印制电路板基础

1、电装工艺技能培训 印制电路板基础学习要点：学习要点：n1. 印制电路板概述n2. 印制电路板的材料n3. 印制电路板的板层n4. 印刷电路板的组成n5. 元件的封装n6. 印制电路板的设计流程1.1.印制电路板概述印制电路板概述 印制电路板简称为印制电路板简称为PCB板（板（Printed Circuit Board），是），是通过一定的制作工艺，在绝缘度非常高的基板上覆盖一层导通过一定的制作工艺，在绝缘度非常高的基板上覆盖一层导电性能良好的铜箔构成覆铜板，按照电性能良好的铜箔构成覆铜板，按照PCB图的要求，在覆铜图的要求，在覆铜板上蚀刻出相关的图形，再经钻孔等后处理制成，以供元器板上蚀刻出相

2、关的图形，再经钻孔等后处理制成，以供元器件装配所用。件装配所用。元件面元件面 一般的电路板分为元件面（一般的电路板分为元件面（Component Side）和焊接面（）和焊接面（Solder Side）。元件面一般称为正面，主要是插元件用的；焊接面为反面，主）。元件面一般称为正面，主要是插元件用的；焊接面为反面，主要是用于完成焊接。要是用于完成焊接。焊接面焊接面1 1）单面板）单面板单面板也称单层板，只有一面敷铜，即只有一个导电层，在这个层单面板也称单层板，只有一面敷铜，即只有一个导电层，在这个层中包含焊盘及印制导线，这一层也称焊接面，另外一面则称为元件面。中包含焊盘及印制导线，这一层也称焊接

3、面，另外一面则称为元件面。单面板的成本较低，单面板的成本较低，只能在电路板的一面布线，只能在电路板的一面布线，所以很难满足复杂连接所以很难满足复杂连接的布线要求。的布线要求。适用于布线简单的适用于布线简单的PCBPCB设计。设计。单面覆铜板单面覆铜板单面板示意图单面板示意图印制电路板根据结构的不同可分为印制电路板根据结构的不同可分为单面板单面板、双面板双面板和和多层板多层板。n 双面板也叫双层板，电路板的上下两个面都有覆铜，都可以布线。双双面板也叫双层板，电路板的上下两个面都有覆铜，都可以布线。双层板的中间层为绝缘层，顶层（层板的中间层为绝缘层，顶层（Top LayerTop Layer）和底

4、层（）和底层（Bottom LayerBottom Layer）是用于布线的信号层。是用于布线的信号层。n 通常情况下，元件一般处于顶层一侧，顶层和底层的电气连接通过通常情况下，元件一般处于顶层一侧，顶层和底层的电气连接通过焊盘或过孔实现。焊盘或过孔实现。n两面布线极大地提高了布线的灵活性和布通率，双面板在目前应用最两面布线极大地提高了布线的灵活性和布通率，双面板在目前应用最为广泛，适用于比较复杂的电路。为广泛，适用于比较复杂的电路。 2 2）双面板）双面板双面板示意图双面板示意图双面覆铜板双面覆铜板3 3）多层板）多层板n多层板一般指多层板一般指4 4层以上的电路板，它层以上的电路板，它多层

5、板不仅两面覆铜，在电路板内部也包含铜箔，各铜箔之间多层板不仅两面覆铜，在电路板内部也包含铜箔，各铜箔之间通过绝缘材料隔离。通过绝缘材料隔离。n多层板的制作工艺复杂，制作成本较高，多用于电路布线密集的情况。多层板的制作工艺复杂，制作成本较高，多用于电路布线密集的情况。多层板示意图多层板示意图2.2.印刷电路板的材料印刷电路板的材料 印制电路板是在覆铜板上制作完成的。覆铜板是在绝缘印制电路板是在覆铜板上制作完成的。覆铜板是在绝缘的基板上单面或双面覆以铜箔，由木浆纸或玻纤布等做增强的基板上单面或双面覆以铜箔，由木浆纸或玻纤布等做增强材料，浸以树脂再经热压而成的一种产品。材料，浸以树脂再经热压而成的一

6、种产品。 主要由三部分构成：主要由三部分构成：（1）铜箔：纯度大于）铜箔：纯度大于99.8%，常用厚度，常用厚度35、50m的纯铜箔。的纯铜箔。要求铜箔不得有划痕、沙眼和皱折。要求铜箔不得有划痕、沙眼和皱折。（2）树脂（粘合剂）：主要有酚醛树脂、环氧树脂和聚四）树脂（粘合剂）：主要有酚醛树脂、环氧树脂和聚四氟乙烯树脂等。氟乙烯树脂等。（3）增强材料：常用纸质和玻璃布。）增强材料：常用纸质和玻璃布。n 常用的覆铜板的种类及特性如下：（1）酚醛纸覆铜板（FR-1，FR-2） 价格低，易吸水，不耐高温，机械强度低。应用于中低档民用品，如收音机等。（2）环氧纸质覆铜板 价格高于酚醛纸板，机械强度好，耐

7、高温，耐潮湿性较好。应用于中档以上的民用电器。（3）环氧玻璃布覆铜板（FR-4） 价格高，性能优于环氧纸板，且基板透明。应用于工业、军用设备、计算机等高档电器。（4）聚四氟乙烯覆铜板 价格高，耐高温，耐腐蚀，有良好的高频特性。应用于高频、高速电路，航空航天，导弹，雷达等。（1）酚醛纸质覆铜板（2）环氧玻纤覆铜板3. 印制电路板的板层印制电路板的板层板层的类型包括：板层的类型包括：n 1 1）信号层）信号层 信号层又可称为铜箔层或走线层，它主要用于布线。信号层又可称为铜箔层或走线层，它主要用于布线。 一般将信号层的层数定义为电路板的层数，例如，单面板只有一个一般将信号层的层数定义为电路板的层数，

8、例如，单面板只有一个信号层（顶层信号层），双面板有两个信号层（顶层和底层信号层）。信号层（顶层信号层），双面板有两个信号层（顶层和底层信号层）。 包括：顶层布线层（包括：顶层布线层（Top LayerTop Layer），底层布线层（），底层布线层（Bottom LayerBottom Layer），），中间信号层（中间信号层（MidLayerMidLayer，用于多层板，用于多层板） 。一个完整的印刷电路板是由多个不同类型的板层构成的。一个完整的印刷电路板是由多个不同类型的板层构成的。n 2 2）阻焊层）阻焊层 通常在通常在PCBPCB上布上铜膜导线后，还要在上面印上一层上布上铜膜导线后，还

9、要在上面印上一层阻焊层阻焊层( (Solder Solder MaskMask) ) ，阻焊层留出焊点的位置，而将铜膜导线覆盖住。阻焊层不粘，阻焊层留出焊点的位置，而将铜膜导线覆盖住。阻焊层不粘焊锡，甚至可以排开焊锡，这样在焊接时，可以防止焊锡溢出造成短焊锡，甚至可以排开焊锡，这样在焊接时，可以防止焊锡溢出造成短路。路。没敷阻焊绿油没敷阻焊绿油敷上阻焊绿油敷上阻焊绿油n 3 3）助焊层）助焊层 助焊层（助焊层（Paste MaskPaste Mask）是将助焊剂涂在焊盘上，提高焊接性能的。）是将助焊剂涂在焊盘上，提高焊接性能的。助焊剂的主要成分是松香。助焊剂的主要成分是松香。焊盘上涂了助焊剂焊

10、盘上涂了助焊剂n 4 4）丝印层）丝印层 丝印层（丝印层（Silkscreen LayersSilkscreen Layers）是在）是在PCBPCB的正面或反面印上一些必的正面或反面印上一些必要的说明文字，如要的说明文字，如元器件的外形轮廓、元件的标号参数、公司名称等。元器件的外形轮廓、元件的标号参数、公司名称等。该层又分为顶层丝印层该层又分为顶层丝印层( (Top OverlayTop Overlay) )和底层丝印层和底层丝印层( (Bottom OverlayBottom Overlay) )。PCB板上的丝印层板上的丝印层4.4.印制电路板的组成印制电路板的组成元器件元器件定位孔定位

11、孔焊盘焊盘过孔过孔敷铜敷铜铜铜模模导导线线n1.1.焊盘（焊盘（PadPad）与过孔（）与过孔（ViaVia） 焊盘（焊盘（PadPad）：用于在印刷电路板上用焊锡将元器件引脚固定的焊）：用于在印刷电路板上用焊锡将元器件引脚固定的焊点。直插式元件的焊盘为通孔，表面贴式元件的焊盘为敷铜块。点。直插式元件的焊盘为通孔，表面贴式元件的焊盘为敷铜块。圆形焊盘圆形焊盘 方形焊盘方形焊盘 八角形焊盘八角形焊盘 表面贴式焊表面贴式焊盘盘 顶层铜箔顶层铜箔底层铜箔底层铜箔中间层铜中间层铜 过孔（过孔（ViaVia）: :用于实现双面板或多层电路板上不同板层用于实现双面板或多层电路板上不同板层之间导线的电气互连

12、。之间导线的电气互连。焊盘与过孔的区别：焊盘与过孔的区别：1）作用不同2）大小不同3）焊盘是有助焊的一圈，过孔没有。2.2.铜膜导线（铜膜导线（TrackTrack） 铜膜导线是敷铜板经过腐蚀加工后在印刷电路板上的走铜膜导线是敷铜板经过腐蚀加工后在印刷电路板上的走线，简称导线（线，简称导线（TrackTrack）。）。3.3.敷铜敷铜敷铜就是在信号层上没有布线的地方布置铜箔。一般是对地敷铜，作用是可以有效地实现电路板的信号屏蔽作用，提高抗电磁干扰能力，增强地线网络过电流能力。PCB图中的块状敷铜图中的块状敷铜PCB图中的网状敷铜图中的网状敷铜n 元件的封装就是实际元件焊接到印制电路板时的焊接位

13、置与焊接形状，它由实际元件的投影轮廓，固定管脚的焊盘以及标注字符组成。n 元件封装是一个空间的概念，只有封装的尺寸正确，元件才能安装并焊接在电路板上。注意，对于不同的元件可以有相同的封装。5.5.元件的封装（元件的封装（FootprintFootprint）1)元件封装的分类n. .直插式封装直插式封装 用于针脚式元件。元件封装的焊盘位置必须钻孔，让用于针脚式元件。元件封装的焊盘位置必须钻孔，让元件的引脚穿透印制板元件的引脚穿透印制板焊接固定。焊接固定。n 针脚式元件针脚式元件：采用直插式封装。：采用直插式封装。直插式封装示意图直插式封装示意图直插式封装元件直插式封装元件n. .表面贴式封装。

14、表面贴式封装。 用于表面贴装式元件。元件的焊盘位置不需要钻孔，用于表面贴装式元件。元件的焊盘位置不需要钻孔， 直接直接在焊盘的表面进行焊接的元件。在焊盘的表面进行焊接的元件。成本较低、元件体积较小。成本较低、元件体积较小。n 表面贴装式元件表面贴装式元件：采用表面贴式封装。：采用表面贴式封装。表面贴装示意图表面贴装示意图表面贴装元件表面贴装元件2）封装类型对比图）封装类型对比图直插式封装直插式封装表面贴式封装表面贴式封装3）元件封装图结构）元件封装图结构焊盘焊盘元件的标注元件的标注举例：封装名为举例：封装名为DIP14DIP14的封装图结构的封装图结构元件轮廓元件轮廓4 4）封装中常用的单位）

15、封装中常用的单位milmiln封装中的尺寸常用英制单位mil，即毫英寸。1 mil = 0.001 inchnMil和公制单位的换算关系如下：100 mil = 2.54 mm5 5）常见的几种元件的封装）常见的几种元件的封装u直插式封装电阻类 电阻类封装的命名规则为AXIALXX，其中数字“XX”表示两个焊盘间的距离，以inch（即103mil）为单位，例如AXIAL0.3，AXIAL0.4等。 举例：AXIAL0.3表示两个焊盘之间的距离是 0.3 inch = 300 mil = 7.62 mm 无极性电容类无极性电容类 封装命名规则为RADXX，其中数字“XX”的含义同电阻类，以inc

16、h为单位，例如RAD0.1，RAD0.2等。 极性电容和发光二极管类极性电容和发光二极管类 封装命名规则为RBXX/YY，其中数字“XX”表示焊盘的间距，“YY”表示电容圆筒的外径，以inch为单位。 常用二极管类常用二极管类 二极管的封装命名为DIODEXX，其中数字“XX”表示二极管管脚间的间距，例如DIODE0.4，DIODE0.7等。 晶体管类晶体管类 封装命名以TO开头的，通过晶体管的外形及功率来选择封装。 单列直插类单列直插类 封装命名SIPX，其中数字“X”表示引脚的个数，从SIP2-SIP20。焊盘间的距离是100mil。 双列直插类双列直插类 封装命名DIPX，其中数字“X”

17、表示引脚的个数，从DIP4-DIP64。焊盘间的距离是100mil。 晶振类晶振类 封装命名为XTAL1。 串并口类串并口类 封装命名DBX，其中数字“X”表示插针或插孔的个数。例如串行接口DB9。u 贴片封装类贴片封装类 电阻电容贴片封装电阻电容贴片封装n贴片电阻电容常见的封装尺寸有9种，有英制和公制两种表示方式，通常采用英制表示。英制表示法是采用4位数字表示，前两位表示电阻或电容长度，后两位表示宽度，单位为英寸。英制（inch)英制尺寸功率（W）020120mil*10mil1/20W040240mil*20mil1/16W060360mil*30mil1/10W080580mil*50m

18、il1/8W1206120mil*60mil1/4W1210120mil*100mil1/3W1812180mil*120mil1/2W2010200mil*100mil3/4W2512250mil*120mil1WSOP封装 SOP(Small outline Package):零件两面有脚，脚向外张开（一般称为鸥翼型引脚）。 SOP封装的应用范围很广，并且逐渐派生出TSOP（薄小外形封装）、VSOP（甚小外形封装）、SSOP（缩小型SOP）、TSSOP（薄的缩小型SOP）及SOT（小外形晶体管）、SOIC（小外形集成电路）等封装形式。 SOJ封装 SOJ(Small outline J-lead Package):零件两面有脚，脚向零件底部弯曲（J型引脚）。 QFP封装 QFP(Quad Flat Package)方型扁平式封装 :零件四边有脚，零件脚向外张开。该封装技术实现的CPU芯片引脚之间距离很小，管脚很细，一般大规模或超大规模集成电路采用这种封装形式，其引脚数一般都在100以上。 PLCC封装 PLCC(Plastic Leadless Chip Carrier):零件四边有脚，零件脚向零件底部弯曲。这种芯