第六章 印制电路板

1、第六章印制电路板工艺第六章印制电路板工艺 目录 印制电路板概述印制电路板概述 印制电路板的设计目标印制电路板的设计目标 印制电路板的基本选择印制电路板的基本选择 印制电路板的排版布局印制电路板的排版布局 印制电路板上的焊盘及导线印制电路板上的焊盘及导线 印制电路板的手工设计图印制电路板的手工设计图 印制电路板制作工艺印制电路板制作工艺 多层印制电路板和挠性印制电路板多层印制电路板和挠性印制电路板 6.1 6.1 印制电路板概述印制电路板概述 在绝缘基材上，按预定设计形成的印 刷元件或印刷电路以及两者结合的导电图 形称为印制电路（Printed Circuit）。印 制电路或印刷电路的产品板通称

2、为印制电 路板（Printed Circuit Board）。图6.1是 几块常见的双面印制电路板。 1 1印制电路板的构成印制电路板的构成 一块完整的印制电路板主要由以下几部分组成： （1）绝缘基材 （2）铜箔面 （3）阻焊层（绿油面） （4）字符层（白油面） （5）孔 图6.1 印制电路板 2 2印制电路板的功能印制电路板的功能 （1）提供集成电路等各种电子元器件固定、组装的机械支撑，可实 现元器件的自动化安装。 （2）实现集成电路等各种电子元器件之间的电气连接或电绝缘。提 供所要求的电气特性，如特性阻抗等。与手工焊等线连接相比，印制电 路板连接具有一致性、重复生产性、高可靠性的特点，避免

3、了人为的连 接错误。 （3）为自动锡焊工艺提供非焊接地区的阻焊图形。为元器件插装、 检查、维修提供识别字符和图形。 6.1.2 6.1.2 覆铜板的类别和指标覆铜板的类别和指标 1 1覆铜板的构成和类别覆铜板的构成和类别 覆铜板主要由铜箔、增强材料和粘合剂三种主要原料组成。 通常我们按印制电路板铜箔面层数的多少，将印制电路板分成单面 板、双面板和多层板等各类。 根据印制电路板所用的不同增强材料划分，可将印制电路板分为 纸基、玻璃布基和复合材料基三大类。 按粘合剂分，则印制电路板又可分为：酚醛树脂型、环氧树脂型、 三氯氰胺树脂型、聚酯型、聚酰亚胺型、聚四氟乙烯型、聚苯醚型等。 表6.1列出了常用

4、覆铜板的特性和主要用途 名称标准厚度（mm）铜箔厚度（m）特点应用 酚醛纸敷铜板 1.0，1.5，2.0， 2.5，3.0，3.2， 6.4 5070 价格低、机械强度 低、阻燃性能差、 易吸水、不耐高温 中、低档民用品 环氧纸质敷铜板 1.0，1.5，2.0， 2.5，3.0，3.2， 6.4 3570 价格略高、机械强 度、防潮性 能、耐高温性能较 好 仪器、仪表及中档以 上民用品 环氧玻璃布敷铜 板 0.2，0.3，0.5， 1.0，1.5，2.0， 3.0，5.0，6.4 3550 价格较高、性能优 于环氧及酚醛纸 板、基板透明 工业、军用及计算机 等高档电器 聚四氟乙烯敷铜 板 0.

5、25，0.3，0.5， 08，1.0，1.5， 2.0 3550 价格高、介电常数 低、介质损耗低、 耐高温、耐腐蚀 微波、高频电器、航 天航空、导弹、雷达 等 聚烯亚氨柔性敷 铜板 0.2，0.5，0.8， 12，1.6，2.0 35可挠性、质量低仪器、仪表柔性连接 6.2 6.2 印制电路板的设计目标印制电路板的设计目标 对于印制电路板的设计目标，通常要考虑准确性、可靠性、工艺性 和经济性四个因素。 6.2.1 6.2.1 印制电路板的准确性印制电路板的准确性 元器件和印制导线的连接关系必须符合电气原理图。 6.2.2 6.2.2 印制电路板的可靠性印制电路板的可靠性 影响印制板可靠性的因

6、素很多，其中有基板材料方面的、制板加工 方面的和装配连接工艺方面的。 6.2.3 6.2.3 印制电路板的工艺性印制电路板的工艺性 从工艺性考虑，应该分析整机结构及机内的体积空间，从而确定印 制电路板的面积、形状和尺寸。 6.2.4 6.2.4 印制电路板的经济性印制电路板的经济性 印制板的经济性与前几方面的内容密切相关。根据成本分析，从生 产制造的角度，选择覆铜板的板材、质量、规格和印制电路板的工艺技 术要求。 6.3 6.3 印制电路板的基本选择印制电路板的基本选择 6.3.1 6.3.1 印制电路板的材质、形状、尺寸和厚度的选择印制电路板的材质、形状、尺寸和厚度的选择 1 1确定板材材质

7、确定板材材质 板材材质主要是指印制电路板的基板材料，不同材质的印制电路板 的机械性能与电气性能有很大差别。 目前，国内常见覆铜板的种类有： 覆铜酚醛纸质层压板， 覆铜环氧纸质层压板， 覆铜环氧玻璃布层压板等。 对于设计者来说，选用板材时必须考虑性能价格比，确定板材要依 据整机的性能要求、使用条件以及销售价格进行综合考虑。 对于印制板的种类，一般应该选用单面板或双面板。分立元器件的 电路常用单面板，双面板多用于集成电路较多的电路，特别是双列直插 式封装的元器件。 2 2印制板的形状印制板的形状 印制电路板的形状由整机结构和内部空间位置的大小决定。外形应 该尽量简单。 3 3印制板尺寸印制板尺寸

8、印制板的尺寸应该接近标准系列值，要从整机的内部结构和印制板 上元器件的数量、尺寸及安装、排列方式来决定。 4 4印制板的厚度印制板的厚度 在确定板的厚度时，主要考虑对元器件的承重和振动冲击等因素： 如果板的尺寸过大或板上的元器件过重（如大容量的电解电容器或大功 率器件等），都应该适当增加板的厚度或对电路板采取加固措施，否则 电路板容易产生翘曲。 6.3.2 6.3.2 印制板对外连接方式的选择印制板对外连接方式的选择 1 1导线焊接方式导线焊接方式 这是一种最简单、廉价而可靠的连接方式，不需要任何接插件，只 要用导线将印制板上的对外连接点与板外的元器件或其他部件直接焊牢 即可。 采用导线焊接方

9、式应该注意如下几点： （1）电路板的对外焊点尽可能引到整板的边缘，并按照统一尺寸排 列，以利于焊接与维修。 （2）为提高导线连接的机械强度，避免因导线受到拉扯将焊盘或印 制线条拽掉，应该在印制板上焊点的附近钻孔，让导线从电路板的焊接 面穿绕过通孔，再从元件面插入焊盘孔进行焊接，如图6.2所示。 （3）将导线排列或捆扎整齐，遍过线卡或其他紧固件将线与板固 定，避免导线因移动而折断，见图6.3。 2 2插接件连接插接件连接 在比较复杂的仪器设备中，经常采用接插件连接方式 。接插件的品 种繁多，下面介绍几种，供设计时选择参考。 图6.2 电路板对外引线焊接方式 错误 基板 导线 铜箔 焊锡 基板 正

10、确 铜箔 图6.3 用紧固件将引线固定在板上 （1）印制板插座：如图6.4所示 。 （2）其他插接件：如图6.5印制板左上角的三个接插件 。 如果印制板上有大电流信号对外连接，可以采用矩形接插件。这种 插座的体积较大，不宜直接焊接在电路板上。为了保证足够的机械强度 和可靠的对外连接，需要另做支架，将电路板和插座同时固定。 图6.4 同一引出线用多个接点并联引出图 6.5 印制板上的插针式接插件 6.4 6.4 印制电路板的排版布局印制电路板的排版布局 印制电路板设计的主要内容是排版设计。把电子元器件在一定的制 板面积上合理地布局排版，是设计印制板的第一步。排版设计，不单纯 是按照电路原理把元器

11、件通过印制线条简单地连接起来 。 这里将介绍排版与布局的一般原则，力求使设计者掌握普通印制板 的设计知识，使排版设计趋于合理。 6.4.1 6.4.1 按照信号流走向布局按照信号流走向布局 对整机电路的布局原则是：把整个电路按照功能划分成若干个电路 单元，按照电信号的流向，逐个依次安排各个功能电路单元在板上的位 置，使布局便于信号流通，并使信号流尽可能保持一致的方向。在多数 情况下，信号流向安排成从左到右（左输入、右输出）或从上到下（上 输入、下输出）。与输入、输出端直接相连的元器件应当放在靠近输 入、输出接插件或连接器的地方。以每个功能电路的核心元件为中心， 围绕它来进行布局。 6.4.2

12、6.4.2 优先确定特殊元器件的位置优先确定特殊元器件的位置 电子整机产品的干扰问题比较复杂，它可能由电、磁、热、机械等 多种因素引起。所以在着手设计印制板的版面、决定整机电路布局的时 候，应该分析电路原理，首先确定特殊元器件的位置，然后再安排其他 元器件，尽量避免可能产生干扰的因素，并采取措施，使印制板上可能 产生的干扰得到最大限度的抑制。 所谓特殊元器件，是指那些从电、磁、热、机械强度等几方面对整 机性能产生影响或根据操作要求而固定位置的元器件。 6.4.3 6.4.3 防止电磁干扰的考虑防止电磁干扰的考虑 印制板设计方案可能造成的几种电磁干扰及其抑制方法 ： 1相互可能产生影响或干扰的元

13、器件，应当尽量分开或采取屏蔽措 施。 2由于某些元器件或导线之间可能有较高电位差，应该加大它们的 距离，以免因放电、击穿引起意外短路。金属壳的元器件要避免相互触 碰。 6.4.4 6.4.4 抑制热干扰的设计抑制热干扰的设计 温度升高造成的干扰，在印制板设计中也应该引起注意。在排版设 计印制板的时候，应该首先分析、区别哪些是发热元件，哪些是温度敏 感元件。 1装在板上的发热元器件（如功耗大的电阻）应当布置在靠近外壳 或通风较好的地方，以便利用机壳上开凿的通风孔散热。尽量不要把几 个发热元器件放在一起，并且要考虑使用散热器或小风扇等装置，使元 器件的温升不超过允许值。大功率器件可以直接固定在机壳

14、上，利用金 属外壳传导散热；如果必须安装在印制电路板上，则要特别注意不能将 它们紧贴在板上安装，而要配置足够大的散热片，还应该同其他元器件 保持一定距离，避免发热元器件对周围元器件产生热传导或热幅射。 2对于温度敏感的元器件，如晶体管、集成电路和其他热敏元件、 大容量的电解电容器等，不宜放在热源附近，也不宜放在设备内部空间 的上方；这些地方会因为电路的长期工作引起温度升高，影响到温度敏 感元器件的工作状态及性能。 6.4.5 6.4.5 增加机械强度的考虑增加机械强度的考虑 1要注意整个电路板的重心平衡与稳定。对于那些又大又重、发热 量较多的元器件（如电源变压器、大电解电容器和带散热片的大功率

15、晶 体管等），一般不要直接安装固定在印制电路板上。应当把它们固定在 机箱底板上，使整机的重心靠下，容易稳定。否则，这些大型元器件不 仅要大量占据印制板上的有效面积和空间，而且在固定它们时，往往可 能使印制板弯曲变形，导致其他元器件受到机械损伤，还会引起对外连 接的接插件接触不良。重量在15克以上的大型元器件，如果必须安装在 电路板上，不能只靠焊盘焊接固定，应当采用支架或卡子等辅助固定措 施。 2当印制电路板的板面尺寸大于200150mm2时，考虑到电路板 所承受重力和振动产生的机械应力，应该采用机械边框对它加固，以免 变形；在板上留出固定支架、定位螺钉和连接插座所用的位置。 6.4.6 6.4

16、.6 操作性能对元件位置的要求操作性能对元件位置的要求 1对于电位器、可变电容器或可调电感线圈等调节元件的布局，要考虑 整机结构的安排。如果是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位 置相适应，如果是机内调节，则应放在印制板上能够方便地调节的地方。 2为了保证调试、维修的安全，特别要注意带高电压的元器件（例如显 示器的阳极高压电路元件），尽量布置在操作时人手不易触及的地方。 6.4.7 6.4.7 一般元器件的安装与排列一般元器件的安装与排列 1 1元器件的安置布局元器件的安置布局 布设元器件应该遵循的几条原则是： （1）元器件在整个版面上分布均匀、疏密一致。 （2）元器件不要占满版面，注

17、意板边四周要留有一定空间。留空的 大小要根据印制板的面积和固定方式来确定，位于印制电路板边上的元器 件，距离印制板的边缘至少应该大于2mm。电子仪器内的印制板四周，一 般每边都留有5-l0mm空间。 （3）一般元器件应该布设在印制板的一面，并且每个元器件的引出 脚要单独占用一个焊盘。 （4）元器件的布局不能上下交叉（如图6.6）。相邻的两个元器件之 间，要保持一定间距。间距不得过小，避免相互碰接。如果相邻元器件的 电位差较高，则应当保持安全距离。一般环境中的间隙安全电压是200V mm。 （5）元器件的安装高度要尽量低，一般元件体和引线离开板面不要 超过5mm，过高则承受振动和冲击的稳定性变差

18、，容易倒伏或与相邻元器 件碰接。 （6）根据印制板在整机中的安装位置及状态，确定元件的轴线方 向。规则排列的元器件，应该使体积较大的元件的轴线方向在整机中处 于竖立状态，可以提高元器件在板上固定的稳定性，如图6.7所示。 （7）元件两端焊盘的跨距应该稍大于元件体的轴向尺寸，如图6.8 所示。引线不要齐根弯折，弯脚时应该留出一定距离（至少2mm），以 免损坏元件。 图6.6 元件布局 图6.7 元件布设方向 较 大 元 件 合 理不 合 理 合 理 不 合 理 图6.8 元件装配 正确错误 2 2元器件的安装固定方式元器件的安装固定方式 在印制板上，元器件有立式与卧式两种安装固定的方式。卧式是指

19、 元器件的轴线方向与印制板面平行，立式则是垂直的，如图6.9所示。 （1）立式安装：立式固定的元器件占用面 积小，单位版面上容纳元器件的数量多。 这种安装方式适合于元器件排列密集紧凑 的产品，例如半导体收音机、助听器等。 （2）卧式安装：和立式固定相比，元器 件卧式安装具有机械稳定性好、版面排列整齐等优点。 3 3元器件的排列格式元器件的排列格式 有不规则与规则两种方式。这两种方式在印制板上可以单独采用， 也可以同时采用。 （1）不规则排列：元器件的轴线方向彼此不一致，在板上的排列顺序也 没有一定规则。 （2）规则排列：元器件的轴线方向排列一致，并与板的四边垂直或平 行。 图6.9 元器件的安

20、装方式 (a)元件的卧式安装(b)元件的立式安装 4 4元器件焊盘的定位元器件焊盘的定位 元器件的每个引出线都要在印制板上占据一个焊盘，焊盘的位置随元 器件的尺寸及其固定方式而改变。对于立式固定和不规则排列的版面，焊 盘的位置可以不受元器件尺寸与间距的限制；对于规则排列的版面，要求 每个焊盘的位置及彼此间的距离应该遵守一定标准。无论采用哪种固定方 式或排列规则，焊盘的中心（即引线孔的中心）距离印制板的边缘不能太 近，一般距离应在2.5mm以上，至少应该大于板的厚度。焊盘的位置一般 要求落在正交网格的交点上，如图6.10所示。在国际IEC标准中，正交网 格的标准格距为2.54mm；国内的标准是2

21、.5mm。 图6.11是一个两级晶体管放大电路的布局实例。其中（a）图是电路 原理图，（b）图是一种比较合理的布局，而（c）图是不好的布局，它有 两处接地，不利于与外部电路的连接，并且部分信号连线过长，同时空间 利用率不高，制板时有较大浪费。 图6.10 正交网格 C C1 1 B BG G1 1 R R2 2 R R1 1 R R3 3 R R4 4 V Vi i R R6 6 B BG G2 2 R R5 5 R R7 7 R R8 8 R R9 9 C C2 2 C C3 3 + +E EC C V Vo o C C1 1 B BG G1 1 R R2 2 R R1 1R R3 3 R

22、R4 4 V Vi i R R6 6 B BG G2 2 R R5 5 R R7 7 R R8 8 R R9 9 C C2 2C C3 3 + +E EC C V Vo o (b)(c) V Vi i + +E EC C R R4 4 R R3 3 R R2 2C C1 1 R R6 6R R7 7 R R1 1 R R8 8 G G D D S S B B E E C C B BG G2 2 B BG G1 1 C C2 2 1 10 00 0u u + + R R5 5 R R9 9 + + C C3 3 V Vo o 1 10 00 0u u 2 2u u (a) 6.5 6.5 印制电

23、路板上的焊盘及导线印制电路板上的焊盘及导线 6.5.1 6.5.1 焊盘焊盘 元器件通过板上的引线孔，用焊锡焊接固定在印制板上，印制导线 把焊盘连接起来，实现元器件在电路中的电气连接。引线孔及其周围的 铜箔称为焊盘。 1 1焊盘引线孔的直径焊盘引线孔的直径 引线孔钻在焊盘中心，孔径应该比所焊接的元器件引线的直径略大 一些，才能方便地插装元器件；但孔径也不能太大，否则在焊接时不仅 用锡量多，并且容易因为元器件的活动而造成虚焊，使焊接的机械强度 变差。元器件引线孔的直径优先采用0.5，0.8和1.2mm等尺寸。 2 2焊盘的外径焊盘的外径 焊盘的外径一般应当比引线孔的直径大1.3mm以上，即 如果

24、焊盘的外径为D，引线孔的孔径为d，应有mm 在高密度电路板上，焊盘的最小直径可以是mm )3 . 1( dD )3 . 1( dD ) 1( min dD 3 3焊盘的形状焊盘的形状 （1）岛形焊盘：如图6.12所示，焊盘与焊盘之间的连线合为一体，尤如 水上小岛，故称为岛形焊盘。 （2）圆形焊盘：由图6.13可见，焊盘与引线孔是同心圆。焊盘的外径一 般为孔径的2-3倍。圆形焊盘多在元件规则排列方式中使用，双面印制板也 多采用圆形焊盘。 （3）椭圆焊盘：一般封装的集成电路两引脚之间的距离只有2.5mm，如 此小的间距里还要走线，只好将圆形焊盘拉长，改成近似椭圆的长焊盘。 这种焊盘目前已成标准形式

25、，其尺寸如图6.14所示。 图6.12 岛形焊盘 图6.13 圆形焊盘 a a:国外标准：2.54mm 国内标准：2.5mm 图6.14 椭圆焊盘 （4）灵活设计的焊盘：在印制电路的设计中，不必拘泥于一种形式 的焊盘，要根据实际情况灵活变换。在图6.15(a)中，由于线条过于密 集，焊盘有与邻近导线短路的危险，因此可以毫不犹豫地切掉一部分， 以确保安全。在图6.15(b)中，印制板上元器件体积大、数量少且电路简 单，手工制作印制板时，用刀刻断或刻掉一部分铜箔组成电路。这种形 式的焊盘多采用方形焊盘，它设计制作简单，精度要求低，容易实现。 在一些大电流的印制板上也多用这种形式，它可以获得大的载流

26、量。 另外，对于特别宽的印制导线和为了减少干扰而采用的大面积覆盖 接地面，对焊盘的形状要做如图6.15 (c) 所示的特殊处理。这是出于保 证焊接质量的考虑。因为大面积铜箔的热容量大而需要长时间加热、热 量散发快而容易造成虚焊，在焊接时受热量过多会引起铜箔鼓涨或翘 起。 图6.15 灵活设计的焊盘 9090 避免焊盘与导线短路 (a) (b)(c) 6.5.2 6.5.2 印制导线印制导线 1 1印制导线的长度印制导线的长度 由于寄生电感和电 容量与导线长度成正比， 所以全部导线都应尽可能 地布设得短一些。 2 2印制导线的宽度印制导线的宽度 电路板上连接焊盘的印制导线的宽度，主要由铜箔与绝缘

27、基板之间的 粘附强度和流过导线的电流强度来决定，而且应该宽窄适度，与整个版面 及焊盘的大小相协调。一般导线的宽度可选在0.3-2mm之间。 从电流负载能力出发，导线应尽量设计得宽一些，并要对蚀刻工艺中 的侧蚀效应造成的导线宽度的减小，给出一定的余量。同时也可减少制造 过程中产生的导线缺口、划痕等导致的报废。 图6.16给出了刚性印制板蚀刻铜导线不同厚度下，导线宽度和电流负 载能力的关系。 导线厚度为35微米 1.20.80.42346810 15 20A 2.5 1.5 1.0 0.5 0.6 0.4 0.3 0.2 0.15 0.1 0.8 1.2 电流（安培） 导线厚度为70微米 导 线

28、厚 度 （ 毫 米 ） t =10 t =20 t =30 t =40 t =50 t =75 t =100 1.20.50.32346810150.7 2.5 1.5 1.0 0.5 0.6 0.4 0.3 0.2 0.15 0.1 0.8 1.2 t =10 电流（安培） 导 线 宽 度 （ 毫 米 ） t =20 t =30 t =40 t =50 t =75 t =100 图6.16 印制板导线宽度与电流负载能力的 关系 3 3印制导线的间距印制导线的间距 为防止相邻导线间产生电压击穿或飞弧，必须保证导线间的最小容 许间距。此时最小间距主要取决于以下诸因素： （1）相邻导线的峰值电压差

29、； （2）环境大气压力（最高的工作高度）； （3）印制板表面所用的涂覆层。 4 4避免导线的交叉避免导线的交叉 在设计单面板时，有时可能会遇到导线绕不过去而不得不交叉的情 况，可以用绝缘导线跨接交叉点，不过这种跨接线应该尽量少。 5 5印制导线的走向与形状印制导线的走向与形状 关于印制导线的走向与形状，在设计时应该注意下列几点。 （1）印制导线的走向不能有急剧的拐弯和尖角，拐角不得小于 90。 （2）导线通过两个焊盘之间而不与它们连通的时候，应该与它们保 持最大而相等的间距；同样，导线与导线之间的距离也应当均匀、相等 并且保持最大。 （3）导线与焊盘连接处的过渡也要圆滑，避免出现小尖角。 （4

30、）焊盘之间导线的连接：当焊盘之间的中心距小于一个焊盘的外 径D时，焊盘之间的连接导线宽度可以和焊盘的直径相同；如果焊盘之 间的中心距大于焊盘的外径D时，则应减小导线的宽度；如果一条导线 上有三个以上焊盘，它们之间的距离应该大于2D。 图6.17给出了部分合理与不合理的印制导线的形状和走向示例。 6 6导线的布局顺序导线的布局顺序 在印制导线布局的时候，应该先考虑信号线，后考虑电源线和地 线。因为信号线一般比较集中，布置的密度也比较高，而电源线和地线 比信号线宽得多，对长度的限制要小一些。接地在模拟电路板上普遍应 用，有些元器件使用大面积的铜箔地线作为静电屏蔽层或散热器（不过 散热量很小）。 图

31、6.17 印制导线的形状与方向 合理 不合理 6.5.3 6.5.3 印制导线的干扰和屏蔽印制导线的干扰和屏蔽 1 1地线布置引起的干扰地线布置引起的干扰 在实际的印制电路板上，地线并不能保证是绝对零电位，往往存在 一个很小的非零电位值。由于电路中的放大作用，这小小的电位便可能 产生影响电路性能的干扰。 如图6.18所示。为克服这种由地线布设不合 理而造成的干扰，在设计印制电路时，应当尽量避免不同回路的电流同 时流经某一段共用地线，如图6.19。 I I1I2 电路I 电路II A B 电路I电路II电路III 图6.18 地线产生的干扰 图6.19 并连分路式接地 在布设印制电路地线的时候，

32、首先要处理好各级电路的内部接地， 同级电路的几个接地点要尽量集中，防止各级之间的互相干扰。下面介 绍几种接地方式： （1）并联分路式。把印制板上几部分的地线，分别通过各处的地线 汇总到电路板的总接地点上。 （2）大面积覆盖接地。在高频电路中尽量扩大印制板的地线面积， 可以有效地减小地线中的感抗，从而削弱在地线上产生的高频信号。同 时，大面积接地还可对电场干扰起到屏蔽作用。图6.20是一块高频实验 电路的印制板，它就采用了大面积覆盖接地的办法。 图6.20 大面积覆盖接地的电路板 2 2电源产生的干扰与对策电源产生的干扰与对策 任何电子仪器（包括其他电子产品）都需要电源供电，并且绝大多 数直流电

33、源是由交流市电通过降压、整流、稳压后供出的。供电电源的 质量会直接影响整机的技术指标。除了原理设计的问题以外，电源的布 线工艺或印制板设计不合理，也都会引起电源的质量不好，特别是交流 电源对直流电源的干扰。例如，在图6.21左方所示的稳压电路中，整流 管接地过远、右方所示电路交流滤波电容与直流电源的取样电阻共用一 段接地导线，这样都会由于布线不合理，导致交、直流回路彼此相连， 造成交流信号对直流电路产生干扰，使电源的质量下降。为避免这种干 扰，应该在设计电源时谨慎处理。 交流回路与取样电阻 共用一段导线 整流管接地过远 铜箔 滤波电容 图6.21 电源布线不当产生的干扰 3 3磁场的干扰与对策

34、磁场的干扰与对策 印制板使元器件安装紧凑、连线密集，这一特点无疑是印制板的优 点。然而，如果设计不当，这个特点也会给整机带来麻烦。例如印制板 分布参数造成的干扰、元器件相互之间的磁场干扰等，如同其他干扰一 样，在排版设计中必须引起重视。 （1）避免印制导线之间的寄生耦合 （2）印制导线屏蔽 有时，某种信号线密集地平行， 且无法摆脱较强信号的干扰。为了 抑制干扰，在这种情况下可以采用 图6.22所示的印制导线屏蔽的方法， 将弱信号屏蔽起来，（其效果与屏蔽电缆相似，）使之所受的干扰得到 抑制。 （3）减小磁性元件对印制导线的干扰 扬声器、电磁铁、永磁式仪表等产生的恒定磁场和高频变压器、继 电器等产

35、生的交变磁场，对周围的印制导线也会产生影响。要排除这 类干扰，一般应该注意分析磁性元件的磁场方向，减少印制导线对磁 力线的切割。 图6.22 印制导线屏蔽 屏 蔽 绝 缘 底 版 导 线 6.5.4 SMT6.5.4 SMT元件的特殊处理元件的特殊处理 1SMT元件的焊盘 SMTSMT元件元件焊盘的大小要根据元器件的尺寸确定，经验证明，焊盘的 宽度等于或略小于元器件电极（或电极引线）的宽度，焊接的效果较 好。同样，SMTSMT元器件也不能靠得太近，焊盘之间留有足够的距离，有 助于防止元器件在焊接时移动。一般焊盘之间的距离不得小于0.6mm， 应在1.2mm以上。如印制板上的元器件必须特别密集，

36、使间距不能满足 上述要求时，可以考虑在元器件下面采用贴片胶固定。 2SMT印制板上的金属化孔 目前制板厂可加工的最小孔径是0.5mm。一般，在确定通孔的直径 时，要考虑“通孔形状比”（即电路板的厚度与通孔的直径之比）不得 大于2.5。特别注意的是通孔不能设置在SMT元器件的焊盘上或在焊盘附 近 。 3SMT印制板上的导线 SMT印制板上的导线，与一般印制电路板上的导线没有大的差别， 只有宽度更细、间距更小。 6.6 6.6 印制电路板的手工设计图印制电路板的手工设计图 所谓手工设计图，是指能够准确反映元器件在印制板上的位置与连 接的设计图纸，是绘制黑白底图（也称墨稿图，用于照相制版）的依 据。

37、在手工设计图中，要求焊盘的位置及间距、焊盘间的相互连接、印 制导线的走向及形状、整板的外形尺寸等，均应按照印制板的实际尺寸 （或按一定比例）绘制出来。在手工设计图设计完成之后，再根据它绘 制印制板的黑白底图；也可以把手工设计图送到专业制板厂家，由那里 的技术人员按照它绘制黑白底图，作为后续生产过程的原始依据。 6.6.1 6.6.1 手工设计图设计的原则手工设计图设计的原则 1通过重新排列元器件的位置，使元器件在同一平面上按照电路接 通，并且彼此之间的连线不能交叉。如果遇到交叉，就要重新调整元器 件的排列位置与方向，来解决或避免这种情况，如图6.23所示。 R1 R2 R3 R4 C1 C2

38、T1 T2 + R5 T3 R1 R2 R3 R4 C1 C2 T1 T2 + R5 T3 图6.23 原理图与单线不交叉手工设计图 2不交叉单线图基本完稿以后，即可以着手绘制排版手工设计图。 排版手工设计图要求元器件的位置及尺寸大体固定，印制导线排定尽量 做到短、少、疏。通常需要多次调整元器件位置或方向，几经反复才能 达到满意的结果。 3为了制作印制板的黑白底图，应该绘制一张正式排版的手工设计 图。这张手工设计图要求版面尺寸、焊盘位置、印制导线的连接与走 向、各孔的尺寸及位置等都要与实际版面相同，并明确地标注出来。同 时，应该在图中注明电路板的各项技术要求。图的比例可根据印制板上 图形的密度

39、和精度决定，可以取1：1，2：1，4：1等不同比例。 6.6.2 6.6.2 手工设计图绘制的步骤手工设计图绘制的步骤 手工设计图绘制的具体步骤如下： 1按照手工设计图尺寸，在有一定余量的方格纸或坐标纸上绘制。 2画出版面轮廓尺寸，并在边框的下面留出一定空间，用于说明技 术要求。 3版面内的四周留出不设置焊盘与导线的一定空白间距（一般为5- 10mm）。绘制印制板的定位孔和板上各元器件的固定孔。 4先按照不交叉单线图上元器件的位置顺序，用铅笔画出各元器件 的外形轮廓。注意使各元器件的轮廓尺寸与实物对应，元器件的间距要 均匀一致。使用较多的小型元器件可不画出轮廓图，如电阻、小电容、 小功率晶体管

40、等。要做到心中有数。 5确定并标出各焊盘的位置。有精度要求的焊盘要严格按照尺寸标 出，无尺寸要求的，应该尽量使元器件排列均匀、整齐（在规则排列中更 应注意）。布置焊盘位置时，不要考虑焊盘的间距是否整齐一致，而要根 据元器件的大小形状确定，最终保证元器件在装配后分布均匀、排列整 齐、疏密适中。 6勾画印制导线。简便起见，只用细线标明导线的走向及路径即 可，不需要把印制导线按照实际宽度画出来，但应该考虑线间的距离。 7将铅笔绘制的手工设计图反复核对无误以后，再用绘图笔重描焊 点及印制导线，描好后擦去元器件实物轮廓图，使手工设计图清晰、明 了。 8标明焊盘尺寸及导线宽度。 6.7 6.7 印制电路板

41、制作工艺印制电路板制作工艺 6.7.1 6.7.1 两种基本的制作方法两种基本的制作方法 印制电路板的制作可以分为减成法和加成法两种制作方法。 加成法是在没有覆铜箔的绝缘基板上，用化学沉铜等方法，得到电 路图形的制作方法。 减成法是在覆铜板上，用蚀刻工艺去掉多余的铜箔部分，留下印制 电路的制作方法。 减成法是目前生产印制电路板所采用的常见方法，减成法的基本思 路是： 1将设计好的PCB板图形转移到覆铜板上，使图形部分被保护起 来。 2去掉覆铜板上未被保护的图形部分。 依据减成法图形转移的不同方法，减成法又有丝网漏印法、照相感 光法、胶印法、图形电镀蚀刻法等。 6.7.2 6.7.2 减成法制作

42、印制板的主要工艺流程减成法制作印制板的主要工艺流程 1 1单面印制板的生产流程单面印制板的生产流程 单面印制板的生产流程如图6.24所示。 单面板工艺简单，质量易于保证。但在进行焊接前还应再度进行检 验，内容如下： (1) 导线焊盘、字与符号是否清晰、无毛刺，是否有桥接或断路； (2) 镀层是否牢固、光亮，是否喷涂助焊剂； (3) 焊盘孔是否按尺寸加工，有无漏打或打偏； (4) 板面及板上各加工的孔尺寸是否准确，特别是印制板插头部分； (5) 板厚是否合乎要求，板面是否平直无翘曲等。 图6.24 单面印刷板的生产流程 覆覆铜铜板板下下料料 表表面面去去油油处处理理上上胶胶曝曝光光显显影影固固膜

43、膜 蚀蚀刻刻 修修版版 去去保保护护膜膜钻钻孔孔成成形形表表面面涂涂覆覆涂涂助助焊焊剂剂检检验验 2 2双面印制板的生产流程双面印制板的生产流程 双面板与单面板的主要区别，在于增加了孔金属化工艺，即实现两 面印制电路的电气连接。由于孔金属化的工艺方法较多，相应双面板的 制作工艺也有多种方法。其中较为先进的方法是采用先腐蚀后电镀的图 形电镀法。 先腐蚀后电镀的图形电镀法在生产高精度和高密度的双面板中特别 能显示出它的优越性。采用这种工艺可制作线宽和间距在03mm以下 的高密度印制板。目前大量使用集成电路的印制板大都采用这种生产工 艺。图形电镀法的工艺流程框图如图6.25所示。 图6.25 图形电

44、镀法工艺流程框图 二二次次电电镀镀铜铜加加厚厚 下下料料钻钻孔孔 化化学学沉沉铜铜 电电镀镀铜铜加加厚厚（不不到到预预定定厚厚度度）贴贴干干膜膜图图形形转转移移（曝曝光光、显显影影） 镀镀铅铅锡锡合合金金去去保保护护膜膜 腐腐蚀蚀 镀镀金金（插插头头部部分分）成成形形热热熔熔检检验验 6.7.3 6.7.3 双面印制板的主要生产工艺双面印制板的主要生产工艺 1选材 2钻孔：如图6.26所示。 3孔壁镀铜（孔金属化）：钻完孔后， 要对孔壁进行镀铜，我们也称为“孔金属化”。 4贴感光膜 ：化学沉铜后，我们要把照相 底片或光绘片上的图形转印到覆铜板上，为此， 我们要先在覆铜板上贴一层感光胶膜，即“贴

45、膜”。 5底图胶片的制取 （1）照相制版法 用绘制好的黑白底图照相制版，版面尺寸通过调整相机的焦距准确 达到印制板的设计尺寸，成品版要求反差大、无砂眼。整个制版过程如 下，与普通照相大体相同（见图6.27）。 软软件件剪剪裁裁曝曝光光显显影影定定影影水水洗洗干干燥燥修修版版 图6.27 照相制版流程 图6.26 小型数控钻床 （2）CAD光绘法 这种方法是在应用CAD软件布线后，用所获得的印制板文件来驱动 光学绘图机，使感光胶片曝光，经过暗室操作制成原版底片。 6 6图形转移图形转移 把相版上的印制电路图形转移到覆铜板上，称为图形转移。具体方 法有丝网漏印、光化学法等。 （1）丝网漏印法 用丝

46、网漏印法在覆铜板上印制电路图形， 与油印机在纸上印刷文字相类似，如图6.28 所示。 在丝网上涂敷、粘附一层漆膜或胶膜， 然后按照技术要求将印制电路图制成镂空图形。 经过贴膜（制膜）、曝光、显影、去膜等工艺过程，即可制成用于漏印 的电路图形丝网。漏印时，只需将覆铜板在底座上定位，使丝网与覆铜 板直接接触，将印料倒人固定丝网的框内，用橡皮刮板刮压印料，即可 在覆铜板上形成由印料组成的图形。漏印后需要烘干、修版。 图6.28 丝网漏印 内框架 丝网膜 底板 外框架 （2）直接感光法（光化学法之一） 直接感光法把照相底片或光绘片置于上胶烘干后的覆铜板上，一起 置于光源下曝光，光线通过相版，使感光胶发

47、生化学反应，引起胶膜化 性能的变化。曝光时，应该注意相版与覆铜板的定位，特别是双面印制 板，定位更要严格，否则两面图形将不能吻合。曝光后，我们把曝了光 的覆铜板放在显影机里“显影”，曝光后的板在显影液中显影后，再浸 入染色溶液中，将感光部分的胶膜染色硬化，显示出印制板图形，便于 检查电路是否完整，为下一步修版提供方便。未感光部分的胶膜可以在 温水中溶解、脱落。 经过曝光和显影，覆铜板上需留下的铜箔表面已被抗蚀层保护起来 了，但显影后的感光胶并不牢固，容易脱落，应使之固化，即固膜， 固 膜是将染色后的板浸入固膜液中停留一定时间。然后用水清洗并置于 100120的恒温烘箱内烘干3060分钟，使感光膜进一步得到强化。 固膜后的板应在化学蚀刻前进行修版，以便修正