第六章 印制電路板

1、第六章印制電路板工藝第六章印制電路板工藝目錄印制電路板概述印制電路板概述 印制電路板的設(shè)計目標印制電路板的設(shè)計目標 印制電路板的基本選擇印制電路板的基本選擇 印制電路板的排版布局印制電路板的排版布局 印制電路板上的焊盤及導(dǎo)線印制電路板上的焊盤及導(dǎo)線 印制電路板的手工設(shè)計圖印制電路板的手工設(shè)計圖 印制電路板制作工藝印制電路板制作工藝 多層印制電路板和撓性印制電路板多層印制電路板和撓性印制電路板 6.1 6.1 印制電路板概述印制電路板概述在絕緣基材上，按預(yù)定設(shè)計形成的印刷元件或印刷電路以及兩者結(jié)合的導(dǎo)電圖形稱為印制電路（Printed Circuit）。印制電路或印刷電路的產(chǎn)品板通稱為印制電路板

2、（Printed Circuit Board）。圖6.1是幾塊常見的雙面印制電路板。1 1印制電路板的構(gòu)成印制電路板的構(gòu)成一塊完整的印制電路板主要由以下幾部分組成：（1）絕緣基材 （2）銅箔面 （3）阻焊層（綠油面） （4）字符層（白油面） （5）孔 圖6.1 印制電路板2 2印制電路板的功能印制電路板的功能（1）提供集成電路等各種電子元器件固定、組裝的機械支撐，可實現(xiàn)元器件的自動化安裝。（2）實現(xiàn)集成電路等各種電子元器件之間的電氣連接或電絕緣。提供所要求的電氣特性，如特性阻抗等。與手工焊等線連接相比，印制電路板連接具有一致性、重復(fù)生產(chǎn)性、高可靠性的特點，避免了人為的連接錯誤。（3）為自動錫焊

3、工藝提供非焊接地區(qū)的阻焊圖形。為元器件插裝、檢查、維修提供識別字符和圖形。6.1.2 6.1.2 覆銅板的類別和指標覆銅板的類別和指標1 1覆銅板的構(gòu)成和類別覆銅板的構(gòu)成和類別覆銅板主要由銅箔、增強材料和粘合劑三種主要原料組成。通常我們按印制電路板銅箔面層數(shù)的多少，將印制電路板分成單面板、雙面板和多層板等各類。 根據(jù)印制電路板所用的不同增強材料劃分，可將印制電路板分為紙基、玻璃布基和復(fù)合材料基三大類。 按粘合劑分，則印制電路板又可分為：酚醛樹脂型、環(huán)氧樹脂型、三氯氰胺樹脂型、聚酯型、聚酰亞胺型、聚四氟乙烯型、聚苯醚型等。表6.1列出了常用覆銅板的特性和主要用途名稱標準厚度（mm）銅箔厚度（m）

4、特點應(yīng)用酚醛紙敷銅板1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.2，6.45070價格低、機械強度低、阻燃性能差、易吸水、不耐高溫中、低檔民用品環(huán)氧紙質(zhì)敷銅板1.0，1.5，2.0，2.5，3.0，3.2，6.43570價格略高、機械強度、防潮性能、耐高溫性能較好儀器、儀表及中檔以上民用品環(huán)氧玻璃布敷銅板0.2，0.3，0.5，1.0，1.5，2.0，3.0，5.0，6.43550價格較高、性能優(yōu)于環(huán)氧及酚醛紙板、基板透明工業(yè)、軍用及計算機等高檔電器聚四氟乙烯敷銅板0.25，0.3，0.5，08，1.0，1.5，2.03550價格高、介電常數(shù)低、介質(zhì)損耗低、耐高溫、耐腐蝕微波、高頻電器、航天航

5、空、導(dǎo)彈、雷達等聚烯亞氨柔性敷銅板0.2，0.5，0.8，12，1.6，2.035可撓性、質(zhì)量低儀器、儀表柔性連接6.2 6.2 印制電路板的設(shè)計目標印制電路板的設(shè)計目標對于印制電路板的設(shè)計目標，通常要考慮準確性、可靠性、工藝性和經(jīng)濟性四個因素。6.2.1 6.2.1 印制電路板的準確性印制電路板的準確性元器件和印制導(dǎo)線的連接關(guān)系必須符合電氣原理圖。6.2.2 6.2.2 印制電路板的可靠性印制電路板的可靠性影響印制板可靠性的因素很多，其中有基板材料方面的、制板加工方面的和裝配連接工藝方面的。6.2.3 6.2.3 印制電路板的工藝性印制電路板的工藝性從工藝性考慮，應(yīng)該分析整機結(jié)構(gòu)及機內(nèi)的體積

6、空間，從而確定印制電路板的面積、形狀和尺寸。 6.2.4 6.2.4 印制電路板的經(jīng)濟性印制電路板的經(jīng)濟性印制板的經(jīng)濟性與前幾方面的內(nèi)容密切相關(guān)。根據(jù)成本分析，從生產(chǎn)制造的角度，選擇覆銅板的板材、質(zhì)量、規(guī)格和印制電路板的工藝技術(shù)要求。 6.3 6.3 印制電路板的基本選擇印制電路板的基本選擇6.3.1 6.3.1 印制電路板的材質(zhì)、形狀、尺寸和厚度的選擇印制電路板的材質(zhì)、形狀、尺寸和厚度的選擇1 1確定板材材質(zhì)確定板材材質(zhì)板材材質(zhì)主要是指印制電路板的基板材料，不同材質(zhì)的印制電路板的機械性能與電氣性能有很大差別。目前，國內(nèi)常見覆銅板的種類有：覆銅酚醛紙質(zhì)層壓板，覆銅環(huán)氧紙質(zhì)層壓板，覆銅環(huán)氧玻璃布

7、層壓板等。對于設(shè)計者來說，選用板材時必須考慮性能價格比，確定板材要依據(jù)整機的性能要求、使用條件以及銷售價格進行綜合考慮。對于印制板的種類，一般應(yīng)該選用單面板或雙面板。分立元器件的電路常用單面板，雙面板多用于集成電路較多的電路，特別是雙列直插式封裝的元器件。2 2印制板的形狀印制板的形狀印制電路板的形狀由整機結(jié)構(gòu)和內(nèi)部空間位置的大小決定。外形應(yīng)該盡量簡單。 3 3印制板尺寸印制板尺寸印制板的尺寸應(yīng)該接近標準系列值，要從整機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和印制板上元器件的數(shù)量、尺寸及安裝、排列方式來決定。 4 4印制板的厚度印制板的厚度在確定板的厚度時，主要考慮對元器件的承重和振動沖擊等因素：如果板的尺寸過大或板上的

8、元器件過重（如大容量的電解電容器或大功率器件等），都應(yīng)該適當(dāng)增加板的厚度或?qū)﹄娐钒宀扇〖庸檀胧?，否則電路板容易產(chǎn)生翹曲。 6.3.2 6.3.2 印制板對外連接方式的選擇印制板對外連接方式的選擇1 1導(dǎo)線焊接方式導(dǎo)線焊接方式這是一種最簡單、廉價而可靠的連接方式，不需要任何接插件，只要用導(dǎo)線將印制板上的對外連接點與板外的元器件或其他部件直接焊牢即可。 采用導(dǎo)線焊接方式應(yīng)該注意如下幾點：（1）電路板的對外焊點盡可能引到整板的邊緣，并按照統(tǒng)一尺寸排列，以利于焊接與維修。（2）為提高導(dǎo)線連接的機械強度，避免因?qū)Ь€受到拉扯將焊盤或印制線條拽掉，應(yīng)該在印制板上焊點的附近鉆孔，讓導(dǎo)線從電路板的焊接面穿繞過通

9、孔，再從元件面插入焊盤孔進行焊接，如圖6.2所示。（3）將導(dǎo)線排列或捆扎整齊，遍過線卡或其他緊固件將線與板固定，避免導(dǎo)線因移動而折斷，見圖6.3。2 2插接件連接插接件連接在比較復(fù)雜的儀器設(shè)備中，經(jīng)常采用接插件連接方式 。接插件的品種繁多，下面介紹幾種，供設(shè)計時選擇參考。圖6.2 電路板對外引線焊接方式錯誤基板導(dǎo)線銅箔焊錫基板正確銅箔圖6.3 用緊固件將引線固定在板上（1）印制板插座：如圖6.4所示 。（2）其他插接件：如圖6.5印制板左上角的三個接插件 。如果印制板上有大電流信號對外連接，可以采用矩形接插件。這種插座的體積較大，不宜直接焊接在電路板上。為了保證足夠的機械強度和可靠的對外連接，

10、需要另做支架，將電路板和插座同時固定。圖6.4 同一引出線用多個接點并聯(lián)引出圖 6.5 印制板上的插針式接插件6.4 6.4 印制電路板的排版布局印制電路板的排版布局印制電路板設(shè)計的主要內(nèi)容是排版設(shè)計。把電子元器件在一定的制板面積上合理地布局排版，是設(shè)計印制板的第一步。排版設(shè)計，不單純是按照電路原理把元器件通過印制線條簡單地連接起來 。這里將介紹排版與布局的一般原則，力求使設(shè)計者掌握普通印制板的設(shè)計知識，使排版設(shè)計趨于合理。6.4.1 6.4.1 按照信號流走向布局按照信號流走向布局對整機電路的布局原則是：把整個電路按照功能劃分成若干個電路單元，按照電信號的流向，逐個依次安排各個功能電路單元在

11、板上的位置，使布局便于信號流通，并使信號流盡可能保持一致的方向。在多數(shù)情況下，信號流向安排成從左到右（左輸入、右輸出）或從上到下（上輸入、下輸出）。與輸入、輸出端直接相連的元器件應(yīng)當(dāng)放在靠近輸入、輸出接插件或連接器的地方。以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。 6.4.2 6.4.2 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電子整機產(chǎn)品的干擾問題比較復(fù)雜，它可能由電、磁、熱、機械等多種因素引起。所以在著手設(shè)計印制板的版面、決定整機電路布局的時候，應(yīng)該分析電路原理，首先確定特殊元器件的位置，然后再安排其他元器件，盡量避免可能產(chǎn)生干擾的因素，并采取措施，使印制板上可能產(chǎn)生的干擾

12、得到最大限度的抑制。所謂特殊元器件，是指那些從電、磁、熱、機械強度等幾方面對整機性能產(chǎn)生影響或根據(jù)操作要求而固定位置的元器件。6.4.3 6.4.3 防止電磁干擾的考慮防止電磁干擾的考慮印制板設(shè)計方案可能造成的幾種電磁干擾及其抑制方法 ：1相互可能產(chǎn)生影響或干擾的元器件，應(yīng)當(dāng)盡量分開或采取屏蔽措施。2由于某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高電位差，應(yīng)該加大它們的距離，以免因放電、擊穿引起意外短路。金屬殼的元器件要避免相互觸碰。 6.4.4 6.4.4 抑制熱干擾的設(shè)計抑制熱干擾的設(shè)計溫度升高造成的干擾，在印制板設(shè)計中也應(yīng)該引起注意。在排版設(shè)計印制板的時候，應(yīng)該首先分析、區(qū)別哪些是發(fā)熱元件，哪些是溫度

13、敏感元件。1裝在板上的發(fā)熱元器件（如功耗大的電阻）應(yīng)當(dāng)布置在靠近外殼或通風(fēng)較好的地方，以便利用機殼上開鑿的通風(fēng)孔散熱。盡量不要把幾個發(fā)熱元器件放在一起，并且要考慮使用散熱器或小風(fēng)扇等裝置，使元器件的溫升不超過允許值。大功率器件可以直接固定在機殼上，利用金屬外殼傳導(dǎo)散熱；如果必須安裝在印制電路板上，則要特別注意不能將它們緊貼在板上安裝，而要配置足夠大的散熱片，還應(yīng)該同其他元器件保持一定距離，避免發(fā)熱元器件對周圍元器件產(chǎn)生熱傳導(dǎo)或熱幅射。2對于溫度敏感的元器件，如晶體管、集成電路和其他熱敏元件、大容量的電解電容器等，不宜放在熱源附近，也不宜放在設(shè)備內(nèi)部空間的上方；這些地方會因為電路的長期工作引起溫

14、度升高，影響到溫度敏感元器件的工作狀態(tài)及性能。6.4.5 6.4.5 增加機械強度的考慮增加機械強度的考慮1要注意整個電路板的重心平衡與穩(wěn)定。對于那些又大又重、發(fā)熱量較多的元器件（如電源變壓器、大電解電容器和帶散熱片的大功率晶體管等），一般不要直接安裝固定在印制電路板上。應(yīng)當(dāng)把它們固定在機箱底板上，使整機的重心靠下，容易穩(wěn)定。否則，這些大型元器件不僅要大量占據(jù)印制板上的有效面積和空間，而且在固定它們時，往往可能使印制板彎曲變形，導(dǎo)致其他元器件受到機械損傷，還會引起對外連接的接插件接觸不良。重量在15克以上的大型元器件，如果必須安裝在電路板上，不能只靠焊盤焊接固定，應(yīng)當(dāng)采用支架或卡子等輔助固定措

15、施。2當(dāng)印制電路板的板面尺寸大于200150mm2時，考慮到電路板所承受重力和振動產(chǎn)生的機械應(yīng)力，應(yīng)該采用機械邊框?qū)λ庸?，以免變形；在板上留出固定支架、定位螺釘和連接插座所用的位置。6.4.6 6.4.6 操作性能對元件位置的要求操作性能對元件位置的要求1對于電位器、可變電容器或可調(diào)電感線圈等調(diào)節(jié)元件的布局，要考慮整機結(jié)構(gòu)的安排。如果是機外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機箱面板上的位置相適應(yīng)，如果是機內(nèi)調(diào)節(jié)，則應(yīng)放在印制板上能夠方便地調(diào)節(jié)的地方。2為了保證調(diào)試、維修的安全，特別要注意帶高電壓的元器件（例如顯示器的陽極高壓電路元件），盡量布置在操作時人手不易觸及的地方。6.4.7 6.4.7 一般

16、元器件的安裝與排列一般元器件的安裝與排列1 1元器件的安置布局元器件的安置布局布設(shè)元器件應(yīng)該遵循的幾條原則是：（1）元器件在整個版面上分布均勻、疏密一致。（2）元器件不要占滿版面，注意板邊四周要留有一定空間。留空的大小要根據(jù)印制板的面積和固定方式來確定，位于印制電路板邊上的元器件，距離印制板的邊緣至少應(yīng)該大于2mm。電子儀器內(nèi)的印制板四周，一般每邊都留有5-l0mm空間。（3）一般元器件應(yīng)該布設(shè)在印制板的一面，并且每個元器件的引出腳要單獨占用一個焊盤。（4）元器件的布局不能上下交叉（如圖6.6）。相鄰的兩個元器件之間，要保持一定間距。間距不得過小，避免相互碰接。如果相鄰元器件的電位差較高，則應(yīng)

17、當(dāng)保持安全距離。一般環(huán)境中的間隙安全電壓是200Vmm。（5）元器件的安裝高度要盡量低，一般元件體和引線離開板面不要超過5mm，過高則承受振動和沖擊的穩(wěn)定性變差，容易倒伏或與相鄰元器件碰接。（6）根據(jù)印制板在整機中的安裝位置及狀態(tài)，確定元件的軸線方向。規(guī)則排列的元器件，應(yīng)該使體積較大的元件的軸線方向在整機中處于豎立狀態(tài)，可以提高元器件在板上固定的穩(wěn)定性，如圖6.7所示。（7）元件兩端焊盤的跨距應(yīng)該稍大于元件體的軸向尺寸，如圖6.8所示。引線不要齊根彎折，彎腳時應(yīng)該留出一定距離（至少2mm），以免損壞元件。圖6.6 元件布局圖6.7 元件布設(shè)方向較 大 元 件合 理不 合 理合 理不 合 理圖6

18、.8 元件裝配正確錯誤2 2元器件的安裝固定方式元器件的安裝固定方式在印制板上，元器件有立式與臥式兩種安裝固定的方式。臥式是指元器件的軸線方向與印制板面平行，立式則是垂直的，如圖6.9所示。（1）立式安裝：立式固定的元器件占用面積小，單位版面上容納元器件的數(shù)量多。這種安裝方式適合于元器件排列密集緊湊的產(chǎn)品，例如半導(dǎo)體收音機、助聽器等。 （2）臥式安裝：和立式固定相比，元器件臥式安裝具有機械穩(wěn)定性好、版面排列整齊等優(yōu)點。3 3元器件的排列格式元器件的排列格式有不規(guī)則與規(guī)則兩種方式。這兩種方式在印制板上可以單獨采用，也可以同時采用。（1）不規(guī)則排列：元器件的軸線方向彼此不一致，在板上的排列順序也沒

19、有一定規(guī)則。（2）規(guī)則排列：元器件的軸線方向排列一致，并與板的四邊垂直或平行。 圖6.9 元器件的安裝方式(a)元件的臥式安裝(b)元件的立式安裝4 4元器件焊盤的定位元器件焊盤的定位元器件的每個引出線都要在印制板上占據(jù)一個焊盤，焊盤的位置隨元器件的尺寸及其固定方式而改變。對于立式固定和不規(guī)則排列的版面，焊盤的位置可以不受元器件尺寸與間距的限制；對于規(guī)則排列的版面，要求每個焊盤的位置及彼此間的距離應(yīng)該遵守一定標準。無論采用哪種固定方式或排列規(guī)則，焊盤的中心（即引線孔的中心）距離印制板的邊緣不能太近，一般距離應(yīng)在2.5mm以上，至少應(yīng)該大于板的厚度。焊盤的位置一般要求落在正交網(wǎng)格的交點上，如圖6

20、.10所示。在國際IEC標準中，正交網(wǎng)格的標準格距為2.54mm；國內(nèi)的標準是2.5mm。 圖6.11是一個兩級晶體管放大電路的布局實例。其中（a）圖是電路原理圖，（b）圖是一種比較合理的布局，而（c）圖是不好的布局，它有兩處接地，不利于與外部電路的連接，并且部分信號連線過長，同時空間利用率不高，制板時有較大浪費。圖6.10 正交網(wǎng)格C C1 1B BG G1 1R R2 2R R1 1R R3 3R R4 4V Vi iR R6 6B BG G2 2R R5 5R R7 7R R8 8R R9 9C C2 2C C3 3+ +E EC CV Vo oC C1 1B BG G1 1R R2 2

21、R R1 1R R3 3R R4 4V Vi iR R6 6B BG G2 2R R5 5R R7 7R R8 8R R9 9C C2 2C C3 3+ +E EC CV Vo o(b)(c)V Vi i+ +E EC CR R4 4R R3 3R R2 2C C1 1R R6 6R R7 7R R1 1R R8 8G GD DS SB BE EC CB BG G2 2B BG G1 1C C2 21 10 00 0u u+ +R R5 5R R9 9+ +C C3 3V Vo o1 10 00 0u u2 2u u(a)6.5 6.5 印制電路板上的焊盤及導(dǎo)線印制電路板上的焊盤及導(dǎo)線6.5.

22、1 6.5.1 焊盤焊盤元器件通過板上的引線孔，用焊錫焊接固定在印制板上，印制導(dǎo)線把焊盤連接起來，實現(xiàn)元器件在電路中的電氣連接。引線孔及其周圍的銅箔稱為焊盤。1 1焊盤引線孔的直徑焊盤引線孔的直徑引線孔鉆在焊盤中心，孔徑應(yīng)該比所焊接的元器件引線的直徑略大一些，才能方便地插裝元器件；但孔徑也不能太大，否則在焊接時不僅用錫量多，并且容易因為元器件的活動而造成虛焊，使焊接的機械強度變差。元器件引線孔的直徑優(yōu)先采用0.5，0.8和1.2mm等尺寸。 2 2焊盤的外徑焊盤的外徑焊盤的外徑一般應(yīng)當(dāng)比引線孔的直徑大1.3mm以上，即如果焊盤的外徑為D，引線孔的孔徑為d，應(yīng)有mm在高密度電路板上，焊盤的最小直

23、徑可以是mm)3 . 1( dD)3 . 1( dD) 1(min dD3 3焊盤的形狀焊盤的形狀（1）島形焊盤：如圖6.12所示，焊盤與焊盤之間的連線合為一體，尤如水上小島，故稱為島形焊盤。（2）圓形焊盤：由圖6.13可見，焊盤與引線孔是同心圓。焊盤的外徑一般為孔徑的2-3倍。圓形焊盤多在元件規(guī)則排列方式中使用，雙面印制板也多采用圓形焊盤。 （3）橢圓焊盤：一般封裝的集成電路兩引腳之間的距離只有2.5mm，如此小的間距里還要走線，只好將圓形焊盤拉長，改成近似橢圓的長焊盤。這種焊盤目前已成標準形式，其尺寸如圖6.14所示。 圖6.12 島形焊盤圖6.13 圓形焊盤a a:國外標準：2.54mm

24、 國內(nèi)標準：2.5mm圖6.14 橢圓焊盤（4）靈活設(shè)計的焊盤：在印制電路的設(shè)計中，不必拘泥于一種形式的焊盤，要根據(jù)實際情況靈活變換。在圖6.15(a)中，由于線條過于密集，焊盤有與鄰近導(dǎo)線短路的危險，因此可以毫不猶豫地切掉一部分，以確保安全。在圖6.15(b)中，印制板上元器件體積大、數(shù)量少且電路簡單，手工制作印制板時，用刀刻斷或刻掉一部分銅箔組成電路。這種形式的焊盤多采用方形焊盤，它設(shè)計制作簡單，精度要求低，容易實現(xiàn)。在一些大電流的印制板上也多用這種形式，它可以獲得大的載流量。另外，對于特別寬的印制導(dǎo)線和為了減少干擾而采用的大面積覆蓋接地面，對焊盤的形狀要做如圖6.15 (c) 所示的特殊

25、處理。這是出于保證焊接質(zhì)量的考慮。因為大面積銅箔的熱容量大而需要長時間加熱、熱量散發(fā)快而容易造成虛焊，在焊接時受熱量過多會引起銅箔鼓漲或翹起。 圖6.15 靈活設(shè)計的焊盤9090避免焊盤與導(dǎo)線短路(a)(b)(c)6.5.2 6.5.2 印制導(dǎo)線印制導(dǎo)線1 1印制導(dǎo)線的長度印制導(dǎo)線的長度由于寄生電感和電容量與導(dǎo)線長度成正比，所以全部導(dǎo)線都應(yīng)盡可能地布設(shè)得短一些。2 2印制導(dǎo)線的寬度印制導(dǎo)線的寬度電路板上連接焊盤的印制導(dǎo)線的寬度，主要由銅箔與絕緣基板之間的粘附強度和流過導(dǎo)線的電流強度來決定，而且應(yīng)該寬窄適度，與整個版面及焊盤的大小相協(xié)調(diào)。一般導(dǎo)線的寬度可選在0.3-2mm之間。 從電流負載能力出

26、發(fā)，導(dǎo)線應(yīng)盡量設(shè)計得寬一些，并要對蝕刻工藝中的側(cè)蝕效應(yīng)造成的導(dǎo)線寬度的減小，給出一定的余量。同時也可減少制造過程中產(chǎn)生的導(dǎo)線缺口、劃痕等導(dǎo)致的報廢。圖6.16給出了剛性印制板蝕刻銅導(dǎo)線不同厚度下，導(dǎo)線寬度和電流負載能力的關(guān)系。導(dǎo)線厚度為35微米1.20.80.42346810 15 20A2.51.51.00.50.60.40.30.20.150.10.81.2電流（安培）導(dǎo)線厚度為70微米導(dǎo)線厚度（毫米）t =10t =20t =30t =40t =50t =75t =1001.20.50.32346810150.72.51.51.00.50.60.40.30.20.150.10.81.2t

27、 =10電流（安培）導(dǎo)線寬度（毫米）t =20t =30t =40t =50t =75t =100圖6.16 印制板導(dǎo)線寬度與電流負載能力的關(guān)系3 3印制導(dǎo)線的間距印制導(dǎo)線的間距為防止相鄰導(dǎo)線間產(chǎn)生電壓擊穿或飛弧，必須保證導(dǎo)線間的最小容許間距。此時最小間距主要取決于以下諸因素：（1）相鄰導(dǎo)線的峰值電壓差；（2）環(huán)境大氣壓力（最高的工作高度）；（3）印制板表面所用的涂覆層。4 4避免導(dǎo)線的交叉避免導(dǎo)線的交叉在設(shè)計單面板時，有時可能會遇到導(dǎo)線繞不過去而不得不交叉的情況，可以用絕緣導(dǎo)線跨接交叉點，不過這種跨接線應(yīng)該盡量少。 5 5印制導(dǎo)線的走向與形狀印制導(dǎo)線的走向與形狀關(guān)于印制導(dǎo)線的走向與形狀，在設(shè)

28、計時應(yīng)該注意下列幾點。（1）印制導(dǎo)線的走向不能有急劇的拐彎和尖角，拐角不得小于90。（2）導(dǎo)線通過兩個焊盤之間而不與它們連通的時候，應(yīng)該與它們保持最大而相等的間距；同樣，導(dǎo)線與導(dǎo)線之間的距離也應(yīng)當(dāng)均勻、相等并且保持最大。（3）導(dǎo)線與焊盤連接處的過渡也要圓滑，避免出現(xiàn)小尖角。（4）焊盤之間導(dǎo)線的連接：當(dāng)焊盤之間的中心距小于一個焊盤的外徑D時，焊盤之間的連接導(dǎo)線寬度可以和焊盤的直徑相同；如果焊盤之間的中心距大于焊盤的外徑D時，則應(yīng)減小導(dǎo)線的寬度；如果一條導(dǎo)線上有三個以上焊盤，它們之間的距離應(yīng)該大于2D。圖6.17給出了部分合理與不合理的印制導(dǎo)線的形狀和走向示例。6 6導(dǎo)線的布局順序?qū)Ь€的布局順序在

29、印制導(dǎo)線布局的時候，應(yīng)該先考慮信號線，后考慮電源線和地線。因為信號線一般比較集中，布置的密度也比較高，而電源線和地線比信號線寬得多，對長度的限制要小一些。接地在模擬電路板上普遍應(yīng)用，有些元器件使用大面積的銅箔地線作為靜電屏蔽層或散熱器（不過散熱量很?。D6.17 印制導(dǎo)線的形狀與方向合理不合理6.5.3 6.5.3 印制導(dǎo)線的干擾和屏蔽印制導(dǎo)線的干擾和屏蔽1 1地線布置引起的干擾地線布置引起的干擾在實際的印制電路板上，地線并不能保證是絕對零電位，往往存在一個很小的非零電位值。由于電路中的放大作用，這小小的電位便可能產(chǎn)生影響電路性能的干擾。 如圖6.18所示。為克服這種由地線布設(shè)不合理而造成的

30、干擾，在設(shè)計印制電路時，應(yīng)當(dāng)盡量避免不同回路的電流同時流經(jīng)某一段共用地線，如圖6.19。 II1I2電路I電路IIAB電路I電路II電路III圖6.18 地線產(chǎn)生的干擾 圖6.19 并連分路式接地在布設(shè)印制電路地線的時候，首先要處理好各級電路的內(nèi)部接地，同級電路的幾個接地點要盡量集中，防止各級之間的互相干擾。下面介紹幾種接地方式：（1）并聯(lián)分路式。把印制板上幾部分的地線，分別通過各處的地線匯總到電路板的總接地點上。（2）大面積覆蓋接地。在高頻電路中盡量擴大印制板的地線面積，可以有效地減小地線中的感抗，從而削弱在地線上產(chǎn)生的高頻信號。同時，大面積接地還可對電場干擾起到屏蔽作用。圖6.20是一塊高

31、頻實驗電路的印制板，它就采用了大面積覆蓋接地的辦法。圖6.20 大面積覆蓋接地的電路板 2 2電源產(chǎn)生的干擾與對策電源產(chǎn)生的干擾與對策任何電子儀器（包括其他電子產(chǎn)品）都需要電源供電，并且絕大多數(shù)直流電源是由交流市電通過降壓、整流、穩(wěn)壓后供出的。供電電源的質(zhì)量會直接影響整機的技術(shù)指標。除了原理設(shè)計的問題以外，電源的布線工藝或印制板設(shè)計不合理，也都會引起電源的質(zhì)量不好，特別是交流電源對直流電源的干擾。例如，在圖6.21左方所示的穩(wěn)壓電路中，整流管接地過遠、右方所示電路交流濾波電容與直流電源的取樣電阻共用一段接地導(dǎo)線，這樣都會由于布線不合理，導(dǎo)致交、直流回路彼此相連，造成交流信號對直流電路產(chǎn)生干擾，

32、使電源的質(zhì)量下降。為避免這種干擾，應(yīng)該在設(shè)計電源時謹慎處理。交流回路與取樣電阻共用一段導(dǎo)線整流管接地過遠銅箔濾波電容圖6.21 電源布線不當(dāng)產(chǎn)生的干擾3 3磁場的干擾與對策磁場的干擾與對策印制板使元器件安裝緊湊、連線密集，這一特點無疑是印制板的優(yōu)點。然而，如果設(shè)計不當(dāng)，這個特點也會給整機帶來麻煩。例如印制板分布參數(shù)造成的干擾、元器件相互之間的磁場干擾等，如同其他干擾一樣，在排版設(shè)計中必須引起重視。（1）避免印制導(dǎo)線之間的寄生耦合（2）印制導(dǎo)線屏蔽有時，某種信號線密集地平行，且無法擺脫較強信號的干擾。為了抑制干擾，在這種情況下可以采用圖6.22所示的印制導(dǎo)線屏蔽的方法，將弱信號屏蔽起來，（其效果

33、與屏蔽電纜相似，）使之所受的干擾得到抑制。（3）減小磁性元件對印制導(dǎo)線的干擾揚聲器、電磁鐵、永磁式儀表等產(chǎn)生的恒定磁場和高頻變壓器、繼電器等產(chǎn)生的交變磁場，對周圍的印制導(dǎo)線也會產(chǎn)生影響。要排除這類干擾，一般應(yīng)該注意分析磁性元件的磁場方向，減少印制導(dǎo)線對磁力線的切割。圖6.22 印制導(dǎo)線屏蔽屏 蔽絕 緣 底 版導(dǎo) 線6.5.4 SMT6.5.4 SMT元件的特殊處理元件的特殊處理1SMT元件的焊盤SMTSMT元件元件焊盤的大小要根據(jù)元器件的尺寸確定，經(jīng)驗證明，焊盤的寬度等于或略小于元器件電極（或電極引線）的寬度，焊接的效果較好。同樣，SMTSMT元器件也不能靠得太近，焊盤之間留有足夠的距離，有助

34、于防止元器件在焊接時移動。一般焊盤之間的距離不得小于0.6mm，應(yīng)在1.2mm以上。如印制板上的元器件必須特別密集，使間距不能滿足上述要求時，可以考慮在元器件下面采用貼片膠固定。2SMT印制板上的金屬化孔目前制板廠可加工的最小孔徑是0.5mm。一般，在確定通孔的直徑時，要考慮“通孔形狀比”（即電路板的厚度與通孔的直徑之比）不得大于2.5。特別注意的是通孔不能設(shè)置在SMT元器件的焊盤上或在焊盤附近 。3SMT印制板上的導(dǎo)線SMT印制板上的導(dǎo)線，與一般印制電路板上的導(dǎo)線沒有大的差別，只有寬度更細、間距更小。 6.6 6.6 印制電路板的手工設(shè)計圖印制電路板的手工設(shè)計圖所謂手工設(shè)計圖，是指能夠準確反

35、映元器件在印制板上的位置與連接的設(shè)計圖紙，是繪制黑白底圖（也稱墨稿圖，用于照相制版）的依據(jù)。在手工設(shè)計圖中，要求焊盤的位置及間距、焊盤間的相互連接、印制導(dǎo)線的走向及形狀、整板的外形尺寸等，均應(yīng)按照印制板的實際尺寸（或按一定比例）繪制出來。在手工設(shè)計圖設(shè)計完成之后，再根據(jù)它繪制印制板的黑白底圖；也可以把手工設(shè)計圖送到專業(yè)制板廠家，由那里的技術(shù)人員按照它繪制黑白底圖，作為后續(xù)生產(chǎn)過程的原始依據(jù)。6.6.1 6.6.1 手工設(shè)計圖設(shè)計的原則手工設(shè)計圖設(shè)計的原則1通過重新排列元器件的位置，使元器件在同一平面上按照電路接通，并且彼此之間的連線不能交叉。如果遇到交叉，就要重新調(diào)整元器件的排列位置與方向，來

36、解決或避免這種情況，如圖6.23所示。 R1R2R3R4C1C2T1T2+R5T3R1R2R3R4C1C2T1T2+R5T3圖6.23 原理圖與單線不交叉手工設(shè)計圖2不交叉單線圖基本完稿以后，即可以著手繪制排版手工設(shè)計圖。排版手工設(shè)計圖要求元器件的位置及尺寸大體固定，印制導(dǎo)線排定盡量做到短、少、疏。通常需要多次調(diào)整元器件位置或方向，幾經(jīng)反復(fù)才能達到滿意的結(jié)果。3為了制作印制板的黑白底圖，應(yīng)該繪制一張正式排版的手工設(shè)計圖。這張手工設(shè)計圖要求版面尺寸、焊盤位置、印制導(dǎo)線的連接與走向、各孔的尺寸及位置等都要與實際版面相同，并明確地標注出來。同時，應(yīng)該在圖中注明電路板的各項技術(shù)要求。圖的比例可根據(jù)印制

37、板上圖形的密度和精度決定，可以取1：1，2：1，4：1等不同比例。6.6.2 6.6.2 手工設(shè)計圖繪制的步驟手工設(shè)計圖繪制的步驟手工設(shè)計圖繪制的具體步驟如下：1按照手工設(shè)計圖尺寸，在有一定余量的方格紙或坐標紙上繪制。2畫出版面輪廓尺寸，并在邊框的下面留出一定空間，用于說明技術(shù)要求。3版面內(nèi)的四周留出不設(shè)置焊盤與導(dǎo)線的一定空白間距（一般為5-10mm）。繪制印制板的定位孔和板上各元器件的固定孔。4先按照不交叉單線圖上元器件的位置順序，用鉛筆畫出各元器件的外形輪廓。注意使各元器件的輪廓尺寸與實物對應(yīng)，元器件的間距要均勻一致。使用較多的小型元器件可不畫出輪廓圖，如電阻、小電容、小功率晶體管等。要做

38、到心中有數(shù)。5確定并標出各焊盤的位置。有精度要求的焊盤要嚴格按照尺寸標出，無尺寸要求的，應(yīng)該盡量使元器件排列均勻、整齊（在規(guī)則排列中更應(yīng)注意）。布置焊盤位置時，不要考慮焊盤的間距是否整齊一致，而要根據(jù)元器件的大小形狀確定，最終保證元器件在裝配后分布均勻、排列整齊、疏密適中。6勾畫印制導(dǎo)線。簡便起見，只用細線標明導(dǎo)線的走向及路徑即可，不需要把印制導(dǎo)線按照實際寬度畫出來，但應(yīng)該考慮線間的距離。7將鉛筆繪制的手工設(shè)計圖反復(fù)核對無誤以后，再用繪圖筆重描焊點及印制導(dǎo)線，描好后擦去元器件實物輪廓圖，使手工設(shè)計圖清晰、明了。8標明焊盤尺寸及導(dǎo)線寬度。6.7 6.7 印制電路板制作工藝印制電路板制作工藝6.7

39、.1 6.7.1 兩種基本的制作方法兩種基本的制作方法印制電路板的制作可以分為減成法和加成法兩種制作方法。加成法是在沒有覆銅箔的絕緣基板上，用化學(xué)沉銅等方法，得到電路圖形的制作方法。減成法是在覆銅板上，用蝕刻工藝去掉多余的銅箔部分，留下印制電路的制作方法。減成法是目前生產(chǎn)印制電路板所采用的常見方法，減成法的基本思路是：1將設(shè)計好的PCB板圖形轉(zhuǎn)移到覆銅板上，使圖形部分被保護起來。2去掉覆銅板上未被保護的圖形部分。依據(jù)減成法圖形轉(zhuǎn)移的不同方法，減成法又有絲網(wǎng)漏印法、照相感光法、膠印法、圖形電鍍蝕刻法等。6.7.2 6.7.2 減成法制作印制板的主要工藝流程減成法制作印制板的主要工藝流程1 1單面

40、印制板的生產(chǎn)流程單面印制板的生產(chǎn)流程單面印制板的生產(chǎn)流程如圖6.24所示。單面板工藝簡單，質(zhì)量易于保證。但在進行焊接前還應(yīng)再度進行檢驗，內(nèi)容如下：(1) 導(dǎo)線焊盤、字與符號是否清晰、無毛刺，是否有橋接或斷路；(2) 鍍層是否牢固、光亮，是否噴涂助焊劑；(3) 焊盤孔是否按尺寸加工，有無漏打或打偏；(4) 板面及板上各加工的孔尺寸是否準確，特別是印制板插頭部分；(5) 板厚是否合乎要求，板面是否平直無翹曲等。 圖6.24 單面印刷板的生產(chǎn)流程覆覆銅銅板板下下料料表表面面去去油油處處理理上上膠膠曝曝光光顯顯影影固固膜膜蝕蝕刻刻修修版版去去保保護護膜膜鉆鉆孔孔成成形形表表面面涂涂覆覆涂涂助助焊焊劑劑

41、檢檢驗驗2 2雙面印制板的生產(chǎn)流程雙面印制板的生產(chǎn)流程雙面板與單面板的主要區(qū)別，在于增加了孔金屬化工藝，即實現(xiàn)兩面印制電路的電氣連接。由于孔金屬化的工藝方法較多，相應(yīng)雙面板的制作工藝也有多種方法。其中較為先進的方法是采用先腐蝕后電鍍的圖形電鍍法。先腐蝕后電鍍的圖形電鍍法在生產(chǎn)高精度和高密度的雙面板中特別能顯示出它的優(yōu)越性。采用這種工藝可制作線寬和間距在03mm以下的高密度印制板。目前大量使用集成電路的印制板大都采用這種生產(chǎn)工藝。圖形電鍍法的工藝流程框圖如圖6.25所示。圖6.25 圖形電鍍法工藝流程框圖二二次次電電鍍鍍銅銅加加厚厚下下料料鉆鉆孔孔化化學(xué)學(xué)沉沉銅銅電電鍍鍍銅銅加加厚厚（不不到到預(yù)

42、預(yù)定定厚厚度度）貼貼干干膜膜圖圖形形轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)移移（曝曝光光、顯顯影影）鍍鍍鉛鉛錫錫合合金金去去保保護護膜膜腐腐蝕蝕鍍鍍金金（插插頭頭部部分分）成成形形熱熱熔熔檢檢驗驗6.7.3 6.7.3 雙面印制板的主要生產(chǎn)工藝雙面印制板的主要生產(chǎn)工藝1選材2鉆孔：如圖6.26所示。 3孔壁鍍銅（孔金屬化）：鉆完孔后，要對孔壁進行鍍銅，我們也稱為“孔金屬化”。4貼感光膜 ：化學(xué)沉銅后，我們要把照相底片或光繪片上的圖形轉(zhuǎn)印到覆銅板上，為此，我們要先在覆銅板上貼一層感光膠膜，即“貼膜”。5底圖膠片的制?。?）照相制版法用繪制好的黑白底圖照相制版，版面尺寸通過調(diào)整相機的焦距準確達到印制板的設(shè)計尺寸，成品版要求反差大、

43、無砂眼。整個制版過程如下，與普通照相大體相同（見圖6.27）。軟軟件件剪剪裁裁曝曝光光顯顯影影定定影影水水洗洗干干燥燥修修版版圖6.27 照相制版流程圖6.26 小型數(shù)控鉆床（2）CAD光繪法這種方法是在應(yīng)用CAD軟件布線后，用所獲得的印制板文件來驅(qū)動光學(xué)繪圖機，使感光膠片曝光，經(jīng)過暗室操作制成原版底片。6 6圖形轉(zhuǎn)移圖形轉(zhuǎn)移把相版上的印制電路圖形轉(zhuǎn)移到覆銅板上，稱為圖形轉(zhuǎn)移。具體方法有絲網(wǎng)漏印、光化學(xué)法等。（1）絲網(wǎng)漏印法用絲網(wǎng)漏印法在覆銅板上印制電路圖形，與油印機在紙上印刷文字相類似，如圖6.28所示。在絲網(wǎng)上涂敷、粘附一層漆膜或膠膜，然后按照技術(shù)要求將印制電路圖制成鏤空圖形。經(jīng)過貼膜（制

44、膜）、曝光、顯影、去膜等工藝過程，即可制成用于漏印的電路圖形絲網(wǎng)。漏印時，只需將覆銅板在底座上定位，使絲網(wǎng)與覆銅板直接接觸，將印料倒人固定絲網(wǎng)的框內(nèi)，用橡皮刮板刮壓印料，即可在覆銅板上形成由印料組成的圖形。漏印后需要烘干、修版。 圖6.28 絲網(wǎng)漏印內(nèi)框架絲網(wǎng)膜底板外框架（2）直接感光法（光化學(xué)法之一）直接感光法把照相底片或光繪片置于上膠烘干后的覆銅板上，一起置于光源下曝光，光線通過相版，使感光膠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，引起膠膜化性能的變化。曝光時，應(yīng)該注意相版與覆銅板的定位，特別是雙面印制板，定位更要嚴格，否則兩面圖形將不能吻合。曝光后，我們把曝了光的覆銅板放在顯影機里“顯影”，曝光后的板在顯影液中顯影后，再浸入染色溶液中，將感光部分的膠膜染色硬化，顯示出印制板圖形，便于檢查電路是否完整，為下一步修版提供方便。未感光部分的膠膜可以在溫水中溶解、脫落。經(jīng)過曝光和顯影，覆銅板上需留下的銅箔表面已被抗蝕層保護起來了，但顯影后的感光膠并不牢固，容易脫落，應(yīng)使之固化，即固膜， 固膜是將染色后的板浸入固膜液中停留一定時間。然后用水清洗并置于100120的恒溫烘箱內(nèi)烘干3060分鐘，使感光膜進一步得到強化。固膜后的板應(yīng)在化學(xué)蝕刻前進行修版，以便修正圖形