:电位器的安放位置应当满足整机结构安装 及面板布局的要求，因此应尽可能放在板的边缘，旋转 柄朝外。,二、印刷板图设计中注意事项,4. IC座: 设计印制板图时，在使用IC座的场合下， 一定要特别注意IC座上定位槽放置的方位是否正确，并 注意各个IC脚位是否正确。 5. 进出接

11、线端布置。相关联的两引线端不要距离 太大，一般为2/103/10 英寸左右较合适。进出线端尽 可能集中在12个侧面，不要太过离散。 6. 要注意管脚排列顺序，元件引脚间距要合理。如 电容两焊盘间距应尽可能与引脚的间距相符。,7. 在保证电路性能要求的前提下，设计时应力求走线合 理，少用外接跨线，并按一定顺序要求走线。走线尽量 少拐弯，力求线条简单明了。 8. 设计应按一定顺序方向进行，例如：可以按左往右和 由上而下的顺序进行。 9.线宽的要求。导线的宽度决定了导线的电阻值，而在 同样大的电流下，导线的电阻值又决定了导线两端的电 压降。,电路板的设计与制作,一、计算机辅助软件设计介绍 二、PCB

12、设计流程 三、电路板的制作,随着计算机在国内的逐渐普及,EDA(Electronic Design Automatic,电路设计自动化)软件在电路行业的应用也越来 越广泛,但和发达国家相比,我国的电路设计水平仍然存在着 相当大的差距。中国已走到了WTO的门口,随着WTO的加入,电 路行业将会受到较大的冲击,许多从事电路设计工作的人员 对EDA软件并不熟悉。通过讲述的目的就是让这些同学们对 此有些了解,并以此提高他们利用电脑进行电路设计的水 平。以下是一些国内最为常用的EDA软件。,一、印刷电路板的计算机辅助设计,PROTEL 电路自动设计 PROTEL是PORTEL公司在20世纪80年代末推出

13、的电路行业的CAD软件, 它当之无愧地排在众多EDA软件的前面,是电路设计者的首选软件。它较 早在国内使用,普及率也最高,有些高校的电路专业还专门开设了课程来 学习它。 Protel for Windows v1.0 sch 电路原理图自动设计 版本虽低,但是功能强大；对操作系统及硬件要求较低, 486及以 上机型即可；安装后文件较小约 14.2MB;用它绘制的 *.sch 格式图纸文 件特别小,与其它设计软件兼容性极好,是一个难得的优秀软件。 ORCAD EDA软件 ORCAD是由ORCAD公司于20世纪80年代末推出的EDA软件。它是世界上 使用最广的EDA软件,每天都有上百万的电路工程师

14、在使用它,相对于其它 EDA软件而言,它的功能也是最强大的,由于ORCAD软件使用了软件狗防盗 版,在国内它并不普及,知名度也比不上PROTEL,只有少数的电路设计者使 用它。,PSPICE 电路仿真 PSPICE是较早出现的EDA软件之一,1985年就由 MICROSIM公司推出。在电路仿真方面,它的功能可以说是最 为强大,在国内被普遍使用。 EWB 电路仿真 EWB(ELECTRONICS WORKBENCH EDA)软件是交互图像技术 有限公司在20世纪90年代初推出的EDA软件,但在国内开始使 用却是近几年的事。,1.电路设计与制版软件 Protel 2.组成特点 （1）原理图设计系统

15、 （2）印刷电路板设计系统 （3）电路仿真系统 3.设计流程图,设计电路原理图,形成网络表,设计印刷电路板,4.交印刷电路板制作工厂制作,PROTEL 电路自动设计,电路设计与制版软件Protel,设计电路原理图,最终PCB图,PCB板是所有设计过程的最终产品。PCB图设计的好坏直 接决定了设计结果是否能满足要求，PCB图设计过程中主要有 以下几个步骤。 1. 规划PCB 在正式绘制之前，要规划好PCB板的尺寸。这包括PCB 板的边沿尺寸和内部预留的用于固定的螺丝孔，也包括其他一 些需要挖掉的空间和预留的空间。,二、PCB板的设计流程,2. 将原理图信息传输到PCB中 规划好PCB板之后，就可

16、以将原理图信息传输到 PCB中了。 3. 元件布局 元件布局要完成的工作是把元件在PCB板上摆放 好。布局可以是自动布局，也可以是手动布局。,4. 布线 根据网络表，在Protel 提示下完成布线工作， 这是最需要技巧的工作部分，也是最复杂的一部分工 作。 5. 检查错误、撰写文档 布线完成后，最终检查PCB板有没有错误，并为这 块PCB板撰写相应的文档。文档可长可短，视需要而定。,三、电路板的制作（手工）,基本工序： 1、绘制电路接线图 2、下料、准备敷铜板 3、复印电路 4、涂覆保护层 5、腐蚀 、清洗 、钻孔 8.涂助焊剂 9.涂阻焊剂,1、绘制电路图,A、手工绘制 B、计算机软件绘制 原则： 元件布局合理、美观、方便，线条不能交叉！,电路原理图,PCB图,2、下料、准备敷铜板,根据需要选用敷铜板 裁剪敷铜板 对敷铜板表面进行清洁处理 （去掉污迹和氧化层）,3、复印电路,用新复写纸将电路接线图复写到敷铜板上，注意方 向，如果所绘制的原理图是在元件面绘制的，复写 时，一定要将