第4章印制电路板设计基础精选PPT.ppt

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1、第4章 印制电路板设计基础第1页，本讲稿共49页 在实际电路设计中，完成原理图绘制和电路仿真后，最终需要将在实际电路设计中，完成原理图绘制和电路仿真后，最终需要将电路中的实际元件安装在印制电路板（电路中的实际元件安装在印制电路板（Printed Circuit BoardPrinted Circuit Board，简称，简称PCBPCB）上。原理图的绘制解决了电路的逻辑连接，而电路元件的物理连）上。原理图的绘制解决了电路的逻辑连接，而电路元件的物理连接是靠接是靠PCBPCB上的铜箔实现。上的铜箔实现。随着中、大规模集成电路出现，元器件安装朝着自动化、高密度随着中、大规模集成电路出现，元器件安装

2、朝着自动化、高密度方向发展，对印制电路板导电图形的布线密度、导线精度和可靠性要方向发展，对印制电路板导电图形的布线密度、导线精度和可靠性要求越来越高。为满足对印制电路板数量上和质量上的要求，印制电路求越来越高。为满足对印制电路板数量上和质量上的要求，印制电路板的生产也越来越专业化、标准化、机械化和自动化，如今已在电子板的生产也越来越专业化、标准化、机械化和自动化，如今已在电子工业领域中形成一门新兴的工业领域中形成一门新兴的PCBPCB制造工业。制造工业。印制电路板印制电路板(也称印制线路板，简称印制板也称印制线路板，简称印制板)是指以绝缘基板为基础材料是指以绝缘基板为基础材料加工成一定尺寸的板

3、，在其上面至少有一个导电图形及所有设计好的孔（如加工成一定尺寸的板，在其上面至少有一个导电图形及所有设计好的孔（如元件孔、机械安装孔及金属化孔等），以实现元器件之间的电气互连。元件孔、机械安装孔及金属化孔等），以实现元器件之间的电气互连。4.1 4.1 印制电路板概述印制电路板概述 第2页，本讲稿共49页4.1.1 4.1.1 印制电路板的发展印制电路板的发展 印印制制电电路路技技术术虽虽然然在在第第二二次次世世界界大大战战后后才才获获得得迅迅速速发发展展，但但是是“印印制电路制电路”这一概念的来源，却要追溯到十九世纪。这一概念的来源，却要追溯到十九世纪。在在十十九九世世纪纪，由由于于不不存存

4、在在复复杂杂的的电电子子装装置置和和电电气气机机械械，因因此此没没有有大大量量生生产产印印制制电电路路板板的的问问题题，只只是是大大量量需需要要无无源源元元件件，如如：电电阻阻、线线圈等。圈等。18991899年年，美美国国人人提提出出采采用用金金属属箔箔冲冲压压法法，在在基基板板上上冲冲压压金金属属箔箔制出电阻器，制出电阻器，19271927年提出采用电镀法制造电感、电容。年提出采用电镀法制造电感、电容。经经过过几几十十年年的的实实践践，英英国国Paul Paul EislerEisler博博士士提提出出印印制制电电路路板板概概念念，并并奠奠定了光蚀刻工艺的基础。定了光蚀刻工艺的基础。随随着

5、着电电子子元元器器件件的的出出现现和和发发展展，特特别别是是19481948年年出出现现晶晶体体管管，电电子子仪仪器器和和电电子子设设备备大大量量增增加加并并趋趋向向复复杂杂化化，印印制制板板的的发发展展进进入入一一个个新阶段。新阶段。第3页，本讲稿共49页 五十年代中期，随着大面积的高粘合强度覆铜板的研制，为大量五十年代中期，随着大面积的高粘合强度覆铜板的研制，为大量生产印制板提供了材料基础。生产印制板提供了材料基础。19541954年，美国通用电气公司采用了图形年，美国通用电气公司采用了图形电镀蚀刻法制板。电镀蚀刻法制板。六十年代，印制板得到广泛应用，并日益成为电子设备中必不可少的六十年代

6、，印制板得到广泛应用，并日益成为电子设备中必不可少的重要部件。在生产上除大量采用丝网漏印法和图形电镀蚀刻法（即减成重要部件。在生产上除大量采用丝网漏印法和图形电镀蚀刻法（即减成法）等工艺外，还应用了加成法工艺，使印制导线密度更高。目前高层数法）等工艺外，还应用了加成法工艺，使印制导线密度更高。目前高层数的多层印制板、挠性印制电路、金属芯印制电路、功能化印制电路都得到的多层印制板、挠性印制电路、金属芯印制电路、功能化印制电路都得到了长足的发展。了长足的发展。我国在印制电路技术的发展较为缓慢，五十年代中期试制出单面我国在印制电路技术的发展较为缓慢，五十年代中期试制出单面板和双面板，六十年代中期，试

7、制出金属化双面印制板和多层板样品，板和双面板，六十年代中期，试制出金属化双面印制板和多层板样品，19771977年左右开始采用图形电镀年左右开始采用图形电镀-蚀刻法工艺制造印制板。蚀刻法工艺制造印制板。19781978年试制年试制出加成法材料出加成法材料-覆铝箔板，并采用半加成法生产印制板。八十年代初覆铝箔板，并采用半加成法生产印制板。八十年代初研制出挠性印制电路和金属芯印制板。研制出挠性印制电路和金属芯印制板。在电子设备中，印制电路板通常起三个作用。在电子设备中，印制电路板通常起三个作用。为电路中的各种元器件提供必要的机械支撑。为电路中的各种元器件提供必要的机械支撑。第4页，本讲稿共49页

8、提供电路的电气连接。提供电路的电气连接。用用标标记记符符号号将将板板上上所所安安装装的的各各个个元元器器件件标标注注出出来来，便便于于插插装装、检检查查及及调调试。试。但是，更但是，更为为重要的是，使用印制重要的是，使用印制电电路板有四大路板有四大优优点。点。具有重复性。具有重复性。板的可预测性。板的可预测性。所有信号都可以沿导线任一点直接进行测试，不会因导线接触引起短路。所有信号都可以沿导线任一点直接进行测试，不会因导线接触引起短路。印制板的焊点可以在一次焊接过程中将大部分焊完。印制板的焊点可以在一次焊接过程中将大部分焊完。正因为印制板有以上特点，所以从它面世的那天起，就得到了广泛的正因为印

9、制板有以上特点，所以从它面世的那天起，就得到了广泛的应用和发展，现代印制板已经朝着多层、精细线条的方向发展。特别是八应用和发展，现代印制板已经朝着多层、精细线条的方向发展。特别是八十年代开始推广的十年代开始推广的SMDSMD（表面封装）技术是高精度印制板技术与（表面封装）技术是高精度印制板技术与VLSIVLSI（超（超大规模集成电路）技术的紧密结合，大大提高了系统安装密度与系统的可大规模集成电路）技术的紧密结合，大大提高了系统安装密度与系统的可靠性靠性第5页，本讲稿共49页4.1.2 4.1.2 印制电路板种类印制电路板种类 目前的印制电路板一般以铜箔覆在绝缘板（基板）上，故亦称覆铜板。目前的

10、印制电路板一般以铜箔覆在绝缘板（基板）上，故亦称覆铜板。1.1.根据根据PCBPCB导电板层划分导电板层划分 单面印制板（单面印制板（Single Sided Print BoardSingle Sided Print Board）。单面印制板指仅）。单面印制板指仅一面有导电图形的印制板，板的厚度约在一面有导电图形的印制板，板的厚度约在0.20.25.0mm5.0mm，它是在一面敷，它是在一面敷有铜箔的绝缘基板上，通过印制和腐蚀的方法在基板上形成印制电路。有铜箔的绝缘基板上，通过印制和腐蚀的方法在基板上形成印制电路。它适用于一般要求的电子设备。它适用于一般要求的电子设备。双面印制板（双面印制板

11、（Double Sided Print BoardDouble Sided Print Board）。双面印制板指两面都）。双面印制板指两面都有导电图形的印制板，板的厚度约为有导电图形的印制板，板的厚度约为0.20.25.0mm5.0mm，它是在两面敷有铜箔的，它是在两面敷有铜箔的绝缘基板上，通过印制和腐蚀的方法在基板上形成印制电路，两面的电气绝缘基板上，通过印制和腐蚀的方法在基板上形成印制电路，两面的电气互连通过金属化孔实现。它适用于要求较高的电子设备，由于双面印制板互连通过金属化孔实现。它适用于要求较高的电子设备，由于双面印制板的布线密度较高，所以能减小设备的体积。的布线密度较高，所以能减

12、小设备的体积。第6页，本讲稿共49页 多多层层印印制制板板（Multilayer Multilayer Print Print BoardBoard）。多多层层印印制制板板是是由由交交替替的的导导电电图图形形层层及及绝绝缘缘材材料料层层层层压压粘粘合合而而成成的的一一块块印印制制板板，导导电电图图形形的的层层数数在在两两层层以以上上，层层间间电电气气互互连连通通过过金金属属化化孔孔实实现现。多多层层印印制制板板的的连连接接线线短短而而直直，便便于于屏屏蔽蔽，但但印印制制板板的的工工艺艺复复杂杂，由由于于使使用用金属化孔，可靠性稍差。它常用于计算机的板卡中。金属化孔，可靠性稍差。它常用于计算机的

13、板卡中。对于电路板的制作而言，板的层数愈多，制作程序就愈多，失败对于电路板的制作而言，板的层数愈多，制作程序就愈多，失败率当然增加，成本也相对提高，所以只有在高级的电路中才会使用多率当然增加，成本也相对提高，所以只有在高级的电路中才会使用多层板。层板。图图4-14-1所示为四层板剖面图。通常所示为四层板剖面图。通常在电路板上，元件放在顶层，所以一在电路板上，元件放在顶层，所以一般顶层也称元件面，而底层一般是焊般顶层也称元件面，而底层一般是焊接用的，所以又称焊接面。对于接用的，所以又称焊接面。对于SMDSMD元元件，顶层和底层都可以放元件。元件件，顶层和底层都可以放元件。元件也分为两大类，插针式

14、元件和表面贴也分为两大类，插针式元件和表面贴片式元件（片式元件（SMDSMD）。）。第7页，本讲稿共49页 2.2.根据根据PCBPCB所用基板材料划分所用基板材料划分 刚刚性性印印制制板板（Rigid Rigid Print Print BoardBoard）。刚刚性性印印制制板板是是指指以以刚刚性性基基材材制制成成的的PCBPCB，常常见见的的PCBPCB一一般般是是刚刚性性PCBPCB，如如计计算算机机中中的的板板卡卡、家家电电中中的的印印制制板板等等。常常用用刚刚性性PCBPCB有有：纸纸基基板板、玻玻璃璃布布板板和和合合成成纤纤维维板板，后后连连者者价价格格较较贵贵，性性能能较较好好

15、，常常用用作作高高频频电电路路和和高高档档家家电电产产品品中中；当当频频率率高高于于数数百百兆兆赫赫时时，必必须须用用介介电电常常数数和和介介质质损损耗耗更更小小的的材材料料，如如聚聚四四氟氟乙乙烯烯和高频陶瓷作基板。和高频陶瓷作基板。柔柔性性印印制制板板（Flexible Flexible Print Print BoardBoard，也也称称挠挠性性印印制制板板、软软印印制制板板）。柔柔性性印印制制板板是是以以软软性性绝绝缘缘材材料料为为基基材材的的PCBPCB。由由于于它它能能进进行行折折叠叠、弯弯曲曲和和卷卷绕绕，因因此此可可以以节节约约60609090的的空空间间，为为电电子子产产品

16、品小小型型化化、薄薄型型化化创创造造了了条条件件，它它在在计计算算机机、打打印印机机、自自动动化化仪仪表表及及通通信信设设备备中中得得到到广泛应用。广泛应用。刚刚-柔性印制板（柔性印制板（Flex-rigid Print BoardFlex-rigid Print Board）。刚）。刚-柔性印制板指柔性印制板指利用柔性基材，并在不同区域与刚性基材结合制成的利用柔性基材，并在不同区域与刚性基材结合制成的PCBPCB，主要用于印，主要用于印制电路的接口部分。制电路的接口部分。第8页，本讲稿共49页4.1.3 PCB4.1.3 PCB设计中的基本组件设计中的基本组件 1.1.板层（板层（Layer

17、Layer）板层分为敷铜层和非敷铜层，平常所说的几层板是指敷铜层的层板层分为敷铜层和非敷铜层，平常所说的几层板是指敷铜层的层数。一般敷铜层上放置焊盘、线条等完成电气连接；在非敷铜层上放数。一般敷铜层上放置焊盘、线条等完成电气连接；在非敷铜层上放置元件描述字符或注释字符等；还有一些层面用来放置一些特殊的图置元件描述字符或注释字符等；还有一些层面用来放置一些特殊的图形来完成一些特殊的作用或指导生产。形来完成一些特殊的作用或指导生产。敷敷铜铜层层包包括括顶顶层层（又又称称元元件件面面）、底底层层（又又称称焊焊接接面面）、中中间间层层、电电源源层层、地地线线层层等等；非非敷敷铜铜层层包包括括印印记记层

18、层（又又称称丝丝网网层层）、板板面层、禁止布线层、阻焊层、助焊层、钻孔层等。面层、禁止布线层、阻焊层、助焊层、钻孔层等。对于一个批量生产的电路板而言，通常在印制板上铺设一层阻焊对于一个批量生产的电路板而言，通常在印制板上铺设一层阻焊剂，阻焊剂一般是绿色或棕色，除了要焊接的地方外，其它地方根据剂，阻焊剂一般是绿色或棕色，除了要焊接的地方外，其它地方根据电路设计软件所产生的阻焊图来覆盖一层阻焊剂，这样可以快速焊接，电路设计软件所产生的阻焊图来覆盖一层阻焊剂，这样可以快速焊接，并防止焊锡溢出引起短路；而对于要焊接的地方，通常是焊盘，则要并防止焊锡溢出引起短路；而对于要焊接的地方，通常是焊盘，则要涂上

19、助焊剂。涂上助焊剂。第9页，本讲稿共49页 为了让电路板更具有可看性，便于安装与为了让电路板更具有可看性，便于安装与维修，一般在顶层上要印一些文字或图案，如维修，一般在顶层上要印一些文字或图案，如图图4-24-2中的中的R1R1、C1C1等，这些文字或图案用于说明等，这些文字或图案用于说明电路的，通常放在丝网层上，在顶层的称为顶电路的，通常放在丝网层上，在顶层的称为顶层丝网层（层丝网层（Top OverlayTop Overlay），而在底层的则称为），而在底层的则称为底层丝网层（底层丝网层（Bottom OverlayBottom Overlay）。）。2.2.焊盘（焊盘（PadPad）焊盘

20、用于固定元器件管脚或用于引出连线、测试线等，它有圆焊盘用于固定元器件管脚或用于引出连线、测试线等，它有圆形、方形等多种形状。焊盘的参数有焊盘编号、形、方形等多种形状。焊盘的参数有焊盘编号、X X方向尺寸、方向尺寸、Y Y方向方向尺寸、钻孔孔径尺寸等。尺寸、钻孔孔径尺寸等。焊盘分为插针式及表面贴片式两大类，其中插针式焊盘必须钻孔，焊盘分为插针式及表面贴片式两大类，其中插针式焊盘必须钻孔，表面贴片式焊盘无须钻孔，图表面贴片式焊盘无须钻孔，图4-34-3所示为焊盘示意图。所示为焊盘示意图。第10页，本讲稿共49页 3.3.过孔（过孔（ViaVia）过孔也称金属化孔，在双面板和多层板中，为连通各层之间

21、的印制导过孔也称金属化孔，在双面板和多层板中，为连通各层之间的印制导线，在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔，即过孔，在工艺上，线，在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔，即过孔，在工艺上，过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用以连通中间各层过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用以连通中间各层需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状，过孔的参数主要需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状，过孔的参数主要有孔的外径和钻孔尺寸。有孔的外径和钻孔尺寸。过过孔孔不不仅仅可可以以是是通通孔孔，还还可可以以是是掩掩埋埋式式。所所谓谓通通孔孔式式过过孔孔是是

22、指指穿穿通通所所有有敷敷铜铜层层的的过过孔孔；掩掩埋埋式式过过孔孔则则仅仅穿穿通通中中间间几几个个敷敷铜铜层层面面，仿仿佛佛被被其其它它敷敷铜铜层层掩掩埋埋起起来来。图图4-44-4为为六六层层板板的的过过孔孔剖剖面面图图，包包括括顶顶层层、电电源源层层、中中间间1 1层层、中中间间2 2层、地线层和底层。层、地线层和底层。钻孔 插针式焊盘 表面贴片式焊盘图4-3 焊盘示意图第11页，本讲稿共49页 4.4.连线（连线（TrackTrack、LineLine）连连线线指指的的是是有有宽宽度度、有有位位置置方方向向（起起点点和和终终点点）、有有形形状状（直直线线或或弧弧线线）的的线线条条。在在铜

23、铜箔箔面面上上的的线线条条一一般般用用来来完完成成电电气气连连接接，称称为为印印制制导导线线或或铜铜膜膜导导线线；在在非非敷敷铜铜面面上上的的连连线线一一般般用用作作元元件件描描述述或或其其它它特特殊用途。殊用途。印制导线用于印制板上的线路连接，通常印制导线是两个焊盘印制导线用于印制板上的线路连接，通常印制导线是两个焊盘（或过孔）间的连线，而大部分的焊盘就是元件的管脚，当无法顺利（或过孔）间的连线，而大部分的焊盘就是元件的管脚，当无法顺利连接两个焊盘时，往往通过跳线或过孔实现连接。图连接两个焊盘时，往往通过跳线或过孔实现连接。图4-54-5所示为印制导所示为印制导线走线图，图中为双面板，采用垂

24、直布线法，一层水平走线，另一层线走线图，图中为双面板，采用垂直布线法，一层水平走线，另一层垂直走线，两层间印制导线的连接由过孔实现。垂直走线，两层间印制导线的连接由过孔实现。第12页，本讲稿共49页 5.5.元件的封装（元件的封装（Component PackageComponent Package）元元件件的的封封装装是是指指实实际际元元件件焊焊接接到到电电路路板板时时所所指指示示的的外外观观和和焊焊盘盘位位置置。不不同同的的元元件件可可以以使使用用同同一一个个元元件件封封装装，同同种种元元件件也也可可以以有有不不同的封装形式。同的封装形式。在在进进行行电电路路设设计计时时要要分分清清楚楚原

25、原理理图图和和印印制制板板中中的的元元件件，电电原原理理图图中中的的元元件件指指的的是是单单元元电电路路功功能能模模块块，是是电电路路图图符符号号；PCBPCB设设计计中中的的元元件件是是指指电电路功能模块的物理尺寸，是元件的封装。路功能模块的物理尺寸，是元件的封装。元元件件封封装装形形式式可可以以分分为为两两大大类类：插插针针式式元元件件封封装装（THTTHT）和和表表面面安安装装式式封封装（装（SMTSMT），图），图4-64-6所示为双列所示为双列1414脚脚ICIC的封装图，主要区别在焊盘上。的封装图，主要区别在焊盘上。第13页，本讲稿共49页 6.6.安全间距（安全间距（Cleara

26、nceClearance）在在进进行行印印制制板板设设计计时时，为为了了避避免免导导线线、过过孔孔、焊焊盘盘及及元元件件的的相相互互干干扰扰，必，必须须在它在它们们之之间间留出一定的留出一定的间间距，距，这这个个间间距称距称为为安全安全间间距。距。元元件件封封装装的的命命名名一一般般与与管管脚脚间间距距和和管管脚脚数数有有关关，如如电电阻阻的的封封装装AXIAL0.3AXIAL0.3中中 的的 0.30.3表表 示示 管管 脚脚 间间 距距 为为 0.30.3英英 寸寸 或或 300mil300mil（1 1英英 寸寸=1000mil=1000mil）；双双列列直直插插式式ICIC的的封封装装

27、DIP8DIP8中中的的8 8表表示示集集成成块块的的管管脚脚数数为为8 8。元件封装中数。元件封装中数值值的意的意义义如如图图4-74-7所示。所示。第14页，本讲稿共49页 7.7.网络（网络（NetNet）和网络表（）和网络表（NetlistNetlist）从从元元件件的的某某个个管管脚脚上上到到其其它它管管脚脚或或其其它它元元件件管管脚脚上上的的电电气气连连接接关关系系称称作作网网络络。每每个个网网络络均均有有唯唯一一的的网网络络名名称称，有有的的网网络络名名是是人人为为添添加加的的，有有的的是是计计算算机机自动生成的，自动生成的网络名由该网络内两个连接点的管脚名称构成。自动生成的，自

28、动生成的网络名由该网络内两个连接点的管脚名称构成。网网络络表表描描述述电电路路中中元元器器件件特特征征和和电电气气连连接接关关系系，一一般般可可以以从从原原理理图图中中获获取取，它它是原理图设计和是原理图设计和PCBPCB设计之间的纽带。设计之间的纽带。8.8.飞线（飞线（ConnectionConnection）飞飞线线是是在在电电路路进进行行自自动动布布线线时时供供观观察察用用的的类类似似橡橡皮皮筋筋的的网网络络连连线线，网网络络飞飞线线不不是是实实际际连连线线。通通过过网网络络表表调调入入元元件件并并进进行行布布局局后后，就就可可以以看看到到该该布布局局下的网络飞线的交叉状况，飞线交叉最

29、少，布通率越高。下的网络飞线的交叉状况，飞线交叉最少，布通率越高。自自动动布布线线结结束束，未未布布通通的的网网络络上上仍仍然然保保留留网网络络飞飞线线，此此时时可可以以可可用用手手工工连接的方式连通这些网络。连接的方式连通这些网络。9.9.栅格（栅格（GridGrid）栅格用于栅格用于PCBPCB设计时的位置参考和光标定位，有公制和英制两种。设计时的位置参考和光标定位，有公制和英制两种。第15页，本讲稿共49页4.1.4 4.1.4 印制电路板制作生产工艺流程印制电路板制作生产工艺流程 制制造造印印制制电电路路板板最最初初的的一一道道基基本本工工序序是是将将底底图图或或照照相相底底片片上上的

30、的图图形形，转转印印到到敷敷铜铜箔箔层层压压板板上上。最最简简单单的的一一种种方方法法是是印印制制蚀蚀刻刻法法，或或称称为为铜铜箔箔腐腐蚀蚀法法，即即用用防防护护性性抗抗蚀蚀材材料料在在敷敷铜铜箔箔层层压压板板上上形形成成正正性性的的图图形形，那那些些没没有有被被抗抗蚀蚀材材料料防防护护起起来来的的不不需需要要的的铜铜箔箔随随后后经经化化学学蚀蚀刻刻而而被被去去掉掉，蚀蚀刻刻后后将将抗抗蚀蚀层层除除去去就就留留下下由由铜铜箔箔构构成成的的所所需需的的图图形形。一一般般印印制制板板的的制制作作要要经经过过CADCAD辅辅助助设设计计、照照相相底底版版制制作作、图图像像转转移移、化化学学镀镀、电电

31、镀镀、蚀蚀刻刻和和机机械械加加工工等等过过程程，图图4-84-8为为双面板图形电镀蚀刻法的工艺流程图。双面板图形电镀蚀刻法的工艺流程图。单单面面印印制制板板一一般般采采用用酚酚醛醛纸纸基基覆覆铜铜箔箔板板制制作作，也也采采用用环环氧氧纸纸基基或或环环氧氧玻玻璃璃布布覆覆铜铜箔箔板板，单单面面板板图图形形较较简简单单，一一般般采采用用丝丝网网漏漏印印正正性性图图形形，然然后后蚀蚀刻刻出出印印制板，也有采用光化学法生产。制板，也有采用光化学法生产。双双面面印印制制板板通通常常采采用用环环氧氧玻玻璃璃布布覆覆铜铜箔箔板板制制造造，双双面面板板制制造造一一般般分分为工艺导线法、堵孔法、掩蔽法和图形电镀

32、蚀刻法。为工艺导线法、堵孔法、掩蔽法和图形电镀蚀刻法。第16页，本讲稿共49页第17页，本讲稿共49页 多多层层印印制制板板一一般般采采用用环环氧氧玻玻璃璃布布覆覆铜铜箔箔层层压压板板。为为提提高高金金属属化化孔孔的的可可靠靠性性，尽尽量量选选用用耐耐高高温温、基基板板尺尺寸寸稳稳定定性性好好、厚厚度度方方向向热热线线膨膨胀胀系系数数较较小小，并并和和铜铜镀镀层层热热线线膨膨胀胀系系数数基基本本匹匹配配的的新新型型材材料料。制制作作多多层层印印制制板板，先先用用铜铜箔箔蚀蚀刻刻法法做做出出内内层层导导线线图图形形，然然后后根根据据要要求求，把把几几张张内内层层导导线线图图形形重重叠叠，放放在在

33、专专用用的的多多层层压压机机内内，经经过过热热压压、粘粘合合工工序序，制制成成具具有有内内层层导导电电图图形形的的覆铜箔的层压板。覆铜箔的层压板。目前已基本定型的主要工艺以下两种。目前已基本定型的主要工艺以下两种。减减成成法法工工艺艺。它它是是通通过过有有选选择择性性地地除除去去不不需需要要的的铜铜箔箔部部分分来来获获得得导导电电图图形形的的方方法法。减减成成法法是是印印制制电电路路制制造造的的主主要要方方法法，它它的的最最大优点是工艺成熟、稳定和可靠。大优点是工艺成熟、稳定和可靠。加加成成法法工工艺艺。它它是是在在未未覆覆铜铜箔箔的的层层压压板板基基材材上上，有有选选择择地地淀淀积积导导电电

34、金金属属而而形形成成导导电电图图形形的的方方法法。加加成成法法工工艺艺的的优优点点是是避避免免大大量量蚀蚀刻刻铜铜，降降低低了了成成本本；生生产产工工序序简简化化，生生产产效效率率提提高高；镀镀铜铜层层的的厚厚度度一一致致，金金属属化化孔孔的的可可靠靠性性提提高高；印印制制导导线线平平整整，能能制制造造高高精精密密度度PCBPCB。返回第18页，本讲稿共49页4.2 4.2 印制电路板布局和布线原则印制电路板布局和布线原则 有有时时电电路路从从原原理理上上是是能能实实现现的的，但但由由于于元元件件布布局局不不合合理理或或走走线线存存在在问问题题，致致使使设设计计出出来来的的电电路路可可靠靠性性

35、下下降降，甚甚至至无无法法实实现现预预定定的的功功能能，因此印制板的布局和布线必须遵循一些原则。因此印制板的布局和布线必须遵循一些原则。为为保保证证印印制制板板的的质质量量，在在设设计计前前的的一一般般要要考考虑虑PCBPCB的的可可靠靠性性、工工艺艺性性和和经经济性问题。济性问题。可可靠靠性性。印印制制板板可可靠靠性性是是影影响响电电子子设设备备的的重重要要因因素素，在在满满足足电子设备要求的前提下，应尽量将多层板的层数设计得少一些。电子设备要求的前提下，应尽量将多层板的层数设计得少一些。工工艺艺性性。设设计计者者应应考考虑虑所所设设计计的的印印制制板板的的制制造造工工艺艺尽尽可可能能简简单

36、单。一一般般来来说说宁宁可可设设计计层层数数较较多多、导导线线和和间间距距较较宽宽的的印印制制板板，而而不不设设计计层层数数较较少少、布布线线密密度很高的印制板，这和可靠性的要求是矛盾的。度很高的印制板，这和可靠性的要求是矛盾的。经经济济性性。印印制制板板的的经经济济性性与与其其制制造造工工艺艺直直接接相相关关，应应考考虑虑与与通通用用的的制制造造工工艺艺方方法法相相适适应应，尽尽可可能能采采用用标标准准化化的的尺尺寸寸结结构构，选选用用合适等级的基板材料，运用巧妙的设计技术来降低成本。合适等级的基板材料，运用巧妙的设计技术来降低成本。第19页，本讲稿共49页4.2.1 4.2.1 印制电路板

37、布局原则印制电路板布局原则 元元件件布布局局是是将将元元件件在在一一定定面面积积的的印印制制板板上上合合理理地地排排放放，它它是是设设计计PCBPCB的的第第一一步步。布布局局是是印印制制板板设设计计中中最最耗耗费费精精力力的的工工作作，往往往往要要经过若干次布局比较，才能得到一个比较满意的布局。经过若干次布局比较，才能得到一个比较满意的布局。一一个个好好的的布布局局，首首先先要要满满足足电电路路的的设设计计性性能能，其其次次要要满满足足安安装装空空间间的的限限制制，在在没没有有尺尺寸寸限限制制时时，要要使使布布局局尽尽量量紧紧凑凑，减减小小PCBPCB设设计的尺寸，减少生产成本。计的尺寸，减

38、少生产成本。为为了了设设计计出出质质量量好好、造造价价低低、加加工工周周期期短短的的印印制制板板，印印制制板板布布局应遵循下列的一般原则。局应遵循下列的一般原则。1.1.元件排列规则元件排列规则 在在通通常常条条件件下下，所所有有的的元元件件均均应应布布置置在在印印制制板板的的同同一一面面上上，只只有有在在顶顶层层元元件件过过密密时时，才才能能将将一一些些高高度度有有限限并并且且发发热热量量小小的的器器件件，如贴片电阻、贴片电容、贴片如贴片电阻、贴片电容、贴片ICIC等放在底层。等放在底层。第20页，本讲稿共49页 在保证电气性能的前提下，元件应放置在栅格上且相互平行或垂直在保证电气性能的前提

39、下，元件应放置在栅格上且相互平行或垂直排列，以求整齐、美观，一般情况下不允许元件重叠，元件排列要紧凑，排列，以求整齐、美观，一般情况下不允许元件重叠，元件排列要紧凑，输入和输出元件尽量远离。输入和输出元件尽量远离。某些元器件或导线之间可能存在较高的电位差，应加大它们某些元器件或导线之间可能存在较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免因放电、击穿引起以外短路。之间的距离，以免因放电、击穿引起以外短路。带高压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。带高压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。位于板边缘的元件，离板边缘至少位于板边缘的元件，离板边缘至少2 2个板厚。个板厚。元器件在整个板面

40、上分布均匀、疏密一致。元器件在整个板面上分布均匀、疏密一致。2.2.按照信号走向布局原则按照信号走向布局原则 通常按照信号的流程逐个安排各个功能电路单元的位置，以通常按照信号的流程逐个安排各个功能电路单元的位置，以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它进行布局。每个功能电路的核心元件为中心，围绕它进行布局。元件的布局应便于信号流通，使信号尽可能保持一致的方向。元件的布局应便于信号流通，使信号尽可能保持一致的方向。多数情况下，信号的流向安排为从左到右或从上到下，与输入、输多数情况下，信号的流向安排为从左到右或从上到下，与输入、输出端直接相连的元件应当放在靠近输入、输出接插件或连接器的地出端直接相连

41、的元件应当放在靠近输入、输出接插件或连接器的地方。方。第21页，本讲稿共49页 3.3.防止电磁干扰防止电磁干扰 对辐射电磁场较强的元件，以及对电磁感应较灵敏的元件，应加大对辐射电磁场较强的元件，以及对电磁感应较灵敏的元件，应加大它们相互之间的距离或加以屏蔽，元器件放置的方向应与相邻的印制导线它们相互之间的距离或加以屏蔽，元器件放置的方向应与相邻的印制导线交叉。交叉。尽量避免高低电压器件相互混杂、强弱信号的器件交错在一尽量避免高低电压器件相互混杂、强弱信号的器件交错在一起。起。对于会产生磁场的元器件，如变压器、扬声器、电感等，布局时应注对于会产生磁场的元器件，如变压器、扬声器、电感等，布局时应

42、注意减少磁力线对印制导线的切割，相邻元件的磁场方向应相互垂直，减少彼意减少磁力线对印制导线的切割，相邻元件的磁场方向应相互垂直，减少彼此间的耦合。此间的耦合。对干扰源进行屏蔽，屏蔽罩应良好接地。对干扰源进行屏蔽，屏蔽罩应良好接地。高频下工作的电路，要考虑元器件间分布参数的影响。高频下工作的电路，要考虑元器件间分布参数的影响。4.4.抑制热干扰抑制热干扰 对于发热的元器件，应优先安排在利于散热的位置，必要时对于发热的元器件，应优先安排在利于散热的位置，必要时可以单独设置散热器或小风扇，以降低温度，减少对邻近元器件的可以单独设置散热器或小风扇，以降低温度，减少对邻近元器件的影响。影响。第22页，本

43、讲稿共49页 一些功耗大的集成块、大或中功率管、电阻等元件，要布置一些功耗大的集成块、大或中功率管、电阻等元件，要布置在容易散热的地方，并与其它元件隔开一定距离。在容易散热的地方，并与其它元件隔开一定距离。热敏元件应紧贴被测元件并远离高温区域，以免受到其它发热元件热敏元件应紧贴被测元件并远离高温区域，以免受到其它发热元件影响，引起误动作。影响，引起误动作。双面放置元件时，底层一般不放置发热元件。双面放置元件时，底层一般不放置发热元件。5.5.提高机械强度提高机械强度 要注意整个要注意整个PCBPCB板的重心平衡与稳定，重而大的元件尽量安置在印制板板的重心平衡与稳定，重而大的元件尽量安置在印制板

44、上靠近固定端的位置，并降低重心，以提高机械强度和耐振、耐冲击能力，上靠近固定端的位置，并降低重心，以提高机械强度和耐振、耐冲击能力，以及减少印制板的负荷和变形。以及减少印制板的负荷和变形。重重1515克以上的元器件，不能只靠焊盘来固定，应当使用支架或卡子克以上的元器件，不能只靠焊盘来固定，应当使用支架或卡子加以固定。加以固定。为便于缩小体积或提高机械强度，可设置为便于缩小体积或提高机械强度，可设置“辅助底板辅助底板”，将一，将一些笨重的元件，如变压器、继电器等安装在辅助底板上，并利用附些笨重的元件，如变压器、继电器等安装在辅助底板上，并利用附件将其固定。件将其固定。第23页，本讲稿共49页 板

45、的最佳形状是矩形（长宽比为板的最佳形状是矩形（长宽比为3:23:2或或4:34:3），板面尺寸大），板面尺寸大于于200150mm200150mm时，要考虑板所受的机械强度，可以使用机械边框时，要考虑板所受的机械强度，可以使用机械边框加固。加固。要在印制板上留出固定支架、定位螺孔和连接插座所用的要在印制板上留出固定支架、定位螺孔和连接插座所用的位置。位置。6.6.可调节元件的布局可调节元件的布局 对于电位器、可变电容器、可调电感线圈或微动开关等可调对于电位器、可变电容器、可调电感线圈或微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求，若是机外调节，其位置要与元件的布局应考虑整机的结构要求，若是机外

46、调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应；若是机内调节，则应放置调节旋钮在机箱面板上的位置相适应；若是机内调节，则应放置在印制板上能够方便调节的地方。在印制板上能够方便调节的地方。第24页，本讲稿共49页4.2.2 4.2.2 印制电路板布线原则印制电路板布线原则 布布线线和和布布局局是是密密切切相相关关的的两两项项工工作作，布布局局的的好好坏坏直直接接影影响响着着布布线线的的布布通通率率。布布线线受受布布局局、板板层层、电电路路结结构构、电电性性能能要要求求等等多多种种因因素素影影响响，布布线线结结果果又又直直接接影影响响电电路路板板性性能能。进进行行布布线线时时要要综综合合考考虑虑

47、各各种种因因素，才能设计出高质量的素，才能设计出高质量的PCBPCB图。图。基本布线方法基本布线方法 直直接接布布线线。传传统统的的印印制制板板布布线线方方法法起起源源于于最最早早的的单单面面印印制制线线路路板板。其其过过程程为为：先先把把最最关关键键的的一一根根或或几几根根导导线线从从始始点点到到终终点点直直接接布布设设好好，然然后后把把其其它它次次要要的的导导线线绕绕过过这这些些导导线线布布下下，通通用用的的技技巧巧是是利利用用元元件件跨跨越越导导线线来来提提高高布布线线效效率率，布布不不通通的的线线可可以以通通过过短短路路线线(飞线飞线)解决，如图解决，如图4-94-9所示。所示。XXY

48、 Y坐坐标标布布线线。X XY Y坐坐标标布布线线指指布布设设在在印印制制板板一一面面的的所所有有导导线线与与印印制制线线路路板板边边沿沿平平行行，而而布布设设在在另另一一面面的的则则与与前前一一面面的的导导线线正正交交，两两面面导导线线的的连连接通接通过过金属化孔金属化孔实现实现，如，如图图4-104-10所示所示。第25页，本讲稿共49页 印制板布线的一般原则印制板布线的一般原则 布线板层选择布线板层选择 印制板布线可以采用单面、双面或多层，一般应首先选用单面，其印制板布线可以采用单面、双面或多层，一般应首先选用单面，其次是双面，在仍不能满足设计要求时才选用多层板。次是双面，在仍不能满足设

49、计要求时才选用多层板。印制导线宽度原则印制导线宽度原则 印制导线的最小宽度主要由导线与绝缘基板间的粘附强度和印制导线的最小宽度主要由导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定。一般选用导线宽度在流过它们的电流值决定。一般选用导线宽度在1.5mm1.5mm左右就可以满足左右就可以满足要求，对于要求，对于ICIC，尤其数字电路通常选，尤其数字电路通常选0.20.20.3mm0.3mm就足够。只要密度就足够。只要密度允许，尽可能用宽线，尤其是电源和地线。允许，尽可能用宽线，尤其是电源和地线。第26页，本讲稿共49页 印制导线的线宽一般要小于与之相连焊盘的直径。印制导线的线宽一般要小于与之相连焊

50、盘的直径。印制导线的间距原则印制导线的间距原则 导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。导导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。导线越短、间距越大，绝缘电阻就越大，一般选用间距线越短、间距越大，绝缘电阻就越大，一般选用间距1 11.5mm1.5mm完全可以满足完全可以满足要求。对集成电路，尤其数字电路，只要工艺允许可使间距很小。要求。对集成电路，尤其数字电路，只要工艺允许可使间距很小。信号线走线原则信号线走线原则 输入、输出端的导线应尽量避免相邻平行，平行信号线间要尽量留有输入、输出端的导线应尽量避免相邻平行，平行信号线间要尽量留有较大的间隔，最好加线