电子产品制作工艺课件-第六章

2009年年12月月 国家级国家级“十一五十一五”规划教材规划教材第六章第六章第六章第六章 http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳2第第6 6章章 印制印制电路板的路板的设计与制作与制作学学学学习习要点：要点：要点：要点：1.1.印制印制电路的制作材料；路的制作材料；2.2.印制印制电路板的路板的设计基基础；3.3.印制印制电路板的制作方法及路板的制作方法及质量量检验；4.4.印制印制电路板的路板的组装。装。http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳3第第6章章主要内容主要内容6.1 6.1 6.1 6.1 覆覆覆覆铜铜板板板板 6.2 6.2 6.2 6.2 印刷印刷印刷印刷电电路板的路板的路板的路板的设计设计6.3 6.3 6.3 6.3 印刷印刷印刷印刷电电路板的制作及路板的制作及路板的制作及路板的制作及检验检验6.4 6.4 6.4 6.4 印制印制印制印制电电路板的路板的路板的路板的组组装装装装http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳46.1 6.1 覆覆铜板板u 覆覆铜板的作用与分板的作用与分类u 常用覆常用覆铜板及其板及其选用用返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳56.1 6.1 覆覆铜板板-作用与分作用与分类1.1.覆覆铜板的作用：板的作用：覆以金属箔的覆以金属箔的绝缘板称板称为覆箔板。其中，覆覆箔板。其中，覆以以铜箔制成的覆箔板称箔制成的覆箔板称为覆覆铜板，它是制作印制板，它是制作印制电路板的主要材料。路板的主要材料。返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳66.1 6.1 覆覆铜板板-作用与分作用与分类 2.2.覆覆铜板的分板的分类方式方式（1 1）按基板材料）按基板材料分分类:纸质覆覆铜板，玻璃布板覆板，玻璃布板覆铜板，和合成板，和合成纤维覆覆铜板等板等（2 2）按黏）按黏剂树脂分脂分类（3 3）按）按结构构分分类:单面印制板一般是面印制板一般是简单的，民用的，民用的的产品，比如，收音机，品，比如，收音机，电视机，台灯，等机，台灯，等双面用于布双面用于布线密度高的密度高的电子子设备软性目的是性目的是为了了电子子产品内部空品内部空间得到充分利用，广泛得到充分利用，广泛用于通信用于通信返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳76.1 6.1 覆覆铜板板-覆覆铜板及其板及其选用用（1 1）TFZ-62TFZ-62、TFZ-63TFZ-63酚酚醛纸基覆基覆铜板板这种覆种覆铜板的特点是：价格低廉，但机械板的特点是：价格低廉，但机械强度低、不耐高温、阻燃性差、抗湿性能差等，主度低、不耐高温、阻燃性差、抗湿性能差等，主要用在低要用在低频和中、低档次的民用和中、低档次的民用产品中（如收音品中（如收音机、机、录音机等）的印制音机等）的印制电路板。路板。（2 2）THFB-65THFB-65酚酚醛玻璃布覆玻璃布覆铜板板这种覆种覆铜板特点是：板特点是：质轻、电气和机械性能气和机械性能良好、加工方便等，但其价格良好、加工方便等，但其价格较高，主要用在工高，主要用在工作温度作温度较高、工作高、工作频率率较高的无高的无线电设备中作印中作印制板。制板。返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳86.1 6.1 覆覆铜板板-覆覆铜板及其板及其选用用（3 3）聚四氟乙）聚四氟乙烯覆覆铜板板这种覆种覆铜板的特点是：板的特点是：绝缘性能好，耐温范性能好，耐温范围宽（-230-230260 260），耐腐），耐腐蚀等，但价格高。主等，但价格高。主要在高要在高频和超高和超高频线路中用于制作印制路中用于制作印制电路板，如路板，如在航空航天在航空航天领域和域和军工工产品中使用。品中使用。（4 4）聚苯乙）聚苯乙烯覆覆铜箔板箔板这种覆种覆铜箔板主要用做高箔板主要用做高频和超高和超高频印制印制线路路板和印制元件，如微波板和印制元件，如微波电路中的定向耦合器等。路中的定向耦合器等。返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳96.2 6.2 印制印制电路板路板设计u 印制印制电路板的特点路板的特点u 印制印制电路板路板设计的主要内容的主要内容u 电子元器件布局、排列的原子元器件布局、排列的原则与方法与方法u 印制印制电路板的路板的设计步步骤与方法与方法u 印制印制电路板路板图的的计算机算机辅助助设计CADCADu 电子元器件子元器件选用的基本原用的基本原则返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳106.2 6.2 印制印制电路板路板设计-印制板特点印制板特点印制印制电路板路板简称称PCBPCB板，也叫做印刷板，也叫做印刷线路板。路板。它由它由绝缘底板、底板、连接接导线和装配和装配焊接接电子元器件子元器件的的焊盘组成，具有成，具有导电线路和路和绝缘底板的双重作底板的双重作用。用。PCBPCB板中，放置元器件的板中，放置元器件的这一面称一面称为元件面；元件面；放置放置导线的的这一面称一面称为印制面或称印制面或称焊接面。接面。对于双面印制板，元器件和于双面印制板，元器件和焊接面可能是在接面可能是在同一面的。同一面的。返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳116.2 6.2 印制印制电路板路板设计-印制板特点印制板特点（1 1）PCBPCB板可以板可以实现电路中各个元器件的路中各个元器件的电气气连接，代替复接，代替复杂的布的布线，减少接，减少接线工作量和工作量和连接接时间，降低，降低线路的差路的差错率，率，简化化电子子产品的装品的装配、配、焊接、接、调试工作，降低工作，降低产品成本，提高品成本，提高劳动生生产率。率。（2 2）布）布线密度高，密度高，缩小了整机体小了整机体积，有利于，有利于电子子产品的小型化。品的小型化。返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳126.2 6.2 印制印制电路板路板设计-印制板特点印制板特点（3 3）印印制制电路路板板具具有有良良好好的的产品品一一致致性性，它它可可以以采采用用标准准化化设计，有有利利于于提提高高电子子产品品的的质量量和和可可靠靠性性，也也有有利利于于在在生生产过程程中中实现机械化和自机械化和自动化。化。（4 4）可可以以使使整整块经过装装配配调试的的印印制制电路路板板作作为一一个个备件件，便便于于电子子整整机机产品品的的互互换与与维修修。（。（举例）例）返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳136.2 6.2 印制印制电路板路板设计-设计内容内容印制印制电路板的路板的设计，是根据，是根据设计人人员的意的意图，将，将电原理原理图转换成印制成印制电路板路板图、并确定、并确定加工技加工技术要求的要求的过程。程。印制印制电路板的路板的设计包括包括电路路设计和封装和封装设计（即印制（即印制导线设计）两部分。）两部分。返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳146.2 6.2 印制印制电路板路板设计-设计内容内容 PCB PCB板板设计的主要内容包括：的主要内容包括：（1 1）熟悉并掌握原理）熟悉并掌握原理图中每个元器件外形尺中每个元器件外形尺寸、封装形式、引寸、封装形式、引线方式、管脚排列方式、管脚排列顺序、各管序、各管脚功能及其形状脚功能及其形状等，等，由此确定元件的安装由此确定元件的安装位置位置，哪些元件需要散哪些元件需要散热片、哪些元件需要加固，哪些片、哪些元件需要加固，哪些版内，哪些版外等版内，哪些版外等其它安装要求。其它安装要求。（2 2）查找找线路中的路中的电磁干磁干扰源，以及易受外源，以及易受外界干界干扰的敏感器件的敏感器件，比如，外界温度，外界湿度，比如，外界温度，外界湿度，外界光亮外界光亮强度，等，再确定度，等，再确定排除干排除干扰的措施。的措施。返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳156.2 6.2 印制印制电路板路板设计-设计内容内容（3 3）根根据据电气气性性能能和和机机械械性性能能，布布设导线和和组件件，确确定定元元器器件件的的安安装装方方式式、位位置置和和尺尺寸寸，确确定定印制印制导线的的宽度、度、间距和距和焊盘的直径、孔距等。的直径、孔距等。（4 4）确确定定印印制制电路路板板的的尺尺寸寸、形形状状、材材料料、种种类以及外部以及外部连接和安装方法。接和安装方法。对于于主主要要由由分分立立元元件件组成成的的不不太太复复杂的的电路路，可可采采用用单面面板板设计；对于于集集成成电路路较多多的的较复复杂的的电路，可采用双面板路，可采用双面板进行行设计。例。例返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳166.2 6.2 印制印制电路板路板设计-元器件布局排列元器件布局排列元元器器件件布布局局、排排列列是是指指：按按照照电子子产品品电原原理理图，将将各各元元器器件件、连接接导线等等有有机机地地连接接起起来来，并保并保证电子子产品可靠品可靠稳定的工作定的工作。电子子产品品的的结构构形形式式与与元元器器件件的的布布局局，排排列列密密切切相相关关，元元器器件件的的布布局局，排排列列直直接接影影响响电子子产品品的的性性能能指指标，研研究究电路路中中各各原原件件的的布布局局排排列列，就是要确定它就是要确定它们在印制在印制电路板上的最佳位置路板上的最佳位置 返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳176.2 6.2 印制印制电路板路板设计-元器件布局排列元器件布局排列 1 1元器件布局的原元器件布局的原则（1 1）应保保证电路性能指路性能指标的的实现。（2 2）应有利于布有利于布线，方便于布，方便于布线。（3 3）应满足足结构工构工艺的要求。的要求。（4 4）应有利于有利于设备的装配、的装配、调试和和维修。修。（5 5）应根据根据电子子产品的工作品的工作环境等因素来境等因素来合理的布局。合理的布局。返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳186.2 6.2 印制印制电路板路板设计-元器件布局排列元器件布局排列 2 2元器件排列的方法及要求元器件排列的方法及要求（1 1）按）按电路路组成成顺序成直序成直线排列的方法。排列的方法。这种方法种方法一般按一般按电原理原理图组成的成的顺序按序按级成直成直线布置布置，即根据即根据主要信号的放大，主要信号的放大，变换的的传递顺序，序，a为晶体管两晶体管两级放大器，各放大器，各级电路以三极管路以三极管为中心中心，这种种直直线排列的排列的优点是：点是：电路路结构构清清楚楚，便便于于布布设、检查，也也便便于于各各级电路路的的屏蔽或隔离。屏蔽或隔离。输出出级与与输入入级相距甚相距甚远，使，使级间寄生反寄生反馈减小。减小。前前后后级之之间衔接接较好好，可可使使连接接线最最短短，减减小小电路路的的分布参数。分布参数。返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳196.2 6.2 印制印制电路板路板设计-元器件布局排列元器件布局排列两两级放大放大电路的直路的直线排列方式排列方式返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳206.2 6.2 印制印制电路板路板设计-元器件布局排列元器件布局排列（2 2）按）按电路性能及特点的排列方法路性能及特点的排列方法从信号从信号频率的高低、率的高低、电路的路的对称性要求、称性要求、电位的高低、干位的高低、干扰源的位置等多方面源的位置等多方面综合考合考虑，进行元器件位置的排列行元器件位置的排列。比如，在比如，在铺设高高频电路路组件？件？时，由于信号，由于信号频率高，相互率高，相互之之间容易容易产生干生干扰和和辐射，所以射，所以组件之件之间距距离小点好，引离小点好，引线短而直，可交叉，不能并行短而直，可交叉，不能并行排列，易排列，易组成成分布分布电感感等等返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳216.2 6.2 印制印制电路板路板设计-元器件布局排列元器件布局排列（3）按元器件的特点及特殊要求合理排列）按元器件的特点及特殊要求合理排列敏感敏感组件的排列，要注意件的排列，要注意远离敏感区。离敏感区。磁磁场较强的的组件（件（变压器及某些器及某些电感器件），感器件），应采取屏蔽措施放置。采取屏蔽措施放置。高高压元器件或元器件或导线，在排列，在排列时要注意和其他元器要注意和其他元器件保持适当的距离，防止件保持适当的距离，防止击穿与打火。穿与打火。需要散需要散热的元器件，要装在散的元器件，要装在散热器上并有利于通器上并有利于通风散散热，并，并远离离热敏感元器件。敏感元器件。返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳226.2 6.2 印制印制电路板路板设计-元器件布局排列元器件布局排列 （4 4）从从结构构工工艺上上考考虑元元器器件件的的排排列列方方法法 印印制制电路路板板是是元元器器件件的的支支撑撑主主体体，元元器器件件的的排排列列应该从从结构构工工艺上上考考虑，使使元元器器件件的的排排列列要要尽尽量量对称称、重重量量平平衡衡、重重心心尽尽量量靠靠板板子子的中心或下部，且排列整的中心或下部，且排列整齐、结实可靠。可靠。返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳236.2 6.2 印制印制电路板路板设计-设计方法与步方法与步骤印制印制电路板的路板的设计内容包括：印制内容包括：印制电路板路板基板的基板的选材、印制材、印制电路板上元器件排列的路板上元器件排列的设计、地地线的的设计、输入入输出端的出端的设计、排版、排版连线图的的设计等方面，等方面，设计的步的步骤如下：如下：返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳246.2 6.2 印制印制电路板路板设计-设计方法与步方法与步骤1 1印制板材料、厚度和板面尺寸的印制板材料、厚度和板面尺寸的选定定（1 1）材料的）材料的选择。材料的。材料的选择必必须考考虑到到电气气（有关有关电方面的，比如，阻抗，介方面的，比如，阻抗，介电常数，等常数，等）和）和机械机械特性（特性（有关物理性有关物理性质方面的，比如，吸水性，膨方面的，比如，吸水性，膨胀性，硬度，耐性，硬度，耐热性能，等性能，等）、）、购买的相的相对价格和制造的相价格和制造的相对成本等方面。成本等方面。（2 2）厚度的确定。厚度的）厚度的确定。厚度的选择主要是考主要是考虑印制板印制板上装有的所有元器件重量的承受能力和使用中承受的机上装有的所有元器件重量的承受能力和使用中承受的机械械负荷能力荷能力。比如，板大的、受力比如，板大的、受力负荷大就荷大就选择厚点的，反之亦然厚点的，反之亦然返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳256.2 6.2 印制印制电路板路板设计-设计方法与步方法与步骤（3 3）形形状状和和尺尺寸寸。印印制制板板的的结构构尺尺寸寸应从从装装配配工工艺角角度度考考虑两两个个方方面面的的问题：一一方方面面是是便便于于自自动化化组装装，使使设备的的性性能能得得到到充充分分利利用用，能能使使用用通通用用化化、标准准化化的的工工具具和和夹具具；另另一一方方面面是是便便于于将将印印制制板板组装装成成不不同同规格格的的产品品，且且安安装装方方便便、固固定可靠。定可靠。印制板的外形印制板的外形应尽量尽量简单，一般，一般为长方形，尽量避免采方形，尽量避免采用异形板用异形板。单面印制板一般是面印制板一般是简单的，民用的的，民用的产品，比如，收音机，品，比如，收音机，电视机，台灯，等机，台灯，等双面用于布双面用于布线密度高的密度高的电子子设备返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳266.2 6.2 印制印制电路板路板设计-设计方法与步方法与步骤2.2.印制印制电路板上元器件排列的路板上元器件排列的设计元器件在印制元器件在印制电路板上的排列方式主要有路板上的排列方式主要有三种：三种：不不规则排列排列坐坐标排列排列坐坐标格排列格排列返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳276.2 6.2 印制印制电路板路板设计-设计方法与步方法与步骤不不规则排列排列返回返回元器件在印制板上可以任意方向排行，主要用在高频电路中，减少分布电容和接线电感http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳286.2 6.2 印制印制电路板路板设计-设计方法与步方法与步骤坐坐标排列排列返回返回元器件的轴向和印制电路板的四边平行或垂直排列，外观美，整齐，仅用于频率低于30MHz的电路http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳296.2 6.2 印制印制电路板路板设计-设计方法与步方法与步骤 坐坐标格排列格排列返回返回用印有坐标方格的图纸绘制设计电路板及元器件位置的坐标尺寸图http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳306.2 6.2 印制印制电路板路板设计-设计方法与步方法与步骤典型典型组件排列印制板板件排列印制板板图 返回返回 （a a）典型元器件（组件）的尺寸）典型元器件（组件）的尺寸 :（b b）典型组件的排列）典型组件的排列方式方式:dlA1.5mmhttp:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳316.2 6.2 印制印制电路板路板设计-设计方法与步方法与步骤3.3.印制印制电路板上地路板上地线的的设计（1 1）一一般般将将公公共共地地线布布置置在在印印制制电路路板板的的边缘，并并留留有有一一定定的的距距离离，便便于于印印制制电路路板板安安装装与与机械加工，有利于提高机械加工，有利于提高电路的路的绝缘性能。性能。（2 2）在）在设计高高频电路路时，为减小引减小引线电感和感和接地阻抗，防止自激，地接地阻抗，防止自激，地线应有足有足够的的宽度。度。（3 3）印制）印制电路板上每路板上每级电路的地路的地线，在多数，在多数情况下可以情况下可以设计成自封成自封闭回路。但外界有回路。但外界有强磁磁场的情况下，的情况下，应避免封避免封闭地地线组成的成的线圈圈产生生电磁磁感感应而影响而影响电路的路的电性能。性能。返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳326.2 6.2 印制印制电路板路板设计-设计方法与步方法与步骤 4 4输入、入、输出端的出端的设计（1 1）输入入、输出出端端尽尽量量按按信信号号流流程程顺序序排排列列，使使信信号号便便于于流流通通，并并可可减减小小导线之之间的的寄寄生干生干扰；（2 2）输入入、输出出端端尽尽可可能能的的远离离，在在可可能能的的情情况况下下最最好好用用地地线隔隔离离开开。可可减减小小输入入、输出端信号的相互干出端信号的相互干扰。返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳336.2 6.2 印制印制电路板路板设计-设计方法与步方法与步骤 5.5.排版排版连线图的的设计 排版排版连线图是指：用是指：用简单线条表示印制条表示印制导线的走向和元器件的的走向和元器件的连接关系的接关系的图样。返回返回 排版方向与方式排版方向与方式 http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳346.2 6.2 印制印制电路板路板设计-设计方法与步方法与步骤由原理由原理图到印制版到印制版图的排版方向的排版方向 返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳356.2 6.2 印制印制电路板路板设计-设计方法与步方法与步骤集成集成电路的排版方向路的排版方向 返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳366.2 6.2 印制印制电路板路板设计-设计方法与步方法与步骤 排版排版设计的草的草图 根据根据设计草草图画成的印制画成的印制导线图 返回返回 http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳376.2 6.2 印制印制电路板路板设计-CAD-CAD1 1计算机算机辅助助设计CADCAD的操作步的操作步骤和特点和特点印印制制电路路板板图的的设计分分为人人工工设计和和计算算机机辅助助设计CADCAD两种。两种。计算算机机辅助助设计CADCAD方方法法的的优点点是是：方方便便了了设计修修改改过程程，省省略略了了画画图时间，提提高高的的设计效效率，率，简化了化了设计工工艺的的检查过程。程。返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳386.2 6.2 印制印制电路板路板设计-CAD-CAD人工人工设计和和计算机算机辅助助设计的比的比较 返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳396.2 6.2 印制印制电路板路板设计-CAD-CADCADCAD的操作步的操作步骤：（1 1）在）在CADCAD软件上画出件上画出电路原理路原理图。（2 2）向）向计算机算机输入能反映出印制板布入能反映出印制板布线结构的参数，包括：构的参数，包括：焊盘尺寸大小、元器件的孔径尺寸大小、元器件的孔径和和焊盘、走、走线关系、印制关系、印制导线宽度、最小度、最小间距、距、布布线区域尺寸等参数。区域尺寸等参数。（3 3）操作）操作计算机算机执行布行布线设计命令，命令，则计算机可自算机可自动完成印制完成印制电路板的路板的设计。返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳406.2 6.2 印制印制电路板路板设计-CAD-CADCADCAD的操作步的操作步骤：（4 4）布）布线后，后，审查走走线的合理性，并的合理性，并对不不理想的走理想的走线进行修改。行修改。（5 5）定稿后，通）定稿后，通过绘图机按所需比例直接机按所需比例直接绘制黑白底制黑白底图。（6 6）将）将设计存入存入软盘，可以永久性保存。，可以永久性保存。返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳6.2 6.2 印制印制电路板路板设计-CAD-CAD它可以很方便的将它可以很方便的将电路原理路原理图设计成理想的印成理想的印制制电路板布路板布线图，其，其设计速度快，布速度快，布线均匀，均匀，美美观，精度高，精度高为0.05mm以内，以内，对于高精度于高精度的的电路板印制不可缺路板印制不可缺,代替了人工代替了人工设计,的的效率低，效率低，错误多，集成化低，多，集成化低，质量不高量不高de缺缺点点41http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳426.2 6.2 印制印制电路板路板设计-CAD-CAD2 2几种常用的印制几种常用的印制电路板路板CADCAD软件件目前，印制目前，印制电路板的路板的设计大多使用大多使用计算机算机设计软件件进行行设计。这类软件主要有：件主要有：SMARTWORKSMARTWORK、TANGOTANGO、ProtelProtel等几种。等几种。返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳436.2 6.2 印制印制电路板路板设计-元器件元器件选用用1 1元器件元器件选用的依据用的依据元器件一般是依据元器件一般是依据电原理原理图上上标明的各元明的各元器件的器件的规格、型号、参数格、型号、参数进行行选用。用。返回返回http:/主要制作：廖芳主要制作：廖芳446.2 6.2 印制印制电路板路板设计-元器件元器件选用用2 2元器件元器件选用的原用的原则（1 1）在在满足足产品品功功能能和和技技术指指标的的前前提提下下，应尽尽量量减减少少元元器器件件的的数数量量和和品品种种，使使电路路尽尽可可能能简单，以利于装接，以利于装接调试。（2 2）为确确保保产品品质量量，所所选用用的的元元器器件件必必须经过高温存高温存储及通及通电老化老化筛选后才能使用。后才能使用。（3 3）从从降降低低成成本本、经济合合理理的的角角度度出出发，选用用的的元元器器件件在在满足足电路路技技术要要求求的的条条件件下下，允允许有一定的偏差。有一定的偏差。返回返回