第1讲2-PCB的知识

1、Jason-zou第一讲第一讲 2 2 PCBPCB的知识的知识PCB的排版设计的排版设计广东职业技术学院广东职业技术学院 PCB是实现整机产品功能的主要部件，其设计是整机工艺设计中重要的一环。 所谓PCB设计，就是根据设计人员的意图，将电路原理图转换成印制版图，并选择材料和确定加工技术要求的过程。PCB板要解决的两个基本问题：板要解决的两个基本问题：1、放置元器件、放置元器件2、提供电路连接、提供电路连接1. 印制电路板的概念印制电路板的概念 印制板的由来印制板的由来: 元器件相互连接需要一个载体 印制板的作用：印制板的作用： 依照电路原理图上的元器件、集成电路、开关、连接器和其他相关元器件

2、之间的相互关系和连接，将他们用导线的连接形式相互连接到一起。 原理图原理图印制板图印制板图元器件图形元器件图形e b cRb1VRe1RcC3C2C1Rb2例如例如:C22. 印制电路板发展过程印制电路板发展过程 印制电路板随着电子元器件的发展而发展，由此可以分为下面几个发展阶段： 电子管分立器件 导线连接 半导体分立器件 单面印刷板 集 成 电 路 双面印刷板 超大规模集成电路 多层印刷板电子管体积大、重量重、耗电高,使用导线连接。电解电容接线端子接线端子电阻电阻2. 印制电路板发展过程印制电路板发展过程2. 印制电路板发展过程印制电路板发展过程相对于电子管，半导体器件体积小、重量轻、耗电小

3、、排列密集适用于单面印制板2. 印制电路板发展过程印制电路板发展过程单面板单面板 集成电路的出现使布线更加复杂，此时单面集成电路的出现使布线更加复杂，此时单面板已经不能满足布线的要求，由此出现了双面板板已经不能满足布线的要求，由此出现了双面板双面布线。双面布线。 随着超大规模集成电路、随着超大规模集成电路、BGA等元器件的出等元器件的出现，双面板也不能适应布线的要求，出现了多层现，双面板也不能适应布线的要求，出现了多层板。目前技术上可以作出板。目前技术上可以作出50层以上的电路板，当层以上的电路板，当前产品大规模使用的是前产品大规模使用的是48层板层板多层板多层板（实物（实物) )BGA封装芯

4、片封装芯片QFP封装芯片封装芯片正面背面 PCB PCB是采用是采用敷铜箔绝缘层压板敷铜箔绝缘层压板作为基材，用作为基材，用化学化学蚀刻方法蚀刻方法制成符合电路要求的图案，经机械加工制成符合电路要求的图案，经机械加工达到安装所需要的形状，用以装联各种元器件。达到安装所需要的形状，用以装联各种元器件。 PCB印制板设计：分为人工设计，计算机辅助设印制板设计：分为人工设计，计算机辅助设计两种。计两种。广东职业技术学院广东职业技术学院1.实现电路中各个元器件的电气连接，简化电子产品的装配、焊接、调试工作；2.缩小了整机体积，降低产品成本， 提高电子设备的质量和可靠性；3.具有良好的产品一致性，它可以

5、采用标准化设计，有利于在生产过程中实现机械化和自动化。4.便于整机产品的互换与维修。 缺点：缺点： 制造工艺较复杂，单件或小批量生产不经济制造工艺较复杂，单件或小批量生产不经济广东职业技术学院广东职业技术学院1 1、印制电路板的、印制电路板的优点优点 将电原理图转换成印制板图 确定加工技术要求的过程 确保印制电路板具有满意的性 能和可靠性。 印制电路板设计的主要内容印制电路板设计的主要内容1、设计印制电路板的准备工作2、印制电路板的排版布局一、印制电路板的排版与设计一、印制电路板的排版与设计 首先进行电路方案试验首先进行电路方案试验 慎重选用电子元器件慎重选用电子元器件 对电路试验的结果进行分

6、析对电路试验的结果进行分析 整机的机械结构和使用性能必须确整机的机械结构和使用性能必须确定定（1）印制电路板的设计前提）印制电路板的设计前提1、设计印制电路板的准备工作、设计印制电路板的准备工作（一）准备工作（一）准备工作 1.确定板材、板厚、形状、尺寸 2.确定与板外元器件连接方式 3.确认元器件安装方式 4.阅读分析原理图板材、形状、尺寸和厚度的确定板材、形状、尺寸和厚度的确定广东职业技术学院广东职业技术学院 确定板材确定板材 印制电路板的形状印制电路板的形状 印制板尺寸印制板尺寸 印制板的厚度印制板的厚度制造印制电路板的材料覆铜板 （1） 覆铜板的组成 （2） 几种常用覆铜板的性能特点

7、准备制作电路板的敷铜板人工切割敷铜板机器切割敷铜板（1） 覆铜板的组成 单面覆铜板 基板铜箔 基板铜箔 双面覆铜板 1） 覆铜板的基板 酚醛树脂 合成树脂 环氧树脂基板 三氯氢胺树脂 纸质 增强材料 布质基板决定PCB板的机械性能（耐浸焊性、抗弯强度）2） 铜箔 铜箔是制造覆铜板的关键材料，必须有较高的导电率及良好的焊接性。 铜箔表面不得有划痕、砂眼和皱折，金属纯度不低于99.8%，厚度误差不大于5m。 原电子工业部的部颁标准规定：铜箔厚度的标称系列为18m、25m、35m、50m、70m和105m。 目前普遍使用的是35m厚度的铜箔。 3） 粘合剂 铜箔能否牢固地附着在基板上，粘合剂是重要因

8、素。覆铜板的抗剥强度主要取决于粘合剂的性能。 常用的覆铜板粘合剂有酚醛树脂、环氧树脂、聚四氟乙烯和聚酰亚胺等。 4） 覆铜板的生产工艺流程3 3、印制电路板种类、印制电路板种类 层数层数: :单面、双面、多层单面、双面、多层 机械强度机械强度: : 刚性、刚性、 挠性挠性1. 确定板材、板厚、形状、尺寸确定板材、板厚、形状、尺寸 印制电路板的制作原材料是覆铜板。覆铜板又分为单面板单面板和双面板双面板，其结构如下：基板（材料、厚度有多种规格）热压铜箔(厚度35m)单单 面面 板板双双 面面 板板热压铜箔(厚度35m)热压铜箔(厚度35m)基板（材料、厚度有多种规格）2. 确定对外连接方式确定对外

9、连接方式印制板对外连接方式有两种： 直接焊接 简单、廉价、可靠，不易维修 接插式 维修、调试、组装方便；产品成本提高，对印制板制造精度及工艺要求高。2. 确定对外连接方式确定对外连接方式 接插件连接接插件连接 印制板插座印制板插座 其他接插件其他接插件广东职业技术学院广东职业技术学院广东职业技术学院广东职业技术学院3. 确认元器件安装方式确认元器件安装方式 表面贴装 通孔插装4. 阅读分析原理图阅读分析原理图 线路中是否有高压、大电流、高频电路，对于元器件之间、线与线之间通常耐压200V/mm；印制板上的铜箔线载流量，一般可按1A/mm估算；高频电路需注意电磁兼容性设计以避免产生干扰。 找出干

10、扰源 主要找出容易产生热干扰、电磁干扰、磁电干扰的元器件，元器件布局时需要注意这些干扰源，以免对电路整体功能产生影响4. 阅读分析原理图阅读分析原理图 了解电路中所有元器件的形状、尺寸、引线 不同型号、规格元器件尺寸差异很大，需要了解其体积大小，设计电路板时要注意留有足够的安装空间；对于IC要注意引脚的排列顺序及各引脚的功能。4. 阅读分析原理图阅读分析原理图 了解所有附加材料 原理图中没有体现而设计时必备的器材，如：散热器、连接器、紧固装置4. 阅读分析原理图阅读分析原理图（二）布线设计（插装）（二）布线设计（插装） 1. 元件面布设要求 2. 印制导线设计要求 3. 焊盘设计要求印制板对外

11、连接方式的选择印制板对外连接方式的选择 导线焊接方式导线焊接方式 线路板对外的焊点尽可能引到 整板的边缘 穿孔焊接 通过线卡或其他紧固件将线与 板固定广东职业技术学院广东职业技术学院广东职业技术学院广东职业技术学院广东职业技术学院广东职业技术学院广东职业技术学院广东职业技术学院印制电路板的排版布局印制电路板的排版布局 1 1）按照信号流向的布局原则）按照信号流向的布局原则 2 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 3 3）防止电磁干扰的考虑）防止电磁干扰的考虑 4 4）抑制热干扰的考虑）抑制热干扰的考虑 5 5）增加机械强度的考虑）增加机械强度的考虑 6 6）操作性能对元器件

12、的考虑）操作性能对元器件的考虑广东职业技术学院广东职业技术学院一般元器件的安装与排列一般元器件的安装与排列 元器件的安装与布局元器件的安装与布局 元器件在整个版面上分布均匀、疏密一致 四周留有一定的空间（5mm） 元器件引脚要单独占用一个焊盘 元器件 的布设不能上下交叉，避免相互碰接 元器件的安装高度要尽量降低（不超过5mm） 确定元器件的轴向方向 跨距应稍大于元器件体的轴向尺寸广东职业技术学院广东职业技术学院广东职业技术学院广东职业技术学院 元器件的排列方式 不规则排列 规则排列2022-7-5印刷电路板布局设计 印刷电路板布局是指安排元器件在板上的位置。印刷电路板布局是整个PCB设计中最重

13、要的一环，对于模拟电路和高频电路尤为关键。印刷电路板布局的基本原则是：(1)保证电路的电气性能；(2)便于产品的生产、维护和使用；(3)导线尽可能短1.元件面布设要求元件面布设要求 整齐、均匀、疏密一致 整个印制板要留有边框，通常510mm 元器件不得交叉重叠 单脚单焊盘。每个引脚有一个焊盘对应，不允许共用焊盘不推荐元件面要求元件面要求 干扰器件放置应尽量减小干扰 例如：发热元件放置于下风处，怕热元件放置于上风处，并远离发热元件。 布局时要通过改变元器件的位置、方向以实现合理布局。 1.元件面布设要求2.印制导线设计要求印制导线设计要求 导线应尽可能少、短、不交叉 导线宽度 导线宽度通常由载流

14、量和可制造性决定，一般要求PCB设计的导线宽度0.2mm，由于制作工艺的限制，设计时导线不易过细。布线时，遇到折线要走45。 导线间距，一般 0.2mm 电源线和地线尽量粗。与其它布线要有明显区别。 对于双面板，正反面的走线不要平行，应垂直布设。例如：2.印制导线设计要求印制导线设计要求3.焊盘设计要求焊盘设计要求 形状 通常为圆形，0.8 1.0mm2 3内外内 灵活掌握焊盘形状 对于IC器件，可以将圆形焊盘改为长圆形，以增大焊盘间的距离便于走线。3.焊盘设计要求焊盘设计要求 可靠性 焊盘间距要足够大，通常0.2mm，如间距过小，可以改变焊盘的形状以得到足够的焊盘间距3.焊盘设计要求焊盘设计

15、要求引线跨距引线跨距 2.52.5的整数倍的整数倍1. 板面允许的情况下，导线尽量粗一些。2. 导线与导线之间的间距不要过近。3. 导线与焊盘的间距不得过近。4. 板面允许的情况下，焊盘尽量大一些。初学者设计时需掌握的基本原则是：初学者设计时需掌握的基本原则是：（三）常见错误（三）常见错误 可挽回性错误 多余连接切断 丢失连线导线连接 不可挽回性错误 IC引脚顺序错误 元件安装方向、外形尺寸、引脚方向错误。 （一）工厂批量生产（一）工厂批量生产工艺流程：工艺流程：底片(光绘) 选材下料 钻孔 孔金属化 贴膜 图形转移 电镀 去膜蚀刻 表面涂敷 检验三三 PCBPCB的制作的制作计算机设计 打印 转印 修板 腐蚀 去膜 钻孔 水洗 涂助焊剂（二）手工制作（二）手工制作手工制作工艺流程图手工制作工艺流程图 1. 厂家资质认证，确保加工质量。 2. 成本价格: 5分8分/cm2 8分14分/cm2 。 3. 成品验收，确保100合格率(特别是双面板)。 4. 明确工艺技术要求