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1、印制电路板的设计与制作毕业设计报告（论文）报告（论文）题目： 印制电路板的设计与制作 作者所在系部： 电子工程系 作者所在专业： 电子工艺与管理 作者所在班级： 092 作 者 姓 名 ： 李 作 者 学 号 ： 2009302 指导教师姓名： 孙 完 成 时 间 ： 2012年6月10日 摘 要随着电子技术的不断发展，印制电路板（Printed Circuit Board）设计具有越来越重要的地位。一个电路的实现必须依赖于其载体，即PCB板。电路的设计功能能否有效地实现，是由PCB的设计与制造决定的。而在PCB设计的过程中，遵循一定的设计规则和技巧，可以有效地提高PCB信号的质量，从而实现设
2、计的功能。在现代电子设备中，印刷电路板(Printed Circuit Board)发挥着越来越重要的作用，其质量的好坏在一定程度上决定了电子产品的性能。印刷电路板（Printing Circuit Board,PCB）是电子产品中电路元件的支撑件，它提供了电路元件和元件之间的电气连接。印刷电路板(Printed Circuit Board)在电子领域中有着广泛的应用，是电子信息制造业的重要基础和组成部分。近年来，PCB的制作层数越来越多、密度越来越高，性能越来越强，其发展趋势也越来越可观。本文介绍了印刷电路板的发展趋势、印刷电路板的基础知识、印刷电路板的设计与制作流程。关键字 印制电路板 设
3、计与制作 电子产品性能目 录第1章 印刷电路板基础知识11.1 印刷电路板概述11.1.1 PCB介绍11.1.2 电路板的发展及功能21.2 印制电路板的分类31.3 印刷电路板的发展趋势41.3.1 印制电路板要求41.3.2 国内外电路板的发展趋势5第2章 印刷电路板的设计72.1 印制电路的基本概念72.1.1 印制电路板结构72.1.2 元件封装82.1.3 铜膜导线82.1.4 助焊膜和阻焊膜82.1.5 层92.1.6 焊盘和过孔92.1.7 丝印层92.1.8 敷铜102.1.9 印制焊盘102.1.10 印制导线112.2 印刷电路板设计的基本原则132.2.1 布局应遵循的
4、原则132.2.2 布线应遵循的原则142.2.3 印制电路板电路的抗干扰措施152.2.4 去耦合电容配置152.2.5 各元器件之间的接线162.3 印刷电路板设计要求172.3.1 电路板设计的基本要求及走线要求172.3.2 印制导线间距及接地的设置182.4 印刷电路板的设计192.4.1 电路原理图的设计192.4.2 布线的原则202.5 计算机辅助设计介绍222.5.1 CAD软件简介222.5.2 Protel-99SE印制电路板图的设计流程23第3章 印制电路板制造工艺253.1印制板制造过程253.1.1地图胶片制版253.1.2 印制电路板的印制253.1.3 印制电路
5、板的蚀刻与加工293.1.4 孔金属化与金属涂覆303.1.5 助焊剂与阻焊剂的作用313.2 印制板的手工制作323.2.1 涂漆法323.2.2 贴图法333.2.3 刀刻法333.2.4 感光法333.2.5 热转印法34第4章 印制电路板的质量检验35致 谢36参考文献37III 印制电路板的设计与制作第1章 印刷电路板基础知识1.1 印刷电路板概述印刷电路板（Printed Circuit Board, 简称PCB）又称印制板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。印制电路板的设计是以电路原理图为根
6、据，实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局、内部电子元件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。这才是有价值的印刷电路板。1.1.1 PCB介绍PCB是电子产品的重要部件之一，几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机、通信电子设备、自动化控制系统，只要存在电子元器件、它们之间的电气互连就要使用PCB。在电子产品的研发过程中，影响电子产品成功的最基本因素之一是该产品的PCB的设计和制造，PCB的设计和制造质量直接影响到整个电子产品的质量和成本，甚至影响电子
7、产品在市场竞争中的竞争力。在电子技术发展早期，元件都是用导线连接的，而元件的固定是在空间中立体进行的。电路由电源、导线、开关和元器件构成，就像实验室里电工实验电路那样。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、互连布线都不能像以往那样随便，否则检查起来就会眼花缭乱；因此，人们对元件和线路进行了规划。用一块板子为基础，在板上分配元件的布局，确定元件的接点，使用铆钉、接线柱作为接点，用导线把接点按照电路要求，在板的一面布线，另一面装元件，这就是最原始的电路板。这种类型的电路板在真空电子管时代非常盛行。线路的接法有直线连接（接点到接点的连线拉直）和曲线连接。后来，大多数人采用曲线
8、连接，尽量减少使用直线连接。线路都在同一个平面分布，没有太多的遮盖点，检查起来容易。这时电路板已初步形成了“层”的概念。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刷防腐蚀膜图，然后再腐蚀刻线，这种技术就像在纸上印刷那么简便，“印刷电路板”因此得名，英文Printed Circuit Board,简称PCB。印刷电路板的应用大幅度降低了生产成本，从晶体管时代到现在，这种单面印刷电路板一直得到了广泛的应用。随着技术进步，人们又发明了双面板，即在板子两面都敷铜，两面都可腐蚀刻线。1.1.2 电路板的发展及功能1电路板的发展由于电路的复杂性
9、，有时也用到“飞线”。但电路的布线不是把元件按电路原理简单连接起来就可以，电路工作时电磁感应、电阻效应、电容效应的都会影响电路的性能，甚至会引起严重的质量问题，如自激、信号不完整传输、电磁干扰等问题。飞线的方法只能解决少量的信号交错问题，数量太多是不可取的。而且，硬要把所有线路都排在有限的两个面上，又要降低电磁感应、电阻效应、电容效应，使得布线设计的任务十分艰巨。线太细太密，不但加工困难、干扰大，而且容易烧断和发生断路故障。若保证了线宽和线间距，电路板的面积就可能太大，不利于精密设备的小型化。这些问题的出现促使了印制电路板设计和制作工艺的发展。随着电子产品生产技术的发展，开始在双面电路板的基础
10、上发展夹层，其实就是在双面板的基础上叠加上一块单面板，这就是多层电路板。起初，夹层多用做大面积的地线、电源线的布线，表层都用于信号布线。后来，要求夹层用于信号布线的情况越来越多，这要求电路板的层数也要增加。但夹层不能无限增加，主要原因是成本和厚度问题。电子产品设计要考虑性价比这个矛盾的综合体，而最实际的设计方法仍然是以表层做信号布线层为首选。高频电路的元件也不能排的太密，否则元件本身的辐射会直接对其他元件产生干扰。层与层之间的布线应错开成十字走向，以减少布线电容和电感。2印刷电路板的功能印制电路板在电子设备中具有如下功能：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
11、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，如特性阻抗等；为自动焊锡提供阻焊图形，为元件插装、检查、维修提供识别字符和图形。有关印制板的一些基本术语如下；在绝缘基材上，按预定设计，制成印刷线路、印制元件或由两者结合而成的导电图形，称为印刷线路，它不包括印制元件。印制电路或者印制线路的成品板称为印制电路板或印制线路板，也称印制板。电子设备采用印制板后，由于同类印制板的一致性，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、自动监测，保证了电子产品的质量，提高了劳动生产率、降低了成本，且便于维修。1.2 印制电路板的分类根据电路层数分类：分为单面板、双面板和多层板。
12、常见的多层板一般为4层板或6层板，复杂的多层板可达十几层。1单面板单面板（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，所以这种PCB叫作单面板（Single-sided）。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕独自的路径），所以只有早期的电路才使用这类的板子。单面板结构比较简单，制作成本较低，因此通常批量生产的电子产品会采用单面板，例如电视机、显示器的电路板。但是对于复杂的电路，由于只能在一个面上走线并且不允许交叉，单面板布线难度很大，布通率往往较低，当然如果剩下的未布通
13、的导线不多，可以通过焊接飞线来连接。不过如果飞线太多，不但焊接印制电路板的工作量加大，而且焊接飞线本来就是一种隐患，时间久了，飞线容易脱落。因此，通常只有电路比较简单时才采用单面板的布线方案。2双面板与多层板双面板（Double-Sided Boards） 这种电路板的两面都有布线，不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的“桥梁”叫做导孔（via）。导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线可以互相交错（可以绕到另一面），它更适合用在比单面板更复杂的电路上。目前，表面贴装（不钻孔，直接焊接在PC
14、B表面上）的使用越来越广泛，在使用表面贴装时，可以根据需要将元器件焊接在任意一面上，这时候元器件面和焊接面的区别就不是很明显了，但是作为一种标识，PCB仍然会区分元器件面和焊接面。多层板（Multi-Layer Boards） 为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。用一块双面作内层、二块单面作外层或二块双面作内层、二块单面作外层的印刷线路板，通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行互连的印刷线路板就成为四层、六层印刷电路板了，也称为多层印刷线路板。板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。大部分的主机板都是4到8层的结
15、构，不过技术上理论可以做到近100层的PCB板。大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板，不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替，超多层板已经渐渐不被使用了。因为PCB中的各层都紧密的结合，一般不太容易看出实际数目，不过如果仔细观察主机板，还是可以看出来。3其他电路板根据制作材料的不同，PCB可以分为刚性印制板和挠性印制板刚性印制板包括酚醛纸质层压板、环氧纸质层压板、聚酯玻璃毡层压板、环氧玻璃布层压板等；挠性印制板包括聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、氟化乙丙烯（FEP）薄膜等。挠性印制板又称软件印制电路板，即FPC, 软性电路板是以聚酰亚胺或聚酯薄膜为基材制成的一种具有高可靠性和较高曲挠性的印制板。挠性印制板散热性能好，具有可弯曲、折叠、卷绕等
