1、 4.1PCB 結構設計的一般原則結構設計的一般原則 4.2PCB 的制造工藝及檢測的制造工藝及檢測4.3PCB 的組裝工藝的組裝工藝* 4.4PCB 的計算機輔助設計過程簡介的計算機輔助設計過程簡介本章小結本章小結第四章印制電路板的結構設計第四章印制電路板的結構設計及制造工藝及制造工藝 4.1PCB 結構設計的一般原則結構設計的一般原則4.1.1PCB 的結構布局設計的結構布局設計4.1.2元器件布線的一般原則元器件布線的一般原則 4.1.3印制導線的尺寸和圖形印制導線的尺寸和圖形4.1.4PCB 設計步驟和方法設計步驟和方法 4.1.1PCB 的結構布局設計的結構布局設計1PCB 的熱設計

2、的熱設計4.1PCB 結構設計的一般原則結構設計的一般原則PCB 的工作溫度的工作溫度 2 mm。 4.1PCB 結構設計的一般原則結構設計的一般原則3PCB的抗電磁干擾設計的抗電磁干擾設計高、低頻，高、低電位電路的元器件不能靠得太近。輸入高、低頻，高、低電位電路的元器件不能靠得太近。輸入和輸出應盡量遠離，縮短高頻元器件之間的連接。電感器件、和輸出應盡量遠離，縮短高頻元器件之間的連接。電感器件、有磁芯的元件要注意磁場方向。線圈的軸線應垂直于印制板面。有磁芯的元件要注意磁場方向。線圈的軸線應垂直于印制板面。接觸器、繼電器等須采用接觸器、繼電器等須采用 RC 電路來吸收放電電流。導線之間電路來吸收

3、放電電流。導線之間的耦合和干擾作用會帶來串擾或噪音。消除方法：的耦合和干擾作用會帶來串擾或噪音。消除方法：（1）隔離。信號線與地線交錯排列或地線（層）包圍信）隔離。信號線與地線交錯排列或地線（層）包圍信號線。號線。（2）斜交。相鄰的兩層信號線垂直、斜交。應以圓角走）斜交。相鄰的兩層信號線垂直、斜交。應以圓角走弧線與斜線。弧線與斜線。 4.1PCB 結構設計的一般原則結構設計的一般原則（3）減少信號線的長度。高密度走線縮短信號傳輸線的）減少信號線的長度。高密度走線縮短信號傳輸線的最有效的方法是采用多層板。最有效的方法是采用多層板。（4）靠邊。把最調頻信號盡量接近輸入輸出處，使傳輸）靠邊。把最調頻

4、信號盡量接近輸入輸出處，使傳輸最短。最短。（5）選件。對調頻組件的引腳，應用）選件。對調頻組件的引腳，應用 BGA 結構，不采用結構，不采用QFP。（6）CSP。CSP（裸芯片封裝）比（裸芯片封裝）比 SMT 的的 BGA 互聯傳互聯傳輸線長度更短。輸線長度更短。 4.1PCB 結構設計的一般原則結構設計的一般原則4PCB 的板面設計的板面設計（1）元器件按原理圖順序直線排列，力求緊湊、均勻，）元器件按原理圖順序直線排列，力求緊湊、均勻，平行或垂直于板面。平行或垂直于板面。（2）元器件布置在印制的一面。）元器件布置在印制的一面。（3）必須將電路分成幾塊，應每一塊為獨立功能電路，）必須將電路分成

5、幾塊，應每一塊為獨立功能電路，引出線應最少。引出線應最少。（4）電位器等可調元件的布局應考慮結構要求，元件的）電位器等可調元件的布局應考慮結構要求，元件的標記應便于觀察。標記應便于觀察。 4.1PCB 結構設計的一般原則結構設計的一般原則4.1.2元器件布線的一般原則元器件布線的一般原則1電源線設計電源線設計加粗電源線寬度，以減少加粗電源線寬度，以減少環路電阻，走向應和數據傳遞環路電阻，走向應和數據傳遞的方向一致。的方向一致。2地線設計地線設計（1）公共地線布置在板）公共地線布置在板的邊緣，導線與印制板的邊的邊緣，導線與印制板的邊緣應留有不小于板厚的距離緣應留有不小于板厚的距離以絕緣。以絕緣。

6、 4.1PCB 結構設計的一般原則結構設計的一般原則（2）數字地與模擬地應盡量分開。低頻電路應盡量采用）數字地與模擬地應盡量分開。低頻電路應盡量采用單點并聯接地。高頻電路宜采用多點串聯就近接地。單點并聯接地。高頻電路宜采用多點串聯就近接地。（3）每級電路的地線應自成封閉回路，以減小級間地電）每級電路的地線應自成封閉回路，以減小級間地電流耦合，但附近有強磁場除外。流耦合，但附近有強磁場除外。3信號線設計信號線設計（1）低頻導線靠近印制板邊布置。）低頻導線靠近印制板邊布置。（2）高、低電位導線應盡量遠離。）高、低電位導線應盡量遠離。（3）避免長距離平行走線，必要時）避免長距離平行走線，必要時可跨接

7、。可跨接。 4.1PCB 結構設計的一般原則結構設計的一般原則（4）同時安裝模擬和數字電路時供電與地線系統要分開。）同時安裝模擬和數字電路時供電與地線系統要分開。（5）采用恰當的接插形式。）采用恰當的接插形式。幾種形式使輸入輸出分列于幾種形式使輸入輸出分列于電路板兩邊，并用地線隔開。電路板兩邊，并用地線隔開。 印制電路板輸入、輸出線布設印制電路板輸入、輸出線布設 4.1PCB 結構設計的一般原則結構設計的一般原則4.1.3印制導線的尺寸和圖形印制導線的尺寸和圖形 1導線寬度導線寬度取決于導線的載流量和允許溫升。取決于導線的載流量和允許溫升。集成電路線寬集成電路線寬 0.02 0.03 mm ，

8、 SMT 線寬線寬 012 0.15 mm2線距線距由導線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。由導線間絕緣電阻和擊穿電壓決定。（1）間距與焊接工藝有關。）間距與焊接工藝有關。（2）高壓電路取決于工作電壓和基板的抗電強度。）高壓電路取決于工作電壓和基板的抗電強度。（3）高頻電路主要考慮頒布電容對信號的影響。）高頻電路主要考慮頒布電容對信號的影響。微型設備微型設備 0.4 mm，SMT 0.08 0.2 mm 。應考慮的因素：應考慮的因素： 4.1PCB 結構設計的一般原則結構設計的一般原則3導線圖形導線圖形（1）排列方式：）排列方式： 不規則排列不規則排列 適于高頻電路，但不利于自動插裝。適于高頻電路，但

9、不利于自動插裝。 規則排列規則排列 排列整齊，自動插裝效率高，但引線較長。排列整齊，自動插裝效率高，但引線較長。 4.1PCB 結構設計的一般原則結構設計的一般原則4焊盤焊盤d 引線插孔直徑引線插孔直徑（2）形狀）形狀島形、圓形、方形、橢圓、靈活焊盤，如圖所示。島形、圓形、方形、橢圓、靈活焊盤，如圖所示。 外徑外徑 D（d +1.3）mm；對一般電路；對一般電路（d +1.0）mm；對高密度數字電路；對高密度數字電路 4.1PCB 結構設計的一般原則結構設計的一般原則 4.1PCB 結構設計的一般原則結構設計的一般原則4.1.4PCB 設計步驟和方法設計步驟和方法 1設計條件設計條件（1）已知

10、電路元器件的型號、規格和主要尺寸。）已知電路元器件的型號、規格和主要尺寸。（2）明確各元器件和導線在布局、布線時的特殊要求。）明確各元器件和導線在布局、布線時的特殊要求。（3）確定印制板在整機中的位置及其連接形式。）確定印制板在整機中的位置及其連接形式。 2設計步驟設計步驟（1）選材料和尺寸）選材料和尺寸（2）設計坐標尺寸圖）設計坐標尺寸圖 用典型元器件作布局基本單元，如圖所示。用典型元器件作布局基本單元，如圖所示。 4.1PCB 結構設計的一般原則結構設計的一般原則圖中圖中A（d +1.5）mm；l L l +（45） mm。安裝孔。安裝孔的圓心必須在坐標交點上。的圓心必須在坐標交點上。（3

11、）繪制排版連線圖）繪制排版連線圖 4.1PCB 結構設計的一般原則結構設計的一般原則（4）根據排版連線，繪出排版設計草圖（選）根據排版連線，繪出排版設計草圖（選 2:1）并畫出）并畫出印制導線的照相底圖。印制導線的照相底圖。 4.2PCB 的制造工藝及檢測的制造工藝及檢測 4.2.1工藝流程工藝流程* 4.2.2質量檢驗質量檢驗 4.2PCB 的制造工藝及檢測的制造工藝及檢測4.2.1工藝流程工藝流程 1照相底圖照相底圖2:1、4:1 或或 8:1 的放大比例繪制。的放大比例繪制。制作方法：制作方法：（1）自動）自動 CAD 筆繪法筆繪法 打印法打印法 4.2PCB 的制造工藝及檢測的制造工藝

12、及檢測 光繪法將光繪法將 CAD 設計的設計的 PCB 圖形數據送入光繪機的圖形數據送入光繪機的計算機系統，控制光繪機，利用光線直接在底片上繪制圖。速計算機系統，控制光繪機，利用光線直接在底片上繪制圖。速度快，精度高，質量好。度快，精度高，質量好。 （2）手工）手工 描圖法描圖法 貼圖法貼圖法2照相制版照相制版工藝流程：對光工藝流程：對光 曝光曝光 顯影顯影 定影定影 水洗水洗 修復修復 4.2PCB 的制造工藝及檢測的制造工藝及檢測3機械加工機械加工（1）孔加工）孔加工圓孔加工：沖、鉆兩種方法。異形孔用沖、銑。圓孔加工：沖、鉆兩種方法。異形孔用沖、銑。設備：高速臺鉆，數控鉆床。設備：高速臺鉆

13、，數控鉆床。4孔的金屬化孔的金屬化作用：內層印制導線引出和互連。作用：內層印制導線引出和互連。方法：孔內壁表面化學沉銅再電鍍銅。方法：孔內壁表面化學沉銅再電鍍銅。 5圖形轉移圖形轉移作用：將電路圖形由照相底片轉移到印制上。作用：將電路圖形由照相底片轉移到印制上。 4.2PCB 的制造工藝及檢測的制造工藝及檢測方法：方法：（1）光化學法）光化學法在銅箔涂覆光敏抗蝕劑，然后照相底片放在上面曝光、顯在銅箔涂覆光敏抗蝕劑，然后照相底片放在上面曝光、顯影；保留線路圖，其余抗蝕劑洗掉。目前有液態感光法和感光影；保留線路圖，其余抗蝕劑洗掉。目前有液態感光法和感光干膜法兩種方法。干膜法兩種方法。（2）絲網漏印

14、法）絲網漏印法將圖形制在絲網上，用絲網漏印的方式將線路圖形印到板將圖形制在絲網上，用絲網漏印的方式將線路圖形印到板面形成保護層，經蝕刻留下所需的印制電路圖。面形成保護層，經蝕刻留下所需的印制電路圖。 4.2PCB 的制造工藝及檢測的制造工藝及檢測制作絲網圖形的方法：制作絲網圖形的方法： 直接法直接法工藝流程：準備絲網工藝流程：準備絲網 涂感光膠涂感光膠 曝光曝光 顯影顯影 檢查檢查 間接法間接法工藝流程：準備工作工藝流程：準備工作 刷涂敏化液刷涂敏化液 轉移到臨時片基轉移到臨時片基 曝光曝光 顯影顯影 轉網轉網 直間接法直間接法工藝流程：絲網準備工藝流程：絲網準備 刷涂敏化液刷涂敏化液 貼菲林

15、膜貼菲林膜 烘干烘干 曝光曝光 顯影顯影 修網修網 封網封網 4.2PCB 的制造工藝及檢測的制造工藝及檢測6蝕刻蝕刻用化學或電化學的方法去銅的過程，即將涂有抗蝕劑并經用化學或電化學的方法去銅的過程，即將涂有抗蝕劑并經感光顯影后的印制電路板上未感光部分的銅箔腐蝕掉，在感光顯影后的印制電路板上未感光部分的銅箔腐蝕掉，在PCB留下所需的電路圖形的過程。留下所需的電路圖形的過程。工藝流程：預蝕刻工藝流程：預蝕刻 蝕刻蝕刻 水洗水洗 干燥干燥 去抗蝕膜去抗蝕膜 熱水洗熱水洗 冷水沖洗冷水沖洗 干燥（吹干或晾干）干燥（吹干或晾干） 修板修板常用蝕刻劑：三氯化鐵、氯化銅等。常用蝕刻劑：三氯化鐵、氯化銅等。

16、蝕刻方法：搖動槽法、浸蝕法、高壓噴淋蝕法。蝕刻方法：搖動槽法、浸蝕法、高壓噴淋蝕法。 4.2PCB 的制造工藝及檢測的制造工藝及檢測7插頭的電鍍插頭的電鍍為獲得盡可能低的接觸電阻，要鍍金。厚度是為獲得盡可能低的接觸電阻，要鍍金。厚度是0.005 mm。8涂（印）阻焊劑、印字符涂（印）阻焊劑、印字符（1）阻焊劑）阻焊劑 作用作用防止電路腐蝕，防止焊錫粘附在不需要的部分。防止電路腐蝕，防止焊錫粘附在不需要的部分。 涂覆方式涂覆方式絲網印制等。絲網印制等。（2）印文字、符號為裝配和維修方便。）印文字、符號為裝配和維修方便。 4.2PCB 的制造工藝及檢測的制造工藝及檢測9表面涂（鍍）覆表面涂（鍍）覆

17、作用：涂（鍍）可焊性涂鍍層。作用：涂（鍍）可焊性涂鍍層。10修邊修邊 4.2PCB 的制造工藝及檢測的制造工藝及檢測* 4.2.2質量檢驗質量檢驗 1目視檢驗目視檢驗（1）表面缺陷）表面缺陷包括凹痕、麻坑、劃痕、表面粗糙、空洞、針孔。包括凹痕、麻坑、劃痕、表面粗糙、空洞、針孔。（2）其他缺陷）其他缺陷 焊盤的重合性焊盤的重合性 導線圖形的完整性導線圖形的完整性 外形尺寸外形尺寸 4.2PCB 的制造工藝及檢測的制造工藝及檢測3絕緣電阻絕緣電阻2電性能測試電性能測試（1）作用：檢驗多層印制電路圖形是否是連通。）作用：檢驗多層印制電路圖形是否是連通。（2）方法：接觸式、夾具針床、非接觸、電子束、激

18、光。）方法：接觸式、夾具針床、非接觸、電子束、激光。 4可焊性可焊性5鍍層的附著力鍍層的附著力 4.3PCB 的組裝工藝的組裝工藝 4.3.1PCB 分類分類4.3.2組裝工藝的基本要求組裝工藝的基本要求4.3.3裝配工藝裝配工藝 4.3.4組裝工藝流程組裝工藝流程 4.3PCB 的組裝工藝的組裝工藝4.3.1PCB 分類分類按基材：紙基板、玻璃板、合成纖維板、陶瓷板、金屬芯按基材：紙基板、玻璃板、合成纖維板、陶瓷板、金屬芯基板。基板。接結構：剛性板、撓性板、剛撓結合板。接結構：剛性板、撓性板、剛撓結合板。撓性板可彎曲折疊，用于計算機外設（例與打印頭相連）、撓性板可彎曲折疊，用于計算機外設（例

19、與打印頭相連）、儀器儀表。儀器儀表。 4.3PCB 的組裝工藝的組裝工藝4.3.2組裝工藝的基本要求組裝工藝的基本要求1引線成形引線成形（1）預加工處理）預加工處理包括引線的校直、表面清潔、搪錫。包括引線的校直、表面清潔、搪錫。（2）基本要求）基本要求 離端面離端面 1.5 mm。 彎曲半徑彎曲半徑 R 2 引線直徑。引線直徑。 怕熱元件將引線增長，提高散熱能力。怕熱元件將引線增長，提高散熱能力。 標記應便于查看。標記應便于查看。 4.3PCB 的組裝工藝的組裝工藝 無機械損傷。如圖所示。無機械損傷。如圖所示。（3）成形方法）成形方法自動化生產用專用工具。手工用鴨嘴鉗或鑷子等。自動化生產用專用

20、工具。手工用鴨嘴鉗或鑷子等。 4.3PCB 的組裝工藝的組裝工藝2元器件安裝的技術要求元器件安裝的技術要求 從左到右、從上到下。從左到右、從上到下。 注意極性。注意極性。 管腳引線適中。管腳引線適中。 同規格元器件安裝同一高度。同規格元器件安裝同一高度。 安裝順序為先低后高，先輕后重、先易后難、先一般安裝順序為先低后高，先輕后重、先易后難、先一般后特殊。后特殊。 分布均勻，引線不得相碰。分布均勻，引線不得相碰。 特殊元器件應做特殊處理。特殊元器件應做特殊處理。 引線外形處理如圖。引線外形處理如圖。 4.3PCB 的組裝工藝的組裝工藝 4.3PCB 的組裝工藝的組裝工藝4.3.3裝配工藝裝配工藝

21、1作用作用把元件插入到印制板加以焊接。把元件插入到印制板加以焊接。2方法方法手工或專用的機械。手工或專用的機械。3元器件的安裝方法元器件的安裝方法（1）貼板安裝）貼板安裝 4.3PCB 的組裝工藝的組裝工藝（2）懸空安裝）懸空安裝 （3）垂直安裝）垂直安裝 4.3PCB 的組裝工藝的組裝工藝（4）埋頭安裝）埋頭安裝（5）有高度限制的安裝）有高度限制的安裝 4.3PCB 的組裝工藝的組裝工藝（6）支架固定安裝）支架固定安裝 4.3PCB 的組裝工藝的組裝工藝4.3.4組裝工藝流程組裝工藝流程1通孔類元件通孔類元件工藝流程：工藝流程： 把印制板裝入夾具中，插入所有波峰焊接的元件，進把印制板裝入夾具

22、中，插入所有波峰焊接的元件，進行波峰焊接。行波峰焊接。 插入、焊接所有人工焊接的元件。插入、焊接所有人工焊接的元件。 插入和固定所有余下非焊元件。插入和固定所有余下非焊元件。（1）自動插裝工藝）自動插裝工藝 4.3PCB 的組裝工藝的組裝工藝如圖，第一個自動插入站是（如圖，第一個自動插入站是（DIP）插裝機。）插裝機。第二個插入站是軸向元件插裝機。包括電阻器、電容器以第二個插入站是軸向元件插裝機。包括電阻器、電容器以及二極管。及二極管。（2）手工插入與半自動插裝工藝流程）手工插入與半自動插裝工藝流程（3）機器人插裝工藝流程）機器人插裝工藝流程僅用來插入非標準元件。僅用來插入非標準元件。 4.3

23、PCB 的組裝工藝的組裝工藝2表面安裝器件表面安裝器件（1）表面安裝元件和器件特點：無引線或引線極短，元）表面安裝元件和器件特點：無引線或引線極短，元器件體積小。器件體積小。（2）工藝流程圖）工藝流程圖 （3）裝配方式：）裝配方式：單面混合裝配、雙面混合裝配、完全表面裝配。單面混合裝配、雙面混合裝配、完全表面裝配。 如圖。如圖。 * 4.4PCB 的計算機輔助設計過程簡介的計算機輔助設計過程簡介 4.4.1PCB CAD 軟件系統軟件系統4.4.2印制板印制板 CAD 設計流程圖設計流程圖4.4.3軟件介紹軟件介紹 * 4.4PCB 的計算機輔助設計過程簡介的計算機輔助設計過程簡介4.4.1P

24、CB CAD 軟件系統軟件系統 （1）建庫工具）建庫工具包括各類元器件符號庫和物理庫以及各種設計規則和后處包括各類元器件符號庫和物理庫以及各種設計規則和后處理庫。理庫。（2）交互和自動布局工具）交互和自動布局工具（3）自動布線工具和交互布線工具）自動布線工具和交互布線工具（4）后處理工具）后處理工具（5）生成各類報告的工具）生成各類報告的工具（6）設計驗證工具）設計驗證工具（7）高速電路分析工具）高速電路分析工具（8）工具間的接口）工具間的接口（9）二次開發工具）二次開發工具 * 4.4PCB 的計算機輔助設計過程簡介的計算機輔助設計過程簡介4.4.2印制板印制板 CAD 設計流程圖設計流程圖

25、 如圖所示。如圖所示。 * 4.4PCB 的計算機輔助設計過程簡介的計算機輔助設計過程簡介1原理圖的設計原理圖的設計（1）建立原理圖）建立原理圖確定電路的邏輯符號與物理器件的映射，編制元件表，建確定電路的邏輯符號與物理器件的映射，編制元件表，建立線網表。立線網表。（2）邏輯仿真）邏輯仿真對原理圖進行邏輯仿真、時序分析。對原理圖進行邏輯仿真、時序分析。2印制板圖的設計印制板圖的設計（1）布局原則：）布局原則： 按功能進行布局按功能進行布局 將同功能的元件（如存儲單元電將同功能的元件（如存儲單元電路）布在一起。路）布在一起。 * 4.4PCB 的計算機輔助設計過程簡介的計算機輔助設計過程簡介 按電

26、路特性進行布局按電路特性進行布局 相同電路特性的電路布在一起。相同電路特性的電路布在一起。 表面貼裝元件（表面貼裝元件（SMT）布局。）布局。 參照布局網格布局，標準元件的兩管腳間距為參照布局網格布局，標準元件的兩管腳間距為0.1 in。 參照產品結構、元件溫度布局。參照產品結構、元件溫度布局。 整體元件布局重量均衡。整體元件布局重量均衡。 布局檢查。布局檢查。 （2）PCB 設計中的布線設計中的布線包括：單面布線、雙面布線、雙層布線。包括：單面布線、雙面布線、雙層布線。布線的方式：自動布線、交互式布線。布線的方式：自動布線、交互式布線。 * 4.4PCB 的計算機輔助設計過程簡介的計算機輔助

27、設計過程簡介布線規則可預先設定：電源、地線的處理；數字電路與模布線規則可預先設定：電源、地線的處理；數字電路與模擬電路的共地處理。一般先探索式布線，把短線連通再進行迷擬電路的共地處理。一般先探索式布線，把短線連通再進行迷宮式布線。宮式布線。 設計驗證：設計驗證： 距離是否合理。距離是否合理。 電源與地線的寬度。電源與地線的寬度。 關鍵線的最佳設計。關鍵線的最佳設計。 是否有短路。是否有短路。 阻焊與字符標記是否影響電裝質量。阻焊與字符標記是否影響電裝質量。（3）生成生產數據）生成生產數據 * 4.4PCB 的計算機輔助設計過程簡介的計算機輔助設計過程簡介4.4.3軟件介紹軟件介紹實用性較強的有：實用性較強的有：PROTEL、OrCAD 和和 PADS 2000 等。等。PROTEL 澳大利亞澳大利亞 PROTEL 科技公司科技公司 90 年代推出的，年代推出的，與與 TANGO 兼容，包括兼容，包括1Advanced Schematic用來繪制電路圖，編輯文件庫，編譯成網