電子電路設(shè)計(jì)與制作9章課件

一臺(tái)性能優(yōu)良的電子產(chǎn)品，除選擇高質(zhì)量的元器件和合理的電路外，印制電路板的組件布局和電氣連線方式及正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，是決定產(chǎn)品能否正常工作的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。下面三個(gè)方面結(jié)合起來考慮：正確設(shè)計(jì)印制電路板正確布線方向整體的工藝結(jié)構(gòu)9.1印制電路板的排版設(shè)計(jì)與布線9.2印制電路板的制作工藝9.3焊接工藝9.4表面安裝技術(shù)9.5整機(jī)生產(chǎn)工藝介紹9.1.1印制電路板設(shè)計(jì)的一般原則根據(jù)電路的功能單元，對(duì)電路的全部元器件進(jìn)行布局時(shí)，要符合下面3條原則：（1）在高頻下工作的電路，要考慮元器件之間的分布參數(shù)。（2）按照電路的信號(hào)流程來安排各個(gè)功能電路單元的位置，使布局便于信號(hào)流通，并使信號(hào)盡可能保持方向一致。（3）以每個(gè)功能電路的核心器件（如集成芯片）為中心，圍繞它來進(jìn)行布局。9.1.1印制電路板設(shè)計(jì)的一般原則（2）在印制板上應(yīng)留出定位孔及固定支架所占用的位置。（3）高頻元器件之間的連線應(yīng)盡可能縮短，以減少它們間的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。（4）對(duì)某些電位差較高的元器件或?qū)Ь€，應(yīng)加大它們之間的距離，以避免放電引起意外短路，帶高電壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)手不易觸及到的地方。（5）對(duì)可調(diào)元器件的布局應(yīng)考慮到整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求，其位置布局應(yīng)方便調(diào)整操作。9.1.1印制電路板設(shè)計(jì)的一般原則2.布線的原則應(yīng)遵守的6條原則：（1）對(duì)于高頻電路應(yīng)采用島型焊盤，并采用大面積接地布線。（2）印制導(dǎo)線的寬度要滿足電流的要求，且布設(shè)盡可能短，在高頻電路中更應(yīng)如此。（3）印制導(dǎo)線的拐角應(yīng)彎成圓角，若彎成直線或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會(huì)影響電氣性能。9.1.2

印制電路板干擾的產(chǎn)生及其抑制干擾現(xiàn)象在電子產(chǎn)品調(diào)試、使用時(shí)經(jīng)常出現(xiàn)，其原因涉及許多方面，除外界因素干擾外，印制板布線不合理、元器件安裝位置不當(dāng)?shù)榷伎赡墚a(chǎn)生干擾。有以下幾個(gè)方面：1.電源干擾及其抑制電源電路的工藝布線和印制板設(shè)計(jì)不合理都會(huì)產(chǎn)生干擾，主要包括交流電源的干擾和直流電源電路產(chǎn)生的電場對(duì)其他電路的干擾。9.1.2

印制電路板干擾的產(chǎn)生及其抑制抑制電源干擾的基本方法：印制電路板布線時(shí)，交、直流回路不能彼此相連；電源線不要大環(huán)形走線；電源線與信號(hào)線不要靠得太近，并且避免平行；必要時(shí)，要在供電電源的輸出端和用電器之間增加濾波器。9.1.2

印制電路板干擾的產(chǎn)生及其抑制2.地線干擾及其抑制任何電路都存在一個(gè)自身的接地點(diǎn)（不一定是真正的大地）。電路中接地點(diǎn)在電位的概念中表示零電位，其他點(diǎn)的電位均以此點(diǎn)電位為參考。但在印制板電路中，即印制板上的地線并不能保證是絕對(duì)的零電位，往往存在一定的電位數(shù)值，雖然電位值很小，但是由于電路的放大作用，這個(gè)小小的電位值就可能產(chǎn)生嚴(yán)重影響電路性能的干擾。為了克服地線干擾，在設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量避免不用回路電流同時(shí)流經(jīng)某一段共用地線，同級(jí)電路的幾個(gè)接地點(diǎn)要盡量集中（即一點(diǎn)接地）。9.1.2

印制電路板干擾的產(chǎn)生及其抑制3.電磁場干擾及其抑制印制板的特點(diǎn)是使元器件安裝緊湊，連接密集，但如果設(shè)計(jì)不當(dāng)，這一特點(diǎn)也會(huì)給整機(jī)帶來麻煩，如分布參數(shù)造成干擾、元器件間的磁場干擾等。磁性元器件安裝位置不當(dāng)產(chǎn)生相互間的干擾。如揚(yáng)聲器、電磁鐵、永久性儀表等產(chǎn)生的恒定磁場；高頻變壓器、繼電器等產(chǎn)生的交變磁場。抑制對(duì)策：減小磁力線對(duì)印制導(dǎo)線的切割。9.1.2

印制電路板干擾的產(chǎn)生及其抑制兩個(gè)磁元件的相互位置應(yīng)使兩個(gè)元件磁場方向相互垂直，以減少彼此間的耦合。對(duì)干擾源進(jìn)行磁屏蔽，磁屏蔽罩應(yīng)良好接地。印制導(dǎo)線間的寄生耦合干擾。兩條相距很近的平行導(dǎo)線，它們之間的分布參數(shù)可以等效為相互耦合的電感和電容，當(dāng)其中一條導(dǎo)線中流過信號(hào)時(shí)，另一條導(dǎo)線內(nèi)也會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)，這就是干擾源。9.1.2

印制電路板干擾的產(chǎn)生及其抑制抑制對(duì)策：排版時(shí)要分析原理圖，區(qū)別強(qiáng)弱信號(hào)線，使弱信號(hào)線盡量短，并避免與其他信號(hào)線平行靠近；不同回路的信號(hào)線盡量避免相互平行，布設(shè)雙面板上的兩面印制線要相互垂直，盡量做到不平行布設(shè)；對(duì)某些信號(hào)線密集平行，無法擺脫強(qiáng)信號(hào)干擾的情況下，可采用屏蔽線將弱信號(hào)屏蔽以抑制干擾。使用高頻電纜直接傳送信號(hào)時(shí)，電纜的屏蔽層應(yīng)一端接地。9.1.3

印制電路板上元器件的安裝1.隨機(jī)排列元器件的隨機(jī)排列也稱不規(guī)則排列，即元器件的軸線方向彼此不一致，排列順序無一定規(guī)則。這種排列方式對(duì)抑制高頻干擾非常有利，常在安裝立式元器件時(shí)采用。2.規(guī)則排列元器件軸線的排列方向一致，并與板的四邊平行或垂直。這種排列方式可使印制板元器件排列規(guī)范、整齊、美觀、方便安裝、焊接與調(diào)試，易于生產(chǎn)和維修。9.1.3

印制電路板上元器件的安裝由于元器件的排列要受一定位置和方向的限制，因而印制板上導(dǎo)線的布設(shè)要復(fù)雜一些，印制導(dǎo)線也會(huì)相應(yīng)增加。這種排列方式常用于版面較大，元器件種類相對(duì)較少而同類型元器件數(shù)量較多的低頻電路中。元器件的臥式安裝方式一般均以規(guī)則排列為主。9.1.3

印制電路板上元器件的安裝3.元器件的安裝方式元器件在印制板上的安裝方式有：臥式安裝，懸空安裝，立式安裝，支架固定安裝和有高度限制安裝。元器件的安裝原則：元器件應(yīng)布設(shè)在印制板的一面，且每個(gè)元器件的引出腳應(yīng)單獨(dú)占用一個(gè)焊盤。元器件不要布滿整個(gè)版面，板的四周要留有5-10mm的裕量，裕量的大小應(yīng)根據(jù)印制板面積的大小及固定的方式來決定。元器件在整個(gè)版面上應(yīng)布設(shè)均勻、疏密一致。

插接元器件工藝規(guī)范介紹

(1)插件前準(zhǔn)備核對(duì)元器件型號(hào)、規(guī)格核對(duì)元器件預(yù)成型

(2)裝插要求臥式安裝元器件圖a：貼緊板面圖b：插到臺(tái)階處

立式安裝元器件

要求插正，不允許明顯歪斜圖a:m=5-7mm圖c:m=2-5mm圖b：插到臺(tái)階處圖d：直徑10mm貼緊板面中周、線圈、集成電路、各種插座緊貼板面。

塑料導(dǎo)線：外塑料層緊貼板面。有極性元器件(晶體管、電解、集成電路)極性方向不能插反。不良插件及其糾正插錯(cuò)和漏插這是指插入印制板的元器件規(guī)格、型號(hào)、標(biāo)稱值、極性等與工藝文件不符，產(chǎn)生原因：它是由人為的誤插及來料中有混料造成的。糾正方法：加強(qiáng)上崗前的培訓(xùn)，加強(qiáng)材料發(fā)放前的核對(duì)工作，并建立嚴(yán)格的質(zhì)量責(zé)任制。過深或浮起插入過深，使元器件根部漆膜穿過印制板，造成虛焊；插入過淺，使引線未穿過安裝孔，而造成元器件脫落。手工插件

元器件的通孔插入方法有手工插件和機(jī)械自動(dòng)插件兩種，隨著，裝聯(lián)水平的提高，在大批量穩(wěn)定生產(chǎn)的企業(yè)，普遍采用了機(jī)械自動(dòng)插件的方式，但即使采用機(jī)械自動(dòng)插件后，仍有一部份異形元器件（如集成電路、電位器、插座等）需要手工插件，尤其在小批量多品種的產(chǎn)品裝聯(lián)中，采用機(jī)械自動(dòng)插件會(huì)占用大量的轉(zhuǎn)換和調(diào)機(jī)時(shí)間，因此，手工插件還是一種很主要的元器件插裝方法。機(jī)械自動(dòng)插件

機(jī)械自動(dòng)插件（簡稱：AI）是當(dāng)代電子產(chǎn)品裝聯(lián)中較先進(jìn)的自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)，

優(yōu)越性：

提高了生產(chǎn)效率；提高插件正確性；提高可靠性，機(jī)械自動(dòng)插件設(shè)備具有將元器件引線剪斷和彎曲固定的機(jī)構(gòu)，這樣使引線焊接后與焊點(diǎn)的接觸面積明顯增大（是直腳焊3倍）。9.1.4

焊盤及焊孔的設(shè)計(jì)1.焊盤的形狀淚滴式焊盤：當(dāng)焊盤連接的走線較細(xì)時(shí)常采用，以防焊盤起皮、走線與焊盤斷開。這種焊盤常用在高頻電路中。多邊形焊盤：用于區(qū)別外徑接近而孔徑不同的焊盤，便于加工和裝配。開口形焊盤：為了保證在波峰焊后，使手工補(bǔ)焊的焊盤孔不被焊錫封死時(shí)常用。9.1.4

焊盤及焊孔的設(shè)計(jì)2.焊盤的尺寸焊盤的尺寸與孔徑尺寸，最小孔環(huán)寬度和鉆孔設(shè)備等有關(guān)。為了保持焊盤與基板之間有一定的黏附強(qiáng)度并方便加工，盡可能增大焊盤的尺寸。但是對(duì)于布線密度高的印制電路板，若其焊盤的尺寸過大，就得減少導(dǎo)線寬度與間距。3.鉆孔的設(shè)計(jì)引線孔（即焊盤孔），過孔（連接孔），安裝孔，定位孔。9.1.5

印制導(dǎo)線的設(shè)計(jì)1.印制導(dǎo)線的寬度在印制電路板中，印制導(dǎo)線的主要作用是連接焊盤和承載電流，它的寬度主要由銅箔與絕緣基板之間的黏附強(qiáng)度和流過導(dǎo)線的電流來決定。導(dǎo)線的寬度應(yīng)以滿足電氣性能要求而又便于制版為宜，它的最小寬度以承受電流的大小而定，但最小不宜小于0.2mm。為了保證導(dǎo)線在印制板上的抗剝削強(qiáng)度和工作可靠性，印制線不宜太細(xì)，只要條件允許，應(yīng)盡可能采取較寬的導(dǎo)線，特別是電源線、地線及大電流信號(hào)線。9.1.5

印制導(dǎo)線的設(shè)計(jì)2.印制導(dǎo)線的走向與形狀

走通：是起碼的要求。

走好：是經(jīng)驗(yàn)和技巧的表現(xiàn)。9.1.5

印制導(dǎo)線的設(shè)計(jì)3.印制導(dǎo)線的間距印制導(dǎo)線之間的距離將直接影響電路的電氣性能，導(dǎo)線之間間距的確定必須滿足電氣安全要求，考慮導(dǎo)線之間的絕緣強(qiáng)度、相鄰導(dǎo)線之間的峰值電壓、電容耦合參數(shù)等。從便于安裝元器件的角度考慮，導(dǎo)線之間的距離應(yīng)盡可能寬些。4.跨接線的使用在單面的印制板電路設(shè)計(jì)中，有些線路無法連接時(shí)，會(huì)用到跨接。9.1.6

制版工藝圖的繪制1.機(jī)械加工圖樣：是提供制造工具、模具及加工孔及外形（包括鉗工裝配）用的圖紙。圖上應(yīng)注明印制板的尺寸、孔位和孔徑及形位公差、使用材料、工藝要求等。打印時(shí)選擇機(jī)械層（Mech層）。2.線路圖：將導(dǎo)線圖形和印制板上安裝的元器件組成的圖稱為線路圖，它是用來區(qū)別其他印制板的制作工藝圖。打印時(shí)選