印制电路板的设计与制作.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流印制电路板的设计与制作.精品文档.印制电路板的设计与制作目 录印制电路板的设计一印制电路板的基本概念 1（一）印制板的组成 （二）印制板的种类 （三）印制板的安装技术二印制电路板的设计准备 3（一）设计目标 （二）设计前准备工作 三印制电路板的排版布局 5（一）整机电路的布局原则 （二）元器件的安装与布局四印制电路的设计 9（一）焊盘的设计 （二）印制导线的设计 （三）过孔和引线孔的设计五印制电路板的抗干扰设计 12（一）地线设计 （二）电源线设计 （三）电磁兼容性设计 （四）器件布置设计 （五）散热设计 （六）板间配线设计六印制电路板图的绘制 20（一）手工设计印制电路板图 （二）计算机辅助设计印制电路板图七手工设计印制电路板实例 22印制电路板的制作一印制电路的形成方式 24（一）减成法 （二）加成法二印制电路板的工业制作 24（一）双面印制板制作的工艺流程 （二）单面印制板制作的工艺流程三印制电路板的手工制作 26（一）描图蚀刻法 （二）贴图蚀刻法 （三）雕刻法 （四）“转印”蚀刻法四印制导线的修复 29（一）印制导线断路的修复 （二）印制导线起翘的修复印制电路板（Printed circuit board，PCB）也称为印制线路板、印刷电路板，简称印制板。印制电路的概念是1936年由英国Eisler博士首先提出，他首创了在绝缘基板上全面覆盖金属箔，涂上耐蚀刻油墨后再将不需要的金属箔腐蚀掉的印制板制造基本技术。印制电路板在各种电子设备中有如下功能：1提供各种电子元器件固定、装配的机械支撑。2实现各种电子元器件之间的布线和电气连接（信号传输）或电绝缘。提供所要求的电气特性，如特性阻抗等。3为自动装配提供阻焊、助焊图形，为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形。 印制电路板的应用降低了传统方式下的接线工作量，简化了电子产品的装配、焊接、调试工作；缩小了整机的体积，降低了产品的成本，提高了电子设备的质量和可靠性。另外，印制电路板具有良好的产品一致性，可以采用标准化设计，有利于生产过程中实现机械化和自动化，也便于整机产品的互换和维修。随着电子工业的飞速发展，印制板的使用已日趋广泛，可以说它是电子设备的关键互联件，任何电子设备均需配备。因此，印制电路板的设计与制作已成为我们学习电子技术和制作电子装置的基本功之一。印制电路板的设计在电子产品设计中，电路原理图不过是设计思想的初步体现，而要最终实现整机功能无疑则要通过印制电路板这个实体。印制电路板的设计，就是根据电路原理图设计出印制电路板图，但这决不意味着设计工作仅仅是简单地连通，它是整机工艺设计的重要一环，也是一门综合性的学科，需要考虑到如选材、布局、抗干扰等诸多问题。对于同一种电子产品，采用的电路原理图尽管相似，但各自不同的印制板设计水平会带来很大的差异。印制电路板的设计现在有两种方式：人工设计和计算机辅助设计。尽管设计方式不同，设计方法也不同，但设计原则和基本思路都是一致的，都必须符合原理图的电气连接以及产品电气性能、机械性能的要求，同时考虑印制板加工工艺和电子装配工艺的基本要求。一印制电路板的基本概念（一）印制板的组成印制板主要由绝缘底板（基板）和印制电路（也称导电图形）组成，具有导电线路和绝缘底板的双重作用。1基板（Base Material）基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材料所制作成，一般常用的基板是敷铜板，又称覆铜板，全称敷铜箔层压板。敷铜板的整个板面上通过热压等工艺贴敷着一层铜箔。2印制电路（Printed Circuit）覆铜板被加工成印制电路板时，许多覆铜部份被蚀刻处理掉，留下来的那些各种形状的铜膜材料就是印制电路，它主要由印制导线和焊盘等组成（如图1所示）。（1）印制导线（Conductor）用来形成印制电路的导电通路。（2）焊盘（Pad）用于印制板上电子元器件的电气连接、元件固定或两者兼备。（3）过孔（Via）和引线孔（Component Hole）分别用于不同层面的印制电路之间的连接以及印制板上电子元器件的定位。3助焊膜和阻焊膜在印制电路板的焊盘表面可看到许多比之略大的各浅色斑痕，这就是为提高可焊性能而涂覆的助焊膜。印制电路板上非焊盘处的铜箔是不能粘锡的，因此印制板上焊盘以外的各部位都要涂覆绿色或棕色的一层涂料阻焊膜。这一绝缘防护层，不但可以防止铜箔氧化，也可以防止桥焊的产生。4丝印层（Overlay）为了方便元器件的安装和维修等，印制板的板上有一层丝网印刷面（图标面）丝印层，这上面会印上标志图案和各元器件的电气符号、文字符号（大多是白色）等，主要用于标示出各元器件在板子上的位置，因此印制板上有丝印层的一面常称为元件面。印制导线焊盘（二）印制板的种类印制板根据其基板材质刚、柔强度不同，分为刚性板、挠性板以及刚挠结合板，又根据板面上印制电路的层数分为单面板、双面板以及多层板。1 单面板（Single-sided） 仅一面上有印制电路的印制板。这是早期电路（THT元件）才使用的板子，元器件集中在其中一面元件面（Component Side），印制电路则集中在另一面上印制面或焊接面（Solder Side），两者通过焊盘中的引线孔形成连接。单面板在设计线路上有许多严格的限制，如布线间不能交叉而必须绕独自的路径。 2双面板（Double-Sided Boards）两面均有印制电路的印制板。这类的印制板，两面导线的电气连接是靠穿透整个印制板并金属化的通孔(through via)来实现的。相对来说，双面板的可利用面积比单面板大了一倍，并且有效的解决了单面板布线间不能交叉的问题。3多层板（Multi-Layer Boards）由多于两层的印制电路与绝缘材料交替粘结在一起，且层间导电图形互连的印制板。如用一块双面作内层、二块单面作外层，每层板间放进一层绝缘层后黏牢（压合），便有了四层的多层印制板。板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。比如大部分计算机的主机板都是4到8层的结构。目前，技术上已经可以做到近100层的印制板。在多层板中，各面导线的电气连接采用埋孔（buried via）和盲孔（blind via）技术来解决。（三）印制板的安装技术印制电路板的安装技术可以说是现代发展最快的制造技术，目前常见的主要有传统的通孔插入式和代表着当今安装技术主流的表面黏贴式。1通孔插入式安装技术（Through Hole Technology，THT）通孔插入式安装也称为通孔安装，适用于长管脚的插入式封装的元件。安装时将元件安置在印制电路板的一面，而将元件的管脚焊在另一面上。这种方式要为每只管脚钻一个洞，其实占掉了两面的空间，并且焊点也比较大。显然这一方式难以满足电子产品高密度、微型化的要求。2表面黏贴式安装技术（Surface Mounted Technology，SMT）表面黏贴式安装也称为表面安装，适用于短管脚的表面黏贴式封装的元件。安装时管脚与元件是焊在印制电路板的同一面。这种方式无疑将大大节省印制板的面积，同时表面黏贴式封装的元件较之插入式封装的元件体积也要小许多，因此SMT技术的组装密度和可靠性都很高。当然，这种安装技术因为焊点和元件的管脚都非常小，要用人工焊接确实有一定的难度。二印制电路板的设计准备（一）设计目标这是设计工作开始时首先应该明确的，同时也是在整个设计中需要时刻关注的，主要有以下方面：1功能和性能表面上看，根据电路原理图进行正确的逻辑连接后其功能就可实现、性能也可保证稳定，但随着电子技术的飞速发展，信号的速率越来越快，电路的集成度越来越高，仅仅做到这一步已远远不够了。目标能否很好完成，无疑是印制板设计过程中的重点，也是难点。2工艺性和经济性这些都是衡量印制板设计水平的重要指标。设计优良的印制电路板应该方便加工、维护、测试，同时在生产制造成本上有优势。这是需要多方面相互协调的，并不是件容易的事。（二）设计前准备工作进入印制板设计阶段前，许多具体要求及参数应该基本确定了，如电路方案、整机结构、板材外形等。不过在印制板设计过程中，这些内容都可能要进行必要的调整。1确定电路方案设计出的电路方案一般首先应进行实验验证用电子元器件把电路搭出来或者用计算机仿真，这不仅是原理性和功能性的，同时也应当是工艺性的。（1）通过对电气信号的测量，调整电路元器件的参数，改进电路的设计方案。（2）根据元器件的特点、数量、大小以及整机的使用性能要求，考虑整机的结构尺寸。（3）从实际电路的功能、结构与成本，分析成品适用性。在电路方案实验的时候，必须审核考察产品在工业化生产过程中的加工可行性和生产费用，以及产品的工作环境适应性和运行、维护、保养消耗。通过对电路实验的结果进行分析，以下几点将得到确认：（1）电路原理。整个电路的工作原理和组成，各功能电路的相互关系和信号流程。（2）印制电路板的工作环境及工作机制。（3）主要电路参数。（4）主要元器件和部件的型号、外形尺寸及封装。2确定整机结构当电路和元器件的电气参数和机械参数得以确定，整机的工艺结构还仅仅是初步成型，在后面的印制板设计过程中，需要综合考虑元件布局和印制电路布设这两方面因素才可能最终确定。3确定印制板的板材、形状、尺寸和厚度 （1）板材对于印制板电路板的基板材料的选择，不同板材的机械性能与电气性能有很大的差别。目前国内常见覆铜板的种类见表一。确定板材主要是从整机的电气性能、可靠性、加工工艺要求、经济指标等方面考虑。通常情况下，希望印制板的制造成本在整机成本中只占很小的比例。对于相同的制板面积来说，双面板的制造成本是一般单面板的34倍以上，而多层板至少要贵到20倍以上。分立元器件的引线少，排列位置便于灵活变换，其电路常用单面板。双面板多用于集成电路较多的电路。（2）印制板的形状印制电路板的形状由整机结构和内部空间的大小决定，外形应该尽量简单，最佳形状为矩形（正方形或长方形，长:宽=3:2或4:3），避免采用异形板。当电路板面尺寸大于200×150mm时，应考虑印制电路板的机械强度。表一 常用覆铜板及特点名称铜箔厚（um）特点应用覆铜酚醛纸质层压板50-70多呈黑黄色或淡黄色。价格低，阻燃强度低，易吸水，不耐高温。中低档民用品如收音机、录音机等。覆铜环氧纸质层压板35-70价格高于覆铜酚醛纸质层压板，机械强度、耐高温和防潮湿等性能较好。工作环境好的仪器、仪表及中档以上民用品覆铜环氧玻璃布层压板35-50多呈青绿色并有透明感。价格较高，性能优于覆铜环氧纸质层压板。工业、军用设备，计算机等高档电器。覆铜聚四氟乙烯玻璃布层压板35-50价格高，介电常数低，介质损耗低，耐高温，耐腐蚀。微波、高频、航空航天。（3）印制板的尺寸尺寸的大小根据整机的内部结构和板上元器件的数量、尺寸及安装、排列方式来决定，同时要充分考虑到元器件的散热和邻近走线易受干扰等因素。面积应尽量小，面积太大则印制线条长而使阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也高。元器件之间保证有一定间距，特别是在高压电路中，更应该留有足够的间距。要注意发热元件安装散热片占用面积的尺寸。板的净面积确定后，还要向外扩出510mm，便于印制板在整机中的安装固定。（4）印制板的厚度覆铜板的厚度通常为1.0mm、1.5mm、2.0mm等。在确定板的厚度时，主要考虑对元器件的承重和振动冲击等因素。如果板的尺寸过大或板上的元器件过重，都应该适当增加板的厚度或对电路板采取加固措施，否则电路板容易产生翘曲。当印制板对外通过插座连线时（如图2所示），插座槽的间隙一般为1.5mm，板材过厚则插不进去，过薄则容易造成接触不良。焊片(图2 印制板经插座对外引线)（图3 焊接式对外引线） 在选定了印制板的板材、形状、尺寸和厚度后，还要注意查看铜箔面有无气泡、划痕、凹陷、胶斑，以及整块板是否过分翘曲等质量问题。4确定印制板对外连接的方式印制板是整机的一个组成部分，必然存在对外连接的问题。例如，印制板之间、印制板与板外元器件、印制板与设备面板之间，都需要电气连接。这些连接引线的总数要尽量少，并根据整机结构选择连接方式，总的原则应该使连接可靠、安装、调试、维修方便，成本低廉。（1）导线焊接方式这是一种最简单、廉价而可靠的连接方式，不需要任何接插件，只要用导线将印制板上的对外连接点与板外的元器件或其他部件直接焊接（如图3所示）。它的优点是成本低，可靠性高，可以避免因接触不良而造成的故障，缺点是维修不够方便，一般适用于对外引线比较少的场合。采用导线焊接方式应该注意以下几点：线路板的对外焊点尽可能引到整板的边缘，按统一尺寸排列，以利于焊接与维修。在使用印制板对外引线焊接方式时，为了加强导线在印制板上的连接可靠性，要避免焊盘直接受力，印制板上应该设有穿线孔。连接导线先由焊接面穿过穿线孔至元件面，再由元件面穿入焊盘的引线孔焊好（如图4所示）。将导线排列或捆扎整齐，通过线卡或其他紧固件将线与板固定，避免导线因移动而折断（如图5）。穿线孔(图4 印制板对外引线焊接方式)（图5 用紧固件将引线固定在板上）（2）插接件连接在比较复杂的仪器设备中，经常采用接插件连接方式。这种“积木式”的结构不仅保证了产品批量生产的质量，降低成本，也为调试、维修提供了极为便利的条件。印制板插座：板的一端作成插头，插头部分按照插座的尺寸、接点数、接点距离、定位孔的位置等进行设计。此方式装配简单、维修方便，但可靠性较差，常因插头部分被氧化或插座簧片老化而接触不良。插针式接插件：插座可以装焊在印制板上，在小型仪器中用于印制电路板的对外连接。 带状电缆接插件：扁平电缆由几十根并排沾合在一起，电缆插头将电缆两端连接起来，插座的部分直接装焊在印制板上。电缆插头与电缆的连接不是焊接，而是靠压力使连接端上的刀口刺破电缆的绝缘层来实现电气连接，其工艺简单可靠。这种方式适于低电压、小电流的场合，能够可靠的同时连接几路或几十路微弱信号，不适合用在高频电路中。5印制板固定方式的选择印制板在整机中的固定方式有两种，一种采用插接件连接方式固定；另一种采用螺钉紧固：将印制板直接固定在基座或机壳上，这时要注意当基板厚度为1.5mm时，支承间距不超过90mm，而厚度为2mm时，支承间距不超过120mm，支承间距过大，抗振动或冲击能力降低，影响整机可靠性。三印制电路板的排版布局所谓排版布局就是把电路图上所有的元器件都合理地安排到面积有限的印制板上。这是印制板设计的第一步，关系着整机是否能够稳定、可靠地工作，乃至今后的生产工艺和造价等多方面。（一）整机电路的布局原则1就近原则当板上对外连接确定后，相关电路部分就应该就近安排，避免绕原路，尤其忌讳交叉。2信号流原则将整个电路按照功能划分成若干个电路单元，按照电信号的流向，逐个依次安排各个功能电路单元在板上的位置，使布局便于信号流通，并使信号流尽可能保持一致的方向：从上到下或从左到右。（1）与输入、输出端直接相连的元器件应安排在输入、输出接插件或连接件的地方。 （2）对称式的电路，如桥式电路、差动放大器等，应注意元件的对称性，尽可能使其分布参数一致。 （3）每个单元电路，应以核心元件为中心，围绕它进行布局，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。如以三极管或集成电路等元件作为核心元件时，可根据其各电极的位置布排其它元件。 3优先考虑确定特殊元器件的位置 在着手设计的板面决定整机电路布局时，应该分析电路原理，首先决定特殊元件的位置，然后再安排其它元件，尽量避免可能产生干扰的因素。（1）发热量较大的元件，应加装散热器，尽可能放置在有利于散热的位置以及靠近机壳处。热敏元件要远离发热元件。（2）对于重量超过15g的元器件(如大型电解电容)，应另加支架或紧固件，不能直接焊在印制板上。（3）尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件应加屏蔽。（4）同一板上的有铁心的电感线圈，应尽量相互垂直放置，且远离以减少相互间的偶合。（5）某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。高压电路部分的元器件与低压部分分隔开不少于2mm。 （6）高频电路与低频电路不宜靠太近。（7）电感器、变压器等器件放置时要注意其磁场方向，尽量避免磁力线对印制导线的切割。（8）做显示用的发光二极管等，因在应用过程中要用来观察，应该考虑放于印制板的边缘处。4注意操作性能对元器件位置的要求（1）对于电位器、可调电容、可调电感等可调元器件的布局，应考虑整机的结构要求。若是机内调节，应放在印制板上方便于调节的地方；若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。（2）为了保证调试、维修时的安全，特别要注意对于带高电压的元器件，要尽量布置在操作时人手不易触击的地方。（二）元器件的安装与布局1元器件的布局在印制板的排版设计中，元器件的布设是至关重要的，不仅决定了板面的整齐美观程度以及印制导线的长度和数量，对整机的性能也有一定的影响。元件的布设应遵循以下几点原则： 元件在整个板面上的排列要均匀、整齐、紧凑。单元电路之间的引线应尽可能短，引出线的数目尽可能少。 元器件不要占满整个板面，注意板的四周要留有一定的空间。位于印制板边缘的元件，距离板的边缘应该大于2mm。每个元件的引脚要单独占一个焊盘，不允许引脚相碰。对于通孔安装，无论单面板还是双面板，元器件一般只能布设在板的元件面上，不能布设在焊接面。 相邻的两个元件之间，要保持一定的间距，以免元件之间的碰接。个别密集的地方须加装套管。若相邻的元器件的电位差较高，要保持不小于0.5mm的安全距离。元器件的布设不得立体交叉和重叠上下交叉，避免元器件外壳相碰（如图6所示）。正确错误（图6 元器件的布设）元器件的安装高度要尽量低，一般元件体和引线离开板面不要超过5mm，过高则承受振动和冲击的稳定性较差，容易倒伏与相邻元器件碰接。如果不考虑散热问题，元器件应紧贴板面安装。较大元件合理不合理（图7 元器件的布设方向）根据印制板在整机中的安装位置及状态，确定元件的轴线方向。规则排列的元器件应使体积较大的元器件的轴线方向在整机中处于竖立状态，这样可以提高元器件在板上的稳定性（如图7所示）。2元器件的安装方式 在将元件按原理图中的电气连接关系安装在电路板上之前，事先应通过查资料或实测元件，确定元件的安装数据，这样再结合板面尺寸的面积大小，便可选择元器件的安装方式了。（图8 元器件的安装方式）立式卧式在印制板上，元器件的安装方式可分为卧式与立式两种（如图8所示）。卧式是指元件的轴向与板面平行，立式则是垂直的。（1）立式安装立式固定的元器件占用面积小，单位面积上容纳元器件的数量多。这种安装方式适合于元器件排列密集紧凑的产品。立式安装的元器件要求体积小、重量轻，过大、过重的元器件不宜使用。（2）卧式安装与立式安装相比，元器件具有机械稳定性好、板面排列整齐等优点，卧式安装使元器件的跨距加大，两焊点之间容易走线，导线布设十分有利。无论选择那种安装方式进行装配，元器件的引线都不要齐根弯折，应该留有一定的距离，不少于2mm，以免损坏元件（如图9所示）。正确错误（图9 元器件的装配）3元器件的排列格式 元器件在印制板上的排列格式与产品种类和性能要求有关，通常有不规则排列、规则排列以及栅格排列三种。（1）不规则排列不规则排列也称为随机排列。元器件的轴线方向彼此不一致，在板上的排列顺序也没有一定规则(如图10所示)。这种方式排列的元器件，看起来显得杂乱无章，但由于元器件不受位置与方向的限制，印制导线布设方便，可以缩短、减少元器件的连线，降低了板面印制导线的总长度。这对于减少线路板的分布参数、抑制干扰很有好处，特别对于高频电路极为有利。此方式一般还在立式安装固定元器件时被采纳。（2）规则排列规则排列也称为坐标排列。元器件的轴线方向排列一致，并与板的四边垂直、平行(如图10所示)。这种排列格式美观、易装焊并便于批量生产。除了高频电路之外，一般电子产品中的元器件都应当尽可能平行或垂直地排列，卧式安装固定元器件的时候，更要以规则排列为主。此方式特别适用于版面相对宽松、元器件种类相对比较少而数量较多的低频电路。电子仪器中的元器件常采用这种排列方式。元器件的规则排列要受到方向和位置的一定限制，印制板上导线的布设要复杂一些，导线的长度也会相应增加。不规则排列（图10 元器件的排列方式）规则排列栅格排列（3）栅格排列栅格排也称为网格排列。与规则排列相似但要求焊盘的位置一般要在正交网格的交点上(如图10所示)。这种排列格式整齐美观、便于测试维修，尤其利于自动化设计和生产。栅格为等距正交网格，在国际IEC标准中栅格格距为2.54mm（0.1英寸）=1个IC间距。对于计算机自动化设计和元器件自动化焊装，这一格距标准有着十分重要的实际意义。绝大多数小功率阻容抗元件和晶体管器件的管脚是柔软可弯折的，而象大功率的电位器和晶体管以及集成电路芯片的管脚是不允许弯折的，其管脚间距均为IC间距的倍数。四印制电路的设计元器件在印制板上的固定，是靠引线焊接在焊盘上实现的，元器件彼此之间的电气连接则要靠印制导线。（一）焊盘的设计焊盘是印制在引线孔周围的铜箔部分，供焊装元器件的引线和跨接导线用。设计元器件的焊盘时，要综合考虑该元器件的形状、大小、布置形式、振动以及受热情况、受力方向等因素。1焊盘的形状 焊盘的形状很多，常见的圆形、岛形、方形以及椭圆形等几种（如图11所示）。（1）圆形焊盘。最常用的焊盘形状，焊盘与引线孔是同心圆，焊盘的外径一般为孔的23倍。在同一块板上，除个别大元件需要大孔以外，一般焊盘的外径应取为一致，这样不仅美观，而且容易绘制。圆形焊盘多在元件规则排列方式中使用，双面印制板也多采用圆形焊盘。（2）岛形焊盘。焊盘与焊盘之间的连线合为一体，犹如水上小岛，故称为岛形焊盘。岛形焊盘常用于元件的不规则排列，特别是当元器件采用立式不规则固定时更为普遍。岛形焊盘适合于元器件密集固定，可大量减少印制品导线的长度与数量，能在一定程度上抑制分布参数对电路造成的影响，可以说它是顺应高频电路的要求而形成的。另外，焊盘与印制导线合为一体后，铜箔的面积加大，焊盘和印制导线的抗剥强度增加能降低覆铜板的档次，降低产品成本。岛形焊盘椭圆焊盘圆形焊盘（图11 焊盘的几种形状）方形焊盘（3）方形焊盘。印制板上元器件体积大、数量少且线路简单时，多采用方形焊盘。这种形式的焊盘设计制作简单，精度要求低，容易实现。在一些手工制作的印制板中，只需用刀刻断或刻掉一部分铜箔即可。在一些大电流的印制板上也多用这种形式，它可以获得大的载流量。（4）椭圆焊盘。这种焊盘既有足够的面积增强抗剥强度，又在一个方向上尺寸较小有利于中间走线。常用于双列直插式集成电路器件或插座类元件。焊盘的形状另外还有泪滴式、开口式、矩形、多边形以及异形孔等多种，在印制电路设计中，不必拘泥于一种形式的焊盘，要根据实际情况灵活变换。2焊盘的大小圆形焊盘的大小尺寸主要取决于引线孔的直径和焊盘的外径（其它焊盘种类可参考其确定）。（1）引线孔的直径 引线孔钻在焊盘中心，孔径应该比焊接的元器件引线的直径略大一些，这样才能便于插装元器件，但是孔径也不宜过大，否则在焊接时不仅用锡量多，也容易因为元器件的活动而形成虚焊，使焊接的机械强度降低，同时过大的焊点也可能造成焊盘的剥落。 元器件引线孔的直径优先采用0.5、0.8、1.0mm等尺寸。在同一块电路板上，孔径的尺寸应规格应尽量统一，要避免异型孔，以便加工。 （2）焊盘的外径 焊盘的外径一般要比引线孔的直径大1.3mm以上，即若焊盘的外径为D，引线孔的直径为d，应有：D>（d+1.3）mm 在高密度的电路板上，焊盘的最小直径可以为：D=（d+1.0）mm设计时，在不影响印制板的布线密度的情况下，焊盘的外径宜大不宜小，否则会因过小的焊盘外径，在焊接时造成沾断或剥落。3焊盘的定位元器件的每个引出线都要在印制板上占据一个焊盘，焊盘的位置随元器件的尺寸及其固定方式而改变。总的定位原则是：焊盘位置应该尽量使元器件排列整齐一致，尺寸相近的元件，其焊盘间距应力求统一。这样，不仅整齐、美观，而且便于元器件装配及引线弯脚。（1）对于立式固定和不规则排列的板面，焊盘的位置可以不受元器件尺寸与间距的限制。（2）对于卧式固定和规则排列的板面，要求每个焊盘的位置及彼此间距离必须遵守一定标准。（3）对于栅格排列的版面，要求每个焊盘的位置一定在正交网格的交点上。无论采用那种固定方式或排列规则，焊盘的中心距离印制板的边缘一般应在2.5mm以上，至少应该大于板的厚度。（二）印制导线的设计焊盘之间的连接铜箔即印制导线。设计印制导线时，更多要考虑的是其允许载流量和对整个电路电气性能的影响。1印制导线的宽度印制导线的宽度主要由铜箔与绝缘基板之间的粘附强度和流过导线的电流强度来决定，宽窄要适度，与整个板面及焊盘的大小相协调。一般情况下（印制板上的铜箔厚度多为0.05mm），导线的宽度选在1-1.5mm左右就完全可以满足电路的需要。印制导线宽度与最大工作电流的关系见表二。表二 印制导线最大允许工作电流导线宽度（mm）11.522.533.54导线电流（A）11.522.533.54 （1）对于集成电路的信号线，导线的宽度可以选1mm以下，甚至0.25mm。（2）对于电源线、地线及大电流的信号线，应适当加大宽度。若条件允许，电源线和地线的宽度可以放宽到4-5mm，甚至更宽。 只要印制板面积及线条密度允许，就应尽可能采用较宽的印制导线。 2印制导线的间距 导线之间的间距，应当考虑导线之间的绝缘电阻和击穿电压在最坏的工作条件下的要求。印制导线越短，间距越大，绝缘电阻按比例增加。导线之间距离在1.5mm时，绝缘电阻超过10M，允许的工作电压可达300V以上，间距为1mm时，允许电压为200V。一般设计中，间距/电压的安全参考值见表三。表三 印制导线间距最大允许工作电压导线间距（mm）0.511.523工作电压（V）100200300500700 为了保证产品的可靠性，应该尽量使印制导线的间距不小于1mm。 3避免导线的交叉在设计印制板时，应尽量避免导线的交叉。这一要求，对于双面板比较容易实现，单面板相对要困难一些。在设计单面板时，可能遇到导线绕不过去而不得不交叉的情况，这时可以在板的另一面（元件面）用导线跨接交叉点，即“跳线”、“飞线”，当然，这种跨接线应尽量少。使用“飞线”时，两跨接点的距离一般不超过30mm，“飞线”可用1mm的镀铝铜线，要套上塑料管。4印制导线的形状与走向 由于印制板上的铜箔粘贴强度有限，浸焊时间较长会使铜箔翘起和脱落，同时考虑到印制导线的间距，因此对印制导线的形状与走向是有一定的要求的。以短为佳，能走捷径就不要绕远。尤其对于高频部分的布线应尽可能短且直，以防自激。除了电源线、地线等特殊导线外，导线的粗细要均匀，不要突然由粗变细或由细变粗。走线平滑自然为佳，避免急拐弯和尖角，拐角不得小于90°，否则会引起印制导线的剥离或翘起，同时尖角对高频和高电压的影响也较大。最佳的拐角形式应是平缓的过渡，即拐角的内角和外角都是圆弧（如图12所示）。（图12 印制导线的拐角、导线与焊盘连接以及辅助加固导线）辅助加固导线印制导线应避免呈一定角度与焊盘相连，要从焊盘的长边中心处与之相连，并且过渡要圆滑 (如图12所示)。有时为了增加焊接点（焊盘）的牢固，可在单个焊盘或连接较短的两焊盘上加一小条印制导线，即辅助加固导线，也称工艺线（如图12所示），这条线不起导电的作用。导线通过两焊盘之间而不与它们连通时，应与它们保持最大且相等的间距(如图13所示)；同样，导线之间的距离也应当均匀地相等并保持最大。（图13 导线通过焊盘）（图14 导线中间开槽）改为(图15 避免印制导线分支)如果印制导线的宽度超过5mm，为了避免铜箔因气温变化或焊接时过热而鼓起或脱落，要在线条中间留出圆形或缝状的空白处镂空处理（如图14所示）。尽量避免印制导线分支（如图15所示）。在板面允许的条件下，电源线及地线的宽度应尽量宽一些，即使面积紧张一般也不要小于1mm。特别是地线，即使局部不允许加宽，也应在允许的地方加宽以降低整个地线系统的电阻。布线时应先考虑信号线，后考虑电源线和地线。因为信号线一般比较集中，布置的密度比较高，而电源线和地线要比信号线宽的多，对长度的限制要小的多。（三）过孔和引线孔的设计过孔和引线孔也是印制电路的重要组成部分之一，前者用作各层间电气连接，后者用作元器件固定或定位。1过孔过孔是连接电路的“桥梁”，也称为通孔、金属化孔。过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属。过孔一般分为三类：盲孔、埋孔和通孔。盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面，是将几层内部印制电路连接并延伸到印制板一个表面的导通孔；埋孔位于印刷线路板内层，是连接内部的印制电路而不延伸到印制板表面的导通孔；通孔则穿过整个线路板。其中通孔在工艺上易于实现，成本较低，因此使用也最多，但要注意：通孔一般只用于电气连接，不用于焊接元件。一般而言，设计过孔时有以下原则：（1）尽量少用过孔。对于两点之间的连线而言，经过的过孔太多会导致可靠性下降。（2）过孔越小则布线密度越高，但过孔的最小极限往往受到技术设备条件的制约。一般过孔的孔径可取0.6-0.8mm。（3）需要的载流量越大，所需的过孔尺寸越大，如电源层和地层与其它层联接所用的过孔就要大一些。2引线孔引线孔也称为元件孔，兼有机械固定和电气连接的双重作用。引线孔的孔径取决于元器件引线的直径大小。若器件引线的直径为d1，引线孔的孔径为d，通常取d=（d1+0.3）mm。另外，印制电路板上还有一些不属于印制电路范畴的安装孔和定位孔，设计时同样要认真对待。安装孔用于机械安装印制板或机械固定大型元器件，其孔径按照安装需要选取，优选系列为2.2、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0、6.0mm；定位孔（可以用安装孔代替）用于印制板加工和检测定位，一般采用三孔定位方式，孔径根据装配工艺选取。五印制电路板的抗干扰设计在印制电路板的设计中，为了使所设计的产品能够更好有效地工作，就必须考虑它的抗干扰能力。印制电路板的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系，这里仅就几项常用措施做一些说明。（一）地线设计电路中接地点的概念表示零电位，其他电位均相对于这一点而言。在实际的印制电路板上，地线并不能保证是绝对零电位，往往存在一个很小的非零电位值。由于电路中的放大作用，这小小的电位便可能产生影响电路性能的干扰地线共阻抗干扰。消除地线共阻抗干扰的方法主要有以下几点：1尽量加粗接地线若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏。因此应将接地线尽量加粗，使它能通过三倍于印制电路板的允许电流。如有可能，接地线的宽度应大于3mm。2单点接地单点接地（也称一点接地）是消除地线干扰的基本原则，即将电路中本单元（级）的各接地元器件尽可能就近接到公共地线的一段或一个区域里（如图16a所示），也可以接到一个分支地线上（如图16b所示）。（1）这里所说的“点”是可以忽略电阻的几何导电图形，如大面积接地、汇流排、粗导线等。（2）单点接地除了本单元的板内元器件外，还包括与本单元直接连接或通过电容连接的板外元器件。(图16 单点接地)(a)(b)（3）为防止因接地元器件过于集中而造成排列拥挤，在一级电路中可采用多个分支（分地线），但这些分支不可与其他单元的地线连接。（4）高频电路采用大面积接地方法，不能采用分地线，但单点接地一样十分必要将本单元（级）的各接地元器件尽可能安排在一个较小的区域里。另外，当一块印制电路板由多个单元电路组成、一个电子产品由多块印制电路板组成时，都应该采用单点接地方式以消除地线干扰（如图17所示）。PCBnPCB2PCB1（图17 多板多单元单点接地）3合理设计板内地线布局通常一块印制电路板都有若干个单元电路，板上的地线是用来连接电路各单元或各部分之间接地的。板内地线布局主要应防止各单元或各部分之间的全电流共阻抗干扰。（1）各部分（必要时各单元）的地线必须分开，即尽量避免不同回路的电流同时流经某一段共用地线。在高频电路和大电流回路中，尤其要讲究地线的接法。把“交流电”和“直流电”分开，是减少噪声通过地线串扰的有效方法。电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使它们尽量分开，而两者的地线不要相混，分别与电源端地线相连。同时要尽量加大线性电路的接地面积。对于既有小信号输入端、又有大信号输出端的电路，它们的接地端务必分别用导线引到公共地线上，不能共用一根接地线。（2）为消除或尽量减少各部分的公共地线段，总地线的引出点必须合理。（3）为防止各部分通过总地线的公共引出线而产生的共阻抗干扰，在必要时可将某些部分的地线单独引出。特别是数字电路，必要时可以按单元、按工作状