PCB知识资料教学文案

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。PCB知识资料-第一章PCB基板材料覆铜箔层压板(CopperCladLaminates,简写为CCL)简称覆铜箔板或覆铜板，在整个印制电路板上，主要担负着导电、绝缘和支撑三个方面的功能。一、覆铜箔板的分类方法1、按板材的刚柔程度分为刚性覆铜箔板和挠性覆铜箔板两大类。2、按增强材料不同，分为：纸基、玻璃布基、复合基（CEM系列等）和特殊材料基（陶瓷、金属基等）四大类。3、按板所采用的树脂粘合剂，分为：（1）纸基板酚醛树脂XPC、XXXPC、FR-1、FR-2等板、环氧树脂FR-3板、聚脂树脂等类型。（2

2、）玻璃布基板环氧树脂（FR-4、FR-5板）、聚酰亚胺树脂PI、聚四氟乙烯树脂（PTFE）类型、双马酰亚胺改性三嗪树脂（BT）、聚苯醚树脂（PPO）、聚二苯醚树脂（PPE）、马来酸酐亚胺一苯乙烯树脂肪（MS）、聚氰酸酯树脂、聚烯烃树脂等类型。4、按覆铜箔板的阻燃性能分类，可分为阻燃型（UL94-VO、V1级）非阻燃型（UL94-HB级）两类板。5、按基板的厚度及覆铜板厚度可分为:H/0,1/0,2/0-单面板材;H/H,1/1,2/2-双面板材;1-1-0.5OZ(安盎)1-1OZ(安盎)2-2OZ(安盎)6、覆铜箔板产品型号的表示方法（GB/T4721-92）（1）第一个字母C，表示铜箔；（

3、2）第二、三两个字母，表示基材所用的树脂；PF表示酚醛EP表示环氧UP表示不饱和聚酯SI表示有机硅TF表示聚四氟乙烯PI表示聚酰亚胺BT表示双马来酰亚胺三嗪（3）第四、五两个字母，表示基材所用的增强材料：CP表示纤维素纤维纸GC表示无碱玻璃布GM表示无碱玻璃纤维毡AC表示芳香族聚酰胺纤维布AM表示芳香族聚酰胺纤维毡（4）覆铜箔板的基板内芯以纤维素纸为增强材料，两表面贴附无碱玻璃布者，在CP之后加“G”表示；（5）在字母末尾，用一短横线连着两位数字，表示同类型而不同性能的产品编号；（6）具有阻燃性的覆铜箔板，在产品编号后加有“F”字母表示。7、纸基覆铜箔板在2060之间进行的冲裁加工称为冷冲，在

4、60以上进行的冲裁加工称为热冲。8、UL标准与UL认证UL是“保险商试验室”的英文字头。（1）安全标准文件：UL746E（标准题目为：聚合材料工业用层压板、纤维缠绕管、硬化纸板及印制线路板用材料）。与UL746E有关的标准有：UL746A（聚合材料短期性能评定）、UL746B（聚合材料长期性能的评定）、UL746C（聚合材料电气设备的评定）、UL796（印制电路板）、UL94（各种电气装置和设备中零部件用塑料的可燃性试验）。（2）覆铜箔板的UL认证，是以UL746E（96年10月开始实施的修订稿）、UL94为检测标准。认证过程中要进行试验测定的项目：在判定UL申请的样品属于何种等级方面有：a、

5、红外吸收光谱(IR)b、灰分c、热解重量分析(TG)d、耐燃性在样品的层压板基板（去铜箔）的试验有：a、大电流起弧引燃(HAI)b、热丝引燃(HWI)c、高压起弧引燃(HVARI)d、高压电弧起痕速率(HVAIR)e、介电强度f、弯曲强度g、相比起痕指数(CTI)h、体积电阻率i、吸水性覆有铜箔的样品试验有：a、铜箔粘合强度b、热冲击性（3）其它覆铜箔板质量安全认证机构欧洲客户要求：BS（英国：BS-415）、VDE（德国：DINVDE0860）北美洲客户要求：CSA（加拿大）二、覆铜箔板主要原材料介绍（一）按铜箔的制法，可分为压延铜箔（W类）和电解铜箔（E类）。IPC-CF-150E1、压延

6、铜箔是将铜板经过多次重复辊轧而制成的，其耐折性和弹性系数大于电解铜箔，铜纯度（99.9%）高于电解铜箔（99.8%）。在毛面上比电解铜箔平滑，有利于电信号的快速传递。因此，在高频高速传递、细导线的PCB的基板上，采用压延铜箔；在音响设备上的PCB基材的使用，还可提高音质效果；还用于为了降低细导线，高层数的多层线路板的热膨胀系数（TCE）而制的“金属夹心板上”。2、电解铜箔是通过专用电解机（又称电镀机），在圆形阴极辊铜上连续生产出的，初产品称为毛箔，再经表面处理，包括粗化层处理，耐热层处理（纸基覆铜箔板所用铜箔无此处理），钝化处理。（1）热层处理有：镀黄铜处理（TC处理）；处理面呈灰色的镀锌处理

7、（TS处理，或称TW处理）；处理面呈赤色的镀镍和锌处理（GT处理）；压制后处理面呈黄色的镀镍和锌处理（GY处理）等种类。常见电解铜箔的品种、特性代号对照IPC中等级特性STD1级型一般通用型产品HD2级型常温延伸性，耐折性好THE3级型常温延伸率大，高温延伸性良好MP粗化面为低粗化度，具有好的高温延伸性LP(VLP、SLP)粗化面为低粗化度，适用于精细图形的PCB上3、电解铜箔的各种技术性能与其对覆铜箔板性能的影响。（1）厚度。铜箔厚度用公称厚度和质量厚度（g/）来表示。铜箔厚度标准铜箔代号公制英制允许公差单位面积质量(8/)标称厚度（）单位面积质量（OZ/ft2）标称厚度（mils）g/T(

8、3/8)107.00.0120.350.47100.001H(1/2)153.00.01720.500.68150.0015M(3/4)229.00.02570.751.01220.00251305.00.034311.35300.00352610.00.068622.70610.007（2）外观。表面要求无异物，无变色，无铜粉，不允许光泽面（S面）凹凸不平。（3）抗张强度与延伸率。STD型在高温下的延伸率和抗张强度较低，同时，由于它与基板材料热态下延伸率相差较大，会引起板的尺寸稳定性和平整性能变差，PCB的金属化孔的质量下降以及使用PCB时产生铜箔断裂问题。THE型和LP型在热态下延伸性方面

9、比STD型铜箔优越。LP型因它的结晶结构更提高了它的韧性，在热态抗张强度方面更优于THE型铜箔，并在延伸率方面，高温下一直保持着与常态大致相同的性能。（4）剥离强度。铜箔与基材在高温高压压制后，它们之间的粘合强度（成垂直方向受力），称为铜箔剥离强度（又称抗剥强度）。决定此性能高低与铜箔的品种，粗化处理水平和质量，耐热层处理方式和水平有关；纸基覆铜箔板还与涂敷的铜箔胶粘剂有很大关系。低粗化度的LP、VLP、SLP型铜箔，在制作精细线条的PCB和多层板上，其抗剥强度性能比一般铜箔（STD型），THE型更优异些。对铜箔产品剥离强度的测定，除常态条件外，还有：浸焊锡后（260）高温中（在125），加热

10、处理后（48小时/180），吸湿条件处理后（18HCL2120分钟浸渍），氢氧化钠浸泡处理后（10NaOH，80，2小时浸渍）。其中酸性或碱液处理后的剥离强度性能用劣化率（）来表示。（5）耐折性压延铜箔高于电解铜箔。电解铜箔横向略高于纵向；压延铜箔纵向比较稳定，横向在150的热处理温度下，低于电解铜箔，在150以上，才逐渐显示出较高的耐折性。（6）表面粗糙度铜箔的粗化面（M面）的粗化度，有两表示：一种表示是平均粗化度（Ra），它表示在一定面积铜箔粗化面上，粗化膜峰高低的中心线的以外一侧（峰尖侧）的平均高度。另一种表示是最大粗化度（Rmax）。（）蚀刻性低粗化度的铜箔蚀刻性能优于普通铜箔，具有蚀

11、刻时间短，并保证细导线幅宽的尺寸精度的优点。（）抗高温氧化性在180热空气中处理30分钟后，观察光泽面是否变色，与铜箔钝化处理的质量水平有关。4、铜箔的厚度在17.5（0.5OZ）以下称超薄铜箔(UTF)。生产厚度低于12者，必须要有“载体”的帮助。目前生产的9和5厚的UTE，主要采用铝箔（0.050.08mm）或铜箔(0.05左右)作为载体。（二）玻璃纤维布有铝硼硅酸盐型的碱玻璃纤维（E），D型或Q型（低介电常数）、S型（高机械强度）、H型（高介电常数），在覆铜箔板中绝大多数采用E型。1、玻璃布采用平纹组织布，具有断裂强度大，尺寸稳定性好，不易变形，重量厚度均匀的优点。2、表征玻璃布的基本性

12、能的项目有：经纱、纬纱的种类、织布的密度（经纬纱根数）、厚度、单位面积的重量，幅宽以及断裂强度（抗张强度）等。3、纸基覆铜箔板的主要增强材料浸渍纤维纸按纸浆的不同分为：棉纤维浆（以棉短绒为原料）和木纤维浆（又分为阔叶浆和针叶浆）。其主要性能指针有：纸的定量均匀性（一般选用125g/或135g/）密度、吸水性、抗张强度、灰分含量、水分等。三、按NIMA标准，一般纸基覆铜箔板按其功能划分，常见的有：XPC、XXXPC、FR1（XPCFR）、FR2（XXXPCFR）、FR3等品种。除FR3板为环氧树脂外，其它各类板均以酚醛树脂为主。以“FR”为代号的板，表示其具有阻燃性。1、一般纸基覆铜箔板采用单面

13、覆铜箔为主，常用的厚度规格在0.82.0范围内(0.8;1.0;1.2;1.6;2.0)，适用于电子元器件孔的间距为1.78，连接器孔的间距为2.0的PCB的冲孔加工。2、XPC板（国内又称为“HB”板），主要用于收音机、收录机、电子钟、汉字处理器、个人计算机键盘、个人用小型计算器、电子琴、小型电动玩具等方面。FR1板（国内又称为“VD”板），主要用于彩色电视机、显示器、工业监视器、录像机、VCD机、数码录音机、家用音响、洗衣机、电饭锅、电热毯等方面。3、酚醛纸基覆铜箔板的基本性能主要包括介电性能、机械性能、物理性能、阻燃性等。应用性能主要是指板的冲孔加工性，加工板的尺寸变化和平整性方面的变化

14、，板在不同条件下的吸水性，板的冲击强度，板在高温下的耐浸焊性和铜箔剥离强度的变化等。（1）冲孔质量及预热温度的关系（X：不好；O：好）。加热温度破裂凸胀（拉包）孔断面层间分离尺寸变化孔收缩平整度低温OOOOOO高温O注：在过低的温度下，密集孔的冲孔也容易造成基板的凸胀和层间分离现象。在过低的温度下冲孔，孔的切断面反而会变坏。（2）酚醛纸基覆铜箔板在PCB加工尺寸变化有如下规律：尺寸变化率横向比纵向大。在蚀刻、清洗后的烘干三次UV固化、干燥的加工过程，板的尺寸一般呈收缩变化，且收缩率较水。在冲孔加工区域，板的尺寸变化较大；冲孔加热后板的膨胀率增大，冲孔冷却后板的收缩率增大。冲孔加热温度的增高，板

15、的尺寸稳定性受到的影响也越来越大。（3）“动态平整度”测定表明：板的横向翘曲（弓曲方向同板的横向）大于纵向翘曲。板在制造图形的加工过程中，一般为负翘曲（铜箔在上的板形成“凹形”为负翘曲）；加热冲孔时为正翘曲，冲孔冷却后和波峰焊后均呈负翘曲。从总体上来看：当板在加工过程中尺寸膨胀时为正翘曲，收缩时为负翘曲。板的吸水性低其平整度为准，尺寸稳定性好。（4）印制电路加工过程尺寸变化的测试点原始状态印刷阻蚀刻剂，干燥蚀刻洗净干燥阻焊油墨干燥丝网印刷干燥冲孔（加热）冲孔以后（冷却）钎焊烘烤温度,时间蚀刻温度、时间；洗净温度、时间温度时间烘烤温度,时间烘烤温度,干燥温度时间室温2605S2次4、板的加工性（

16、冲孔加工性机械加工、平整度、尺寸稳定性）；板的可靠性（耐湿性、耐金属离子的迁移性）；板的安全性（耐漏电痕迹性、阻燃性、环保问题）。四、玻璃布基覆铜箔板是指NEMA标准牌号为G10、G11、FR4、FR5四种环氧玻璃基覆铜箔板。G10、G11为非阻燃型板，FR4、FR-5为阻燃型板。G11、FR-5的耐热性高于G10、FR-4板。目前FR4板用量在一般型玻璃基覆铜箔板中占90%以上。1、一般玻璃布基覆铜箔板的增强材料采用E型玻璃纤维布，常用牌号为：7628、2116、1080三种；采用的电解粗化铜箔为0.018（1/2OZ）、0.035（1OZ）、0.07（2OZ）三种。PC标准中规定：D、E、

17、G分别表示单根纤维标称直径为5、7、9m。2、一般FR4板分为两种：（1）FR4刚型板，常见板厚范围在0.83.2。（2）多层线路板芯部用的薄型板，常见板厚范围在0.060.75。注：薄型芯板的厚度为实测板厚度减去所覆铜箔厚度。3、PCB基板材料的耐热性主要表现在耐热软化性和耐热老化性。（1）耐热软化性，是表征基板材料树脂高分子物在高温下的物理变化的特征。测定基板材料的Tg，目前常用三种方法：1TMA法（ThermalMechanicalAnalysis）俗称为热膨胀法。它通过温度等速的上升，2当材料发生急剧热膨胀的温度点，3为Tg点。4DSC法（DifferentialScanningCal

18、orimetric）俗称为量热法。通过示差扫描量热计测定标5准物和试样温度，6作出差热曲线的方法。找出曲线突变时的温度（这是板材在玻璃化转变时发生的比热突变造成的），7得到Tg。8DMA法(DynamicMechanicalAnalysis)，9俗称为形变法。经过对材料的在等速升温下的弯曲振动，10测定衰减率的曲线的最大值时的温度，11此温度是Tg。（2）耐热老化性，是表征基板材料树脂高分子物在长时间高温处理的条件的化学变化的特性。4、高频电路用的覆铜箔板最主要的特性是低介电常数和低介质损耗因子（tan）。高频电路需要高信号传播速度V(cm/nsec)。V与光带速(c)、介电常数（）关系公式是

19、：VK(K为常数)。当越大，其V越低。信号的传送损失与信号在导体内损失、介质内损失有关。而导体内损失与基板的的平方根成正比。介质内损失与的平方根、tg成正比。同时，传送损失还与频率有关，频率越高，传送损失越大。五、表面和芯部的增强材料，由不同材料构成的刚性覆铜箔板称为复合基覆铜箔板。以CEM（CompositeEpoxyMaterial）系列覆铜箔板用量最大，其中CEM1（环氧纸基芯料）和CEM3（环氧玻璃无纺布芯料）是最主要的两个品种。项目CEM1CEM3组成结构铜箔玻璃布纤维纸玻璃布铜箔玻璃布玻璃无纺布玻璃布铜箔主树脂阻燃型环氧树脂阻燃型环氧树脂板厚0.81.60.81.6灰份32.639

20、.816.423.242.768.329.744.9弯曲强度PSI50000350005000040000阻燃性UL94V-0UL94V-0红外吸收光谱符合UL光谱图符合UL光谱图CEM1板主要用于高频特性要求高的印制电路上，如：监视器和电视机的调谐器，电源开关，超声波设备，电子计算机电源和键盘。也可用于电视机、录音机、录像机、收音机、电子设备、仪表、汽车电子产品、办公自动化设备、电子玩具等具有阻燃性能要求的进行冲孔加工的PCB上。玻璃纤维无纺布（玻璃毡）制造方法：将直径510m的细玻璃纤维切断成短纤维（长度在515），用此在湿式短网抄纸机上制成纤维无纺布。然后在布上涂上粘合剂（一般是水溶性环

21、氧树脂或水溶性丙烯酸树脂）经加热干燥，制成玻璃纤维无纺布。CEM3板所用的玻璃纤维无纺布定量在30125g/，密度：0.10.5g/m3,抗张强度：1.27kgf/2。在钻孔加工中，CEM3的钻头刃尖的寿命，比FR4板高25倍。在冲孔加工中，比FR4板优异。CEM3的厚度精度偏差略大于FR4板。CEM3板在扭曲方面比较偏大。CEM3做为双面PCB基材，可部分代替FR4板，进行金属化孔的加工。耐漏电痕迹性是PCB用于电源基板等高压条件下的一个安全性的性能指针。UL标准中将CEM3板的此项性能相比起痕指数（CTI），要求在3级以下。“175CTI250（V）”CEM3的耐热性强于FR4板。六、金属

22、基覆铜箔板的特性主要是靠占有绝大部分板厚成份的金属板性能所决定的。1、金属基板的优异散热性可防止在PCB上装载的元器件及基板工作温度的上升，对熔断电流也有明显的提高。金属基板的散热性，主要取决于：绝缘层的厚度、绝缘层的热传导性、金属基的金属种类。2、金属基板具有高机械强度和韧性，具有高的尺寸稳定性和平整度。3、金属基板可充当屏蔽板，起到屏蔽电磁波作用。4、双面铁铝基板的热膨胀系数接近铜的热膨胀系数，有利于金属化孔的质量和可靠性。5、铁金属基既可起印制电路板的作用，又起着小型电动机的定子基板的功能。七、挠性覆铜箔板（FPC）的主要特性和用途。要求特性主要用途举例薄型化、高折曲性化FDD、HDD、

23、CD的传感器、DVD多层化个人计算机、计算机、照相机、通信设备线路精细化打印机、LCD高耐热性汽车电子产品高密度安装、小型化照相机电气特性（阻抗控制）个人计算机、通信装置1、挠性覆铜箔板按绝缘薄膜层（又称介电基片）分类，可分为聚酯薄膜挠性覆铜箔板，聚酰亚胺薄膜挠性覆铜箔板及氟碳乙烯薄膜或芳香聚酰胺纸挠性覆铜箔板。按性能分类，有阻燃型和非阻燃型挠性覆铜箔板。按制造工艺法分类，有二层法和三层法。三层法板是由绝缘薄膜层、粘结层（胶粘剂层）、铜箔层组成。二层法板只有绝缘薄膜层、铜箔层，其生产工艺有三种：由热固性的聚酰亚胺树脂层和热塑性的聚酰亚胺树脂层复合在一起组成绝缘薄膜层。先在绝缘薄膜层上涂覆一层阻

24、挡层金属（barriermetal），然后进行电镀铜，形成导电层。采用真空溅射技术或蒸发沉积技术，即把铜置于真空中蒸发，然后把蒸发的铜沉积在绝缘薄膜层上。二层法与三层法相比具有更高的耐湿性和Z方向上的尺寸稳定性。2、挠性覆铜箔板的金属箔稻田采用压延铜箔最为合适；绝缘薄膜主要有聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、氟碳乙烯薄膜以及芳香聚酰胺纸；层间粘结剂主要有环氧树脂、丙烯酸酯树脂、酚醛改性聚乙烯醇缩丁醛树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺树脂类等。3、聚酯薄膜用于挠性板工作条件在105以下情况，常用厚度在25125m；聚酰亚胺薄膜厚度在7.575m范围内（7.5、12.5、25、50、75m）。薄膜的主要性能项目有：拉

25、伸强度（断裂强度）、断裂延伸度、抗张弹性率、热膨胀系数、介电常数、体积电阻系数、表面电阻系数、耐击穿电压等。粘结剂的一般涂层厚度在12.540m。八、覆铜箔板在使用、储存时应注意的问题1、覆铜箔板是由纵横向机械强度不一、受湿膨胀、受热收缩的纤维（织物）和受热软化、导热性差的树脂构成的基板，同时和热膨胀系数与基板有着很大差异的铜箔粘接结合，这样就形成各向异性。2、冲剪加工注意事项纸基和CEM-1覆铜箔板在剪床剪切下料时，环境温度不应低于20，并根据板冲切特性，有的板材在冲切加工时要先进行预热。纸基和CEM-1覆铜箔板的模具冲料和冲孔，冲模刃口之间的间隙在一般情况下为板厚的23%，模孔尺寸设计时，

26、应考虑基板加热时产生收缩0.51.0%的余量，冲方形孔，其四角应带有圆弧。覆铜箔板有纵向和横向之分。一般而言，在板的翘曲（包括动态翘曲）、尺寸变化、弯曲强度等特性上，板的纵向比横向好得多。绝大多数厂家的产品字符的竖方向为板的纵方向。因板材方向性方面的性能差异，在PCB排版设计时应注意：长方形的PCB的长边应取沿板材的纵向；PCB的插头部端线以沿板的纵向为宜；端部突出部位，底线也应沿板的纵向为宜；不同孔形排列，图形孔沿板纵向为宜。3、生产时应注意的问题铜箔面的油污会降低抗蚀剂对铜箔的附着力。铜箔面经清洗、研磨、冲洗、干燥后，应立即涂覆抗蚀剂，以确保铜箔面的清洁度，防止浸润不匀。蚀刻后清洗不充分会

27、降低其介电性以及造成变色。板在苛性钠溶液或有机溶液中长时间地浸渍，会造成层间粘合力性能的下降及板面变色。4、钎焊时应注意的问题（1）基板的耐浸焊性的测定方法覆铜箔板的耐浸焊性（又称热冲击后起泡）测定方法：从被测试的覆铜箔板上切取边长度为25+/-1mm的正方形，试样为2个。不蚀去铜箔，边缘应平整，试样的铜箔面涂一层薄的滑石粉（防止作耐浸焊性试验时铜箔粘上焊锡，不易判断是否起泡）。耐浸焊性测定在焊锡浴中进行，焊锡浴深度不小于40mm，浴口截面积不大于10075mm，并附有调控温装置，其温度范围为0300。一般耐浸焊性的测定温度稳定在260下进行，试样达到规定的浸焊时间后取出，检查是否起泡或分层。

28、（2）波峰焊接的焊锡温度一般应控制在250以下，SMD的再流焊接的温度也不能太高；手工焊接时电烙铁的表面温度应保持在300以下，而且要尽量缩短接触基板、基板上线路、焊盘的时间。当PCB在刚沾覆上焊锡后，切勿向线路、焊盘施加外力。（3）为了减少玻璃布基覆铜箔板的残余内应力，在加工前对板材进行预处理通常在130150下，在带有循环风的烘箱中烘烤一段时间（板材不能直接接触热源）。烘板的温度和时间需根据板材厚度、面积大小及数量等加以选定。5、覆铜箔板储存注意事项覆铜箔板应储存在低温、低湿的场所内：温度为25以下，相对温度为65%以下。防止阳光对板直接照射。板材储存时不应歪斜状态下存放，不要过早地将其包

29、装材料撤除，将其裸露。取用、搬运覆铜箔板时，应带上柔软、清洁的手套操作。取用、搬运板材，要防止板的边角部位划碰其它板的铜箔面，造成碰伤、划痕。注：基板铜箔朝上时的凹曲变形称为板的负翘曲（高温潮湿环境）；基板铜箔朝上时的凸曲变形称为板的正翘曲（干燥高温环境）。第二章制前工程一、PCB图的设计1、物理组件即是电子器件的封装尺寸在PCB上的一个平面映像，又要考虑布线及生产工艺的可行性。2、PCB布局分为交互式布局和自动布局，一般是在自动布局的基础上用交互式布局进行调整。布局原则是把互连关系多的组件就近放置，即同一个功能块的组件布在一起。考虑电路的特性，尽量按它们的特性放置在一起，避免交插。（数字电路

30、、模拟电路）布SMD组件时，组件放置尽可能做到在印制板两面贴装。国际标准组件的两个腿间距是0.1英吋。组件的布局要以产品结构为主，要服从产品结构的整体。工作温度高的组件放置在PCB板的边沿或通风好的地方。在一个PCB板上，组件的布局要求要均衡、疏密有序，不能头重脚轻或一头沉。布局的检查印制板尺寸是否与加工图纸尺寸相符？能否符合PCB制造工艺要求？有无定位标记？组件在二维、三维空间上有无冲突？组件布局是否疏密有序，排列整齐？是否全部布完？需经常更换的组件能否方便的更换？插件板插入设备是否方便？热敏组件与发热组件之间是否有适当的距离？调整可调组件是否方便？在需要散热的地方，装了散热器没有？空气流是

31、否通畅？信号流程是否顺畅且互连最短？插头、插座等与机械设计是否矛盾？线路的干扰问题是否有所考虑？3、PCB布线有单面布线，双面布线及多层布线。布线方式有自动布线及交互式布线，在自动布线之前，可以用交互式预先对要求比较严格的线进行布线，输入端与输出端的联机应避免相邻平行，以免产生反射干扰。必要时应加地线隔离，两相邻层的布线要互相垂直，平行容易产生寄生耦合。降低地线与电源线之间产生的噪音。在电源、地线之间加上去耦电容；尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线电源线信号线。通常信号线宽为：0.20.3mm，最细宽度可达0.050.07mm，电源线为1.22.5mm；对数字电路

32、的PCB可用宽的地导线组成一个回路，即构成一个地网来使用；用大面积铜层作地线用，在印制板上把没被用上的地方都与地相连作为地线用，或是电源、地线各占用一层。数字电路的频率高，模拟电路的敏感度强。高频的信号线尽可能远离敏感的模拟电路器件。在板内部数字地和模拟地是分开的，它们之间互不相连，只是在PCB与外界连接的接口处（如插头等），数字地与模拟地（仅）有一点短接，或者是数字电路与模拟电路的临界处（仅）有一点短接。也有不共地的设计。特殊信号线的处理内存布线时钟线（延长信号线来实现）防干扰线雨滴形布线，模拟电路在走线与焊盘连接处需要圆滑的过滤，同时也增强焊点的附着力。补线时，最好是走钝角或弧线。信号线布

33、在电（地）层上时，首先应考虑用电源层，其次才是地层。（最好是保留地层的完整性）大面积导体中连接腿要做成十字花焊盘，称之为热隔离（heatshield）俗称热焊盘（Thermal）。布线中使用的网格系统标准元器件两腿之间的距离为0.1英吋（2.54mm），所以网格系统的基础一般就定为0.1英吋（2.54mm）或小于0.1英吋的整倍数，如：0.05英吋、0.025英吋、0.02英吋等。（7）设计规则检查（DRC）检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求，检查内容有以下几方面：线与线，线与组件焊盘，线与贯通孔，组件焊盘与贯通孔，贯通孔与贯通孔之间的

34、距离是否合理，是否满足生产要求。电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否是紧耦合（低的波阻抗）？在PCB中是否还有能让地线加宽的地方？对于关键的信号线是否采取了最佳措施，如长度最短，加保护线，输入线及输出线被明显地分开。模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。后加在PCB中的图形（如图标、注标）是否会造成信号短路。对一些不理想的线形进行修改。在PCB上是否加有工艺线？阻焊是否符合生工艺的要求，阻焊尺寸是否合适，字符标志是否压在器件焊盘上，以免影响电装质量。多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。4、CAM资料拼板把若干小板拼成一个面积符合生产要求

35、的大板，或是把一个产品所用的PCB拼在一起而便于生产安装。光绘资料光绘图的资料格式有Gerber、Pentax、DainipponScreen、Muton等。我国最常用的是Gerber，其特点如下：资料码：ASC、EBCDIC、EIA、ISO码等。（常用：ASC码）资料单位：英制、公制。（常用：英制）坐标形式：相对坐标、绝对坐标（常用：绝对坐标）。资料形式：省前零、定长、省后零（常用：定长）资料格式：整数字元加小数字常用：2，3（英制，整数2位，小数3位）2，4（英制，整数2位，小数4位）3，3（公制，整数3位，小数3位）钻孔资料钻孔资料格式有Excellon、Trudrill等各种格式，目前

36、我国常用的是Excellon格式的钻孔资料。资料码：ASC、EBCDIC、EIA码等。（常用：ASC码）资料单位：英制、公制。（常用：英制）坐标形式：相对坐标、绝对坐标（常用：绝对坐标）资料形式：省前零、定长、省后零（常用：定长）资料格式：整数字元加小数字常用：2，3（英制，整数2位，小数3位）3，3（公制，整数3位，小数3位）（3）裸板测试资料的基板构成每个测试点所属的信号名（或序号）。组件腿的序号（或名称）及其在PCB上的坐标。组件在PCB板上的引用名（如U1、R1）。被测试点所在的面，组件面（A）或焊接面（B）或二面都可以。二、照相制版工艺1、照相底版在印制板生产中的用途如下：（1）图形

37、转移中的感光眼掩膜图形，包括线路图形和光致阻焊图形。（2）网印工序中的丝网模版的制作，包括阻焊图形和字符。（3）机械加工（钻孔和外形铣）数控机床编程依据及钻孔参考。2、印制板生产用照相底版需满足的条件：照相底版的尺寸精度必须与印制板所要求的精度一致，并应考虑到生产工艺造成的偏差进行补偿。（2）照相底版的图形应符合设计要求，图形符合完整。（3）图形边缘平直整齐，不发虚；黑白反差大，满足感光工艺要求。照相底版的材料应具有良好的尺寸稳定性，即由于环境温度和湿度变化而产生的尺寸变化小。（5）双面板和多层板的照相底版，要求焊盘及公共图形的重合精度好。（6）照相底版各层应有明确的标志和命名。（7）照相底版

38、片基能透过所要求的光波波长，一般感光需要的波长范围是30004000A。激光光绘图机可绘制出线宽1mil（0.0254mm）或更细的线条；定位精度和重复精度达到+/-0.2mil（+/-0.005mm）。3、光绘使用光绘机直接将CAD设计的PCB图形资料送入光绘机的计算机系统，控制光绘机，利用光线直接在底片上绘制图形，再经显影、定影得到照相底版。（1）向量式光绘机最具代表性的向量式光绘机为美国GERBER公司开发的系列光绘机，其使用的光绘资料格式GERBERRS-274格式已成为印制板设计生产行业的标准资料格式。向量式光绘机均为平台式光绘机，曝光焊盘时采用闪光曝光（Flash）方式，用高压氙灯

39、作为光源；曝光线条时采用移动曝光方式，用钨灯作为光源。向量式光绘机不足之处A、受到符号盘数量限制，一个码盘只有24个符号盘，最多的也仅有50多个符号盘，在设计印制板时，焊盘和线条的尺寸就受到了限制。B、设计者在设计印制板时，必须和生产部门进行协调，使用光绘机现有符号盘，否则设计出的印制板将无法绘出。C、由于采用非激光光源，当聚焦不好时，常出现边缘发虚的问题；当符号盘的尺寸变化较大时，就如同照相机的光圈作了很大调整，容易造成尺寸大的图形曝光过度而尺寸小的图形却曝光不足。D、采用光源和放置底片的平台在X、Y方向交叉移动方式进行光绘，其光绘速度受到机械运动速度的限制。（2）扫描式光绘图机（激光光绘机

40、）按照激光绘图机的结构，可以分为平板式、内圆桶式（InternalDrum）和外滚桶式（ExternalDrum）激光绘图机。平板式光绘图机，代表产品美国GERBER公司的MODEL20、加拿大ESCHERGRAD公司的EG-2200。A、优点：a底片是平放在台面上，易吸平。b振动小，驱动装置故障率低。c有的激光绘图机有精度反馈检测装置，可使Y方向的精度很高。B、缺点：在X方向不能做得太大，X方向尺寸越大，失真也就越大。内圆桶式激光绘图机，代表产品为美国GERBER公司的Crescent。内圆桶式激光绘图机绘制的底版，可以达到很高的分辨率（1/4mil），绘制一张24*30英吋的底版只需5分钟

41、。外滚桶式激光绘图机，代表产品为以色列ORBOTECH公司的LP5008。A、缺点：a振动大，需要常调整；而且要功率较大的真空泵，才能把底片吸平。b32束光素与另一个32束光素之间的连接有时可能要产生误差。（3）光绘资料格式光绘资料格式是以向量式光绘机的资料格式Gerber资料为基础发展起来。发展了激光绘图机后，兼容了HPGL惠普绘图机格式，Image2000，GASK，AOIImage，DXF，TIF等专用和通用图形资料格式。Gerber资料的正式名称为GerberRS-274格式。向量式光绘图机通过D码来控制、选择码盘，绘制出所要求的图形。以典型的Protel的D码表为例，此类D码表为AS

42、C文件，可用任何非文本编辑软件进行编辑，文件扩展名为.APTD10CIRCULAR880LINE每行定义一个D码，包含有6种参数：第一列为D码，由字母“D”加一数字组成。第二列为该D码代表的符号的形状说明，如CIRCULAR表示该符号的形状为圆形。第三列和第四列分别定义了符号图形的X方向和Y方向的尺寸，单位为mil。第五列为符号图形中心孔的尺寸，单位也是mil。第六列说明了该符号盘的使用方式，LINE表示这个符号用于划线，FLASH表示用于焊盘曝光，MULTI表示既可用于划线又可用于曝光焊盘。（4）GerberRS-274格式中的命令说明：D01开快门G36/G37区域填充开/关D02关快门G

43、54更换码盘，允许在光绘过程中更换整个码盘D03曝光焊盘D09同D03G55照相曝光模D10D999选择符号盘G56描绘图形符号G01直线差补系数1G57显示符号G02顺时针绘圆弧G58显示并辉符号G03逆时针绘圆弧G60直线差补系数100G04放弃当前数据块，在下一数据块G70英制资料中如没有有效命令，则恢复至G01G71公制资料G10直线差补系数10G74禁止360度圆弧差补G11直线差补系数0.1G75允许360度圆弧差补G12直线差补系数0.01G90绝对坐标方式G20同G02G91相对坐标方式G21同G02M00，M01选项停止G30同G03M02程序结束G31同G03M30磁带结束

44、/倒带Gerber资料是由一些X、Y坐标，句柄和分隔符组成：X-Y-表示光绘机移动的位置*为分隔符4、CAD和CAM印制板CAD（计算机辅助设计ComputerAidedDesign）系统按照其软件运行的硬件平台区分可以分为工作站（Workstation）CAD系统和微机（PC）CAD系统。印制板CAD设计生产流程图：提取网络表修改工作站CAM（计算机辅助制造ComputerAidedManufacturing）系统中著名的有以色列Orbotech公司和美国Gerber公司及Scitex公司的产品。CAM系统的主要功能如下：1编辑功能a添加焊盘、线条、圆弧、字符等元素b改变焊盘、线条尺寸c移动

45、焊盘、线条、字符等d删除各种图形，自动删除没有电气联接的焊盘和过线孔e生成水滴焊盘f阻焊漏线自动处理g网引字符盖焊盘自动处理2自动布线规则检查（DRC）在完成DRC后，3可以自动修改有问题的设计。4拼板、旋转和镜向5添加电镀夹片、内层排胶条和测试图形6添加各种定位孔7生成数控钻床钻孔资料和铣外形资料8生成光板测试模板钻孔资料和网络表9计算导体铜箔的面积照相制版的计算机辅助制造技术实用化是由CAM软件和激光绘图机共同完成的。5、重氮片重氮片是一种非银盐感光材料，是将一层非常薄的含有重氮盐的光敏物质及有色染料耦合剂和酸性稳定剂，涂复在聚酯基片上构成的。氮片成为主要生产片的优点：分辨率高。重氮盐的分

46、子颗粒只有1.5毫微米，其分辨率可以达到1000线/mm。明室操作。重氮片的感光波长范围是紫外光（300450毫微米），感光速度比干膜慢510倍，可以在普通灯光线下曝光和显影。显影方便。通常在6066的氨水蒸汽中显影，不需定影，没有过显影问题。显影时底片最少要经过显影机两次，以保证完全显影；显影后不需要再经冲洗或干燥。容易对位。重氮底片一般透可见光，可以透过底片与钻过孔的印制板直接对准。（2）重氮片使用注意事项：重氮片在未曝光前，不应长时间曝露在含氨的空气中。重氮片在未显影前，不要长时间曝露在灯光下。重氮片和重氮底版在保管和使用时，绝对不能接触乙醇等有机溶剂。重氮底版修版时，应用专用的修版料，

47、否则会不遮光或易脱落。重氮片显影时，温度不能太高。6、照相底版的检验（1）照相底版的检测一般采用目检照相底版的外观检验。应用肉眼（标准视力，正常色感）在最有利的观察距离和合适的照明下，不用放大进行检验。定性检查照相原版的标记、外观、工艺质量和图形等。细节和细节的尺寸检验。细节检验一般使用线性放大约10倍或10倍以上的光学仪器，使用透射光检查是否有导线缺陷和导线间是否有脏点。细节尺寸检验应使用带有测量刻度并可进行读数的线性放大约10倍或线性放大约100倍的专用光学仪器，仪器的测量误差不能大于5%，在检验大于25毫米距离的尺寸时，可以使用带有精密刻度的网格玻璃板。光密度的检验。光密度指透射光密度，

48、检验时可以使用普通光密度计测量透明部分和不透明部分，测量面积为1mm直径。（2）照相底版的尺寸稳定性环境温度和相对湿度是影响照相底片尺寸变化的两个主要因素，底片的尺寸越大，总偏差就越大。底片尺寸变化与温、湿度的关系保持偏差在1mil（0.0254mm）的底片尺寸温度变化范围相对湿度变化范围10254mm49%20508mm24.5%30762mm13%401016mm12%注：如果环境温度和相对湿度同时发生变化，则表中保持偏差在1mil内的底片尺寸应减小一半。厚胶片（0.175mm0.25mm）对环境变化的敏感程度比薄胶片（0.1mm）小一些。未开封的原装底片，应保持在相对湿度50%，温度20

49、的条件下储存和运输。底片使用之前，应对底片作尺寸稳定处理，即：将底片开封，去除内包装，使之与环境空气接触24小时以上。底片曝光、冲洗后，也应对底片作尺寸稳定处理，使其尺寸恢复到偏差允许范围内。使用照相原版复制生产底片时，应先检查照相原版的尺寸，复制完成后再对复制的每一张底片进行检查，在环境中放置一段时间，以保证底片的尺寸稳定。复制过程中如使用了“中介底片”则必须保证中介底片在恢复到所要求的尺寸范围内后，再翻制下一代底片。使用生产底片晒像生产时，由于灯光的热度，在多次曝光后。也可能使胶片变形，就应停止使用已经变形的底片，待其尺寸恢复后再用。晒像定位应尽量采用四槽定位，在底片发生变形时，可以使尺寸

50、偏差向四面分散。第三章多层板压合概述1、多层板的优点：（1）装配密度高、体积小、重量轻；（2）各组件（包括元器件）间的联机减少，提高了可靠性；（3）可以增加布线层，从而加大了设计的灵活性；（4）能构成具有一定阻抗的电路；（5）可形成高速传输电路；（6）安装简单、可靠性高。（7）可设置电路、磁路屏蔽层，可设置金属芯散热层以满足屏蔽、散热等特种功能需要；2、多层板的缺点：造价高；（2）技术难度大；（3）周期长；（4）需高可靠性的检测手段。3、多层板制造工艺的独特方面专用材料；（2）定位系统；（3）层压；（4）钻孔和去环氧腻污。二、多层板专用材料1、薄覆铜板层压板主要是指用于制作多层印制板的聚酰亚胺

51、/玻璃、BT树脂/玻璃、氰酸酯/玻璃、环氧/玻璃等类型的薄覆铜箔层压板。它与一般双面板相比，具有以下特色：厚度公差更严；尺寸稳定性要求更严、更高，裁剪方向的一致性要注意；薄覆铜箔层压板强度低，易损伤折断，在操作和储运中需格外小心；多层板的薄线路板总表面积大，其吸潮能力比双面板大得多，要求材料在储存中应加强除湿、防潮措施，在其后的层压、焊接和存放中亦应如此。2、多层板用预浸渍材料（俗称半固化片或粘结片）预浸渍材料是由树脂和载体构成的一种片状材料，其中的树脂是处于B-阶段。多层板用半固化片必须具有：均匀的树脂含量；非常低的挥发物含量；能控制的树脂动态粘度；均匀、适宜的树脂流动性；符合规定的凝胶时间

52、。外观质量应平整、无油污、无外来杂质或其它缺陷、无破裂和过多的树脂粉末，但允许有龟裂纹。特性1层压前的特性树脂含量（%）流动性（%）：20%无流动型、2130%低流动型、3145%中流动型、50%高流动型挥发物含量（%）凝胶时间（S）：A（2060秒）、B（61100秒）、C（101150秒）、D（151200秒）2层压后的特性是指3按生产厂推荐的工艺参数压制成标4称厚度为0.8mm的层压板的电气、热冲击和可燃性等项特性。5选择半固化片的原则：在层压时树脂能填满印制导线间的空隙；能在层压中排除叠片间空气和挥发物；能为多层板提供必须的树脂/玻璃布比率为基础，同6时要考虑到层压板尺寸、布线密度、层

53、数和厚度等实际情况。A.预固化程度低的树脂，其原始粘度也小，受压后易外溢；B.层压时挥发物将因受热而从树脂中逸出，并推动树脂一起外流；C.层压时树脂的流失（B%）与半固化片的原始树脂净厚度（h。）和层压时某一瞬间的树脂净厚度（h）有如下关系：B=（1-h/h。）100%D.当树脂熔融粘度低时，粘结层的厚度主要是由玻璃布的厚度决定的；在树脂熔融粘度高时，粘结层的最终厚度主要是由半固化片中的可流树脂量来决定的。半固化片的存放7温度在1021范围内8湿度对半固化片的影响A.在大气环境中存放将会使半固化的挥发物含量增加。B.在相对湿度为2040%下存放时，流动性稍有增加；在相对湿度为4070%下存放时

54、，流动性大幅度增加；在相对湿度为7090%下存放时，流动性仅有轻微的增加趋势；在相对湿度为90%下只需放置15分钟，流动性就会显著增加，再继续延长存放时间，增值就不明显了。C粘性时间短（B阶程度高）的半固化片，其流动性对湿度的敏感性也大；粘性时间长（B阶程度低）的半固化片湿度对其的影响也小。D.湿度对凝胶时间的影响不大，常为5秒的测量误差所掩盖。使用注意事项进行层压时，操作者必须戴上洁净的棉纱手套或尼龙手套，以防止手沾污粘合面。由折叠造成玻璃布断裂，层压中半固化片将会由于树脂的高压流动而从断裂处被整个撕裂，此种半固化片严禁使用。批号不同的半固化片不能混合使用，除非它们具有相同的预固化、流动性。

55、三、定位系统电路图形的定位系统贯穿于多层照相底版制作、图形转移、层压和钻孔等工艺步骤，有销钉定位和无销钉定位两种方式。整个定位系统的定位精度应争取高于0.05mm，其定位原理为：两点定线、三点可定面。1、影响多层板间定位精度的主要因素有：照相底版的尺寸稳定性；基板的尺寸稳定性；定位系统的精度；加工设备精度，操作条件（温度、压力）和生产环境（温度和湿度）；电路设计结构，布局的合理性，如埋孔、盲孔、贯通孔、焊盘大小、导线布局均匀性、内层图形边框设置等；层压模板与基材的热性能的匹配性；参考资料：FR-4的热膨胀系数为1315PPM/；不锈钢A1S1300或A1S2400热膨胀系数为1116PPM/；

56、42CrM04不锈钢热膨胀系数在20300时为12.9PPM/。2、多层板的销钉定位法两孔定位由于在X方向上受到限制，往往在Y方向上产生尺寸“飘移”。一孔一槽定位在X方向上一端留有余隙，避免Y方向上尺寸的无序“飘移”。三孔（呈三角形分布）或四孔（呈十字形分布）定位防止生产过程中在X和Y方向上的尺寸变化，但由于销钉和孔的紧配合而使芯片基材在“锁定”状态下成型，由此产生的内应力会造成多层板的锅底和翘曲。四槽孔定位此种方法是由美国Multiline公司推出，是以槽孔的中心线为定位基准，因此由诸种因素造成的定位误差可以均匀在中心线的两边，而不是积累在一个方向上第四章数控钻孔一、影响钻孔加工的六大要素1

57、、钻床(a)数控钻床的刚性与振动。(b)钻轴的刚性、振动与转速。(c)位置精度与重复定位精度。(d)Z轴进给速率。(e)弹簧夹头精度。(f)吸尘器。(g)空压机气压和气量适宜，无水、无油。2、钻头(a)钻头的种类与几何形状。(b)材质。(c)拿刀与放刀。(d)精度。(e)表面粗糙度。(f)重磨次数。3、工艺参数a.加工方法与切削条件。B.切削速度即转速。C.进给。d.待加工板的层数与每叠板的块数。E.分步加工法。4、上、下垫板a.材质与硬度。B.均一性。C.热容量。D.变形、弯曲与翘曲。E.厚度及公差。5、加工板材A.板材种类，材质厚度与铜箔厚度。B.层结构，方向性。C.树脂含量。D.均匀性。

58、E.变形与翘曲。6、加工环境A.操作者的熟练程度与工作经验。B.装、夹水平及固定程度。C.温度、湿度。D.照明。E.外力与振动。F.管理、检验、搬运。二、数控钻床1、PCB生产对数控钻床的要求：具有高稳定性、高可靠性、高速度和高精度。2、数控钻床的钻轴分两种：一种是空气轴承的钻轴，最高转速11万转分，甚至高达12万转分。另一种是滚动轴承的钻轴，最高转速可达80000转分。3、数控钻床特性与参数项目。A.钻轴数。B.工作台面尺寸（最大加工面积）。C.工作台速度。D.定位精度。E.重复定位精度。F.综合钻孔精度。G.反馈系统。H.钻轴间距。I.适用钻头直径。J.自动换刀数。K.控制系统。L.驱动系

59、统。M.钻轴类型。N.钻孔速率。O.压缩空气气压。P.电源功率。三、钻头1、钻头的种类与结构印制板钻孔用钻头有直柄麻花钻头、定柄麻花钻头和铲形钻头。直柄麻花钻头大都用于单头钻床，钻较简单的印制板或单面板，钻孔深度可达钻头直径的10倍。在基板叠层不的情况下，使用钻套可避免钻偏。定柄麻花钻头能实现自动更换钻头，定位精度高，不需要使用钻套。大螺旋角，排屑速度快，适于高速切削。在排屑槽全长范围内，钻头直径是一个倒锥，钻削时与孔壁的摩擦小，钻孔质量较高。钻柄直径有2，3和3.175三种。钻头直径小于3.175的是型，直径3.26.35是型。铲形钻头的特点是棱刃（付切削刃）的长度只有0.61（取决于钻头直

60、径），其余的棱刃被磨去。钻孔时，只有钻头顶尖一小部分承担钻削，与孔壁摩擦非常小，因而热量的累积也很少，较少产生腻污,适于多层板钻孔。2、硬质合金麻花钻头结构尺寸与形位公差（IPCDR570）名称型钻头型钻头钻头直径公差d+0/-0.0127d+0/-0.0127钻头切削刃长度公差I+/-0.381I+0.762/-1.148钻柄直径公差D+0/-0.0762D+0/-0.0101总长度公差L+0.127/-0.381倒锥公差切削刃长度内直径公差0.00510.0127钻心锥度切削刃长度内锥度0.51刃背宽度角642702肩部角19无螺旋角352282顶角13021652第一主后角152122第