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1、模块8 印制电路板的制作,8.1 印制电路板的基本知识 8.2 印制板设计和制作 8.3 思考与练习,8.1 印制电路板的基本知识,8.1.1 印制电路板的发展及特点,随着电子技术的发展，电子产品的功能、结构变得很复杂，元件布局、互连布线都受到很大的空间限制，如果用空间布线方式，就会使电子产品变得眼花缭乱。因此就要求对元件和布线进行规划。 单面敷铜板的发明，成为电路板设计与制作新时代的标志。布线设计和制作技术都已发展成熟。先在敷铜板上用模板印制防腐蚀膜图，然后再腐蚀刻线，这种技术就象在纸上印刷那样简便，“印制电路板”因此得名。,8.1.2 印制电路板的分类,印制电路板按其结构可分为以下四种：
2、（1） 单面印制板。在厚度为12mm的绝缘基板的一个表面敷有铜箔，并通过印制与腐蚀工艺将其制成印刷电路。 （2） 双面印制板。在厚度为12mm的绝缘基板的两个表面敷有铜箔，并通过印制与腐蚀工艺将其制成双面印刷电路。 （3） 多层印制板。在绝缘基板上制成三层以上印制电路的印制板称为多层印制板。它是由几层较薄的单面或双面印制电路板(厚度在0.4mm以下)叠合而成。 4） 挠性印制板。其基材是软性塑料(聚酯、聚酰亚胺等)，厚度约0.25mm1mm。在其一面或两面覆以导电层以形成印制电路系统。多数还制成连接电路和其它器件相接。使用时将其弯成适合形状，用于内部空间紧凑的场合。,8.1.3 印制电路板的制
3、作工艺流程,1单面印制板的工艺流程 下料丝网漏印腐蚀去除印料孔加工印标记涂助焊剂成品。 2多层印制板的工艺流程 内层材料处理定位孔加工表面清洁处理制内层走线及图形腐蚀层压前处理外内层材料层压孔加工孔金属化指外层图形镀耐腐蚀可焊金属去除感光胶腐蚀插头镀金外形加工热熔涂助焊剂成品。,8.1.4 印制电路板的功能,印制电路板在电子设备中具有如下功能。 （1）提供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑，实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接或电绝缘，提供所要求的电气特性。 （2）为自动焊接提供阻焊图形，为元件插装、检查、维修提供识别字符和图形。 （3）电子设备采用印制板后，由于同类印制
4、板的一致性，避免了人工接线的差错，并可实现电子元器件自动插装或贴装、自动焊锡、自动检测，保证了电子产品的质量，提高了劳动生产率、降低了成本，并便于维修。,8.2 印制板设计和制作,8.2.1 印制电路板的设计基础,1印制板用基材 （1）刚性印制板用敷铜箔基材 1) 酚醛纸质层压板 2)环氧纸质层压板 3)聚酯玻璃毡层压板 4）环氧玻璃布层压板 （2）挠性印制板用敷铜箔基材 1）聚酯薄膜最常用的特性是可挠性，它的特点是加热时能够形成可收缩式线圈。 2）聚酰亚胺薄膜 3）氟化乙丙烯薄膜,2. 过孔 板厚和孔径比最好应大于3:1，大的比值会使生产困难，成本增加。当过孔只用做贯穿连接或内层连接时，孔径
5、公差，特别是最小孔径公差一般是不重要的，所以不用规定。由于导通孔内不插元件，所以它的孔径可以比元件孔的孔径小。 当过孔作为元件孔时，过孔的最小孔径要适应元件或组装件的引脚尺寸。设计者要采用给出的标称孔径作为过孔的推荐值。过孔的最大孔径取决于镀层厚度和孔径的公差。规定孔的最小镀层厚度一般允许偏差（孔到孔）10%。推荐孔壁镀铜层的平均厚度不小于25m（0.001in），其最小厚度为15m（0.0006in）。,3. 导线尺寸 (1) 导线宽度 对于专门的设计或导电图形的布局，通常导线宽度应尽可能选择宽一些，至少要宽到足以承受所期望的电流负荷。 (2) 导线间距 相邻导线之间的间距必须足够宽，以满足
6、电气安全的要求和便于操作和生产。选择的最小间距应适合所施加的电压。这个电压包括正常操作或发生故障时重复或偶尔产生的过电压或峰值电压。所以导线间距应符合所要采用的或规定的安全要求。 如果导线间距超过一定值时，将有利操作和生产。在些情况下，只规定最低限制就很容易满足实际要求。如果规定了导线宽度的最低限制，还要规定导线间距的最低限制。如导线间的金属颗粒缺陷存在，应增大规定的最小导线间距。所设计的内层导线或焊盘应距离板子边缘2mm以上,4. 焊盘尺寸 所有元件孔通过焊盘实现电气连接。为了便于维修，应确保与基板之间的牢固粘结，孔周围的焊盘应该尽可能大，并符合焊接要求。通常非过孔比过孔所要求的焊盘大。在有
7、过孔的双面印制板上，每个导线端子的过孔应具有双面焊盘。当导通孔位于导线上时，在整体焊接过程中导通孔被焊料填充，因此不需要焊盘。设计工程师既要确保孔周围的导线符合设计电流的要求，又要保证符合与生产有关的位置公差的工艺要求。当过孔位于导线上而无焊盘时，应向印制板生产方提供识别孔中心的方法。 为了便于进行整体焊接操作，应避免大面积的铜箔存在。并且要遵循设计原则，元件面和焊接面的焊盘最好对称式放置（相对于孔）。,5. 金属镀（涂）覆层 金属镀（涂）覆层用以保护金属（铜）表面，保证其可焊性，还可以在一些加工过程中作为蚀刻液的抗蚀层（如在孔的加工过程）。金属镀（涂）覆层还可以作为连接器与印制板的接触面，或
8、表面安装器件与印制板的接合层。 应根据印制板的用途选择一种适合导电图形使用的镀覆层。表面镀覆层的类型直接影响生产工艺、生产成本和印制板的性能。,6. 印制接触片 7非金属涂覆层 （1）非金属涂覆层 非金属涂覆材料用来保护印制板，另外，阻焊接区用来防止非焊接区导体的焊料润湿。 当涂覆过的组装件暴露在高湿度条件下时，不正确的清洗可能导致附着力降低，使涂覆层与基本的界面下开始出现分离点或碎屑，并且剥落（“侵蚀”）。 （2）暂时性保护涂覆层 暂时性涂覆层可以用来保护导电图形的可焊性。通常，在那些不具有良好可焊性的金属表面涂覆层覆盖的导电图形上使用暂时性保护涂覆层，使其在必要的时间内保持良好的可焊性。
9、（3） 暂时性阻焊剂,8. 永久性保护涂覆层 永久性保护涂覆层可以提高或保持印制板的电气性能，例如印制板表面导线间的绝缘电阻和击穿电压。它们通常包含坚固的耐刻划材料，从而保护版面不受损坏。在正常的使用中可以永久地保留在印制板上。 （1）永久性保护涂覆层的作用 永久性保护涂覆层可以通过以下方式提高或保持印制板的电气性能： 1) 阻止潮气进入基材； 2) 防止导线间沉积污物（例如吸潮的污物）； 3) 作为导线间的绝缘材料； 4) 作为不需要焊接的过孔（导通孔）的孔内或表面的保护层。,（2）阻焊剂 如果覆盖导电图形的金属（如焊料）在焊接过程中易熔化，阻焊剂涂覆在其上时，焊接后可能会出现起皱、起泡或脱
10、落，应该提出解决方案。 常用的阻焊剂有印制型和光成像两种基本类型，印制型一般使用网印，它是把阻焊剂印制在规定的印制板图形上；光成像阻焊剂是在印制板上涂覆一层专用的湿膜或干膜，经过曝光（通常为紫外光）和显影产生相应的图形。,9敷形涂层 敷形涂层是涂覆在印制板上或印制板组装件上的一种电绝缘材料，作为保护阻挡层阻挡环境中有害物质的影响。如果选择正确、使用恰当，敷形涂层可以帮助保护组装件免受潮气、灰尘和污物、空气中的杂质（如烟、化学气体）、导电颗粒（如金属片、金属屑）、跌落的工具、紧固件造成的偶然短路、磨损破坏、指纹、震动和冲击（达到某种程度）、霉菌增长等危害。 所选择的敷形涂层树脂除满足以上要求外，
11、还应满足透明度（涂覆后应可以辨认元件的值）和挠性（防止元件在高低温循环中被损坏）要求。敷形涂层具有荧光性，有利于对覆盖范围进行目检。,10 印制电路板的尺寸 （1）印制板的外形尺寸 原则上，印制板的外形可以为任意形状，但简单的形状更利于生产。除非加工的数量证明一些专用生产方法是合算的，通常印制板的尺寸受生产设备和稳定性要求的限制。印制板可达到的外形尺寸的公差通常与层压材料可达到的尺寸公差相同，因为所用基材公差相似。 （2）印制板的厚度 基材厚度、印制板厚度或印制板总厚度的要求应限于印制板规定的厚度控制区域。介质厚度定义为相邻导电层之间的测量最小距离。当附加镀层、涂覆层、覆盖层或使用黏合剂时，总
12、板厚会偏离覆金属箔基材的厚度要求，所有尺寸公差应尽可能宽松。 （3）孔的尺寸 从经济角度考虑，在任何设计中，不同尺寸孔的数量应保持最少 .,11. 阻燃性 设计印制板和印制板组装件时，选择的材料和元件应尽量防止印制板或印制板组装件因通电而起火。设计者在设计和开发印制板时应选择消除和减少火险的方法，必须考虑影响印制板的各方面因素。 12. 印制电路板基板的选择 基板除了提供组装所需的架构外，也提供电源和电信号所需的引线和散热的功能。一个好的基板，要有足够的机械强度（附扭曲、振动和撞击等）、能够承受组装工艺中的热处理和冲击、足够的平整度以适合自动化的组装工艺、能承受多次的返修（焊接）工作、适合PC
13、B的制造工艺、有良好的电气性能（如阻抗、介质常数等）。,8.2.2 线路图设计的基本方法,首先需要完全了解所选用元件器及各种插座的规格、尺寸、面积等。在安排各部件的位置时，要充分考虑电磁场兼容性、抗干扰性、走线短、交叉少、电源和地线的路径及去耦等方面因素。各部件位置定出后，就是各部件的连线，按照电路图连接有关引脚，完成的方法有多种，印制线路图的设计有计算机辅助设计与手工设计方法两种。,印制电路板中各元件之间的接线安排方式如下： （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、二级管、管状电容等元件有“立式”和“卧式”两种安装方式。 （3）同
14、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，级与级间的接线可长一些，特别是变频头、再生头、调频头的接地线安排要求更为严格，如有不当就会产生自激以致无法工作。,8.2.3 印制板图设计中应注意事项,（1）布线方向：从焊接面看，元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一致，因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测，故这样做便于生产中的检查、调试及检修。 （2）各元件排列、分布要合理和均匀，力求整齐，美观，结构严谨。 （3）电阻、二极管的放置方式分
15、为平放与竖放两种，当电路元件数量不多、电路板尺寸较大时，一般是采用平放；对于1/4W以下的电阻平放时，两个焊盘间的距离一般取4/10in，1/2W的电阻平放时，两个焊盘的间距一般取5/10in；二极管平放时，1N400X系列整流管，一般取3/10in。当电路元件数较多、电路板尺寸不大时采用竖放，竖放时两个焊盘的间距一般取12/10in。,（4）电位器：稳压器用来调节输出电压，要求顺时针调节时输出电压升高，反时针调节时输出电压降低；在可调恒流充电器中电位器用来调节电流的大小，要求顺时针调时电流增大。电位器安放位置应满足整机结构安装及面板布局的要求，尽可能放在板的边缘，旋转柄朝外。 （5）IC座：
16、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，例如第1脚只能位于IC座的右下角或者左上角，而且紧靠定位槽（从焊接面看）。,（6）进出接线端布置：相关联的两引线端不要距离太大，一般为23/10in左右较合适。进出线端尽可能集中在1至2个侧面，不要太过离散。 （7）设计布线图时要注意管脚排列顺序，元件脚间距要合理。 （8）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，力求直观，便于安装和检修。 （9）设计布线图时走线尽量少拐弯，力求线条简单明了。 （10）布线条宽窄和线条间距要适中，电容两焊盘间距应尽可能与引脚的间距相符。 （11）设计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。,8.2.4 印制板的设计过程,印制板的设计过程一般分为设计准备、元器件布局、布线、检查等。 1. 设计准备 设计前要考虑布线及生产工艺的可行性。由于布线时需要在两引脚之间走线，这要求焊接元件引脚的焊盘有一个合
