章印制电路的设计与制作.ppt
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1、章印制电路的设计与制作 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望1铜箔(1 1)选用铜箔的依据)选用铜箔的依据当当金金属属箔箔用用于于印印制制线线路路板板时时,必必须须具具有有较较高高的的导导电电率率、良良好好的的焊焊接接性性能能和和延延展展性性能能、以以及及与与绝绝缘缘基板牢固的附着力等。基板牢固的附着力等。铜铜在在所所有有金金属属中中是是比比较较符符合合要要求求的的。铝铝虽虽然然价价格格便便宜宜,且且易易贴贴附附到到绝绝缘缘基基板板上上,但但焊焊接接非非
2、常常困困难难,故故不不能能采采用用。纯纯镍镍或或铜铜镍镍合合金金,虽虽然然焊焊接接性性能能较较好好,但但电电气气性性能能较较差差(特特别别是是导导电电性性和和电电阻阻方方面面)。镍镍一一铁铁一一铝铝材材料料虽虽焊焊接接性性能能和和附附着着力力均均好好(镍镍帮帮助助焊焊接接,铁铁起起热热转转换换作作用用,铝铝为为结结合合层层),但但成本太高,腐蚀困难。因此,也不能采用。成本太高,腐蚀困难。因此,也不能采用。(2 2)铜箔的类型)铜箔的类型)铜箔的类型)铜箔的类型 印制板所采用的铜箔一般有压延铜箔和电解铜箔两种。印制板所采用的铜箔一般有压延铜箔和电解铜箔两种。印制板所采用的铜箔一般有压延铜箔和电解
3、铜箔两种。印制板所采用的铜箔一般有压延铜箔和电解铜箔两种。压延铜箔是将铜板碾压而成,其规格为:压延铜箔是将铜板碾压而成,其规格为:压延铜箔是将铜板碾压而成,其规格为:压延铜箔是将铜板碾压而成,其规格为:外观:连续成卷,表面不得有砂眼、凹隙、轧皱等。外观:连续成卷,表面不得有砂眼、凹隙、轧皱等。外观:连续成卷,表面不得有砂眼、凹隙、轧皱等。外观:连续成卷,表面不得有砂眼、凹隙、轧皱等。厚度:厚度:厚度:厚度:0.050.005mm0.050.005mm 纯度:不小于纯度:不小于纯度:不小于纯度:不小于99.799.7 电解铜箔是通过电解法制造。即将一光亮不锈钢的鼓形电电解铜箔是通过电解法制造。即
4、将一光亮不锈钢的鼓形电电解铜箔是通过电解法制造。即将一光亮不锈钢的鼓形电电解铜箔是通过电解法制造。即将一光亮不锈钢的鼓形电极置于硫酸铜电解槽中滚动,铜便会在鼓形电极上电解析极置于硫酸铜电解槽中滚动,铜便会在鼓形电极上电解析极置于硫酸铜电解槽中滚动,铜便会在鼓形电极上电解析极置于硫酸铜电解槽中滚动,铜便会在鼓形电极上电解析出。铜箔和鼓形极接触的一面很光亮,其反而较粗糙。其出。铜箔和鼓形极接触的一面很光亮,其反而较粗糙。其出。铜箔和鼓形极接触的一面很光亮,其反而较粗糙。其出。铜箔和鼓形极接触的一面很光亮,其反而较粗糙。其规格为:规格为:规格为:规格为:外外外外观观观观:连连连连续续续续成成成成卷卷
5、卷卷,表表表表面面面面光光光光洁洁洁洁,不不不不得得得得有有有有明明明明显显显显的的的的氧氧氧氧化化化化斑斑斑斑迹迹迹迹,磨磨磨磨迹及刻印等。迹及刻印等。迹及刻印等。迹及刻印等。厚度:厚度:厚度:厚度:0.050.005mm0.050.005mm 电阻率:不大电阻率:不大电阻率:不大电阻率:不大0.02mm0.02mm2 2/m/m 纯度:不小于纯度:不小于纯度:不小于纯度:不小于99.9%99.9%强度:抗拉强度不小于强度:抗拉强度不小于强度:抗拉强度不小于强度:抗拉强度不小于15kg/cm15kg/cm2 2 长度:一般不小于长度:一般不小于长度:一般不小于长度:一般不小于100m100m
6、(3 3)铜箔的厚度)铜箔的厚度 铜铜箔箔的的厚厚度度要要适适中中。铜铜箔箔越越厚厚,抗抗剥剥能能力力越越强强,即即越越可可靠靠。但但给给铜铜箔箔的的腐腐蚀蚀和和打打眼眼造造成成一一定定困困难难。部部分分国国家关于铜箔厚度的规定见表家关于铜箔厚度的规定见表11-111-1。表表11-1 11-1 铜箔厚度的规定铜箔厚度的规定2、粘接剂粘粘接接剂剂采采用用聚聚乙乙烯烯醇醇缩缩醛醛胶胶(如如JSF-4JSF-4胶胶),用用乙乙醇醇作作溶溶剂剂。该该胶胶用用聚聚乙乙烯烯醇醇缩缩丁丁醛醛加加入入酒酒精精和和酚酚醛醛树树脂脂组组成成。粘粘合合力力强强,冲冲击击性性能能好好,能能耐耐大大气气腐腐蚀蚀,但但
7、耐耐热热性性不不高高,适适用用于于粘粘合合各各种种材材料料,如如金属、玻璃、塑料等。金属、玻璃、塑料等。在在制制作作环环氧氧酚酚醛醛覆覆铜铜板板时时,铜铜箔箔一一面面涂涂上上JSF-4JSF-4胶胶,然后同绝缘基板一起加热加压成型。,然后同绝缘基板一起加热加压成型。在在制制作作酚酚醛醛纸纸质质覆覆铜铜板板时时,铜铜箔箔两两面面都都不不涂涂胶胶,而而在在铜铜箔箔和和基基板板材材料料间间放放一一张张浸浸渍渍了了JSF-4JSF-4胶胶的的玻玻璃璃丝丝布布(半半固固化化),然然后后再再一一起起加加热热加加压压,铜铜箔箔和酚醛板材即可粘合在一起。和酚醛板材即可粘合在一起。3绝缘基板(1 1)绝缘基板的
8、组成)绝缘基板的组成 绝绝缘缘基基板板由由两两部部分分组组成成,一一部部分分是是高高分分子子合合成成树树脂脂,它它是是基基板板的的主主要要成成份份,决决定定电电气气性性能能。另另一一部部分分是是增增强材料,主要用于提高机械性能。强材料,主要用于提高机械性能。(2 2)增强材料的类型)增强材料的类型 增增强强材材料料主主要要分分为为布布质质(编编织织物物)增增强强材材料料和和纸纸质质增增强强材材料料。纸纸质质增增强强材材料料包包括括牛牛皮皮纸纸、亚亚硫硫酸酸盐盐纸纸、纤维素纸和棉花(废布)纸。纤维素纸和棉花(废布)纸。(3 3)合成树脂的类型)合成树脂的类型)合成树脂的类型)合成树脂的类型 合成
9、树脂主要分为热固性合成树脂和热塑性树脂两种。合成树脂主要分为热固性合成树脂和热塑性树脂两种。合成树脂主要分为热固性合成树脂和热塑性树脂两种。合成树脂主要分为热固性合成树脂和热塑性树脂两种。热热热热固固固固性性性性合合合合成成成成树树树树脂脂脂脂包包包包括括括括酚酚酚酚醛醛醛醛树树树树脂脂脂脂、环环环环氧氧氧氧树树树树脂脂脂脂、三三三三氯氯氯氯氰氰氰氰胺胺胺胺树树树树脂脂脂脂和和和和有机硅树脂。有机硅树脂。有机硅树脂。有机硅树脂。热塑性树脂包括聚乙烯、线链型聚酯树脂和氟树脂。热塑性树脂包括聚乙烯、线链型聚酯树脂和氟树脂。热塑性树脂包括聚乙烯、线链型聚酯树脂和氟树脂。热塑性树脂包括聚乙烯、线链型聚
10、酯树脂和氟树脂。酚酚酚酚醛醛醛醛树树树树脂脂脂脂纸纸纸纸质质质质绝绝绝绝缘缘缘缘基基基基板板板板价价价价格格格格低低低低廉廉廉廉,机机机机械械械械性性性性能能能能和和和和电电电电气气气气性性性性能能能能均均均均可可可可,主主主主要要要要用用用用于于于于民民民民用用用用设设设设备备备备。缺缺缺缺点点点点是是是是易易易易吸吸吸吸水水水水,吸吸吸吸水水水水后后后后电电电电气气气气性性性性能能能能降降降降低低低低,工作温度不超过工作温度不超过工作温度不超过工作温度不超过100100,在恶劣环境中不适宜采用。,在恶劣环境中不适宜采用。,在恶劣环境中不适宜采用。,在恶劣环境中不适宜采用。环环环环氧氧氧氧树
11、树树树脂脂脂脂绝绝绝绝缘缘缘缘基基基基板板板板对对对对各各各各种种种种材材材材料料料料有有有有良良良良好好好好的的的的粘粘粘粘合合合合性性性性,硬硬硬硬化化化化收收收收缩缩缩缩小小小小,能能能能耐耐耐耐化化化化学学学学药药药药品品品品、溶溶溶溶济济济济和和和和油油油油类类类类,电电电电气气气气绝绝绝绝缘缘缘缘性性性性能能能能好好好好,是是是是印印印印制制制制电电电电路路路路绝缘基板中的优质材料,一般用于军品或高靠性场合。绝缘基板中的优质材料,一般用于军品或高靠性场合。绝缘基板中的优质材料,一般用于军品或高靠性场合。绝缘基板中的优质材料,一般用于军品或高靠性场合。三三三三氯氯氯氯氰氰氰氰胺胺胺胺
12、绝绝绝绝缘缘缘缘基基基基板板板板抗抗抗抗热热热热性性性性能能能能、电电电电气气气气性性性性能能能能均均均均较较较较好好好好,但但但但较较较较脆脆脆脆。国国国国外外外外常常常常用用用用来来来来作作作作平平平平面面面面印印印印制制制制电电电电路路路路板板板板的的的的材材材材料料料料。表表表表面面面面很很很很硬硬硬硬,耐耐耐耐磨磨磨磨性性性性很很很很好好好好,介质损耗小,适用于军工或特殊电子仪器。介质损耗小,适用于军工或特殊电子仪器。介质损耗小,适用于军工或特殊电子仪器。介质损耗小,适用于军工或特殊电子仪器。有有有有机机机机硅硅硅硅树树树树脂脂脂脂绝绝绝绝缘缘缘缘基基基基板板板板抗抗抗抗热热热热性性
13、性性能能能能特特特特别别别别好好好好,介介介介质质质质损损损损耗耗耗耗小小小小,但但但但铜铜铜铜箔箔箔箔和基板的附着力不大。和基板的附着力不大。和基板的附着力不大。和基板的附着力不大。二、覆铜板的类型根根据据国国际际印印制制电电路路用用覆覆铜铜箔箔酚酚醛醛纸纸层层压压板板(GB4723-84GB4723-84)规规定定,覆覆铜铜板板的的型型号号及及特特性性见见表表11-211-2。表表11-2 11-2 覆铜板型号及特性覆铜板型号及特性三、覆铜板的性能参数1 1抗弯强度抗弯强度 抗抗弯弯强强度度表表示示材材料料能能承承受受弯弯曲曲、冲冲击击、振振动动的的能能力力,以以单单位位面面积积受受的的力
14、力来来计计算算,单单位位为为kg/cmkg/cm2 2(英英美美国国家家为磅为磅/平方英寸)。平方英寸)。2 2抗剥强度抗剥强度 抗抗剥剥强强度度是是指指在在覆覆铜铜板板上上,剥剥开开1cm1cm宽宽度度的的铜铜箔箔所所需需要要的的力力,用用kg/cmkg/cm来来表表示示。它它用用来来衡衡量量铜铜箔箔与与基基板板之之间间的的结合力。结合力。3 3耐热性能耐热性能 耐耐热热性性能能是是指指材材料料能能够够长长期期工工作作,而而不不引引起起性性能能降降低低所承受的的最高温度。所承受的的最高温度。4 4吸水性吸水性 吸吸水水性性主主要要用用来来考考虑虑潮潮湿湿环环境境对对敷敷铜铜板板电电气气性性能
15、能的的影影响。响。5 5翘曲度翘曲度 翘翘曲曲度度用用来来衡衡量量板板材材的的翘翘曲曲程程度度,双双面面印印制制电电路路板板的的翘曲度比单面的好,厚的比薄的好。翘曲度比单面的好,厚的比薄的好。6 6介电常数介电常数 当当双双面面板板的的两两面面各各印印制制出出一一定定面面积积的的铜铜箔箔时时,利利用用中中间间的的绝绝缘缘基基板板作作为为介介质质就就组组成成了了一一个个电电容容器器。介介电电常常数不同,电容量不同。数不同,电容量不同。表表11-3 11-3 绝缘基板的介电常数(腐蚀铜箔之后)绝缘基板的介电常数(腐蚀铜箔之后)7损耗因素损耗因素损损损损耗耗耗耗因因因因素素素素表表表表示示示示绝绝绝
16、绝缘缘缘缘板板板板材材材材作作作作为为为为印印印印制制制制电电电电容容容容器器器器的的的的介介介介质质质质时时时时,或或或或者者者者在在在在覆覆覆覆铜铜铜铜板板板板上上上上所所所所印印印印制制制制线线线线圈圈圈圈时时时时,在在在在绝绝绝绝缘缘缘缘介介介介质质质质上上上上的的的的功功功功率率率率损损损损耗耗耗耗。一一一一般般般般用用用用介介介介质质质质损损损损耗耗耗耗角角角角正正正正切切切切tgtg表表表表示示示示.8表面电阻和体积电阻表面电阻和体积电阻表表表表面面面面电电电电阻阻阻阻与与与与体体体体积积积积电电电电阻阻阻阻用用用用于于于于衡衡衡衡量量量量绝绝绝绝缘缘缘缘基基基基板板板板的的的的
17、绝绝绝绝缘缘缘缘性性性性能能能能。随随随随着着着着温温温温湿湿湿湿度度度度的的的的升升升升高高高高,材材材材料料料料的的的的绝绝绝绝缘缘缘缘电电电电阻阻阻阻降降降降低。低。低。低。国国国国标标标标(GB4723-84GB4723-84)给给给给出出出出了了了了不不不不同同同同型型型型号号号号覆覆覆覆铜铜铜铜板板板板的的的的电气性能。分别见表电气性能。分别见表电气性能。分别见表电气性能。分别见表11-411-4(a a)和表)和表)和表)和表11-411-4(b b)表表表表11-411-4(a a)不同型号覆铜板的电性能不同型号覆铜板的电性能不同型号覆铜板的电性能不同型号覆铜板的电性能四、覆铜
18、板的厚度根据国标GB4723-84规定,覆铜板的厚度见表11-5所示。五、覆铜板的大小根据国际GB4723-84规定,覆铜板的推荐标称面积应符合表11-6的规定。11.2 印制电路排版设计前的准备印制电路设计的主要任务为排版设计。但排版前必须考虑如下内容:覆铜板的板材、规格、尺寸、形状、对外连接方式等,这些工作称为排版前的准备工作。一、设计前的一般考虑1 1可靠性可靠性印印制制电电路路板板的的可可靠靠性性是是影影响响电电子子设设备备可可靠靠性性的的一一个个重重要要因因素素。影影响响印印制制电电路路板板可可靠靠性性的的因因素素很很多多,有有基基材材方方面面的的,也也有有工工艺艺方方面面的的。单单
19、从从设设计计角角度度考考虑虑,则则影影响响印印制制电电路路板板可可靠靠性性的的因因素素,首首先先是是印印制制板板的的层层数数。长长期期使使用用印印制制电电路路板板的的经经验验证证明明,单单面面板板和和双双面面板板能能很很好好地地满满足足电电气气性性能能的的要要求求,可可靠靠性性较较高高。随随着着层层数数的的增增多多,可可靠靠性性会会降降低低。但但在在计计算算机机系系统统中中,从从抗抗干干扰扰方方面面考考虑虑,增增加加一一层层地地线线层层还还是是很很有有必必要要的的(它它既既便便于于布布线线,又又有有层间屏蔽作用)。层间屏蔽作用)。2 2 2 2工艺性工艺性工艺性工艺性印印印印制制制制电电电电路
20、路路路板板板板的的的的制制制制造造造造工工工工艺艺艺艺尽尽尽尽可可可可能能能能简简简简单单单单。一一一一般般般般来来来来说说说说,制制制制造造造造层层层层数数数数少少少少而而而而强强强强度度度度高高高高的的的的印印印印制制制制电电电电路路路路板板板板比比比比制制制制造造造造层层层层数数数数较较较较多多多多而而而而密密密密度度度度较较较较低低低低的的的的印印印印制制制制电电电电路路路路板板板板要要要要困困困困难难难难得得得得多多多多。一一一一般般般般在在在在金金金金属属属属孔孔孔孔互互互互连连连连工工工工艺艺艺艺比比比比较较较较成成成成熟熟熟熟的的的的条条条条件件件件下下下下,宁宁宁宁可可可可设
21、设设设计计计计层层层层数数数数较较较较多多多多、导导导导线线线线和和和和间间间间距距距距较较较较宽宽宽宽的的的的印印印印制制制制电电电电路路路路板板板板,而而而而不不不不要要要要设设设设计计计计层层层层数数数数少少少少、布布布布线线线线密密密密度度度度很很很很高高高高的的的的印印印印制制制制电路板。这正和可靠性的要求是相矛盾的。电路板。这正和可靠性的要求是相矛盾的。电路板。这正和可靠性的要求是相矛盾的。电路板。这正和可靠性的要求是相矛盾的。3 3 3 3经济性经济性经济性经济性印印印印制制制制电电电电路路路路板板板板的的的的经经经经济济济济性性性性与与与与其其其其制制制制造造造造工工工工艺艺艺
22、艺、方方方方法法法法直直直直接接接接相相相相关关关关。复复复复杂杂杂杂的的的的工工工工艺艺艺艺必必必必然然然然增增增增加加加加制制制制造造造造费费费费用用用用。所所所所以以以以,在在在在设设设设计计计计印印印印制制制制电电电电路路路路板板板板时时时时,应应应应考考考考虑虑虑虑和和和和通通通通用用用用的的的的制制制制造造造造工工工工艺艺艺艺、方方方方法法法法相相相相适适适适应应应应。此此此此外外外外,应应应应尽尽尽尽可可可可能能能能采采采采用用用用标标标标准准准准的的的的尺尺尺尺寸寸寸寸结结结结构构构构,选选选选用用用用合合合合适适适适的的的的基基基基板板板板材材材材料料料料,运运运运用巧妙的设
23、计技术来降低成本。用巧妙的设计技术来降低成本。用巧妙的设计技术来降低成本。用巧妙的设计技术来降低成本。二、板材、板厚、形状、尺寸的确定二、板材、板厚、形状、尺寸的确定1 1 1 1板材的确定板材的确定板材的确定板材的确定常用的覆铜板有酚醛纸板、酚醛玻璃布板,环氧玻璃布板常用的覆铜板有酚醛纸板、酚醛玻璃布板,环氧玻璃布板常用的覆铜板有酚醛纸板、酚醛玻璃布板,环氧玻璃布板常用的覆铜板有酚醛纸板、酚醛玻璃布板,环氧玻璃布板等。不同的板材,其机械性能与电气性能有很大差别,故等。不同的板材,其机械性能与电气性能有很大差别,故等。不同的板材,其机械性能与电气性能有很大差别,故等。不同的板材,其机械性能与电
24、气性能有很大差别,故应仔细选择。应仔细选择。应仔细选择。应仔细选择。选择板材的依据是整机的性能要求、使用尺寸、整机价格选择板材的依据是整机的性能要求、使用尺寸、整机价格选择板材的依据是整机的性能要求、使用尺寸、整机价格选择板材的依据是整机的性能要求、使用尺寸、整机价格等。选择时要统筹考虑,既要了解覆铜板的性能指标,又等。选择时要统筹考虑,既要了解覆铜板的性能指标,又等。选择时要统筹考虑,既要了解覆铜板的性能指标,又等。选择时要统筹考虑,既要了解覆铜板的性能指标,又要熟悉电子产品的特点,以获得良好的性能价格比要熟悉电子产品的特点,以获得良好的性能价格比要熟悉电子产品的特点,以获得良好的性能价格比
25、要熟悉电子产品的特点,以获得良好的性能价格比2 2 2 2印制电路板形状的选择印制电路板形状的选择印制电路板形状的选择印制电路板形状的选择印制电路板的形状通常由整机的外形确定,一般采用长宽印制电路板的形状通常由整机的外形确定,一般采用长宽印制电路板的形状通常由整机的外形确定,一般采用长宽印制电路板的形状通常由整机的外形确定,一般采用长宽比例不太悬殊的长方形。它可以大大简化成形加工,节省比例不太悬殊的长方形。它可以大大简化成形加工,节省比例不太悬殊的长方形。它可以大大简化成形加工,节省比例不太悬殊的长方形。它可以大大简化成形加工,节省板材。在一些批量生产中,为了降低线路板的制作成本,板材。在一些
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