項目3習題答案

1、項目3 習題答案1.印制電路板的種類有哪些？各有什么特點？印制電路板的種類很多，按其結(jié)構(gòu)可分為單面印制電路板、雙面印制電路板、多層印制電路板、軟性印制電路板和平面印制電路板。1）單面印制電路板單面印制電路板是在絕緣基板（厚度為0.20.5mm）的一個表面敷有銅箔，通過印制和腐蝕的方法，在基板上形成印制電路。它適合手工制作，適用于電子元器件密度不高的電子產(chǎn)品，如收音機等。2）雙面印制電路板雙面印制電路板是在絕緣基板（其厚度為0.20.5mm）的兩面均敷有銅箔，可在基板的兩面制成印制電路，但需要在兩面銅箔之間安裝金屬化過孔，即在小孔內(nèi)表面涂敷金屬層，使之與夾在絕緣基板中間的印制電路接通。布線密度比

2、單面板高，使用更為方便，適用于電性能要求較高的電子產(chǎn)品，如計算機、手機、儀器和儀表等。3）多層印制電路板多層印制電路板是在絕緣基板上制作三層以上印制電路的印制電路板。它是由幾層較薄的單面板或雙層面板粘合而成，其厚度一般為1.22.5mm。為了把夾在絕緣基板中間的電路引出，多層印制電路板上安裝元件的金屬化過孔。多層印制電路板與集成電路配合使用，可以減小電子產(chǎn)品的體積與重量，還可以增設屏蔽層，以提高電路的電氣性能。隨著電子技術的高速發(fā)展，電子產(chǎn)品越來越精密，電路板也就越來越復雜，多層電路板的應用也越來越廣泛。4)軟性印制電路板軟性印制電路板也稱柔性印制電路板，是以軟層狀塑料或其它軟質(zhì)膜性材料（如聚

3、脂或聚亞胺的絕緣材料）為基板制成，其厚度為0.251mm之間。它也有單層、雙層及多層之分，它可以端接或排接到任意規(guī)定的位置，如用在手機的翻蓋和機體之間實現(xiàn)電氣連接，被廣泛用于電子計算機、通信、儀表等電子產(chǎn)品上。5）平面印制電路板將印制電路板的印制導線嵌入絕緣基板，使導線與基板表面平齊，就構(gòu)成了平面印制電路板。平面印制電路板的導線上電鍍有一層耐磨的金屬，通常用于轉(zhuǎn)換開關、電子計算機的鍵盤等。2.一塊完整的印制電路板由哪幾部分組成？一塊完整的印制電路板主要包括以下幾個部分：絕緣基板、銅箔、孔、阻焊層和絲印層。3.印制電路板設計時，應遵循哪些原則？元器件布局原則元器件布局時，首先要考慮PCB尺寸大小

4、。PCB尺寸過大時，印制線路長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。在確定PCB尺寸后，再確定特殊元器件的位置。最后，根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元器件進行布局。布線原則（1）地線的布設、一般將公共地線布置在印制電路板的邊緣，便于將印制電路板安裝在機架上，也便于與機架地相連接。導線與印制電路板的邊緣應留有一定的距離（不小于板厚），便于安裝導軌和進行機械加工，還能提高電路的絕緣性能。（2）輸入、輸出端導線的布設、為了減小導線間的寄生耦合，在布線時要按照信號的流通順序進行排列，電路的輸入端和輸出端應盡可能遠離，輸入端和輸出端之間最好用地線隔開。在圖2-1

5、a）中，由于輸入端和輸出端靠得過近，且輸出導線過長，將會產(chǎn)生寄生耦合，（3）高頻電路導線的布設、對于高頻電路必須保證高頻導線、晶體管各電極的引線、輸入和輸出線短而直，若線間距離較小要避免導線相互平行。高頻電路應避免用外接導線跨接，若需要交叉的導線較多，最好采用雙面印制電路板，將交叉的導線印制在板的兩面，這樣可使連接導線短而直，在雙面板兩面的印制線應避免互相平行，以減小導線間的寄生耦合，最好成垂直布置或斜交（4）印制電路板的對外連接、印制電路板對外的連接有多種形式，可根據(jù)整機結(jié)構(gòu)要求而確定。一般采用以下兩種方法。1） 用導線互連2）用印制電路板接插式互連4印制電路板設計一般有哪些步驟？（1）印制

6、電路板材料選擇（2）印制電路板的厚度（3）印制板形狀和尺寸的確定（4）印制電路板坐標尺寸圖的設計（5）根據(jù)電原理圖繪制印制排版連線圖5熱轉(zhuǎn)印法工制作印制板有哪些步驟？1)裁取覆銅板按設計尺寸把覆銅板裁成所需要的大小和形狀。先用鋼板尺、鉛筆在單面覆銅板的銅箔面畫出裁取線，再用切板機沿畫線的外側(cè)鋸得所用單面覆銅板，最后用細砂紙（或砂布）將覆銅板的邊緣打磨平直、光滑。2)打印印制電路圖將設計好的PCB電路圖打印在熱轉(zhuǎn)印紙上。注意打印轉(zhuǎn)印紙的光滑面，打印機要選擇搓紙能力強、打印速度相對較慢的機型。搓紙能力不強的機型很可能無法送紙打印。打印速度快的機型打印在轉(zhuǎn)印紙上的碳粉光滑著墨面附著碳粉不牢固，容易脫

7、落。打印好的轉(zhuǎn)印紙禁止折彎和受摩擦，以避免碳粉脫落，且馬上進入轉(zhuǎn)印步驟。3)熱轉(zhuǎn)印轉(zhuǎn)印是將轉(zhuǎn)印紙上附著的碳粉（附著不是很牢）轉(zhuǎn)印到覆銅板上，該步驟操作定要小心，否則容易引起碳粉脫落、移位、斷線，導致制作的線路板性能不良。1）將轉(zhuǎn)印紙上有碳粉走線的地方緊貼在覆銅板的銅箔上，然后將其包好固定，務必要貼緊且不能左右移動，否則轉(zhuǎn)印時容易出現(xiàn)碳粉走線移位、斷線的情況。2）將覆蓋轉(zhuǎn)印紙的覆銅板送到熱轉(zhuǎn)印機或塑封機轉(zhuǎn)印，如圖3-48所示。轉(zhuǎn)印機或塑封機事先預熱計保持在150左右，為保證所有碳粉全部轉(zhuǎn)印到覆銅板上，可同一走向多轉(zhuǎn)印幾次。若敷鋼板平整無翹曲，則也可用不帶蒸汽的電慰斗熨燙幾次，亦可獲得同樣的效果。

8、3）待覆銅板冷卻后（務必要冷卻，否則容易引起碳粉脫落），再輕輕揭開轉(zhuǎn)印紙，可見到覆銅板上巳附著碳粉走線。 圖3-48 熱轉(zhuǎn)印4)修圖檢查熱轉(zhuǎn)印后電路圖形，是否有遺漏焊盤與導線。然后用油性筆對于熱轉(zhuǎn)印后缺損、或斷線的地方進行修補，以保證圖形質(zhì)量。5)腐蝕用三氯化鐵溶液把覆銅板上裸露的銅箔腐蝕掉。其具體過程如下：將三氯化鐵（不要用分析純的三氯化鐵，否則腐蝕速度慢）放進敞開容器（玻璃、瓷器或塑料材質(zhì)）中，按1：2倒入熱水（冷水也可，水溫越高，腐蝕速度越快），不斷地搖晃容器，待三氯化鐵溶解后，放人覆銅板，銅箔面朝上，以避免銅箔上的碳粉因與容器底摩擦而脫落；經(jīng)常搖動容器以加快腐蝕速度，待未被碳粉覆蓋的銅

9、箔被腐蝕完畢后，取出覆銅板，用清水洗干凈擦干，這時覆銅板上只剩下被碳粉覆蓋的銅箔。如圖3-49所示。 圖3-49 腐蝕覆銅板6)鉆孔鉆孔前，根據(jù)焊盤孔徑選擇合適的鉆頭，一般采用直徑為1mm的鉆頭，對于少數(shù)元器件端子較粗的插孔，例如電位器端子孔，需用直徑為1.2mm以上的鉆頭鉆孔。用微型電鉆（或鉆床）鉆孔時，進刀不要過快，以免將銅箔擠出毛剌。如果制作雙面板，覆銅板和印制板布線圖要有3個以上的定位孔，先用合適的鉆頭將它鉆透，以利于反面連線描圖時定位。鉆頭鉆入線路板的瞬間線路板不能移動，否則極易導致脆而硬的鉆頭折斷。鉆孔完畢用小刀除去孔的毛邊。7)清潔表面用香蕉水清洗掉覆銅板上的碳粉，或用細砂紙仔細

10、打磨掉覆銅板上的碳粉。8)涂助焊劑覆銅板沖洗晾干后即涂助焊劑（可用已配好的松香酒精溶液），涂助焊劑后可使板面得到保護，提高可焊性。6.用感光板制作電路板的步驟有哪些？用感光板制作電路板的過程如下：1)裁取感光板按設計尺寸把感光板裁成所需要的大小和形狀。裁取流程和前面方法一樣，先用鋼板尺、鉛筆在覆銅板的銅箔面畫出裁取線，再用切板機沿畫線的外側(cè)鋸得所用覆銅板，最后用細砂紙（或砂布）將覆銅板的邊緣打磨平直光滑。2)打印印制電路圖將設計好的PCB電路圖打印在打印菲林紙。選用激光打印機打印效果好。3)曝光曝光過程操作如圖3-51所示。（1）取出感光板，輕輕揭去保護膜，可以看到感光板銅皮面被一層綠色的化學

11、物質(zhì)所覆蓋，這層綠色的東西就是感光膜，如圖3-51a所示。（2）用一個玻璃相框，取下蓋板，將打印好的菲林紙輕輕鋪在相框的玻璃板上，然后把感光板涂有感光膜的一面貼在打印電路圖菲林紙上，如圖3-51b所示。再裝上相框的后蓋板，固定壓緊。（3）曝光，曝光的方法有幾種：太陽照射曝光、熒光燈曝光、專用的曝光機曝光，可以根據(jù)情況靈活選擇。曝光的時間要根據(jù)曝光光源的照射強度,以及不同廠家生產(chǎn)的感光板對曝光時間要求的不同，具體時間請參考廠家的說明。在這里選用熒光燈曝光，如圖3-51c所示，時間大約12分鐘，但時間不要太短,那樣會導致曝光不充分。 4)顯影顯影操作過程如下：（1）配制顯影劑。將粉末狀顯影劑與水混

12、合放入水槽，粉末顯影劑和水的比例1:20，適當攪拌使顯影劑熔化均勻。（2）將曝光后的感光板放入水槽中，輕輕晃動，使其充分接觸顯影液，待顯影充分后，可以看到PCB已經(jīng)附在上面了。5)腐蝕將三氯化鐵與水按1：2比例混合，不斷地搖晃容器，待三氯化鐵溶解后，放入覆銅板，銅箔面朝上，輕輕晃動水槽，使溶液形成對流，可以加快腐蝕速度。十幾分鐘后，將腐蝕好的PCB取出，用水沖洗干凈。6)鉆孔鉆孔前，根據(jù)焊盤孔徑選擇合適的鉆頭，鉆頭鉆入線路板的瞬間線路板不能移動，否則極易導致脆而硬的鉆頭折斷。鉆孔完畢用小刀除去孔的毛邊。7)清潔表面、涂助焊用香蕉水清洗掉覆銅板上的碳粉，或用細砂紙仔細打磨掉覆銅板上的碳粉。然后涂

13、上涂助焊劑。7.工廠生產(chǎn)印制電路板的基本工藝流程是什么？工廠生產(chǎn)印制電路板的制造工藝發(fā)展很快，不同類型和不同要求的PCB采取不同的生產(chǎn)工藝流程。一般要經(jīng)歷膠片制版、圖形轉(zhuǎn)移、化學蝕刻、過孔和銅箔處理、助焊和阻焊處理等過程。(1)膠片制版1）繪制照相底圖制作一塊標準的印制電路板，一般需要繪制3種不同的照相底圖：制作導電圖形的底圖，制作印制電路板表面阻焊層的底圖，制作標志印制電路板上所安裝元器件的位置及名稱等文字符號的底圖。2）照相制版 用繪制好的底圖照相制版，板面尺寸應通過調(diào)整相機焦距準確達到印制電路板的尺寸，相版要求反差大、無砂眼。照相制版的過程為：軟片剪裁曝光顯影定影水洗干燥修版。雙面板的相

14、板應保持正反面的焦距一致。(3)圖形轉(zhuǎn)移把相版上的印制電路圖形轉(zhuǎn)移到覆銅板上，稱圖形轉(zhuǎn)移。圖形轉(zhuǎn)移的方法很多，常用的有絲網(wǎng)漏印法和光化學法等。(4)蝕刻蝕刻也叫腐蝕，是指利用化學或電化學方法，將涂有抗蝕劑并經(jīng)感光顯影后的印制電路板上未感光部分的銅箔腐蝕除去，在印制電路板上留下精確的電路圖形。制作印制電路板有多種蝕刻工藝可以采用，這些方法可以除去未保護部分的銅箔，但不影響感光顯影后的抗蝕劑及其保護下的銅導體，也不腐蝕絕緣基板及粘結(jié)材料。工業(yè)上最常用的蝕刻劑有三氧化鐵、過硫酸銨、鉻酸及堿性氯化銅。其中三氧化鐵的價格低廉且毒性較低，堿性氯化銅的腐蝕速度快，能蝕刻高精度、高密度的印制電路板，并且銅離子

15、又能再生回收，也是一種經(jīng)常采用的方法。(5)過孔與銅箔處理1）金屬化孔金屬化孔就是把銅沉積在貫通兩面導線或焊盤的孔壁上，使原來非金屬的孔壁金屬化，也稱沉銅。在雙面和多層PCB中，這是一道必不可少的工序。實際生產(chǎn)中要經(jīng)過：鉆孔去油粗化浸清洗液孔壁活化化學沉銅電鍍加厚等一系列工藝過程才能完成。2）金屬涂覆為提高印制電路的導電性、可焊性、耐磨性、裝飾性及延長PCB的使用壽命，提高電氣可靠性，往往在PCB銅箔上進行金屬涂敷，常用的涂敷材料有金、銀和鉛錫合金等。（6）助焊與阻焊處理PCB經(jīng)表面金屬處理后，根據(jù)不同需要可進行助焊和阻焊處理。涂助焊劑可提高可焊性；而在高密度鉛錫合金板上，為了板面得到保護，確

16、保焊接的準確性，可在板面上加阻焊劑，使焊盤裸露，其他部位均在阻焊劑層下。阻焊涂料分熱固化型和光固化型兩種，色澤為深綠或淺綠色。8印制電路板質(zhì)量檢驗包括哪些內(nèi)容？(1)目視檢驗目視檢驗是用肉眼檢驗所能見到的一些情況，一般檢驗如下內(nèi)容：1）印制板的翹曲度是否過大，過大時可采用手工進行矯正。 2）印制板上的注字、符號是否被腐蝕掉，或因腐蝕不夠造成字跡、符號不清。 3）導線上有無沙眼或斷線，線條邊緣上有無鋸齒狀缺口，不該連接的導線間有無短路。4）印制板表面是否光滑、平整，是否有凹凸點或劃傷的痕跡。5）印制板上有無漏鉆孔、鉆錯孔或四周銅箔被鉆破的情況。6）導線圖形的完整性如何，用照相底片覆蓋在印制板上，

17、測定一下導線寬度、外形是否符合要求。7）印制板的外邊緣尺寸是否符合要求。 (2)連通性檢驗多層印制電路板需進行連通性試驗。一般借助萬用表測量電阻、電流、電壓等來判斷印制電路圖形是否連通。(3)可焊性檢驗可焊性是用來測量元器件焊接到印制電路板上時焊錫對印制圖形的潤濕能力，一般用潤濕、半潤濕、不潤濕來表示。1）潤濕。焊料在導線和焊盤上可自由流動及擴展，形成粘附性連接。2）半潤濕。焊料先潤濕焊盤的表面，然后由于潤濕不佳而造成焊錫回縮，結(jié)果在基底金屬上留下一薄層焊料。在焊盤表面一些不規(guī)則的地方，大部分焊料都形成了焊料球。3）不潤濕。焊料雖然在焊盤的表面上堆積，但未和焊盤表面形成粘附性連接。(4)電路板

18、的絕緣電阻電路板的絕緣電阻是印制電路板絕緣部件對外加直流電壓所呈現(xiàn)出的一種電阻。在印制電路板上，此項測試既可以在同一層上的各條導線之間來進行，也可以在兩個不同層之間來進行。選擇兩根或多根間距緊密、電氣上絕緣的導線，先測量其間的絕緣電阻；再加速濕熱一個周期（將試樣垂直放在試驗箱的框架上，箱內(nèi)相對濕度約為100%，溫度在4248，放置幾小時到幾天）后，置于室內(nèi)條件下恢復一小時，再測量它們之間的絕緣電阻。(5)鍍層附著力檢查鍍層附著力的一種方法是膠帶試驗法。把透明膠帶橫貼于要測的導線上，并將此膠帶用手按壓，使氣泡全部排除，然后掀起膠帶的一端，大約與印制電路板呈90時扯掉膠帶，扯膠帶時應快速猛扯，扯下

19、的膠帶完全干凈沒有銅箔附著，說明該板的鍍層附著力合格。9.簡述用Protel 2004軟件繪制電路原理圖的過程。(1) 新建原理圖文件1）執(zhí)行菜單“文件”“創(chuàng)建”“原理圖”添加原理圖文件；也可以用鼠標右擊項目文件名，在彈出的菜單中選擇“追加新文件到項目中”“Schematic”新建原理圖文件。2）用鼠標右擊原理圖文件“Sheet1.SchDoc”，在彈出的菜單中選擇“另存為”，屏幕彈出一個對話框，將文件改名為“單管放大”并保存。(2）設置自定義圖紙和標題欄原理圖建立完成后，就要對圖紙的大小、方向等參數(shù)進行設定。本例電路圖紙自定義，尺寸為650mils400mils。1）設置自定義圖紙執(zhí)行菜單“

20、設計”“文檔選項”，屏幕彈出“文檔選項”對話框，選中【圖紙選項】選項卡，在【自定義風格】區(qū)進行自定義圖紙設置。進行自定義前必須選中【使用自定義風格】復選框。2）設置自定義標題欄去除【圖紙明細表】復選框，圖紙上將不顯示標準標題欄，此時用戶可以自行定義標題欄，標題欄一般定義在圖紙的右下方。(3）設置元件庫與元件放置1）加載元件庫單擊原理圖編輯器右上方的【元件庫】標簽，屏幕彈出“元件庫”控制面板，該控制面板中包含元件庫欄、元件查找欄、元件名欄、當前元件符號欄、當前元件封裝等參數(shù)欄和元件封裝圖形欄等內(nèi)容，用戶可以在其中查看相應信息，以判斷元件是否符合要求。加載元件庫也可以通過執(zhí)行菜單“設計”“追加/刪

21、除元件庫”實現(xiàn)。單擊【元件庫】按鈕，屏幕彈出可用元件庫對話框，選擇【安裝】選項卡，完成元件庫的加載。2）放置元件通過元件庫控制面板放置元件。本例中要用到三種元件，即電阻、電解電容和三極管，它們都在Miscellaneous Devices.IntLib庫中，設計前需先安裝該庫。以下以放置三極管2N3904為例介紹元件放置。選中所需元件庫，該元件庫的元件將出現(xiàn)在元件列表中，找到三極管2N3904，控制面板中將顯示它的元件號和封裝圖。（4）放置電源接地符號和電路的I/O端口單擊【放置】【電源端口】；單擊【放置】【端口】，分別放置電源接地符號和電路的I/O端口。（5）調(diào)整元件布局與電氣連接1)元件選

22、中與取消選中選中對象的方法通過執(zhí)行菜單【編輯】【選擇】進行，可以選擇【區(qū)域內(nèi)對象】【區(qū)域外對象】或【全部對象】。利用工具欄按鈕選取對象。直接用鼠標點取，這種方法每次只能選取一個對象，如要選取同時多個對象，可以按下鍵的同時用鼠標左鍵點取多個對象。2）移動元件常用的方法是用鼠標左鍵點中要移動的元件，并按住鼠標左鍵不放，將元件拖到要放置的位置。同時選中多個元件，點住其中的一個可進行一組移動。3）元件的旋轉(zhuǎn)用鼠標左鍵點住要旋轉(zhuǎn)的元件不放，按鍵逆時針90旋轉(zhuǎn)，按鍵水平方向翻轉(zhuǎn)，按鍵垂直方向翻轉(zhuǎn)。（注意必須在英文輸入狀態(tài)下才有效）4）元件的刪除要刪除某個元件，可用鼠標左鍵單擊要刪除的元件，按鍵刪除該元件，

23、也可執(zhí)行“編輯”“刪除”，用鼠標單擊要刪除的元件進行刪除。5）全局顯示全部對象元件布局調(diào)整完畢，執(zhí)行菜單“查看”“顯示全部對象”，全局顯示所有對象，此時可以觀察布局是否合理。10簡述用Protel 2004軟件設計PCB圖的流程。（1）PCB文件的建立PCB文件的建立有以下3種方法：1）利用菜單【NEW】生成PCB文件，這需要手動生成一個PCB文件，生成后單獨對PCB的各種參數(shù)進行設置。2）通過向?qū)蒔CB文件。該方法在生成PCB文件的同時直接設置印制電路板的各種參數(shù)。3）利用模板生成PCB文件。進行PCB文件設計時可以將常用的PCB文件保存為模板文件，在進行新的設計時直接調(diào)用這些模板文件即

24、可。（2）規(guī)劃印制板規(guī)劃印制板就是定義印制板的機械輪廓和電氣輪廓。印制板的機械輪廓是指電路板的物理外形和尺寸，需要根據(jù)公司和制造商的要求進行相應的規(guī)劃。印制板的電氣輪廓是指電路板上放置元件和布線的范圍，電氣輪廓一般定義在禁止布線層上，是一個封閉的區(qū)域。通常在一般的電路設計中僅規(guī)劃PCB的電氣輪廓。1）執(zhí)行菜單“設計”“PCB板選擇項”，設置單位制為Metric（公制）；設置可視柵格1、2分別為1mm和10mm；捕獲柵格X、Y均和元件網(wǎng)格X、Y均為0.5mm.。2）執(zhí)行菜單“設計”“PCB板層次顏色”，設置顯示可視柵格1（Visible Grid1）。3）執(zhí)行菜單“工具”“優(yōu)先設定”，屏幕彈出“優(yōu)先設定”對話框，選中“Display”選項，在“表示”區(qū)中選中【原點標記】復選框，顯示坐標原點。4）執(zhí)行菜單“編輯”“原點”“設定”，定義相對坐標原點，設定后，沿原點往右為+x軸，往上為+y軸。5）用鼠標單擊工作區(qū)下方標簽中的“Keep Out Layer”，將當前工作層設置為Keep Out Layer。6）執(zhí)行菜單“放置”“直線”進行邊框繪制閉合電氣輪廓。（3）原理圖信息的導入1)單擊工作區(qū)上方的“單管放大電路.SC