第1講2-PCB的知識

1、Jason-zou第一講第一講 2 2 PCBPCB的知識的知識PCB的排版設(shè)計(jì)的排版設(shè)計(jì)廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 PCB是實(shí)現(xiàn)整機(jī)產(chǎn)品功能的主要部件，其設(shè)計(jì)是整機(jī)工藝設(shè)計(jì)中重要的一環(huán)。 所謂PCB設(shè)計(jì)，就是根據(jù)設(shè)計(jì)人員的意圖，將電路原理圖轉(zhuǎn)換成印制版圖，并選擇材料和確定加工技術(shù)要求的過程。PCB板要解決的兩個(gè)基本問題：板要解決的兩個(gè)基本問題：1、放置元器件、放置元器件2、提供電路連接、提供電路連接1. 印制電路板的概念印制電路板的概念 印制板的由來印制板的由來: 元器件相互連接需要一個(gè)載體 印制板的作用：印制板的作用： 依照電路原理圖上的元器件、集成電路、開關(guān)、連接器和其他相關(guān)元器件

2、之間的相互關(guān)系和連接，將他們用導(dǎo)線的連接形式相互連接到一起。 原理圖原理圖印制板圖印制板圖元器件圖形元器件圖形e b cRb1VRe1RcC3C2C1Rb2例如例如:C22. 印制電路板發(fā)展過程印制電路板發(fā)展過程 印制電路板隨著電子元器件的發(fā)展而發(fā)展，由此可以分為下面幾個(gè)發(fā)展階段： 電子管分立器件 導(dǎo)線連接 半導(dǎo)體分立器件 單面印刷板 集 成 電 路 雙面印刷板 超大規(guī)模集成電路 多層印刷板電子管體積大、重量重、耗電高,使用導(dǎo)線連接。電解電容接線端子接線端子電阻電阻2. 印制電路板發(fā)展過程印制電路板發(fā)展過程2. 印制電路板發(fā)展過程印制電路板發(fā)展過程相對于電子管，半導(dǎo)體器件體積小、重量輕、耗電小

3、、排列密集適用于單面印制板2. 印制電路板發(fā)展過程印制電路板發(fā)展過程單面板單面板 集成電路的出現(xiàn)使布線更加復(fù)雜，此時(shí)單面集成電路的出現(xiàn)使布線更加復(fù)雜，此時(shí)單面板已經(jīng)不能滿足布線的要求，由此出現(xiàn)了雙面板板已經(jīng)不能滿足布線的要求，由此出現(xiàn)了雙面板雙面布線。雙面布線。 隨著超大規(guī)模集成電路、隨著超大規(guī)模集成電路、BGA等元器件的出等元器件的出現(xiàn)，雙面板也不能適應(yīng)布線的要求，出現(xiàn)了多層現(xiàn)，雙面板也不能適應(yīng)布線的要求，出現(xiàn)了多層板。目前技術(shù)上可以作出板。目前技術(shù)上可以作出50層以上的電路板，當(dāng)層以上的電路板，當(dāng)前產(chǎn)品大規(guī)模使用的是前產(chǎn)品大規(guī)模使用的是48層板層板多層板多層板（實(shí)物（實(shí)物) )BGA封裝芯

4、片封裝芯片QFP封裝芯片封裝芯片正面背面 PCB PCB是采用是采用敷銅箔絕緣層壓板敷銅箔絕緣層壓板作為基材，用作為基材，用化學(xué)化學(xué)蝕刻方法蝕刻方法制成符合電路要求的圖案，經(jīng)機(jī)械加工制成符合電路要求的圖案，經(jīng)機(jī)械加工達(dá)到安裝所需要的形狀，用以裝聯(lián)各種元器件。達(dá)到安裝所需要的形狀，用以裝聯(lián)各種元器件。 PCB印制板設(shè)計(jì)：分為人工設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)印制板設(shè)計(jì)：分為人工設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)兩種。計(jì)兩種。廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院1.實(shí)現(xiàn)電路中各個(gè)元器件的電氣連接，簡化電子產(chǎn)品的裝配、焊接、調(diào)試工作；2.縮小了整機(jī)體積，降低產(chǎn)品成本， 提高電子設(shè)備的質(zhì)量和可靠性；3.具有良好的產(chǎn)品一致性，它可以

5、采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，有利于在生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)機(jī)械化和自動(dòng)化。4.便于整機(jī)產(chǎn)品的互換與維修。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 制造工藝較復(fù)雜，單件或小批量生產(chǎn)不經(jīng)濟(jì)制造工藝較復(fù)雜，單件或小批量生產(chǎn)不經(jīng)濟(jì)廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院1 1、印制電路板的、印制電路板的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 將電原理圖轉(zhuǎn)換成印制板圖 確定加工技術(shù)要求的過程 確保印制電路板具有滿意的性 能和可靠性。 印制電路板設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容印制電路板設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容1、設(shè)計(jì)印制電路板的準(zhǔn)備工作2、印制電路板的排版布局一、印制電路板的排版與設(shè)計(jì)一、印制電路板的排版與設(shè)計(jì) 首先進(jìn)行電路方案試驗(yàn)首先進(jìn)行電路方案試驗(yàn) 慎重選用電子元器件慎重選用電子元器件 對電路試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分

6、析對電路試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行分析 整機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和使用性能必須確整機(jī)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和使用性能必須確定定（1）印制電路板的設(shè)計(jì)前提）印制電路板的設(shè)計(jì)前提1、設(shè)計(jì)印制電路板的準(zhǔn)備工作、設(shè)計(jì)印制電路板的準(zhǔn)備工作（一）準(zhǔn)備工作（一）準(zhǔn)備工作 1.確定板材、板厚、形狀、尺寸 2.確定與板外元器件連接方式 3.確認(rèn)元器件安裝方式 4.閱讀分析原理圖板材、形狀、尺寸和厚度的確定板材、形狀、尺寸和厚度的確定廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 確定板材確定板材 印制電路板的形狀印制電路板的形狀 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電路板的材料覆銅板 （1） 覆銅板的組成 （2） 幾種常用覆銅板的性能特點(diǎn)

7、準(zhǔn)備制作電路板的敷銅板人工切割敷銅板機(jī)器切割敷銅板（1） 覆銅板的組成 單面覆銅板 基板銅箔 基板銅箔 雙面覆銅板 1） 覆銅板的基板 酚醛樹脂 合成樹脂 環(huán)氧樹脂基板 三氯氫胺樹脂 紙質(zhì) 增強(qiáng)材料 布質(zhì)基板決定PCB板的機(jī)械性能（耐浸焊性、抗彎強(qiáng)度）2） 銅箔 銅箔是制造覆銅板的關(guān)鍵材料，必須有較高的導(dǎo)電率及良好的焊接性。 銅箔表面不得有劃痕、砂眼和皺折，金屬純度不低于99.8%，厚度誤差不大于5m。 原電子工業(yè)部的部頒標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：銅箔厚度的標(biāo)稱系列為18m、25m、35m、50m、70m和105m。 目前普遍使用的是35m厚度的銅箔。 3） 粘合劑 銅箔能否牢固地附著在基板上，粘合劑是重要因

8、素。覆銅板的抗剝強(qiáng)度主要取決于粘合劑的性能。 常用的覆銅板粘合劑有酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯和聚酰亞胺等。 4） 覆銅板的生產(chǎn)工藝流程3 3、印制電路板種類、印制電路板種類 層數(shù)層數(shù): :單面、雙面、多層單面、雙面、多層 機(jī)械強(qiáng)度機(jī)械強(qiáng)度: : 剛性、剛性、 撓性撓性1. 確定板材、板厚、形狀、尺寸確定板材、板厚、形狀、尺寸 印制電路板的制作原材料是覆銅板。覆銅板又分為單面板單面板和雙面板雙面板，其結(jié)構(gòu)如下：基板（材料、厚度有多種規(guī)格）熱壓銅箔(厚度35m)單單 面面 板板雙雙 面面 板板熱壓銅箔(厚度35m)熱壓銅箔(厚度35m)基板（材料、厚度有多種規(guī)格）2. 確定對外連接方式確定對外

9、連接方式印制板對外連接方式有兩種： 直接焊接 簡單、廉價(jià)、可靠，不易維修 接插式 維修、調(diào)試、組裝方便；產(chǎn)品成本提高，對印制板制造精度及工藝要求高。2. 確定對外連接方式確定對外連接方式 接插件連接接插件連接 印制板插座印制板插座 其他接插件其他接插件廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院3. 確認(rèn)元器件安裝方式確認(rèn)元器件安裝方式 表面貼裝 通孔插裝4. 閱讀分析原理圖閱讀分析原理圖 線路中是否有高壓、大電流、高頻電路，對于元器件之間、線與線之間通常耐壓200V/mm；印制板上的銅箔線載流量，一般可按1A/mm估算；高頻電路需注意電磁兼容性設(shè)計(jì)以避免產(chǎn)生干擾。 找出干

10、擾源 主要找出容易產(chǎn)生熱干擾、電磁干擾、磁電干擾的元器件，元器件布局時(shí)需要注意這些干擾源，以免對電路整體功能產(chǎn)生影響4. 閱讀分析原理圖閱讀分析原理圖 了解電路中所有元器件的形狀、尺寸、引線 不同型號、規(guī)格元器件尺寸差異很大，需要了解其體積大小，設(shè)計(jì)電路板時(shí)要注意留有足夠的安裝空間；對于IC要注意引腳的排列順序及各引腳的功能。4. 閱讀分析原理圖閱讀分析原理圖 了解所有附加材料 原理圖中沒有體現(xiàn)而設(shè)計(jì)時(shí)必備的器材，如：散熱器、連接器、緊固裝置4. 閱讀分析原理圖閱讀分析原理圖（二）布線設(shè)計(jì)（插裝）（二）布線設(shè)計(jì)（插裝） 1. 元件面布設(shè)要求 2. 印制導(dǎo)線設(shè)計(jì)要求 3. 焊盤設(shè)計(jì)要求印制板對外

11、連接方式的選擇印制板對外連接方式的選擇 導(dǎo)線焊接方式導(dǎo)線焊接方式 線路板對外的焊點(diǎn)盡可能引到 整板的邊緣 穿孔焊接 通過線卡或其他緊固件將線與 板固定廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院印制電路板的排版布局印制電路板的排版布局 1 1）按照信號流向的布局原則）按照信號流向的布局原則 2 2）優(yōu)先確定特殊元器件的位置）優(yōu)先確定特殊元器件的位置 3 3）防止電磁干擾的考慮）防止電磁干擾的考慮 4 4）抑制熱干擾的考慮）抑制熱干擾的考慮 5 5）增加機(jī)械強(qiáng)度的考慮）增加機(jī)械強(qiáng)度的考慮 6 6）操作性能對元器件

12、的考慮）操作性能對元器件的考慮廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院一般元器件的安裝與排列一般元器件的安裝與排列 元器件的安裝與布局元器件的安裝與布局 元器件在整個(gè)版面上分布均勻、疏密一致 四周留有一定的空間（5mm） 元器件引腳要單獨(dú)占用一個(gè)焊盤 元器件 的布設(shè)不能上下交叉，避免相互碰接 元器件的安裝高度要盡量降低（不超過5mm） 確定元器件的軸向方向 跨距應(yīng)稍大于元器件體的軸向尺寸廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院廣東職業(yè)技術(shù)學(xué)院 元器件的排列方式 不規(guī)則排列 規(guī)則排列2022-7-5印刷電路板布局設(shè)計(jì) 印刷電路板布局是指安排元器件在板上的位置。印刷電路板布局是整個(gè)PCB設(shè)計(jì)中最重

13、要的一環(huán)，對于模擬電路和高頻電路尤為關(guān)鍵。印刷電路板布局的基本原則是：(1)保證電路的電氣性能；(2)便于產(chǎn)品的生產(chǎn)、維護(hù)和使用；(3)導(dǎo)線盡可能短1.元件面布設(shè)要求元件面布設(shè)要求 整齊、均勻、疏密一致 整個(gè)印制板要留有邊框，通常510mm 元器件不得交叉重疊 單腳單焊盤。每個(gè)引腳有一個(gè)焊盤對應(yīng)，不允許共用焊盤不推薦元件面要求元件面要求 干擾器件放置應(yīng)盡量減小干擾 例如：發(fā)熱元件放置于下風(fēng)處，怕熱元件放置于上風(fēng)處，并遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。 布局時(shí)要通過改變元器件的位置、方向以實(shí)現(xiàn)合理布局。 1.元件面布設(shè)要求2.印制導(dǎo)線設(shè)計(jì)要求印制導(dǎo)線設(shè)計(jì)要求 導(dǎo)線應(yīng)盡可能少、短、不交叉 導(dǎo)線寬度 導(dǎo)線寬度通常由載流

14、量和可制造性決定，一般要求PCB設(shè)計(jì)的導(dǎo)線寬度0.2mm，由于制作工藝的限制，設(shè)計(jì)時(shí)導(dǎo)線不易過細(xì)。布線時(shí)，遇到折線要走45。 導(dǎo)線間距，一般 0.2mm 電源線和地線盡量粗。與其它布線要有明顯區(qū)別。 對于雙面板，正反面的走線不要平行，應(yīng)垂直布設(shè)。例如：2.印制導(dǎo)線設(shè)計(jì)要求印制導(dǎo)線設(shè)計(jì)要求3.焊盤設(shè)計(jì)要求焊盤設(shè)計(jì)要求 形狀 通常為圓形，0.8 1.0mm2 3內(nèi)外內(nèi) 靈活掌握焊盤形狀 對于IC器件，可以將圓形焊盤改為長圓形，以增大焊盤間的距離便于走線。3.焊盤設(shè)計(jì)要求焊盤設(shè)計(jì)要求 可靠性 焊盤間距要足夠大，通常0.2mm，如間距過小，可以改變焊盤的形狀以得到足夠的焊盤間距3.焊盤設(shè)計(jì)要求焊盤設(shè)計(jì)

15、要求引線跨距引線跨距 2.52.5的整數(shù)倍的整數(shù)倍1. 板面允許的情況下，導(dǎo)線盡量粗一些。2. 導(dǎo)線與導(dǎo)線之間的間距不要過近。3. 導(dǎo)線與焊盤的間距不得過近。4. 板面允許的情況下，焊盤盡量大一些。初學(xué)者設(shè)計(jì)時(shí)需掌握的基本原則是：初學(xué)者設(shè)計(jì)時(shí)需掌握的基本原則是：（三）常見錯(cuò)誤（三）常見錯(cuò)誤 可挽回性錯(cuò)誤 多余連接切斷 丟失連線導(dǎo)線連接 不可挽回性錯(cuò)誤 IC引腳順序錯(cuò)誤 元件安裝方向、外形尺寸、引腳方向錯(cuò)誤。 （一）工廠批量生產(chǎn)（一）工廠批量生產(chǎn)工藝流程：工藝流程：底片(光繪) 選材下料 鉆孔 孔金屬化 貼膜 圖形轉(zhuǎn)移 電鍍 去膜蝕刻 表面涂敷 檢驗(yàn)三三 PCBPCB的制作的制作計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì) 打印 轉(zhuǎn)印 修板 腐蝕 去膜 鉆孔 水洗 涂助焊劑（二）手工制作（二）手工制作手工制作工藝流程圖手工制作工藝流程圖 1. 廠家資質(zhì)認(rèn)證，確保加工質(zhì)量。 2. 成本價(jià)格: 5分8分/cm2 8分14分/cm2 。 3. 成品驗(yàn)收，確保100合格率(特別是雙面板)。 4. 明確工藝技術(shù)要求