1、第9章 電子產(chǎn)品制作工藝,一臺性能優(yōu)良的電子產(chǎn)品，除選擇高質(zhì)量的元器件和合理的電路外，印制電路板的組件布局和電氣連線方式及正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計，是決定產(chǎn)品能否正常工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 下面三個方面結(jié)合起來考慮： 正確設(shè)計印制電路板 正確布線方向 整體的工藝結(jié)構(gòu),9.1 印制電路板的排版設(shè)計與布線 9.2 印制電路板的制作工藝 9.3 焊接工藝 9.4 表面安裝技術(shù) 9.5 整機(jī)生產(chǎn)工藝介紹,9.1.1 印制電路板設(shè)計的一般原則,1.元器件的布局原則 元器件在印制板上布局時，要根據(jù)元件確定印制板的尺寸。確定PCB后，再確定特殊元器件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的元器件進(jìn)行合理的布局。 確定特殊

2、元器件的位置遵守的5條原則： （1）重量較大的元器件，安裝時應(yīng)留足固定支架的空間，或裝在整機(jī)的機(jī)箱底板上，對一些發(fā)熱元器件應(yīng)考慮散熱的方法，熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。,9.1.1 印制電路板設(shè)計的一般原則,根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進(jìn)行布局時，要符合下面3條原則： （1）在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。 （2）按照電路的信號流程來安排各個功能電路單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持方向一致。 （3）以每個功能電路的核心器件（如集成芯片）為中心，圍繞它來進(jìn)行布局。,9.1.1 印制電路板設(shè)計的一般原則,（2）在印制板上應(yīng)留出定位孔及固定支架所占用的位置。

3、（3）高頻元器件之間的連線應(yīng)盡可能縮短，以減少它們間的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。 （4）對某些電位差較高的元器件或?qū)Ь€，應(yīng)加大它們之間的距離，以避免放電引起意外短路，帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時手不易觸及到的地方。 （5）對可調(diào)元器件的布局應(yīng)考慮到整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求，其位置布局應(yīng)方便調(diào)整操作。,9.1.1 印制電路板設(shè)計的一般原則,2.布線的原則 應(yīng)遵守的6條原則： （1）對于高頻電路應(yīng)采用島型焊盤，并采用大面積接地布線。 （2）印制導(dǎo)線的寬度要滿足電流的要求，且布設(shè)盡可能短，在高頻電路中更應(yīng)如此。 （3）印制導(dǎo)線的拐角應(yīng)彎成圓角，若彎成直線或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會影響電氣性

4、能。,9.1.1 印制電路板設(shè)計的一般原則,（4）電路中的輸入及輸出印制導(dǎo)線應(yīng)盡量避免相鄰平行，以免發(fā)生干擾，在這些導(dǎo)線之間的空間最好安裝一根隔離線接地。 （5）雙面板布線時，兩面的導(dǎo)線宜相互垂直，斜交或彎曲走線，避免相互平行，以減少寄生耦合。 （6）充分考慮可能產(chǎn)生的干擾，并同時采取相應(yīng)的抑制措施，良好的布線方案是電子產(chǎn)品可靠工作的重要保證。,9.1.2 印制電路板干擾的產(chǎn)生及其抑制,干擾現(xiàn)象在電子產(chǎn)品調(diào)試、使用時經(jīng)常出現(xiàn)，其原因涉及許多方面，除外界因素干擾外，印制板布線不合理、元器件安裝位置不當(dāng)?shù)榷伎赡墚a(chǎn)生干擾。,有以下幾個方面： 1.電源干擾及其抑制 電源電路的工藝布線和印制板設(shè)計不合理

5、都會產(chǎn)生干擾，主要包括交流電源的干擾和直流電源電路產(chǎn)生的電場對其他電路的干擾。,9.1.2 印制電路板干擾的產(chǎn)生及其抑制,抑制電源干擾的基本方法： 印制電路板布線時，交、直流回路不能彼此相連； 電源線不要大環(huán)形走線； 電源線與信號線不要靠得太近，并且避免平行； 必要時，要在供電電源的輸出端和用電器之間增加濾波器。,9.1.2 印制電路板干擾的產(chǎn)生及其抑制,2.地線干擾及其抑制 任何電路都存在一個自身的接地點（不一定是真正的大地）。電路中接地點在電位的概念中表示零電位，其他點的電位均以此點電位為參考。但在印制板電路中，即印制板上的地線并不能保證是絕對的零電位，往往存在一定的電位數(shù)值，雖然電位值很

6、小，但是由于電路的放大作用，這個小小的電位值就可能產(chǎn)生嚴(yán)重影響電路性能的干擾。為了克服地線干擾，在設(shè)計中，應(yīng)盡量避免不用回路電流同時流經(jīng)某一段共用地線，同級電路的幾個接地點要盡量集中（即一點接地）。,9.1.2 印制電路板干擾的產(chǎn)生及其抑制,抑制地線干擾的基本方法： 大面積覆蓋接地。這樣可以減小地線中的感抗，屏蔽電場干擾； 盡量加粗接地線。通常使它能通過3倍于電路板允許電流的粗細(xì)； 正確選擇接地方式。在很多高增益、高靈敏度的電路中，通常采用一點接地法，各級電路就近并聯(lián)接地。 將數(shù)字電路地與模擬電路地分開。一塊電路板上，同時有模擬電路和數(shù)字電路，應(yīng)把兩種電路的地線、供電電源都完全分開，抑制它們之

7、間的干擾。,9.1.2 印制電路板干擾的產(chǎn)生及其抑制,3.電磁場干擾及其抑制 印制板的特點是使元器件安裝緊湊，連接密集，但如果設(shè)計不當(dāng)，這一特點也會給整機(jī)帶來麻煩，如分布參數(shù)造成干擾、元器件間的磁場干擾等。 磁性元器件安裝位置不當(dāng)產(chǎn)生相互間的干擾。如揚聲器、電磁鐵、永久性儀表等產(chǎn)生的恒定磁場；高頻變壓器、繼電器等產(chǎn)生的交變磁場。 抑制對策： 減小磁力線對印制導(dǎo)線的切割。,9.1.2 印制電路板干擾的產(chǎn)生及其抑制,兩個磁元件的相互位置應(yīng)使兩個元件磁場方向相互垂直，以減少彼此間的耦合。 對干擾源進(jìn)行磁屏蔽，磁屏蔽罩應(yīng)良好接地。 印制導(dǎo)線間的寄生耦合干擾。 兩條相距很近的平行導(dǎo)線，它們之間的分布參數(shù)

8、可以等效為相互耦合的電感和電容，當(dāng)其中一條導(dǎo)線中流過信號時，另一條導(dǎo)線內(nèi)也會產(chǎn)生感應(yīng)信號，這就是干擾源。,9.1.2 印制電路板干擾的產(chǎn)生及其抑制,抑制對策： 排版時要分析原理圖，區(qū)別強(qiáng)弱信號線，使弱信號線盡量短，并避免與其他信號線平行靠近； 不同回路的信號線盡量避免相互平行，布設(shè)雙面板上的兩面印制線要相互垂直，盡量做到不平行布設(shè)； 對某些信號線密集平行，無法擺脫強(qiáng)信號干擾的情況下，可采用屏蔽線將弱信號屏蔽以抑制干擾。 使用高頻電纜直接傳送信號時，電纜的屏蔽層應(yīng)一端接地。,9.1.2 印制電路板干擾的產(chǎn)生及其抑制,4.熱干擾及其抑制 電子產(chǎn)品中因為有大功率器件的存在，在工作時表面溫度較高，另外

9、電路中還有其他發(fā)熱器件，這些都是熱源，因而不可避免地存在熱干擾。 抑制對策： 使溫度敏感器件在PCB板上遠(yuǎn)離發(fā)熱器件。 將熱源器件安裝在板邊緣的通風(fēng)處，必要時，配備足夠大的散熱片或者降溫風(fēng)扇。,9.1.3 印制電路板上元器件的安裝,1.隨機(jī)排列 元器件的隨機(jī)排列也稱不規(guī)則排列，即元器件的軸線方向彼此不一致，排列順序無一定規(guī)則。 這種排列方式對抑制高頻干擾非常有利，常在安裝立式元器件時采用。,2.規(guī)則排列 元器件軸線的排列方向一致，并與板的四邊平行或垂直。這種排列方式可使印制板元器件排列規(guī)范、整齊、美觀、方便安裝、焊接與調(diào)試，易于生產(chǎn)和維修。,9.1.3 印制電路板上元器件的安裝,由于元器件的排

10、列要受一定位置和方向的限制，因而印制板上導(dǎo)線的布設(shè)要復(fù)雜一些，印制導(dǎo)線也會相應(yīng)增加。 這種排列方式常用于版面較大，元器件種類相對較少而同類型元器件數(shù)量較多的低頻電路中。 元器件的臥式安裝方式一般均以規(guī)則排列為主。,9.1.3 印制電路板上元器件的安裝,3.元器件的安裝方式 元器件在印制板上的安裝方式有：臥式安裝，懸空安裝，立式安裝，支架固定安裝和有高度限制安裝。 元器件的安裝原則： 元器件應(yīng)布設(shè)在印制板的一面，且每個元器件的引出腳應(yīng)單獨占用一個焊盤。 元器件不要布滿整個版面，板的四周要留有5-10mm的裕量，裕量的大小應(yīng)根據(jù)印制板面積的大小及固定的方式來決定。 元器件在整個版面上應(yīng)布設(shè)均勻、疏

11、密一致。,9.1.3 印制電路板上元器件的安裝,元器件的安裝高度應(yīng)盡量低，過高則易倒伏或與相鄰元器件碰接，系統(tǒng)的安全可靠性差。 根據(jù)印制電路板在系統(tǒng)中的安裝狀態(tài)確定較大元器件的軸向位置，規(guī)則排列的元器件的軸線方向應(yīng)在系統(tǒng)內(nèi)的垂直方向，從而提高元器件在印制板上的穩(wěn)定性。 元器件的兩端的跨距應(yīng)稍大于元器件的軸向長度，折彎引腳時，不要齊根彎折，以免損壞元器件。 元器件的布設(shè)不能上下交叉，相鄰元器件間要保持一定的距離，間距不得過小。,插接元器件工藝規(guī)范介紹 (1)插件前準(zhǔn)備 核對元器件型號、規(guī)格 核對元器件預(yù)成型 (2)裝插要求 臥式安裝元器件 圖a：貼緊板面 圖b：插到臺階處,立式安裝元器件 要求插

12、正，不允許明顯歪斜 圖a: m=5-7mm 圖c: m=2-5mm 圖b：插到臺階處 圖d：直徑10mm 貼緊板面 中周、線圈、集成電路、各種插座緊貼板面。 塑料導(dǎo)線 ：外塑料層緊貼板面。 有極性元器件(晶體管、電解、集成電路)極性方向不能插反。,不良插件及其糾正 插錯和漏插 這是指插入印制板的元器件規(guī)格、型號、標(biāo)稱值、極性等與工藝文件不符， 產(chǎn)生原因：它是由人為的誤插及來料中有混料造成的。 糾正方法：加強(qiáng)上崗前的培訓(xùn)，加強(qiáng)材料發(fā)放前的核對工作，并建立嚴(yán)格的質(zhì)量責(zé)任制。, 歪斜不正 歪斜不正一般是指元器件歪斜度超過了規(guī)定值。 危害性：歪斜不正的元器件會造成引線互碰而短路，還會因兩腳受力不均，在

13、震動后產(chǎn)生焊點脫落、銅箔斷裂的現(xiàn)象。, 過深或浮起 插入過深，使元器件根部漆膜穿過印制板，造成虛焊； 插入過淺，使引線未穿過安裝孔，而造成元器件脫落。,手工插件,元器件的通孔插入方法有手工插件和機(jī)械自動插件兩種，隨著，裝聯(lián)水平的提高，在大批量穩(wěn)定生產(chǎn)的企業(yè)，普遍采用了機(jī)械自動插件的方式，但即使采用機(jī)械自動插件后，仍有一部份異形元器件（如集成電路、電位器、插座等）需要手工插件，尤其在小批量多品種的產(chǎn)品裝聯(lián)中，采用機(jī)械自動插件會占用大量的轉(zhuǎn)換和調(diào)機(jī)時間，因此，手工插件還是一種很主要的元器件插裝方法。,機(jī)械自動插件,機(jī)械自動插件（簡稱：AI）是當(dāng)代電子產(chǎn)品裝聯(lián) 中較先進(jìn)的自動化生產(chǎn)技術(shù)， 優(yōu)越性：

14、提高了生產(chǎn)效率； 提高插件正確性； 提高可靠性，機(jī)械自動插件設(shè)備具有將元器件引線剪斷和彎曲固定的機(jī)構(gòu)，這樣使引線焊接后與焊點的接觸面積明顯增大（是直腳焊3倍）。,9.1.4 焊盤及焊孔的設(shè)計,1.焊盤的形狀 圓形：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，焊盤可大些，時不至于脫落。 方形：印制板上元器件大而少、且印制導(dǎo)線簡單時多采用。在手工自制PCB時，采用這種焊盤易于實現(xiàn)。 橢圓形：這種焊盤有足夠的面積增強(qiáng)抗剝能力，常用于雙列直插式器件。 島形：焊盤與焊盤間的連線合為一體。常用于立式不規(guī)則排列安裝中。比如收錄機(jī)中常采用這種焊盤。,9.1.4 焊盤及焊孔的設(shè)計,1.焊盤的形狀 淚

15、滴式焊盤：當(dāng)焊盤連接的走線較細(xì)時常采用，以防焊盤起皮、走線與焊盤斷開。這種焊盤常用在高頻電路中。 多邊形焊盤：用于區(qū)別外徑接近而孔徑不同的焊盤，便于加工和裝配。 開口形焊盤：為了保證在波峰焊后，使手工補(bǔ)焊的焊盤孔不被焊錫封死時常用。,9.1.4 焊盤及焊孔的設(shè)計,2.焊盤的尺寸 焊盤的尺寸與孔徑尺寸，最小孔環(huán)寬度和鉆孔設(shè)備等有關(guān)。為了保持焊盤與基板之間有一定的黏附強(qiáng)度并方便加工，盡可能增大焊盤的尺寸。但是對于布線密度高的印制電路板，若其焊盤的尺寸過大，就得減少導(dǎo)線寬度與間距。,3.鉆孔的設(shè)計 引線孔（即焊盤孔），過孔（連接孔），安裝孔，定位孔。,9.1.5 印制導(dǎo)線的設(shè)計,1.印制導(dǎo)線的寬度

16、在印制電路板中，印制導(dǎo)線的主要作用是連接焊盤和承載電流，它的寬度主要由銅箔與絕緣基板之間的黏附強(qiáng)度和流過導(dǎo)線的電流來決定。 導(dǎo)線的寬度應(yīng)以滿足電氣性能要求而又便于制版為宜，它的最小寬度以承受電流的大小而定，但最小不宜小于0.2mm。 為了保證導(dǎo)線在印制板上的抗剝削強(qiáng)度和工作可靠性，印制線不宜太細(xì)，只要條件允許，應(yīng)盡可能采取較寬的導(dǎo)線，特別是電源線、地線及大電流信號線。,9.1.5 印制導(dǎo)線的設(shè)計,2.印制導(dǎo)線的走向與形狀 走通：是起碼的要求。 走好：是經(jīng)驗和技巧的表現(xiàn)。,9.1.5 印制導(dǎo)線的設(shè)計,3.印制導(dǎo)線的間距 印制導(dǎo)線之間的距離將直接影響電路的電氣性能，導(dǎo)線之間間距的確定必須滿足電氣安全要求，考慮導(dǎo)線之間的絕緣強(qiáng)度、相鄰導(dǎo)線之間的峰值電壓、電容耦合參數(shù)等。從便于安裝元器件的角度考慮，導(dǎo)線之間的距離應(yīng)盡可能寬些。,4.跨接線的使用 在單面的印制板電路設(shè)計中，有些線路無法連接時，會用到跨接。,9.1.6 制版工藝圖的繪制,1.機(jī)械加工圖樣：是提供制造工具、模具及加工孔及外形（包括鉗工裝配）用的圖紙。圖上應(yīng)注明印制板的尺寸、孔位和孔徑及形位公差、使用材料、工藝要求等。打印時選擇機(jī)械層（Mec