第6章印制电路板的设计与制作精选PPT.ppt

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1、第1页，本讲稿共56页6.1 印制电路板的设计印制电路板的设计 一、一、一、一、印制印制印制印制电电电电路板的基本概念路板的基本概念路板的基本概念路板的基本概念 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

2、线和焊盘等组成（如图所示）。1 1、印制板的印制板的印制板的印制板的组成组成组成组成 第2页，本讲稿共56页印制导线焊盘印制电路板图印制导线（Conductor）：用来形成印制电路的导电通路。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。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。第3页，本讲稿共56页 （3 3）助焊膜和阻焊膜助焊膜和阻焊膜 在在印印制制电电路路板板的的焊焊盘盘表表面面可可看看到到许许多多比比之之略略大大的的各各种种浅浅色色斑斑痕痕，这是为了提高可焊性能而涂覆的，这是为了提高

3、可焊性能而涂覆的助焊膜助焊膜。印印制制电电路路板板上上非非焊焊盘盘处处的的铜铜箔箔是是不不能能粘粘锡锡的的，因因此此印印制制板板上上焊焊盘盘以以外外的的各各部部位位都都要要涂涂覆覆绿绿色色或或棕棕色色的的一一层层涂涂料料阻阻焊焊膜膜。这这一一绝缘防护层，不但可以绝缘防护层，不但可以防止铜箔氧化防止铜箔氧化，也可以防止，也可以防止桥焊桥焊的产生。的产生。（4 4）丝印层丝印层（OverlayOverlay）为为了方便元器件的安装和了方便元器件的安装和维维修，修，印制板的板印制板的板面面上有一上有一层丝层丝网网印刷面（印刷面（图标图标面面）丝丝印印层层，该该面印面印有有标标志志图图案案和和各各元器

4、件的元器件的电电气符号气符号、文字符号文字符号（大多是（大多是白色白色）等等，主要用于，主要用于标标示出各示出各元器元器件件在板子上的在板子上的位置位置，因此印制板上有，因此印制板上有丝丝印印层层的一面常称的一面常称为为元件面元件面。第4页，本讲稿共56页2 2、印制印制印制印制电电电电路板的路板的路板的路板的种类种类种类种类 印印制制板板根根据据其其基基板板材材质质的的刚刚、柔柔强强度度不不同同，分分为为刚刚性性板板、柔柔性性板板以以及及刚刚柔柔结结合合板板，又又根根据据板板面面上上印印制制电电路路的的层层数数不不同同分分为为单面板单面板、双面板双面板以及以及多层板多层板。（1 1）单面板单

5、面板（Single-sidedSingle-sided）仅仅一面上有印制一面上有印制电电路。路。这这是是早期早期电电路（路（THTTHT元件）才使用的板元件）才使用的板子，子，元器件集中在其中一面元器件集中在其中一面元件面元件面（Component SideComponent Side），印制印制电电路路则则集中在另一面上集中在另一面上印制面或印制面或焊焊接面接面（Solder Solder SideSide），两者通两者通过焊盘过焊盘中的引中的引线线孔形成孔形成连连接接。单单面板在面板在设计线设计线路上有路上有许许多多严严格的限制格的限制。如如，布布线间线间不能交叉不能交叉而必而必须绕须绕独

6、自的独自的路径。路径。SMT是指贴片，Surfacemountingtechnology.THT是指通孔插装，Throughholetechnology.它们是电路板元件的两种不同组装方式。第5页，本讲稿共56页（2）双面板（Double-Sided Boards）两面均有印制电路。这类印制板，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

7、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 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。第6页，本讲稿共56页图2四层板结构图图1单面板与双面板结构图第7页，本讲稿共56页3 3、印制板的安装技印制板的安装技印制板的安装技印制板的安装技术术术术 （1）通孔插入式安装技术 通孔插入式安装也称为通孔安装（THT），适用于长管脚

8、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 表面黏贴式安装也称为表面安装（SMT），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。第8页，本讲稿共56页二、二、二、二、

9、印制印制印制印制电电电电路板的路板的路板的路板的设计准备设计准备设计准备设计准备 （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）工艺性和经济性工艺性和经济性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。1 1、设计目标设计目标设计目标设计目标 第9页，本讲稿共56页 进进入入印印制制

10、板板设设计计阶阶段段前前，许许多多具具体体要要求求及及参参数数应应该该基基本本确确定定了了，如如电电路路方方案案、整整机机结结构构、板板材材外外形形等等。不不过过在在印印制制板板设设计计过过程程中中，这些内容都可能要进行必要的调整。这些内容都可能要进行必要的调整。（1 1）确定电路）确定电路方案方案 设设计计电电路路方方案案，首首先先应应进进行行实实验验验验证证,即即用用电电子子元元器器件件把把电电路路搭搭出出来来（搭搭接接实实验验）或或者者用用计计算算机机仿仿真真实实验验，这这不不仅仅是是原原理理性性和和功功能性的，同时也应当是工艺性的。能性的，同时也应当是工艺性的。通通过过对对电电气气信信

11、号号的的测测量量，调调整整电电路路元元器器件件的的参参数数，改改进进电电路路的设计方案。的设计方案。根根据据元元器器件件的的特特点点、数数量量、大大小小以以及及整整机机的的使使用用性性能能要要求求，考虑整机的结构尺寸。考虑整机的结构尺寸。从从实实际际电电路路的的功功能能、结结构构与与成成本本，分分析析成成品品适适用用性性。即即在在进进行行电电路路方方案案实实验验时时，必必须须审审核核考考察察产产品品在在工工业业化化生生产产过过程程中中的的加加工工可可行行性性和和生生产产费费用用，以以及及产产品品的的工工作作环环境境适适应应性性和和运运行行、维维护护、保养消耗。保养消耗。2 2、设计前准备工作设

12、计前准备工作设计前准备工作设计前准备工作 第10页，本讲稿共56页 （2 2）确定整机确定整机结结构构 当当电电路路和和元元器器件件的的电电气气参参数数和和机机械械参参数数得得以以确确定定，整整机机的的工工艺艺结结构构还还仅仅仅仅是是初初步步成成型型，在在后后面面的的印印制制板板设设计计过过程程中中，需需要要综综合合考考虑虑元件布局元件布局和和印制印制电电路布路布设设这这两方面因素。两方面因素。（3 3）确定印制板的确定印制板的板材、形状、尺寸和厚度板材、形状、尺寸和厚度 板板材材：不不同同板板材材，其其机机械械性性能能与与电电气气性性能能有有很很大大的的差差别别。确确定定板板材材主主要要是是

13、从从整整机机的的电电气气性性能能、可可靠靠性性、加加工工工工艺艺要要求求、经经济济指指标标等等方方面面考考虑虑。通通常常情情况况下下，希希望望印印制制板板的的制制造造成成本本在在整整机机成成本本中中只只占占很很小小的的比比例例。对对于于相相同同的的制制板板面面积积来来说说，双双面面板板的的制制造造成成本本一一般般是是单单面面板板的的3 3 4 4倍倍以以上上，而而多多层层板板至至少少要要贵贵到到2020倍倍以以上上。分分立立元元器器件件的的引引线线少少，排排列列位位置置便便于于灵灵活活变变换换，其其电电路路常常用用单单面板面板。双面板双面板多用于集成多用于集成电电路路较较多的多的电电路。路。第

14、11页，本讲稿共56页名称铜箔厚度(m)特点应用覆铜酚醛纸质层压板5070多呈黑黄色淡黄色。价格低，阻燃强度低，易吸水，不耐高温。中低档民用品覆铜环氧纸质层压板3570价格高于覆铜酚醛纸质层压板，机械强度、乃高温、和防潮湿等性能较强。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3550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3550价格高，介点常数低，介质损耗低，耐高温，耐腐蚀。微波、高频航空航天常用覆铜板及其特点第12页，本讲稿共56页玻璃纤维布用环氧树脂粘合而成加温加压制作第13页，本讲稿共56页

15、 印制板的印制板的形状形状 印印制制电电路路板板的的形形状状由由整整机机结结构构和和内内部部空空间间的的大大小小决决定定，外外形形应应该该尽尽量量简简单单，最最佳佳形形状状为为矩矩形形（正正方方形形或或长长方方形形，长长:宽宽=3:2=3:2或或4:34:3），避避免免采采用用异异形形板板。当当电电路路板板面面尺尺寸寸大大于于200150mm200150mm时时，应应考考虑虑印印制制电电路路板板的机械强度。的机械强度。印制板的印制板的尺寸尺寸 尺尺寸寸的的大大小小根根据据整整机机的的内内部部结结构构和和板板上上元元器器件件的的数数量量、尺尺寸寸及及安安装装、排排列列方方式式来来决决定定，同同时

16、时要要充充分分考考虑虑到到元元器器件件的的散散热热和和邻邻近近走走线线易易受受干干扰等因素。扰等因素。(净板向外扩出净板向外扩出5 5 10mm 10mm，以便安装定位，以便安装定位）印制板的印制板的厚度厚度 覆覆铜铜板板的的厚厚度度通通常常为为1.0mm1.0mm、1.5mm1.5mm、2.0mm2.0mm等等。在在确确定定板板的的厚厚度度时时，主主要要考考虑虑对对元元器器件件的的承承重重和和振振动动冲冲击击等等因因素素。如如果果板板的的尺尺寸寸过过大大或或板板上上的的元元器器件件过过重重，都都应应该该适适当当增增加加板板的的厚厚度度或或对对电电路路板板采采取取加加固固措措施施，否否则则电电

17、路路板板容容易易产产生生翘翘曲曲。当当印印制制板板对对外外通通过过插插座座连连线线时时，插插座座槽槽的的间间隙隙一一般般为为1.5mm1.5mm，板板材材过过厚厚则则插插不不进进去去，过过薄薄则则容容易易造造成成接触不良。接触不良。第14页，本讲稿共56页（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。（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

18、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。第15页，本讲稿共56页三、三、三、三、印制印制印制印制电电电电路板的路板的路板的路板的排版布局排版布局排版布局排版布局 （1 1）就近原则）就近原则 当当板板上上对对外外连连接接确确定定后后，相相关关电电路路部部分分就就应应该该就就近近安安排排，避避免免绕绕原原路路，尤其，尤其忌讳交叉忌讳交叉。（2 2）信号流原则）信号流原则 将将整整个个电电路路按按照照功功能能划划分分

19、成成若若干干个个电电路路单单元元，按按照照电电信信号号的的流流向向，逐逐个个依依次次安安排排各各个个功功能能电电路路单单元元在在板板上上的的位位置置，使使布布局局便便于于信信号号流流通通，并使信号流尽可能并使信号流尽可能保持一致的方向保持一致的方向：从上到下或从左到右从上到下或从左到右。与与输输入入、输输出出端端直直接接相相连连的的元元器器件件应应安安排排在在输输入入、输输出出接接插插件件或连接件的地方。或连接件的地方。对对称称式式的的电电路路，如如桥桥式式电电路路、差差动动放放大大器器等等，应应注注意意元元件件的的对对称性，尽可能使其分布参数一致。称性，尽可能使其分布参数一致。每每个个单单元

20、元电电路路，应应以以核核心心元元件件为为中中心心，围围绕绕它它进进行行布布局局，尽尽量量减减少少和和缩缩短短各各元元器器件件之之间间的的引引线线和和连连接接。如如以以三三极极管管或或集集成成电电路路等等元元件作件作为为核心元件核心元件时时，可根据其各，可根据其各电电极的位置布排其它元件。极的位置布排其它元件。1 1、整机电路的布局原则整机电路的布局原则整机电路的布局原则整机电路的布局原则 第16页，本讲稿共56页 （1 1）元器件的布局元器件的布局 元件的布设应遵循以下几点原则：元件的布设应遵循以下几点原则：元元件件在在整整个个板板面面上上的的排排列列要要均均匀匀、整整齐齐、紧紧凑凑。单单元元

21、电电路路之之间间的的引线应尽可能短引线应尽可能短，引出线的数目尽可能少引出线的数目尽可能少。元元器器件件不不要要占占满满整整个个板板面面，注注意意板板的的四四周周要要留留有有一一定定的的空空间间。位于印制板边缘的元件，位于印制板边缘的元件，距离板的边缘应该大于距离板的边缘应该大于2mm2mm。每个元件的引脚要单独占一个焊盘，不允许引脚相碰。每个元件的引脚要单独占一个焊盘，不允许引脚相碰。对对于于通通孔孔安安装装，无无论论单单面面板板还还是是双双面面板板，元元器器件件一一般般只只能能布布设设在板的元件面上，在板的元件面上，不能布设在焊接面不能布设在焊接面。相相邻邻的的两两个个元元件件之之间间，要

22、要保保持持一一定定的的间间距距，以以免免元元件件之之间间的的碰碰接接。个个别别密密集集的的地地方方须须加加装装套套管管。若若相相邻邻的的元元器器件件的的电电位位差差较较高高，要要保持保持不小于不小于0.5mm0.5mm的安全距离的安全距离。2 2、元器件的安装与布局元器件的安装与布局元器件的安装与布局元器件的安装与布局 第17页，本讲稿共56页 元元器器件件的的布布设设不不得得立立体体交交叉叉和和重重叠叠上上下下交交叉叉，避避免免元元器器件件外外壳壳相碰，如相碰，如图图所示。所示。元元器器件件的的安安装装高高度度要要尽尽量量低低，一一般般元元件件体体和和引引线线离离开开板板面面不不要要超超过过

23、5mm5mm，过过高高则则承承受受振振动动和和冲冲击击的的稳稳定定性性较较差差，容容易易倒倒伏伏与与相相邻邻元器件碰接。如果元器件碰接。如果不考虑散热问题，元器件应紧贴板面安装不考虑散热问题，元器件应紧贴板面安装。根根据据印印制制板板在在整整机机中中的的安安装装位位置置及及状状态态，确确定定元元件件的的轴轴线线方方向向。规规则则排排列列的的元元器器件件应应使使体体积积较较大大的的元元器器件件的的轴轴线线方方向向在在整整机机中中处处于于竖竖立状态立状态，这样这样可以提高元器件在板上的可以提高元器件在板上的稳稳定性，如定性，如图图所示。所示。正确错误较大元件合理不合理第18页，本讲稿共56页 （2

24、 2）元器件的安装方式元器件的安装方式 在在印印制制板板上上，元元器器件件的的安安装装方方式式可可分分为为立立式式与与卧卧式式两两种种，如如图图所所示示。卧式是指元件的卧式是指元件的轴轴向与板面平行，立式向与板面平行，立式则则是垂直的。是垂直的。立式立式安装安装 立立式式固固定定的的元元器器件件占占用用面面积积小小，单单位位面面积积上上容容纳纳元元器器件件的的数数量量多多。这这种种安安装装方方式式适适合合于于元元器器件件排排列列密密集集紧紧凑凑的的产产品品。立立式式安安装装的的元元器器件件要求体积小、重量轻，过大、过重的元器件不宜使用。要求体积小、重量轻，过大、过重的元器件不宜使用。卧式卧式安

25、装安装 与与立立式式安安装装相相比比，元元器器件件具具有有机机械械稳稳定定性性好好、板板面面排排列列整整齐齐等等优优点点，卧卧式式安安装装使使元元器器件件的的跨跨距距加加大大，两两焊焊点点之之间间容容易易走走线线，导导线线布布设设十十分分有利。有利。立式卧式第19页，本讲稿共56页（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。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，如图所示。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,如图所示。栅格排列也称为网格

26、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,如图所示。不规则排列规则排列栅格排列第20页，本讲稿共56页四、四、四、四、印制印制印制印制电电电电路的路的路的路的设计设计设计设计 （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,如图所示。1 1、焊盘焊盘焊盘焊盘的设计的设计的设计的设计 岛形焊盘椭圆焊盘方形焊盘圆形焊盘焊盘的几种形状第21页，本讲稿共56页圆形：焊盘与引线孔是同心圆。外径是孔径的 2-3倍。多在元件规则排列方式中使用。双面板也多采用。岛型：多用于不规则排列特别是元件采用立式不规则固定时。是顺应高频电路要求而形成的。椭圆形：有足够面积增强

27、抗剥离强度，常用于双列直插式IC器件。方形：在大电流印制板上，可获得大的载流量。还有其它焊盘种类，如泪滴式、开口式、矩形、多边形及异形第22页，本讲稿共56页圆形圆形焊盘焊盘广泛用于元件规则排列的单、双面印制板中。若板的密度允许，焊盘可大些，焊接时不至于脱落。岛形焊盘岛形焊盘焊盘与焊盘间的连线合为一体。常用于立式不规则排列安装中。比如收录机中常采用这种焊盘。第23页，本讲稿共56页泪滴式焊盘泪滴式焊盘当焊盘连接的走线较细时常采用，以防焊盘起皮、走线与焊盘断开。这种焊盘常用在高频电路中。多边形焊盘多边形焊盘用于区别外径接近而孔径不同的焊盘，便于加工和装配。椭圆形焊盘椭圆形焊盘这种焊盘有足够的面积

28、增强抗剥能力，常用于双列直插式器件。开口形焊盘开口形焊盘为了保证在波峰焊后，使手工补焊的焊盘孔不被焊锡封死时常用。方形焊盘方形焊盘印制板上元器件大而少、且印制导线简单时多采用。在手工自制PCB时，采用这种焊盘易于实现。第24页，本讲稿共56页（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 1、引线孔直径优先选用0.5、0.8、1.0mm。2、焊盘外径，一般要比引线孔直径大1.3 mm以上。焊盘外径宜大不宜小。（3）焊盘的定位 元器件的每个引出线都眼在印制板上占据一个焊盘。总的原则是：焊盘位置应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。1、对于立式固

29、定和不规则排列面板，焊盘位置可不受元器件尺寸与间距的限制。2、焊盘中心距离印制板边沿一般应在2.5 mm以上，至少应大于板的厚度。第25页，本讲稿共56页 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。(信号线：1mm以下；电源、地线：4 5 mm)2 2、印制印制印制印制导线导线导线导线的的的的

30、设计设计设计设计 导线宽度（mm）11.522.533.54导线电流（A）11.522.533.54印制导线宽度与最大工作电流关系第26页，本讲稿共56页（2 2）印制印制导线导线的的间间距距 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。下的要求。印制导线越短，间距越大，绝缘电阻按比例增加。导线导线之之间间距离在距离在1.5mm1.5mm时时，绝缘电绝缘电阻超阻超过过10M10M，允，允许许的工作的工作电压电压可达可达300V300V以上以上，间间距

31、距为为1mm1mm时时，允允许电压为许电压为200V200V。导线间距（mm）0.511.523工作电压（V）100200300500700第27页，本讲稿共56页（3 3）避免导线的交叉）避免导线的交叉 在在设计设计印制板印制板时时，应应尽量避免尽量避免导线导线的交叉。的交叉。这这一要求，一要求，对对于双面板比于双面板比较较容易容易实现实现，单单面板相面板相对对要困要困难难一些。在一些。在设计单设计单面板面板时时，可能遇到，可能遇到导线绕导线绕不不过过去而不得去而不得不交叉的情况，不交叉的情况，这时这时可以在板的另一面（元件面）用可以在板的另一面（元件面）用导线导线跨接交叉点，即跨接交叉点，

32、即“跳跳线线”、“飞线飞线”，当然，当然，这这种跨接种跨接线应线应尽量少。使用尽量少。使用“飞线飞线”时时，两跨接点的，两跨接点的距离一般距离一般不超不超过过30mm30mm，“飞线飞线”可用可用1mm1mm的的镀铝铜线镀铝铜线，要套上塑料管。，要套上塑料管。（4 4）印制印制导线导线的的形状与走向形状与走向 由于印制板上的由于印制板上的铜铜箔粘箔粘贴贴强强度有限，浸度有限，浸焊时间较长焊时间较长会使会使铜铜箔箔翘翘起和脱落，同起和脱落，同时时考考虑虑到印制到印制导线导线的的间间距，因此距，因此对对印制印制导线导线的形状与走向是有一定的要求的。的形状与走向是有一定的要求的。第28页，本讲稿共5

33、6页 1、以短为佳，能走捷径就不要绕远。尤其对于高频部分的布线尽可能短且直，以防自激。2、除了电源线、地线等特殊导线外，导线粗细要均匀，不要突然由粗变细或由细变粗。3、走线平滑自然为佳，避免急拐弯，拐角不得小于90度否则会引起导线翘起，最佳的拐角形式应是平缓的过度，即拐角的内角外角都是圆弧。4、印制导线应避免呈一定角度与焊盘相连，并且过度要圆滑 5、有时为了增加焊接点的牢固，在单个焊盘的长边中心处与之相连，即辅助加固导线，也称工艺线，这条导线不起导电的作用。第29页，本讲稿共56页 6、导线通过两焊盘之间，而不与它们连通时，应保持最大且相等的间距；同样，导线之间的距离也应当均匀相等并保持最大。

34、7、如果印制导线的宽度超过5mm，则为了避免铜箔因气温变化或焊接时过热而鼓起或脱落，要在线条中间留下圆形或缝状的空白处-镂空处理 8、尽量避免印制导线分支。9、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。10、布线时应先考虑信号线，后考虑电源线和地线。第30页，本讲稿共56页 过孔：层间电气连接。引线孔：元器件固定或定位。（1）过孔 是连接电路的桥梁（孔径一般取0.6 0.8mm），也称通孔、金属化孔。孔壁园柱面上用沉积的方法渡一层金属。一般分盲孔、埋孔和通孔三种。盲孔是将

35、几层内部印制电路连接并延伸到印制板表面的导通孔；埋孔位于印制板内层，是连接内部印制电路而不延伸到印制板表面的导通孔；通孔则穿过整个电路板，一般只用于电气连接，不用与焊接元件。（2）引线孔也称元件孔，兼有机械固定和电气连接双重作用。引线孔的孔径取决于元器件引线直径，若元件引线直径为d1，引线孔的孔径为d，通常d=（d1+0.3）mm。（3）安装孔 用与机械安装 （4）定位孔 用于印制板的加工和检测定位。3、过孔和引线孔设计第31页，本讲稿共56页五、五、五、五、印制电路板的抗干扰设计印制电路板的抗干扰设计印制电路板的抗干扰设计印制电路板的抗干扰设计 （1）尽量加粗接地线 若接地线很细，接地电位则

36、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（a）所示，也可以接到一个分支地线上，如图（b）所示。1 1、地线地线地线地线设计设计设计设计 (a)(b)第32页，本讲稿共56页1、这里所说的这里所说的“点点”是忽略了电阻的几何导电图形，如大面积的地、是忽略了电阻的几何导电图形，如大面积的地、汇流排、粗导线等。汇流排、粗导线等。2

37、、单点接地，除本单元元件，还包括与本单元直接连接或通过电容连接的板、单点接地，除本单元元件，还包括与本单元直接连接或通过电容连接的板外元件。外元件。3、为防止因接地元件过于集中造成排列拥挤，一级电路中可采用多个、为防止因接地元件过于集中造成排列拥挤，一级电路中可采用多个分支（分地线），单这些分支不可与其它单元地地线连接。分支（分地线），单这些分支不可与其它单元地地线连接。4、高频电路采用大面积接地方法，不能采用分地线。一块印制板有、高频电路采用大面积接地方法，不能采用分地线。一块印制板有多个单元电路组成、一个产品有多块印制板组成时，都应采用单点多个单元电路组成、一个产品有多块印制板组成时，都应

38、采用单点接地方式一消除地线干扰。如下图接地方式一消除地线干扰。如下图多板多单元单点接地第33页，本讲稿共56页（3）合理设计板内地线布局 1、在高频电路和大电流回路中，交流地、直流地应分开。2、高速电路、线性电路应分开。两者地线不能混淆，应分别与电源地线相连。同时尽量加大线性电路的接地线面积。3、对既有小信号输入端又有大信号输出端的电路，接地端务必分别用导线连到公共地线上，不能共用一根地线。4、必要时可按单元、按工作状态或集成电路块分别设置地线，各部分并联汇集到一点接地。第34页，本讲稿共56页 尽管电路中有电源的存在，合理的电源线的布设对抑制干扰仍有着决定性作用。（1）根据印制线路板电流的大

39、小，尽量加宽电源线宽度，减少环路电阻。同时、使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力。（2）在设计印制电路时应当尽量将电源线和地线紧紧布设在一起，以减少电源线耦合所引起的干扰。（3）退耦电路应布设在各相关电路附近，而不要集中放置在电源部分。这样既影响旁路效果，又会在电源线和地线上因流过脉动电流造成窜扰。（4）由于末级电路的交流信号往往较大，因此在安排各部分电路内部的电源走向时，应采用从末级向前级供电的方式。2 2、电电源源源源线线设计设计设计设计 第35页，本讲稿共56页3.电磁兼容性电磁兼容性设计设计（1）采用正确的布线策略采用正确的布线策略 选选择择合合理理的的导

40、导线线宽宽度度，印制导线要尽可能的短，对于分立元件电路印制导线的宽度在1.5mm左右时，即可完全满足要求；对于集成电路，印制导线宽度可在0.21.0mm内选择。避避免免印印制制导导线线之之间间的的寄寄生生耦耦合合。为了抑制印制板导线之间的串扰，布线时导线越短越好，并尽可能拉开线与线间的距离。在一些对干扰十分敏感的信号之间设置一根接地的印刷线，可以有效地抑制窜扰。避免成环避免成环。布线时最好按信号去向顺序，忌迂回穿插。远远离离干干扰扰源源或或交交叉叉通通过过。布线时,信号线要尽量远离电源线、高电平导线等干扰源。如果实在无法避免，则最好采用“井”字形网状布线结构，交叉通过。对于单面板用“飞线”过渡

41、；对于双面板，印刷版的一面横向布线，另一面纵向布线，交叉孔处用金属化孔相连。第36页，本讲稿共56页 特殊用途的导线布设要点特殊用途的导线布设要点 a.反馈元件和导线连接输入和输出，设置不当容易引入干扰。布线时输出导线要远离前级元件，避免干扰。b.时钟信号引线最容易产生电磁辐射干扰，走线时应与地线回路相靠近，驱动器应紧挨着连接器。c.总线驱动器应紧挨其欲驱动的总线。对于那些离开印刷电路板的引线，驱动器应紧挨着连接器。d.数据总线的布线，应每两根信号线之间加一根信号地线。最好是紧紧挨着最不重要的地址引线放置地回路，因为后者常载有高频电流。印制导线屏蔽印制导线屏蔽。抑制反射干扰抑制反射干扰。应尽可

42、能缩短印制线的长度和采用慢速电路。必要时可加终端匹配，即在传输线的末端对地和电源端各加接一个相同阻值的匹配电阻即在传输线的末端对地和电源端各加接一个相同阻值的匹配电阻。根据经验，对一般速度较快的TTL电路，其印制线长于10cm以上时就应采用终端匹配措施。匹配电阻的阻值应根据集成电路的输出驱动电流及吸收电流的最大值来决定。第37页，本讲稿共56页（2）远离干扰磁场远离干扰磁场 电源变压器、高频变压器、继电器等元件由于通过交变电流所形成的交变磁场，会因闭合线圈的垂直切割而产生干生环路电流，对电路造成干扰，因此布线时除尽量不形成环形通路外，还要在元件布局时选择好变压器与印刷版的相对位置，是印刷版平面

43、与磁力线平行。扬声器、电磁铁、永磁式仪表等元件由于自身特性所形成的恒定磁场，会对磁棒、中周线圈等磁性元件和显像管、示波器等电子束原件造成影响。因此元件布局时应尽可能是易受干扰的原件远离干扰源，并合理选择干扰与被干扰源间的相对位置和安装方向。（3）配置抗扰器件配置抗扰器件去耦电容去耦电容 去耦电容通常在电原理图中并不反映出来。要根据集成电路芯片的速度和电路的工作频率选择电容量（可按C=1/f，即10MHZ取0.1F），速度越快、频率越高，则电容量越小且需使用高频电容。第38页，本讲稿共56页 去藕电容的一般配置如下去藕电容的一般配置如下:电源输入端跨接一个10100F的电解电容器（如果印刷电路板

44、的位置允许，则采用100F以上的电解电容器效果会更好），或者跨接一个大于10F的电解电容和一个0.1F的陶瓷电容并连。当电源线在版内走线长度大于100mm时应再加一组。该处的去藕电容一般可选用钽电解电容。原则上每个集成电路芯片都应布置一个680pF0.1F的瓷片电容，这对于多片数字电路芯片必不可少。如遇印刷版空隙不够，可每48个芯片布置一个110pF的钽电解电容器。要注意，去藕电容必须加在靠近芯片的电源端和地线之间。这一要求同样适用于那些抗噪能力弱、关断时电流变化大的器件和ROM、RAM的存储器件。去耦电容的引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有引线。第39页，本讲稿共56页4器件布置器件布置

45、设计设计（1）印刷版上器件布局应以尽量的较好的抗噪声效果为首要目的。将输入、输出部分分别布置在板板的的两两端端；电路中相互关联的器件应尽量靠近，以免相互干扰。易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路等应尽量远离逻辑电路，如有可能，应另做印制板。如常用的以单片机为核心的小型开发系统电路，在设计印制板时，宜将时钟发生器、晶振和CPU的时钟输入端等易产生噪声的器件相互靠近布置，让有关的逻辑电路部分尽量远离这类噪声器件。同时，考虑到电路板在机柜的安装方式，最好将ROM、RAM、功率输出器件及电源等易发热器件布置在板的边缘或偏上方边缘或偏上方部位，以利于散热。（2 2）在印制电路板上布置逻辑电路时，原则

46、上应在输出端子附近放置高速电路，如光电隔离器等，在稍远处放置低速电路和存储器等，以便处理公共阻抗的耦合、辐射和串扰等问题。再输入/输出端放置缓冲器，用于板间信号传送，可有效防止噪声干扰。（3）如果印制板中接触器、继电器、按钮等元件，则操作时会产生较大的火花放电，必须采用相应的RC电路来吸收放电电流。一般R取12K,C取2.247 F。（4）CMOS的输入阻抗很高，且易受感应，因此在使用时对不用端要接地或接正电源不用端要接地或接正电源。第40页，本讲稿共56页5 散热散热设计设计 印制电路板散热设计的基本原则是：有利于散热，远离热源。具体措施如下。印制电路板散热设计的基本原则是：有利于散热，远离

47、热源。具体措施如下。（1）特别）特别“关照关照”热源的位置热源的位置 1、热源位置。将发热元件放置在机壳外部，如许多的电源设备就将大功率调、热源位置。将发热元件放置在机壳外部，如许多的电源设备就将大功率调整管固定于金属机壳上，以利于散热。整管固定于金属机壳上，以利于散热。2、热源单置。将发热元件单独设计为一个功能单元，置于机内靠近板边缘容、热源单置。将发热元件单独设计为一个功能单元，置于机内靠近板边缘容易散热的位置，必要时强制通风、易散热的位置，必要时强制通风、3 热源高置。发热源器件在印制电路板上安装时，切记贴板。热源高置。发热源器件在印制电路板上安装时，切记贴板。（2）合理配置器件）合理配

48、置器件 从有利于散热的角度出发，印制板最好是直立安装，板与板之间的距从有利于散热的角度出发，印制板最好是直立安装，板与板之间的距离一般不应小于离一般不应小于2厘米，而且器件在印制板上采用合理的排列方式，可以厘米，而且器件在印制板上采用合理的排列方式，可以有效降低印制电路的升温，从而使器件和设备的故障率明显下降。有效降低印制电路的升温，从而使器件和设备的故障率明显下降。第41页，本讲稿共56页 1、对于采用自由对流空气冷却的设备，最好将集成电路按纵长方式排列，；对于采用强制空气冷却设备，最好是将集成电路（或其它器件）按长方式排列。2、同一块印制板上的器件应尽可能按其发热量大小及散热程度分区排列，

49、发热量小或耐热性差的器件（如小信号晶体管、小规模集成电路、电解电容等）放在冷却气流的最上流，发热量大或耐热性好的器件（如功率晶体管、大规模集成电路等）放在冷却气流最下游。3、在水平方向上，大功率器件尽量靠近印制板边缘布置，以便减少器件工作时对其它器件温度的影响。4、对温度比较敏感的器件最好安置在温度最低的区域（如设备的底部），千万不要将他放在发热器件的正上方，多个器件最好是在水平面上交错布局。5、设备内印制板的散热主要依靠空气流动，空气流动时总是趋向阻力小的地方，所以在印制板上配置器件时，要避免在某个区域留有较大的空域。整机中多块印制电路板的配置也应注意同样的问题。第42页，本讲稿共56页6

50、板间配线板间配线设计设计 板间配线会直接影响印制板的噪声敏感度，因此在印制板联装后，应认真检查、调整，对板间配线做合理安排，彻底清除超过额定值得部分，解决设计中遗留的不妥之处。（1）板间信号线越短越好，且不宜靠近电力线，或可采取两者相互垂直配线的方式，以减少静电感应、漏电流的影响，必要时应采取适宜的屏蔽措施；板间接地线须采用“一点接地”方式，切忌使用串联型接地，以避免出现电位差。地线电位差会降低设备抗扰度，是时长出现误动作的原因之一。（2）远距离传送的输入、输出信号应有良好的屏蔽保护，屏蔽线与地线应遵循一端接地原则，且仅将易受干扰端屏蔽层接地。应保证柜体电位与传输电缆地点位一致。（3）当用扁平