电子工艺与技能实训教程课件作者夏西泉第2章节PCB的设计与制作.ppt

1 本章要点 能描述覆铜板的结构与特点、PCB设计中抑制干扰的措施 能描述PCB的设计规则、生产工艺和制作的基本过程 能描述Protel 99SE软件设计PCB的步骤 能描述手工制作PCB的常用方法 会熟练使用Protel 99SE软件设计单面PCB、双面PCB 会熟练使用快速制板机手工制作单、双面PCB 2.1 PCB设计基础 无论是采用分离器件的传统电子产品或是采用大规模集成电路的现代数码产品，都少不了印制线路板（PCB —— Printed Circuit Board）。PCB是在覆铜板上完成印制线路工艺加工的成品板，它起电路元件和器件之间的电气连接的作用。在电子产品中，PCB与各类电子器件一样，处于非常重要的地位，故PCB也是电子部件之一。 随着微电子技术的不断发展，现代电子产品的体积已趋小型化和微型化，而PCB也由单面板发展到双面板、多层板以及挠性板；其设计也由传统制作工艺发展到计算机辅助设计。 目前，应用最广泛的是单面板与双面板。为此，掌握单、双面PCB的设计便成了电子技术人员的一项重要技能。 2.1.1 覆铜板概述 1 ．覆铜板简介 印制板（PCB）的主要材料是覆铜板，而覆铜板（敷铜板）是由基板、铜箔和粘合剂构成的。 基板是由高分子合成树脂和增强材料组成的绝缘层板；在基板的表面覆盖着一层导电率较高、焊接性良好的纯铜箔，常用厚度35～50μm；铜箔覆盖在基板一面的覆铜板称为单面覆铜板，基板的两面均覆盖铜箔的覆铜板称双面覆铜板；铜箔能否牢固地覆在基板上，则由粘合剂来完成。常用覆铜板的厚度有1.0mm、1.5mm和2.0mm三种。 覆铜板的种类也较多。按绝缘材料不同可分为纸基板、玻璃布基板和合成纤维板；按粘结剂树脂不同又分为酚醛、环氧、聚脂和聚四氟乙烯等；按用途可分为通用型和特殊型。 2 ．国内常用覆铜板 （1）覆铜箔酚醛纸层压板 （2）覆铜箔酚醛玻璃布层压板 （3）覆铜箔聚四氟乙烯层压板 （4）覆铜箔环氧玻璃布层压板 （5）软性聚酯敷铜薄膜 2.1.2 PCB常用术语介绍 一块合格的电路PCB是由焊盘、过孔、安装孔、定位孔、印制线、元 件面、焊接面、阻焊层和丝印层等组成。印制电路板的组成如图所示。 2.1.3 PCB设计规则 1 ．元器件的布局 （1）元器件布局要求 （2）元器件布局原则 （3）元器件布局顺序 （4）常用元器件的布局方法 2 ．元器件的排列方式 元器件在PCB上的排列可采用不规则、规则和网格等三种排列方式中 的一种，也可同时采用多种。 3 ．元器件的间距与安装尺寸 （1）元器件的引脚间距 元器件不同，其引脚间距也不相同。但对于各种各样的元器件的引脚 间距大多都是：100mil（英制）的整数倍（1mil=1×10-3in=25.4×10-6m）， 常将100mil作为1间距。常用元器件的引脚间距如图所示： （2）元器件的安装尺寸 是根据引脚间距来确定焊孔间距。它有软尺寸和硬尺寸之分。 4 ．印制导线布线 布线是指对印制导线的走向及形状进行放置，它在PCB的设计中是最关 键步骤，而且是工作量最大的步骤。PCB布线有单面布线、双面布线及多 层布线；布线的方式也有自动布线和手动布线两种。印制导线的走向及 形状如表所示。 在PCB的设计中，为了获得比较满意的布线效果，则应遵循如下基本原则： 1）印制线的走向 —— 尽可能取直，以短为佳，不要绕远。 2）印制线的弯折 —— 走线平滑自然，连接处用圆角，避免用直角。 3）双面板上的印制线 —— 两面的导线应避免相互平行；作为电路输入与输出用的印制导线应尽量避免相互平行，且在这些导线之间最好加接地线。 4）印制线作地线 —— 尽可能多地保留铜箔作公共地线，且布置在PCB的边缘。 5）大面积铜箔的使用 —— 使用时最好镂空成栅格，有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体；导线宽度超过3mm时中间留槽，以利于焊接。 5 ．印制导线的宽度及间距 （1）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。 PCB的电源线和接地线因电流量较大，设计时要适当加宽，一般不要小于 l mm。对于安装密度不大的PCB，印制导线宽度最好不小于0.5mm，手工 制板应不小于 0.8 mm。 （2）印制导线间距 由它们之间的安全工作电压决定。相邻导线之间的峰值电压、基板的 质量、表面涂覆层、电容耦合参数等都影响印制导线的安全工作电压。 为满足电气安全要求，印制导线宽度与间隙一般不小于l mm。 6 ．焊盘的形状 PCB设计时可根据不同的要求选择不同形状的焊盘，常见焊盘形状及用 途如下表所示： 7 ．焊盘的孔径 焊盘的外径决定焊盘的大小，用D表示；焊盘的内径由元件引线直径、孔金属