電子技能訓(xùn)練教程高等院校公共課系列精品教材印制電路板的設(shè)計(jì)與制作第六章概論

01印制電路板相關(guān)術(shù)語(yǔ)(1)基板：常用的基板是覆銅板。覆銅板是將增強(qiáng)材料浸以樹脂，一面或兩面覆以銅倍，經(jīng)熱壓而成的一種板狀材料。(2)印制電路：在絕緣基材上，按照預(yù)定設(shè)計(jì)形成的印制組件或印制線路或兩者組合的導(dǎo)電圖形。(3)焊盤：印制電路板上用于固定元器件引腳、放置焊錫、連接導(dǎo)線和元器件引腳的導(dǎo)電圖形。(4)金屬化孔：也稱過(guò)孔。在雙面印制電路板和多層印制電路板中，為連通各層之間的印制導(dǎo)線，通常在各層需要連通的導(dǎo)線的交匯處鉆上一個(gè)公共孔，即過(guò)孔。過(guò)孔的孔壁圓柱面上具有一層用化學(xué)沉積方法鎖上的一定厚度的金屬，用于連通相應(yīng)的銅笛。(5)印制導(dǎo)線：印制電路板上用于連接焊盤的導(dǎo)電圖形，又稱銅膜導(dǎo)線。印制電路板相關(guān)術(shù)語(yǔ)(6)安全間距。在進(jìn)行印制電路板的設(shè)計(jì)時(shí)，為避免導(dǎo)線、過(guò)孔、焊盤及元器件間的相互于擾，必須在它們之間留出一定的距離，這個(gè)距離就稱為安全間距。(7)元器件封裝：實(shí)際元器件焊接到印制電路板時(shí)所指示的外觀和焊盤位置。元器件封裝只是一個(gè)空間的概念，沒有具體的電氣含義。(8)阻焊膜。印制電路板上非焊盤處的銅銷是不能沾錫的，因此印制電路板上焊盤以外的各部位都要涂覆一層綠色或棕色的涂料——阻焊膜。阻焊膜不僅可以防止銅箱氧化，還可以防止橋焊的產(chǎn)生。(9)絲印層：印制電路板上的一層絲網(wǎng)印刷面，其上印有標(biāo)志圖案和各元器件的電氣符號(hào)、文字符號(hào)等，主要用于標(biāo)出各元器件在印制電路板上的位置，方便安裝與檢測(cè)。(10)印制電路板組裝件：印制電路板設(shè)計(jì)的最終實(shí)物產(chǎn)品。印制電路板組裝件是安裝了電子元器件并具有一定電氣功能的印制電路板，是電子產(chǎn)品的基本部件。印制電路板的分類1、按印制電路的分布分類1)單面印制電路板單面印制電路板指在厚度為0.2~5mm的絕緣基板上，只有一個(gè)表面覆有銅筒，通過(guò)印制和腐蝕的方法在基板上形成印制電路。適用于一般的電子設(shè)備，如收音機(jī)等，如圖6.1所示。2)雙面印制電路板雙面印制電路板指在厚度為0.2~5mm的絕緣基板兩面均印制電路，兩面導(dǎo)線的電氣連接通過(guò)金屬化孔實(shí)現(xiàn)，如圖6.2所示。3

)多層印制電路板多層印制電路板指由多千兩層的印制電路與絕緣材料交替黏結(jié)在一起，且層間導(dǎo)電圖形互連的印制電路板，如圖6.3所示。印制電路板的分類2、按結(jié)構(gòu)分類按基材的性質(zhì)可將印制電路板分為剛性和柔性兩種。1)剛性印制電路板剛性印制電路板是指以剛性基材制成的印制電路板。常見的印制電路板一般是剛性印制電路板，如計(jì)算機(jī)中的板卡、家電中的印制電路板等。2)柔性印制電路板柔性印制電路板又稱撓性印制電路板，是以聚酰亞胺或聚酷薄膜為基材制成的一種具有高可靠性和較高曲撓性的印制電路板，如圖6.4所示。印制電路板的分類3、按適用范圍分類按適用范圍可將印制電路板分為低頻和高頻兩種。電子設(shè)備高頻化是發(fā)展趨勢(shì)，尤其是在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星通信日益發(fā)達(dá)的今天，信息產(chǎn)品向著高速與高頻化發(fā)展，通信產(chǎn)品向著容量大、傳輸速度快的方向發(fā)展。因此，發(fā)展的新一代產(chǎn)品都需要使用高頻印制電路板，其覆笚基材可由聚四氖乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚四氝乙烯玻璃布等介質(zhì)損耗及介電常數(shù)小的材料構(gòu)成。印制電路板的分類4、特殊印制電路板1)金屬芯印制電路板用一塊厚度適當(dāng)?shù)慕饘侔宕姝h(huán)氧玻璃布板，對(duì)金屬板進(jìn)行特殊處理，使其兩面的導(dǎo)體電路相互連通而與金屬部分高度絕緣，這種電路板即金屬芯印制電路板。金屬芯印制電路板具有散熱性及尺寸穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)。2)表面安裝印制電路板表面安裝印制電路板是為了滿足電子產(chǎn)品“輕、薄、短、小”的需要，配合引腳密度高、成本低表面貼裝元器件的安裝工藝而開發(fā)的。表面安裝印制電路板具有孔徑、線寬及間距小，精度高，基板要求高等特點(diǎn)。3

)碳膜印制電路板碳膜印制電路板生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低、周期短，具有良好的耐磨性、導(dǎo)電性，能使單面印制電路板實(shí)現(xiàn)高密度化，產(chǎn)品小型化、輕量化，適用于電視機(jī)、電話機(jī)、錄像機(jī)及電子琴等產(chǎn)品。印制電路板的設(shè)計(jì)

02印制電路板設(shè)計(jì)的基本原則1.準(zhǔn)確性原則這是一項(xiàng)基本原則，應(yīng)準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)電路原理圖的連接關(guān)系，避免出現(xiàn)“短路”和“斷路”這兩個(gè)常見且致命的錯(cuò)誤。印制電路板上導(dǎo)電圖形的連接關(guān)系應(yīng)與電路原理圖的邏緝關(guān)系相一致。2.可靠性原則這是一項(xiàng)較高層次的原則。連接正確的印制電路板不一定可靠性高，元器件布局、布線不當(dāng)也有可能導(dǎo)致印制電路板不能安全可靠地工作。從可靠性的角度來(lái)看，結(jié)構(gòu)越簡(jiǎn)單、使用元器件體積越小、板層越少的印制電路板可靠性越高。印制電路板的可靠性與印制電路板的結(jié)構(gòu)、使用環(huán)境、基材的選擇、布局和布線、制造和安裝工藝等因素有關(guān)。3.合理性原則這是一項(xiàng)更深層次的原則。合理性是決定印制電路板的可制造性和影響產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量的重要因素。印制電路板的結(jié)構(gòu)、元器件布局、導(dǎo)線寬度和間距、孔徑大小等要素，應(yīng)在滿足電氣要求的情況下有利于制造、安裝和維修。印制電路板設(shè)計(jì)的基本原則4.經(jīng)濟(jì)性原則經(jīng)濟(jì)性是必須達(dá)到的目標(biāo)，廉價(jià)的板材、較小的板子尺寸、生產(chǎn)水平落后的加工廠都可能造成印制電路板工藝性、可靠性變差，從而使維修費(fèi)用、制造費(fèi)用增加，總體經(jīng)濟(jì)性不一定合算。所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在滿足使用安全、可靠的前提下力求經(jīng)濟(jì)適用。5.環(huán)境適應(yīng)性和環(huán)保性原則根據(jù)印制電路板使用的環(huán)境條件，合理選擇印制電路板的基材和涂覆層，可以延長(zhǎng)印制電路板的使用壽命。對(duì)于一些有較高可靠性要求的印制電路板，必須考慮其電路兼容性，不能對(duì)其他電子設(shè)備造成電磁于擾，并且其本身應(yīng)具有一定的抗干擾能力。印制電路板的設(shè)計(jì)內(nèi)容印制電路板的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括以下幾方面。(I

)正確選擇基材。(

2

)確定印制電路板的結(jié)構(gòu)、外形尺寸和公差。(3

)確定印制導(dǎo)線寬度和間距。(

4

)孔和連接盤尺寸設(shè)計(jì)。(

5

)機(jī)械性能設(shè)計(jì)。(

6

)電氣性能設(shè)計(jì)。(

7

)電磁兼容性設(shè)計(jì)。(

8

)印制電路板的熱設(shè)計(jì)。(

9

)印制電路板表面涂層的選擇。(10)

導(dǎo)電圖形設(shè)計(jì)（印制電路板的布局、布線、孔和焊盤圖形設(shè)計(jì)等）。(11)

非導(dǎo)電圖形設(shè)計(jì)（阻焊圖形和標(biāo)志字符圖形設(shè)計(jì)）。(

12

)印制電路板加工所需要的其他技術(shù)文件、資料等。印制電路板基本要素設(shè)計(jì)

1、印制電路板基材、厚度、結(jié)構(gòu)及尺寸的確定1

)選擇基材根據(jù)印制電路板的制作工藝和不同品種的要求，印制電路板使用的基材可以分為覆銅笛層壓板、半固化片（黏結(jié)片）、覆樹脂銅箱(

RCC)、感光性樹脂或薄膜等幾類。2

)印制電路板厚度在確定成品印制電路板的厚度時(shí)，應(yīng)考慮對(duì)印制電路板的電氣性能（耐壓和絕緣）和機(jī)械性能的要求，與厚度相匹配的連接器的規(guī)格、尺寸，印制電路板單位面積承受的元器件質(zhì)量。3

)印制電路板的結(jié)構(gòu)印制電路板的結(jié)構(gòu)包括導(dǎo)電層數(shù)、導(dǎo)孔的互連方式等。一般根據(jù)電路特性、布線密度要求，整機(jī)給予印制電路板的空間尺寸、元器件特性等選擇單面、雙面、多層、柔性或剛性印制電路板。印制電路板基本要素設(shè)計(jì)

4)印制電路板的形狀原則上，印制電路板的外形可以是任意的，如正方形、長(zhǎng)方形、圓形或其他形狀。但是考慮到美觀和加工的難易，在滿足整機(jī)空間布局要求的前提下，外形力求簡(jiǎn)單，長(zhǎng)寬比為3:2或4:3的矩形是印制電路板的常用形狀。5)

印制電路板的尺寸印制電路板的尺寸由整機(jī)能給予印制電路板的空間尺寸大小、印制電路板上安裝的元器件密度、使用時(shí)的機(jī)械環(huán)境條件和基材的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度決定。外形尺寸的確定必須考慮在進(jìn)行印制電路板的安裝及采用波峰焊或回流焊時(shí)，留出的合理工藝裕量。工藝裕量的大小與采用的設(shè)備和夾具有關(guān)，應(yīng)大于布線區(qū)3mm,以便在整機(jī)安裝時(shí)固定印制電路板。印制電路板基本要素設(shè)計(jì)

2、坐標(biāo)網(wǎng)格和參考基準(zhǔn)1)坐標(biāo)網(wǎng)格在進(jìn)行印制電路板的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)采用GB/T

1360-

1998《印制電路網(wǎng)格體系》規(guī)定的網(wǎng)格系統(tǒng)?；揪W(wǎng)格采用的間距為2.54mm,輔助網(wǎng)格采用的間距為1.24mm或0.635mm。按坐標(biāo)網(wǎng)格系統(tǒng)進(jìn)行布局和布設(shè)焊盤及過(guò)孔，有利于印制電路板的設(shè)計(jì)、制造和元器件的安裝及自動(dòng)化測(cè)試。2)參考基準(zhǔn)為了在制造和檢查導(dǎo)電圖形及加工印制電路板的外形時(shí)定位，建議使用參考基準(zhǔn)。參考基準(zhǔn)是兩條正交的基準(zhǔn)直線，交盧為坐標(biāo)原點(diǎn)，位于某一個(gè)孔的中心。當(dāng)同一塊板上有幾個(gè)圖形時(shí)，所有的圖形都應(yīng)使用相同的參考基準(zhǔn)。印制電路板基本要素設(shè)計(jì)

3、印制導(dǎo)線寬度長(zhǎng)度和間距1)

印制導(dǎo)線的寬度印制導(dǎo)線的寬度主要由導(dǎo)線的負(fù)載電流、允許的溫升和銅銷的附著力決定。印制導(dǎo)線的寬度一般要小于與之相連焊盤的直徑，一般取1/3

2/3焊盤直徑。2)印制導(dǎo)線的長(zhǎng)度印制導(dǎo)線的長(zhǎng)度在低頻電路中一般沒有要求，但從電磁兼容性的角度來(lái)看，在高頻電路（音頻以上的電路）中必須考慮最大電長(zhǎng)走線。建議將印制導(dǎo)線的長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為小于特定頻率波長(zhǎng)A的1/20,以免使印制導(dǎo)線成為輻射源。3)

印制導(dǎo)線的間距一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)絕緣電阻和耐壓要求較高時(shí)，印制導(dǎo)線間距應(yīng)適當(dāng)加寬，當(dāng)導(dǎo)線負(fù)載電流較大時(shí)，印制導(dǎo)線間距小會(huì)不利于散熱。地線、電源線的寬度和間距通常大于信號(hào)線的寬度和間距?？紤]到電磁兼容性問(wèn)題，高速信號(hào)傳輸線相鄰導(dǎo)線邊緣間距應(yīng)不小于信號(hào)線寬度的2倍，這樣可以大大降低信號(hào)的串?dāng)_，也方便制造。印制電路板基本要素設(shè)計(jì)

4、焊盤與孔1)焊盤形狀焊盤的形狀根據(jù)布局、布線密度要求和安裝元器件引腳的匹配需要有多種形狀。一般地，多層印制電路板的內(nèi)層和通孔上的焊盤多為圓形，與孔同心環(huán)繞。常用的焊盤形狀有島形、圓形、方形、橢圓形、淚滴形、開口形、矩形、多邊形和異形等，如圖6.5和圖6.6所示。印制電路板基本要素設(shè)計(jì)

2)

焊盤外徑焊盤外徑主要由焊盤孔的大小確定。對(duì)于單面印制電路板而言，焊盤抗剝能力較差，焊盤外徑應(yīng)大于引線孔對(duì)于雙面印制電路板而言，可根據(jù)表6.2所列內(nèi)容選擇焊盤外徑。在高密度精密印制電路板上，由于制作要求高，焊盤最 小外徑可為D=ld+0.7l（mm)或更小。以上焊盤外徑的確定方法是相對(duì)于圓形焊盤而言的，其他形狀焊盤外徑的確定可參考圓形焊盤外徑的確定方法。印制電路板基本要素設(shè)計(jì)

3)元器件孔元器件孔具有電氣連接和機(jī)械固定雙重作用。元器件孔過(guò)小會(huì)安裝困難，焊錫不能潤(rùn)濕金屬孔，影響焊接質(zhì)量；孔過(guò)大容易形成氣孔等焊接缺陷。一般要求式中，d為引線孔徑；小為元器件引腳直徑。通常取印制電路板基本要素設(shè)計(jì)

)過(guò)孔過(guò)孔也稱導(dǎo)通孔，其作用是實(shí)現(xiàn)不同導(dǎo)電層之間的電氣連接，分為通孔、盲孔和埋孔三種。通孔是貫通整個(gè)印制電路板、連接有互連關(guān)系的內(nèi)層和兩個(gè)外層導(dǎo)線的孔。)安裝孔安裝孔是用機(jī)械方法將其他零部件、插接件、元器件安裝到印制電路板上或?qū)⒂≈齐娐钒灏惭b到部件及整機(jī)上的一種孔。)定位孔定位孔用于加工和檢測(cè)定位印制電路板，可以用安裝孔代替，也可以單設(shè)，一般采用三孔定位方式，孔徑根據(jù)裝配工藝確定。。印制電路板基本要素設(shè)計(jì)5.接插區(qū)和印制插1）焊接方式(1)

導(dǎo)線焊接：焊接導(dǎo)線的焊盤盡可能放在印制電路板邊緣。(2)

排線焊接：兩個(gè)印制電路板之間采用排線焊接，可不受兩個(gè)印制電路板的相對(duì)位置限制。(3)

印制電路板之間直接焊接：直接焊接常用于兩個(gè)印制電路板之間90°夾角的連接，連接后的兩個(gè)印制電路板成為一個(gè)整體印制電路板部件。印制電路板基本要素設(shè)計(jì)2)接插區(qū)印制電路板與相應(yīng)的連接器連接的部位稱為接插區(qū)，一般設(shè)置在印制電路板的邊緣。接插區(qū)的尺寸應(yīng)與連接器的尺寸相匹配，以保證連接可靠。必要時(shí)在接插區(qū)的長(zhǎng)度方向上對(duì)印制電路板的翹曲度單獨(dú)提出要求。連接器有插針式和插頭座式兩種。當(dāng)采用插針式連接器時(shí)，應(yīng)保證印制電路板上的插孔、連接器安裝孔的設(shè)計(jì)及定位與連接器的尺寸、公差相匹配。印制電路板基本要素設(shè)計(jì)3

)印制插頭(1)插頭設(shè)計(jì)。在采用插頭連接時(shí)，應(yīng)考慮印制插頭（俗稱金手指，見圖6.7)部位板的厚度及公差，根據(jù)與其相配合插座的相關(guān)尺寸、公差和裝配要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(2)工藝導(dǎo)線設(shè)計(jì)。為對(duì)印制插頭部位的簧片電鎖鐫，金在每個(gè)印制插頭接觸片圓弧的頂端引出0.2mm寬的工藝導(dǎo)線，在靠近印制電路板的邊線外側(cè)用0.3mm的導(dǎo)線將其短路。印制電路板基本要素設(shè)計(jì)6

.整機(jī)印制電路板整體布局整機(jī)印制電路板整體布局，即確定印制電路板的整體布局是單板結(jié)構(gòu)還是多板結(jié)構(gòu)，多板結(jié)構(gòu)如何分板、相互如何連接等。1)

單板結(jié)構(gòu)單板結(jié)構(gòu)是在電路較簡(jiǎn)單或整機(jī)電路功能唯一確定的情況下應(yīng)用的，其將所有元器件盡可能布設(shè)在一塊印制電路板上。單板結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、使用方便；缺點(diǎn)是改動(dòng)困難，功能擴(kuò)展性、工藝可調(diào)試性、維修性差。2)多板結(jié)構(gòu)多板結(jié)構(gòu)也稱積木結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)將整機(jī)電路按原理功能分為若于部分，分別設(shè)計(jì)各自獨(dú)立的功能。多板結(jié)構(gòu)是大部分中等復(fù)雜程度以上電子產(chǎn)品采用的結(jié)構(gòu)。印制電路板基本要素設(shè)計(jì)分板原則如下。(1)

將能獨(dú)立實(shí)現(xiàn)某種功能的電路放在同一印制電路板上，要求單點(diǎn)接地的電路部分盡量置于同一印制電路板上。(

2

)高低電平相差較大、相互容易于擾的電路宜分板布置，如電視機(jī)中電源與前置放大部分應(yīng)分板放置。(

3

)電路分板部位應(yīng)選擇相互之間連線較少，以及頻率、阻抗較低的部位，這不僅有利于抗干擾，還便于調(diào)試。多板結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)與單板結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)正好相反。印制電路板圖的設(shè)計(jì)元器件排列及安裝尺寸1

)元器件排列方式元器件在印制電路板上的排列與產(chǎn)品種類和性能要求有關(guān)，常用的排列方式有以下三種。(

1

)隨機(jī)排列，也稱不規(guī)則排列，即元器件可在軸線任意方向排列，如圖6.8所示。(

2

)坐標(biāo)排列，也稱規(guī)則排列，即元器件在軸線方向排列一致，并與印制電路板的四邊垂直平行，如圖6.9所示(

3

)網(wǎng)格排列，這種排列方式與坐標(biāo)排列類似，但板上每一個(gè)孔位均在網(wǎng)格交點(diǎn)上，如圖6.10所示。印制電路板圖的設(shè)計(jì)2)

元器件安裝尺寸(1)IC間距。設(shè)計(jì)印制電路板時(shí)常采用一種特殊的單位，即IC間距，1個(gè)IC間距為2.54mm。標(biāo)準(zhǔn)雙列直插封裝集成電路端子間距、列間距及晶體管等引線尺寸均為2.

54mm的倍數(shù)，在設(shè)計(jì)印制電路板時(shí)應(yīng)盡可能采用IC間距作為單位，這樣可以使安裝規(guī)范，便于印制電路板的加工和檢測(cè)。(2)軟引線元器件與硬引線元器件。當(dāng)元器件安裝到印制電路板上，時(shí)一部分元器件的引線對(duì)焊盤間距要求不是很嚴(yán)格，稱之為軟引線元器件見圖6.11)；另一部分元器件的引線不允許折彎，對(duì)安裝尺寸有嚴(yán)格要求，稱之為硬引線元器件（見圖6

.12)

。印制電路板圖的設(shè)計(jì)元器件布局1)

布局要求布局要求主要涉及以下幾方面。(1)要保證電路功能和性能指標(biāo)滿足使用要求。(2)適當(dāng)兼顧美觀性。元器件要排列整齊、疏密得當(dāng)。(3)在上述基礎(chǔ)上滿足工藝性、檢測(cè)、維修等方面的要求。工藝性包括元器件排列順序、方向、引線間距等，在批量生產(chǎn)及采用自動(dòng)插裝機(jī)時(shí)，工藝性要求尤為突出?？紤]到進(jìn)行印制電路板檢測(cè)時(shí)的信號(hào)注入或測(cè)試，應(yīng)設(shè)置必要的測(cè)試占或調(diào)整空間及有關(guān)元器件的替換維護(hù)性能等。印制電路板圖的設(shè)計(jì)2)布局原則(1)

就近原則：當(dāng)印制電路板對(duì)外連接方式和位置確定后，相關(guān)電路應(yīng)就近安放，避免走遠(yuǎn)路、繞彎子，尤其忌諱交叉穿插。(

2

)信號(hào)流向原則：元器件的布局應(yīng)便千信號(hào)的流通，使信號(hào)盡可能保持一致的流向。在多數(shù)情況下，信號(hào)的流向安排為從左到右或從上到下。(

3

)提高機(jī)械強(qiáng)度：質(zhì)量較重、尺寸較大的元器件盡量安置在印制電路板上靠近固定端的位置，并降低重心；15g以上的元器件還應(yīng)當(dāng)使用支架或卡子加以固定，以提高機(jī)械強(qiáng)度和耐震、耐沖擊的能力，以及減小印制電路板的負(fù)荷和變形。(

4

)應(yīng)充分考慮電磁干擾和執(zhí)干擾的抑制。印制電路板圖的設(shè)計(jì)3

)布放順序先大后小，先布放占面積較大的元器件；先集成后分立；先主后次，在采用多塊集成電路時(shí)先放置主電路。4

)

布局方法(

1

)實(shí)物法·將元器件和部件樣品在1

:

1的草圖上排列出來(lái)，尋找最優(yōu)布局。實(shí)物法是最簡(jiǎn)單、可靠的方法。實(shí)際應(yīng)用中一般將關(guān)鍵的元器件或部件實(shí)物作為布局依據(jù)。(

2

)模板法：有時(shí)實(shí)物擺放不方便或沒有實(shí)物，可按樣本或有關(guān)資料制作主要元器件部件的圖樣模板，代替實(shí)物進(jìn)行布局。實(shí)物法和模板法適用于初學(xué)者和比較簡(jiǎn)單的電路。(

3

)經(jīng)驗(yàn)對(duì)比法：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)參照可對(duì)比的已有印制電路板重新設(shè)計(jì)布局。這種方法適合具有一定設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的工作人員使用。印制電路板圖的設(shè)計(jì)布線1

)布線原則(1

)連接要正確：要保證所有連接正確不是一件容易的事，特別是較復(fù)雜的電路，應(yīng)利用CAD并進(jìn)行必要的校對(duì)檢查以減小失誤。(

2

)走線要簡(jiǎn)捷：除某些兼有印制元器件作用的連線外，其他所有印制電路板連線都力求簡(jiǎn)捷，盡可能使走線短、直、平滑，特別是低電平、高阻抗電路部分的走線。(3

)粗細(xì)要適當(dāng)：電源線（包括地線）和大電流線必須保證足夠?qū)挾?，特別是地線，在板面允許的條件下應(yīng)盡可能寬一些。印制電路板圖的設(shè)計(jì)2)

布線要求(1

)避免布設(shè)環(huán)路導(dǎo)線：環(huán)路導(dǎo)線容易引起電磁輻射，相當(dāng)于天線，既能發(fā)射磁場(chǎng)又可接收空間磁場(chǎng)，從而引起電磁兼容性問(wèn)題。(

2

)兩焊盤間的導(dǎo)線布設(shè)應(yīng)盡量短：特別是放大電路的輸入線和高頻信號(hào)線，應(yīng)盡量短距離布線。(

3

)雙面印制電路板的兩面及多層印制電路板相鄰兩個(gè)信號(hào)線層的導(dǎo)線要相互垂直，布設(shè)以減小寄生電容。(

4)盡量避免較長(zhǎng)距離的平行布線，以減小耦合電容和導(dǎo)線間絕緣電阻。(

5

)高速、高頻信號(hào)線和不同頻率的信號(hào)線應(yīng)盡量避免相互靠近、平行布設(shè)，以免引起信號(hào)串?dāng)_，必要時(shí)可在兩條信號(hào)線間加地線隔離。對(duì)于高頻信號(hào)線，應(yīng)在其一側(cè)或兩側(cè)布設(shè)地線進(jìn)行屏蔽。印制電路板圖的設(shè)計(jì)(

6

)導(dǎo)線的拐彎處應(yīng)為直角或鈍角，盡量避免尖角：尖角部位在制造過(guò)程中容易起翹，在高頻電路中容易產(chǎn)生信號(hào)反射而引起電磁干擾。(

7

)印制導(dǎo)線在與焊盤連接時(shí)應(yīng)注意焊盤圖形的熱分，布保證焊接時(shí)能形成可靠的焊點(diǎn)。(

8

)時(shí)鐘電路和高頻電路傳輸導(dǎo)線是主要的騷擾源和輻射源，應(yīng)單獨(dú)布設(shè)，遠(yuǎn)離模擬電路和其他敏感電路，當(dāng)布線空間允許時(shí)，最好布設(shè)在大的地線面積中間，將其隔離，并盡量在同一層布線以減少過(guò)孔；不允許分支走線。(

9)同一高頻信號(hào)線寬度應(yīng)一致，以避免導(dǎo)線阻抗的不連續(xù)而引起電磁輻射。(10)

靠近印制電路板邊緣的導(dǎo)線和焊盤應(yīng)距離板邊緣不小于5mm。印制電路板圖的設(shè)計(jì)3)

布線順序(1

)同一布線層的布線順序：先布設(shè)地線，再布設(shè)電源線，最后布設(shè)信號(hào)線。(

2

)信號(hào)線的布設(shè)順序：模擬小信號(hào)線一對(duì)串?dāng)_特別敏感的信號(hào)線一系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)線一一般信號(hào)線。在布線階段往往會(huì)發(fā)現(xiàn)布局方面存在不足，如改變某個(gè)集成電路方向可使布線更簡(jiǎn)單，增加某兩個(gè)元器件的距離可使布線更合理等。因此，在一般情況下，布線和布局有一兩次反復(fù)是正常的，有些復(fù)雜電路要反復(fù)三四次甚至更多次才能獲得比較滿意的效果。印制電路板的設(shè)計(jì)技巧1.印制電路板散熱設(shè)計(jì)1

)

熱膨脹系數(shù)的匹配在進(jìn)行印制電路板的設(shè)計(jì)時(shí)，尤其是在設(shè)計(jì)用千表面安裝的印制電路板時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)焊接要求和印制電路板基材的耐熱性，選擇耐熱性好、熱膨脹系數(shù)較小、與元器件的熱膨脹系數(shù)相適應(yīng)的印制電路板基材，以降低熱膨脹系數(shù)差異引起的熱應(yīng)力。2)加大印制電路板上作為大功率元器件散熱面銅餡的面積如果采用寬的印制導(dǎo)線作為發(fā)熱元器件的散熱面，則應(yīng)選擇銅笛加厚的基材，并盡可能將銅笚設(shè)計(jì)成網(wǎng)狀，以防止銅箱過(guò)熱而起泡、板翹曲。3)導(dǎo)體網(wǎng)狀設(shè)計(jì)對(duì)于寬度大于或等于3mm的導(dǎo)線和大面積導(dǎo)體，由于其熱容量大，在波峰焊或再流焊過(guò)程中，會(huì)延長(zhǎng)焊接時(shí)間而引起銅笛起泡或與基材分離，因此應(yīng)在不影響電磁兼容的情況下將其設(shè)計(jì)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。。印制電路板的設(shè)計(jì)技巧4)

焊盤隔熱環(huán)設(shè)計(jì)對(duì)于面積較大的焊盤和大面積銅箱上的焊盤，應(yīng)設(shè)計(jì)焊盤隔熱環(huán)，在保證大導(dǎo)電面積的同時(shí)，將焊盤周圍部分導(dǎo)體蝕刻掉形成隔熱區(qū)，從而減小焊盤加熱時(shí)間，避免出現(xiàn)起泡、膨脹等現(xiàn)象。5)

熱敏元器件遠(yuǎn)離發(fā)熱元器件在進(jìn)行印制電路板的布局設(shè)計(jì)時(shí)，要使電解電容、晶體振蕩器、熱敏電阻等對(duì)熱敏感或怕熱元器件遠(yuǎn)離大功率發(fā)熱元器件。6)外加散熱器發(fā)執(zhí)量過(guò)大的元器件不貼板安裝，并應(yīng)為其加裝散熱器（見圖6.14

)或散熱板，為減小元器件與散熱器間的熱阻，在必要時(shí)可以涂覆導(dǎo)熱絕緣硅脂。印制電路板的設(shè)計(jì)技巧7

)通風(fēng)散執(zhí)通道設(shè)計(jì)在進(jìn)行元器件布局時(shí)，應(yīng)在印制電路板上留出通風(fēng)散熱的通道，通風(fēng)入口處不能設(shè)置高度過(guò)大的元器件，以免影響散熱。在采用自然對(duì)流冷卻方式時(shí)，元器件縱向排列；在采用強(qiáng)制對(duì)流冷卻方式時(shí)，元器件橫向排列，如圖6.15所示。印制電路板的設(shè)計(jì)技巧2.印制電路板地線設(shè)計(jì)1）正確選擇單點(diǎn)接地與多點(diǎn)接地在低頻電路中，信號(hào)的工作頻率小于1MHz,布線和元器件間的電感影響較小，而接地電路形成的環(huán)流為主要干擾，因而應(yīng)采用單點(diǎn)接地。當(dāng)信號(hào)工作頻率大于10MHz時(shí)，地線阻抗變得很大，此時(shí)應(yīng)盡量降低地線阻抗，采用就近多點(diǎn)接地。印制電路板的設(shè)計(jì)技巧2

)將數(shù)宇電路與模擬電路分開印制電路板上既有數(shù)字電路，又有模擬電路，應(yīng)盡量使它們分開，且兩者的地線不要相混，要分別與電源端地線相連，并盡量加大模擬電路的接地面積。3

)

盡量加粗接地線若接地線很細(xì)，則接地電位隨電流的變化而變化，從而使電子設(shè)備的定時(shí)信號(hào)電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變差因此應(yīng)盡量將接地線加粗，使它能通過(guò)三倍于印制電路板允許電流的電流。4

)使接地線構(gòu)成閑環(huán)路在設(shè)計(jì)僅由數(shù)字電路組成的印制電路板的地線系統(tǒng)時(shí)，將接地線制作成封閉環(huán)路可以顯著提高其抗噪聲能力。若將接地線制作成環(huán)路，則可以縮小電位差，提高印制電路板的抗噪聲能力。印制電路板的設(shè)計(jì)技巧5

)布設(shè)較寬的地線當(dāng)采用多層印制電路板時(shí)，可將其中一層作為“全地平面”，這樣既可減降低接地阻抗，又可起到屏蔽作用。人們常常在印制電路板周邊布設(shè)一圈較寬的地線來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的。6

)單面印制電路板的接地線在單面印制電路板中，接地線的寬度應(yīng)盡可能大，且至少應(yīng)為1.5mm。由于在單面印制電路板上無(wú)法實(shí)現(xiàn)星形布線，因此跳線和地線的寬度應(yīng)當(dāng)保持為最小，否則會(huì)引起線路阻抗與電感的變化。7)

雙面印制電路板的接地線在雙面印制電路板中，數(shù)字電路應(yīng)優(yōu)先使用地線網(wǎng)格點(diǎn)陣布線，這種布線方式可以降低接地阻抗，減少接地回路和信號(hào)環(huán)路。地線和電源線的寬度最少應(yīng)為1.5mm。另外一種布線方式是將接地線放在一邊，信號(hào)線和電源線放于另一邊。采用這種布線方式可進(jìn)一步減少接地回路，降低接地阻抗。印制電路板的設(shè)計(jì)技巧8)印制電路板電容印制電路電容的優(yōu)占是其具有非常高的頻率響應(yīng)并具有均勻分布在整個(gè)面或整條線上的低串聯(lián)電感，它等效于一個(gè)均勻分布在整個(gè)印制電路板上的去耦電容，沒有任何一個(gè)單獨(dú)的分立元器件具有這種特性。9)高速電路與低速電路在布放高速電路和元器件時(shí)應(yīng)使其接近接地面，而低速電路和元器件應(yīng)接近電源面。10)地線銅填充在某些模擬電路中，沒有用到的印制電路板區(qū)域是用一個(gè)大的接地面來(lái)覆蓋的，以此提供屏蔽和增加去耦能力。但是如果這片印制電路板區(qū)域是懸空的，那么它可能表現(xiàn)為一個(gè)天線，并引起電磁兼容問(wèn)題。印制電路板的設(shè)計(jì)技巧11

)多層印制電路板中的接地面和電源面在多層印制電路板中，推薦把電源面和接地面盡可能近地放置在相鄰的層中，以便產(chǎn)生一個(gè)大的印制電路板。電容速度最快的關(guān)鍵信號(hào)應(yīng)當(dāng)臨近接地面的一側(cè)，非關(guān)鍵信號(hào)則應(yīng)靠近電源面。12)

電源要求當(dāng)電路不止需要一個(gè)電源供給時(shí)，可采用多點(diǎn)接地將每個(gè)電源分隔開。但是在單面印制電路板中，多點(diǎn)接地是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的，一種解決方法是把從一個(gè)電源中引出的電源線、地線同其他的電源線、地線分隔開，這同樣有助于避免電源之間的噪聲耦合。印制電路板的設(shè)計(jì)技巧印制電路板的電磁兼容問(wèn)題產(chǎn)生電磁兼容問(wèn)題的主要原因如下。(1)

印制導(dǎo)線的阻抗與電路不匹配。(

2

)布局、布線不當(dāng)。(3

)接地不當(dāng)。(

4

)基材選擇不當(dāng)。(

5

)導(dǎo)孔分布參數(shù)的影響。導(dǎo)孔結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生寄生電容和寄生電感。除以上原因外，地線的結(jié)構(gòu)、高頻電流、絕緣溝槽分割不當(dāng)、大功率元器件的屏蔽等都會(huì)對(duì)印制電路板的電磁兼容性產(chǎn)生影響。印制電路板的設(shè)計(jì)技巧2

)電磁干擾的抑制(1

)對(duì)于容易受干擾的導(dǎo)線在布設(shè)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。①越短越好，平行導(dǎo)線間的信號(hào)耦合與長(zhǎng)度成正比。②順序排列，按信號(hào)流向順序布線，忌迂回穿插。③遠(yuǎn)離干擾源，盡量遠(yuǎn)離電源線、高電平導(dǎo)線。④交叉通過(guò)，當(dāng)無(wú)法避開千擾源時(shí)，不能與之平行走線；雙面印制電路板交叉通過(guò)，單面印制電路板飛線過(guò)度。⑤避免成環(huán)，印制電路板上的環(huán)形導(dǎo)線相當(dāng)于單匝線圈或環(huán)形天線，會(huì)使電磁感應(yīng)和天線效應(yīng)增強(qiáng)。在布線時(shí)盡可能避免成環(huán)或減小環(huán)形面積。印制電路板的設(shè)計(jì)技巧2

)電磁干擾的抑制(

2

)反饋元器件和反饋導(dǎo)線連接輸入端和輸出端時(shí)，布設(shè)不當(dāng)容易引起干擾。在圖6.19(a)中，反饋導(dǎo)線越過(guò)放大器基極電阻，這樣可能產(chǎn)生寄生耦合，影響電路工作。在圖6.19（b

)中，反饋元器件布設(shè)于中間，輸出導(dǎo)線遠(yuǎn)離前級(jí)元器件，避免了干擾。印制電路板的設(shè)計(jì)技巧2

)電磁干擾的抑制(

3

)設(shè)置屏蔽地線。印制電路板內(nèi)設(shè)置的屏蔽地線有以下幾種形式。①大面積屏蔽地線。注意此處的地線不是信號(hào)地線，只是用于屏蔽。②設(shè)置地線環(huán)。設(shè)置地線環(huán)可以避免輸入線受干擾，這種屏蔽地線可以在單側(cè)、雙側(cè)，也可以在另一層。③專用屏蔽線。在高頻電路中，印制導(dǎo)線分布參數(shù)對(duì)信號(hào)影響大且不容易匹配阻抗，這時(shí)可使用專用屏蔽線。(4

)設(shè)置濾波去耦電容。為防止電磁干擾通過(guò)電源及配線傳播，通常采用在印制電路板上設(shè)置濾波去耦電容器的方法。這些電容通常不在電路原理圖中反映出來(lái)。印制電路板制造工藝03印制電路板制造工藝的分類1.減成法減成法是目前應(yīng)用最廣泛、成熟的制造工藝，是一種在覆銅板上通過(guò)鉆孔、孔金屬化、圖形轉(zhuǎn)移、電鎖、蝕刻或雕刻等工藝選擇性地去除部分銅箱，形成導(dǎo)電圖形的方法。2.加成法加成法指通過(guò)絲網(wǎng)印刷或化學(xué)沉積法，把導(dǎo)電材料直接印制在絕緣基材上形成導(dǎo)電圖形。采用較多的兩種加成法：通過(guò)絲網(wǎng)印刷把導(dǎo)電材料印制在絕緣基材上，如陶瓷或聚合物；在活化處理含有催化劑的絕緣基材后，制作與所需導(dǎo)電圖形相反的電鎖抗蝕層圖形，在抗蝕劑的窗口中進(jìn)行選擇性的化學(xué)鎖銅，直至得到所需的銅層厚度。印制電路板制造工藝的分類3

.半加成法半加成法是運(yùn)用減成法和加成法的工藝特點(diǎn)，制造印制電路板的一種方法。目前，利用半加成法可制成線寬為0.025mm、線間距為0.05mm的精細(xì)導(dǎo)線，甚至可以制作12μm線寬的導(dǎo)線。半加成法廣泛用于高密度互連印制電路板的制作工藝中。印制電路板的雕刻制作工藝印制電路板散熱設(shè)計(jì)圖6.20為雕刻機(jī)。下面簡(jiǎn)單介紹雕刻制作印制電路板的步驟。首先，利用電路原理圖繪制軟件生成相應(yīng)的印制電路圖。然后，利用CircuitCAM

軟件將由Protel99

SE生成的Gerber格式數(shù)據(jù)文件導(dǎo)入制板文件，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，確定絕緣通道、邊框、設(shè)置斷點(diǎn)等，并將制板文件導(dǎo)出。之后，利用BoardMaster

軟件制作電路板。最后，利用萬(wàn)用表進(jìn)行電路檢查，查看電路板是否存在短路及斷路現(xiàn)象。檢查無(wú)誤后，應(yīng)涂抹焊劑，方便焊接與保存。手工制作印制電路板工藝下面簡(jiǎn)單介紹如何采用熱轉(zhuǎn)印法自制單面印制電路板，此方法簡(jiǎn)單易行、精度較高，制作過(guò)程如下。1.繪制印制電路原理圖利用電路原理圖繪制軟件或能生成圖像的軟件生成圖像文件，如用Altium

Designer

10生成網(wǎng)絡(luò)表文件，再利用網(wǎng)絡(luò)表文件設(shè)計(jì)相應(yīng)印制電路原理圖。2.打印印制電路原理圖利用激光打印機(jī)將圖像文件或印制電路原理圖打印在熱轉(zhuǎn)印紙光滑的紙面上。3.栽剪電路板先確定印制電路原理圖的大小，再利用裁板機(jī)將一塊完整的覆銅板裁減到與圖紙尺寸相當(dāng)?shù)拇笮。☉?yīng)該比圖紙大1cm

左右，以便圖紙?jiān)诟层~板上固定）。4

.清潔覆銅板表面將覆銅板放入腐蝕液中浸泡2~3s，取出用水沖洗并擦干，以去除覆銅板銅銷表面的油污及氧化層。手工制作印制電路板工藝下面簡(jiǎn)單介紹如何采用熱轉(zhuǎn)印法自制單面印制電路板，此方法簡(jiǎn)單易行、精度較高，制作過(guò)程如下。5.熱轉(zhuǎn)印印制電路原理圖將打印的電路原理圖用膠帶固定在覆銅板上，并放入熱轉(zhuǎn)印機(jī)見圖6.21，加溫、加壓后移出。等覆銅板自然冷卻后，揭去熱轉(zhuǎn)印紙，印制電路板圖形便轉(zhuǎn)印到覆銅板銅銷表面。6.圖形檢查、修復(fù)檢查圖形中有無(wú)砂眼、斷線等情況，并用油性筆進(jìn)行修復(fù)。7.腐蝕電路板將檢查完后的覆銅板完全浸入由三氯化鐵與水混合（比例為I:2)的腐蝕藥液中進(jìn)行腐蝕，為加快腐蝕速度，可使用40~50°C的腐蝕藥液，并用軟毛刷輕刷覆銅