1、,任務(wù)1-2：規(guī)范化設(shè)計電子線路板,印制電路板(PCB,Printed Circuit Board )也叫做印刷電路板，簡稱印制板。它由絕緣底板連接導(dǎo)線和裝配焊接電子元器件的焊盤組成，具有導(dǎo)線和絕緣底板的雙重作用。,了解有關(guān)電子CAD的國家標(biāo)準、行業(yè)標(biāo)準、企業(yè)標(biāo)準；利用PROTEL99SE軟件，規(guī)范化繪制電子線路板 ，使之滿足可生產(chǎn)性、可測試性以及安規(guī)、EMC、EMI 等技術(shù)規(guī)范要求，在產(chǎn)品設(shè)計過程中構(gòu)建產(chǎn)品的工藝、技術(shù)、質(zhì)量、成本優(yōu)勢 。,一、任務(wù)描述：,1.了解印制電路板設(shè)計的工作流程； 2.掌握印制電路板排版設(shè)計的基本原則； 3.掌握印制電路板的工藝設(shè)計規(guī)范; 4.能夠熟練使用電子CAD

2、軟件; 5.能夠創(chuàng)建標(biāo)準的元件庫、封裝庫； 6.能夠規(guī)范化設(shè)計電子線路板。,二、學(xué)習(xí)目標(biāo)：,首先進行電路方案試驗 慎重選用電子元器件 對電路試驗的結(jié)果進行分析 整機的機械結(jié)構(gòu)和使用性能必須確定,（1）印制電路板的設(shè)計前提,三、資訊1、設(shè)計印制電路板的準備工作,（2）印制電路板的設(shè)計目標(biāo),準確性 可靠性 工藝性 經(jīng)濟性,（3）板材、形狀、尺寸和厚度的確定,確定板材 印制電路板的形狀 印制板尺寸 印制板的厚度,（4）印制板對外連接方式的選擇,導(dǎo)線焊接方式 線路板對外的焊點盡可能引到 整板的邊緣 穿孔焊接 通過線卡或其他緊固件將線與 板固定,接插件連接 印制板插座 其他接插件,插針式接插件與印制電路

3、板的連接,（1）按照信號流向的布局原則 （2）優(yōu)先確定特殊元器件的位置 （3）防止電磁干擾的考慮 （4）抑制熱干擾的考慮 （5）增加機械強度的考慮 （6）操作性能對元器件的考慮,2、印制電路板的排版布局,（7）一般元器件的安裝與排列,元器件的安裝與布局 元器件在整個版面上分布均勻、疏密一致 四周留有一定的空間（5mm） 元器件引腳要單獨占用一個焊盤 元器件的布設(shè)不能上下交叉，避免相互碰接 元器件的安裝高度要盡量降低（不超過5mm） 確定元器件的軸向方向 跨距應(yīng)稍大于元器件體的軸向尺寸,元器件的安裝固定方式 立式安裝 臥式安裝,元器件的排列方式 不規(guī)則排列 規(guī)則排列,元器件不規(guī)則排列,元器件規(guī)則

4、排列,元器件的的焊盤定位,采用標(biāo)準格距 國際IEC標(biāo)準中正交網(wǎng)格標(biāo)準格距為2.54mm 我國標(biāo)準中正交網(wǎng)格標(biāo)準格距為2.5mm,引線跨距 2.5的整數(shù)倍,焊盤間距應(yīng)力求統(tǒng)一（特殊情況要應(yīng)地制宜）,規(guī)則排列中的靈活性,3.印制電路板上的焊盤,引線孔及其周圍的銅箔稱為焊盤，用來固定元器件，實現(xiàn)元器件在電路中的電氣連接。,（1）引線孔的直徑（d） （2）焊盤的外徑 （D） Dd+1.3mm,島型焊盤 圓型焊盤 方型焊盤 靈活設(shè)計的焊盤,（3）焊盤的形狀,4.印制導(dǎo)線,（1）印制導(dǎo)線的寬度 （2）印制導(dǎo)線的間距 （3）避免導(dǎo)線交叉 （4）印制導(dǎo)線的走向與形狀 （5）導(dǎo)線的布局順序,盡量做到“短、少、疏

5、”,5. PCB的工藝設(shè)計規(guī)范,案例：某企業(yè)的PCB工藝設(shè)計規(guī)范,四、訓(xùn)練內(nèi)容與要求,1、在F盤根目錄下新建含有名為“班級-姓名-學(xué)號”文件夾，將名為“班級-姓名-學(xué)號”數(shù)據(jù)庫保存在該文件夾中。再遞交作業(yè)。,2. 畫原理圖,串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源,元器件清單,（1）建立以“班級-學(xué)號-姓名”命名的工程數(shù)據(jù)庫文件； （2）圖紙幅面為A4 ，要求使用國標(biāo)符號，布圖均勻美觀。 （3）圖紙標(biāo)題欄要求用“特殊字符串”設(shè)置制圖者為“學(xué)生姓名”、標(biāo)題為“串聯(lián)型直流穩(wěn)壓電源”，字體為華文彩云，顏色為221號色。,具體要求：,2. 畫PCB板,特殊元器件外形結(jié)構(gòu)尺寸或封裝圖，可查閱有關(guān)手冊、廠商產(chǎn)品說明書和實物測量

6、 考慮器件的散熱要求,要求印制板圖板面尺寸大小合適，布局合理，連線無誤，疏密一致，標(biāo)注清晰，設(shè)計規(guī)范。,提示：,采用單面板，四安裝孔：3mm 距板邊4mm ； 所有元器件均在Top Overtly層畫； 電源、地線寬為3mm，導(dǎo)線線寬為1mm； 焊盤形狀：插座采用方形，三極管采用橢圓形，其余一律為圓形焊盤; 普通阻容元件的焊盤用2mm；孔徑為0.8mm； 采用 2.5mm正交網(wǎng)格格距，即阻容元件焊盤之間的跨距為2.5mm的倍數(shù)，通常電阻用7.5mm、1.0mm、12.5mm等； 字符高度用2mm，線寬用0.15-0.2mm； 交流輸入信號采用導(dǎo)線焊接式，輸出采用接插式（TJC3-2插座）,設(shè)計

7、要求,板面外型尺寸及固定孔,L,H,4mm,3mm,常用電阻器的額定功率及其外形尺寸,通常TO-3是三個引出端：兩根引線和管殼。管殼常用螺栓固定在散熱器上，不能直接把圓孔焊在線路板上的。如果需要散熱板不帶電，一般用絕緣材料隔在管座與散熱器之間,散熱器,案例：,1、數(shù)據(jù)整理 2、訓(xùn)練體會,四、項目訓(xùn)練總結(jié),1.提交項目實訓(xùn)報告 2.思考題： 在印制電路板的設(shè)計中，如何選用工作層？在進行單面板和雙面板設(shè)計時，應(yīng)選擇哪些層？ 利用PROTEL進行印制板圖設(shè)計的步驟是什么？ 設(shè)計印制電路板時，布局的原則是什么？ 設(shè)計印制電路板時，布線的原則是什么？ 設(shè)計PCB時，正交網(wǎng)格什么情況下采用英制？什么情況下

8、采用公制？,作業(yè),二、制造印制電路板的材料覆銅板,1、覆銅板的材料與制造 2、覆銅板的指標(biāo)與特點,印制電路板(PCB,Printed Circuit Board )也叫做印刷電路板，簡稱印制板。它由絕緣底板連接導(dǎo)線和裝配焊接電子元器件的焊盤組成，具有導(dǎo)電線路和絕緣底板的雙重作用。,PCB是采用敷銅箔絕緣層壓板作為基材，用化學(xué)蝕刻方法制成符合電路要求的圖案，經(jīng)機械加工達到安裝所需要的形狀，用以裝聯(lián)各種元器件。,印制電路板種類 層數(shù):單面、雙面、多層 機械強度: 剛性、 撓性,1.實現(xiàn)電路中各個元器件的電氣連接，簡化電子產(chǎn)品的裝配、焊接、調(diào)試工作； 2.縮小了整機體積，降低產(chǎn)品成本， 提高電子設(shè)備

9、的質(zhì)量和可靠性； 3.具有良好的產(chǎn)品一致性，它可以采用標(biāo)準化設(shè)計，有利于在生產(chǎn)過程中實現(xiàn)機械化和自動化。 4.便于整機產(chǎn)品的互換與維修。,1、印制電路板的優(yōu)點,缺點： 制造工藝較復(fù)雜，單件或小批量生產(chǎn)不經(jīng)濟,1、覆銅板的材料與制造,（1）覆銅板的組成,基板+銅箔+粘合劑,單面覆銅板,基板,銅箔,（1） 覆銅板的組成,基板,銅箔,雙面覆銅板,準備制作電路板的敷銅板,人工切割敷銅板,人工切割敷銅板,機器切割敷銅板, 覆銅板的基板,酚醛樹脂 合成樹脂 環(huán)氧樹脂 基板 三氯氫胺樹脂 紙質(zhì) 增強材料 布質(zhì),基板決定PCB板的機械性能（耐浸焊性、抗彎強度）, 聚四氟乙烯基板和聚四氟乙烯玻璃布覆銅板,用無堿

10、玻璃布浸漬聚四氟乙烯分散乳液后熱壓制成的層壓基板，是一種高度絕緣、耐高溫的新型材料。,環(huán)氧樹脂基板和環(huán)氧玻璃布覆銅板,纖維紙或無堿玻璃布用環(huán)氧樹脂浸漬后熱壓而成的環(huán)氧樹脂層壓基板，電氣性能和機械性能良好。,酚醛樹脂基板和酚醛紙基覆銅板,用酚醛樹脂浸漬絕緣紙或棉纖維板，兩面加無堿玻璃布，就能制成酚醛樹脂層壓基板。,2） 銅箔,銅箔是制造覆銅板的關(guān)鍵材料，必須有較高的導(dǎo)電率及良好的焊接性。 銅箔表面不得有劃痕、砂眼和皺折，金屬純度不低于99.8%，厚度誤差不大于5m。,原電子工業(yè)部的部頒標(biāo)準規(guī)定：銅箔厚度的標(biāo)稱系列為18m、25m、35m、50m、70m和105m。 目前普遍使用的是35m厚度的銅

11、箔。,3） 粘合劑,銅箔能否牢固地附著在基板上，粘合劑是重要因素。覆銅板的抗剝強度主要取決于粘合劑的性能。 常用的覆銅板粘合劑有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯和聚酰亞胺等。, 覆銅板的生產(chǎn)工藝流程,抗剝強度 單位寬度的銅箔剝離基板所需的最小力，主要取決于粘合劑的性能和銅箔表面處理的質(zhì)量。 翹曲度 單位長度的翹曲值 抗彎強度 覆銅板單位面積所能承受彎曲的能力，取決于基板材料 耐浸焊性 覆銅板置入一定溫度的熔融焊錫中停留一段時間所能承受的抗剝能力,（1）覆銅板的非電技術(shù)指標(biāo),2、覆銅板的指標(biāo)與特點,（2）幾種常用覆銅板的性能特點,（3） SMT技術(shù)的新型基板材料 金屬芯印制板,優(yōu)點：具有更好的機械

12、性能、電性能、熱性能和電磁屏蔽作用，尺寸穩(wěn)定。,金屬芯印制電路板的制造工藝,印制電路板的制造工藝簡介,一、印制電路板制造過程的基本環(huán)節(jié) 二、印制板的生產(chǎn)工藝 三、印制板的檢驗 四、手工自制印制電路板,一、印制電路板制造過程的基本環(huán)節(jié) 1、底圖膠片制版,（1）CAD光繪法 使用計算機和光學(xué)繪圖儀，直接繪制出原版底片。底圖膠片精度高、質(zhì)量好但成本較高,（2）照相制版法 用激光打印機輸出（或手工繪制）的黑白底圖照相制版，相版要求反差大、無砂眼,把相版上的印制電路圖形轉(zhuǎn)移到覆銅箔上，稱為圖形轉(zhuǎn)移。具體方法有絲網(wǎng)漏印法、光化學(xué)法（直接感光法和光敏干膜法）等,2、圖形轉(zhuǎn)移,（1）絲網(wǎng)漏印法,優(yōu)點：設(shè)備簡單

13、、價格低廉 缺點：精度不高 一般用于絲網(wǎng)漏印PCB電路圖形,漆膜絲網(wǎng)制法： 貼膜曝光顯影去膜,絲網(wǎng)材料：真絲絹、合成纖維絹、金屬絲 漏印材料：助焊劑（焊盤）、阻焊劑（印制導(dǎo)線）,漏印工藝流程： （1）將覆銅箔板固定的底座上 （2）將漏印材料倒入絲印的框內(nèi)，用橡皮刮 板刮壓印料（注意手勢），即可印制圖形 （3）烘干、修版 （4）進行腐蝕,（2）直接感光法,適用于品種多、批量小的PCB生產(chǎn)，特點是尺寸精度高、工藝簡單,（3）光敏干膜法（光化學(xué)法）,材料：聚脂薄膜、感光膠膜 和聚乙烯薄膜三層材料組成 的薄膜類的光敏干膜,工藝流程：,覆銅板表面處理,曝光,顯影,貼膜,3、化學(xué)蝕刻,俗稱爛板，它是利用化

14、學(xué)方法去除板上不需要的銅箔，留下組成焊盤、印制導(dǎo)線及符號的圖形。,（1）蝕刻溶液 三氯化鐵（FeCl3） 2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2,特點：蝕刻速度快、質(zhì)量好、溶銅量大、溶液穩(wěn)定、價格低廉；但污染嚴重、廢水處理麻煩；只適用于實驗室少量加工,. 酸性氯化銅（ CuCl2-NaCl -HCl） 特點：溶液呈酸性，回收再生方法簡單、污染小、操作方便,. 堿性氯化銅（ CuCl2-NH4Cl NH3H2O） 特點：蝕刻速度快也容易控制，維護方便、成本低廉,. 過氧化氫-硫酸（ H2O2 - H2SO4) 特點：蝕刻速度快、溶銅量大、銅的回收方便、無需廢水處理,浸入式 泡沫式 潑濺式

15、噴淋式,（2）蝕刻方式,（3）腐蝕后的清洗,.流水沖洗法： 流水中清洗30分鐘，采用冷水-熱水-冷水-熱水循環(huán)過程沖洗 .中和清洗法： 流水沖洗一下，放入82、10%的草酸溶液中處理，再用熱水-冷水沖洗,4、孔金屬化與金屬涂覆,（1）孔金屬化 利用化學(xué)鍍技術(shù)，即用氧化-還原反應(yīng)產(chǎn) 生金屬鍍層。用于雙層板、多層印制板的生產(chǎn) 基本步驟： 鉆孔 孔壁處理化學(xué)沉銅電鍍銅加厚,檢驗內(nèi)容： 外 觀： 孔壁金屬層應(yīng)該完整、光滑、無空穴、 無堵塞 電性能：金屬化孔鍍層與焊盤的短路與斷路；孔 與導(dǎo)線間的孔線電阻值 機械強度：孔壁與焊盤的結(jié)合力應(yīng)超過一定的值,（2）金屬涂覆 在印制板圖形銅箔上涂覆一層金屬，如：金

16、、銀、錫、鉛錫合金等。目的是提高印制板的導(dǎo)電、可焊性、耐磨、壽命等性能,涂覆方法：電鍍或化學(xué)鍍,5、助焊劑與阻焊劑的使用,（1）助焊劑 保護鍍層不氧化，又可提高可焊性 基本要求： 在常溫下穩(wěn)定，表面張力小 腐蝕性小，絕緣性能好 容易清除焊接后的殘留物 不產(chǎn)生刺激性氣味和有害氣體 材料來源豐富，成本低，配制簡便,（2）阻焊劑 作用：限定焊接區(qū)域，防止焊接時搭焊、橋連造成的短路；改善焊接的準確性，減少虛焊；防止潮濕的氣體和有害氣體對印制板的侵蝕,二、印制電路板的生產(chǎn)工藝,1、單面板的生產(chǎn)流程,2、雙面板的生產(chǎn)流程,堵孔法的工藝流程,三、印制電路板的檢驗,1、目視檢驗,外形尺寸與厚度是否在要求的范圍

17、內(nèi) 導(dǎo)電圖形是否完整、清晰，有無短路和斷路、毛刺 表面質(zhì)量有無凹痕、劃傷、針孔及表面粗糙 焊盤孔及其他孔的位置及孔徑有無漏打或打偏 鍍層質(zhì)量：鍍層平整光亮，無凸起缺損 涂層質(zhì)量：阻焊劑均勻牢固，位置準確，助焊劑均勻 板面平整無明顯翹曲 字符標(biāo)記清晰、干凈、無滲透、劃傷、斷線,2、電氣性能檢驗 （1） 連通性能 （測試針床） （2） 絕緣性能 （按印制板的標(biāo)準進行）,3、工藝性能檢驗 （1） 可焊性 （2） 鍍層附著力,四、手工自制印制電路板,1、漆圖法,下料,描漆圖,腐蝕,打孔,去漆膜,清洗,漆圖法的自制印制電路板的主要步驟,拓圖,涂助焊劑,FeCl3腐蝕工藝過程和要求,將FeCl3溶液放入搪瓷盤內(nèi)，然后放入需求腐蝕的印制板， FeCl3溶液應(yīng)浸過印制板的板面。這時FeCl3溶液與未保護部分的銅箔表面接觸，產(chǎn)生銅離子溶于溶液中，逐漸去除銅箔，最終留下精確線路、圖形。 FeCl3溶液濃度在28%42%，而溫度在3854 時，腐蝕效果最佳。 在腐蝕過程中，腐蝕劑要不停攪動，可加快腐蝕。 當(dāng)腐蝕成型后，必須將印制板進行水洗和清潔處理。,2、貼圖法,貼圖法與描圖法的工藝流程基本相同，不同之處在于：描圖法自制電路板的