印制板的设计与制作工艺

电子线路设计与制版技术主讲：孙红军江门职业技术学院电子系电话：[phone]（685985）E-mail:[e-mail]电子电路的加工和调试基础印制板的设计与制作工艺电子产品的装配工艺焊接工艺调试工艺元件选择1.1印制电路板知识基础印制电路板也叫做印刷线路板，简称印制板。电路板是电子电路的载体，它由绝缘底板、连接导线和装配焊接电子元器件的焊盘组成，具有导电线路和绝缘底板的双重作用。使用印制电路板的电子设备具有可靠性高、一致性好和稳定性好；机械强度高、抗振动、抗冲击性强；设备的体积小、重量轻；便于标准化、便于维修等优点。一、印刷板的设计与制作工艺1.2印制电路板的分类及制作方法1.单面印制板2.双面印制板3.多层印制板4.挠性印制板按结构分类：敷铜板的选用规则：1.环氧酚醛玻璃布敷铜板适用于高频、超高频电路；2.聚四氟乙烯敷铜板适用于微波、高频电路；3.酚醛纸基敷铜板简称酚醛板适用于低频电路；按敷铜板材料分类：1.酚醛纸基敷铜板2.环氧酚醛玻璃布敷铜板3.环氧双氰铵玻璃布敷铜板4.聚四氟乙烯敷铜板制作方法：1、丝网印刷法2、雕刻法3、手绘法4、帖图法5、使用预涂布感光敷铜板6、热转印法（实验室常见）1.3印制电路板系统设计加工流程制作流程：第一步：激光打印PCB板第二步：转印过程第三步腐蚀，完成整个制版1.3.1制作电路板所需材料和设备（1）热转印机1台（2）热转印纸1张（3）油性记号笔1支（4）腐蚀机及腐蚀剂1套（5）单面覆铜板1张（6）高速电钻1台（7）手动剪板机1台（8）钢锯1只（9）木工用细砂纸1张（10）美工刀1把（11）钢直尺1把1.3.2印制电路板的设计步骤(1)选定印制板的材料、厚度和板面尺寸(2)印制电路板坐标尺寸图的设计(3)根据电原理图绘制排版联机图1.3.3印制板的制作印制板制作的必要环节包括：底图胶片制版图形转移腐蚀刻板印制电路板的机械加工印制电路板的质量检验1.PCB版图的设计PCB版图的设计可以采用POWERPCB、protel等多种制版软件进行。绘制印制板图时应注意的几个问题：（1）印制导线与焊盘的连接应平滑过度；（2）印制导线的公共地线不应闭合；（3）印制导线的转弯处最好呈圆弧形；（4）印制导线的接点处直径不能过大，最好是孔径的2～3倍；（5）印制导线宽度应尽可能地将均匀一致；（6）印制导线与印制板的边缘应留有一定的距离；（7）高频电路应避免用外接导线跨接；（8）在布线时需注意，为了避免转印过程中出现断线等情况，在设计时尽可能采用不小于0.5mm的线宽规则。2.图形转移将PCB版图打印到热转印纸再转移到覆铜板上的过程称之为图形转移。具体方法有:①丝网漏印法②曝光制版法丝网漏印3.腐蚀技术腐蚀主要是指利用化学方法，对印制电路板上未涂有抗蚀剂的铜箔进行腐蚀，并在印制板上留下精确线路图形的过程。实验室常用的腐蚀方法有以下两种：（1）三氯化铁腐蚀法（2）盐酸+双氧水腐蚀法4.印制电路板的机械加工印制电路板机械加工包含的环节：根据总装的要求，对己腐蚀好的印制电路板进行剪切、修整，然后用电钻在蚀刻完毕的印制板上打孔。5.印制电路板的质量检验检验的主要项目有：目视检验；连通性试验；绝缘电阻的检测；可焊性；二、元件选择E24、E12、E6系列的具体规定%5%10%20系列允许偏差标称容量值E241.01.11.31.62.02.43.03.64.35.16.27.59.11.21.51.82.22.73.33.94.75.66.88.2E121.01.11.51.82.22.73.33.94.75.66.88.2E61.01.52.23.34.76.81．电抗元件的标称值2.1电抗元件标称值一般用色标法、直标法和文字符号描述法来表示。（1）直标法直标法是按照各类电子元器件的命名规则，将主要信息用字母和数字标注在元器件表面上，这种标注方法只适用于体积较大的元器件。2.电抗元件的标注采用直标法的电阻元件RJ–1-1W4.7kΩ2007.1标称阻值生产日期精度功率材料类型%5（2）色标法在元件上用不同颜色的色环表示元件的标称值和偏差。现在常见的有4环和5环的电子元件。对于4环元件，前两环表示数字的有效值，第三环表示10的倍率，第四环表示元件的偏差；而对于5环元件，前三环表示数字的有效值，第四环表示10的倍率，第五环表示元件的偏差。最常用这种方法的是电阻、部分电容和部分电感元件。用色标法表示大小为470×Ω，精度为的电阻%2510颜色黑棕红橙黄绿蓝紫灰白金银无色表示数值0123456789－-1－-2表示误差（%）120.50.20.151020各环颜色表示的意义3.电阻器电阻器是组成电路的基本元件之一。在电路中，电阻器用来稳定和调节电流、电压，组成分流器和分压器，在电路中起到限流、降压、去耦、偏置、负载、匹配、取样等作用。还可以用来调节时间常数、抑制寄生振荡等。（1）电阻器的额定功率电阻器的额定功率系指电阻器在直流或交流电路中，在正常大气压力（86～106kPa）及额定温度条件下，能长期连续负荷而不损坏或不显著改变其性能所允许消耗的最大功率在电路图中表示电阻器额定功率的图形符号：1/4W1/2W1W2W5W10W（2）电阻器的分类电阻器可分为固定电阻器、可变电阻器和敏感电阻器三大类。在使用过程中阻值基本固定不能调节的称为固定电阻器。阻值可以调节的则称为可变电阻器，其又分为可变和半可变电阻器。半可变电阻器，主要用在阻值不经常变动的电路中，其转动结构较简单。敏感电阻器是指其阻值对某些物理量表现敏感的电阻元件。普通电阻器电位器可调电阻器微调电阻器敏感电阻器（3）常用电阻器的分类(a)固定电阻器①碳膜电阻器。②金属膜电阻器。③线绕电阻器。④金属玻璃釉电阻器。⑤阻燃电阻器。⑥熔断电阻器。⑦水泥电阻。(b)电位器①单联电位器。②双联或多联电位器。③开关电位器。④锁紧式电位器。(c)敏感电阻器①热敏电阻器。②光敏电阻。③压敏电阻器。④气敏电阻器。⑤力敏电阻器。（4）电阻器的选用①在选用电阻器时必需首先了解电子产品整机工作环境条件。②要了解电子产品整机工作状态。③既要从技术性能考虑满足电路技术以保证整机的正常工作，又要从经济上考虑其价格、成本，还要考虑其货源和供应情况。④根据不同的用途选用。⑤阻值应选取最靠近计算值的一个标称值，不要片面采用高精度和非标准系列的电阻产品。⑥电阻器的额定功率选取一个比计算的耗散功率大一些（1.5～2倍）的标称值。⑦选取耐压比额定值大一些的。4电容器电容器在电子线路中起到耦合、旁路、谐振、调谐、微分、积分、储能、滤波、隔直流以及控制电路中的时间常数等作用。（1）电容器的分类按照电容量是否可高调整，可分为固定电容器、可变电容器和微调电容器。按照用途可分为耦合电容器、旁路电容器、调谐电容器、滤波电容器、以及高压电容器和低压电容器等。按照介质材料可分为固体有机介质电容器、固体无机介质电容器、电解电容器和气体电容器等。电容器在电路中的符号电容器电解电容器可变电容器微调电容器（a）常用电容器①纸介电容。②金属化纸介电容器。③有机薄膜电容器。（b）无机介质电容器①瓷介电容。②云母电容。③玻璃电容器。（c）电解电容①铝电解电容。②钽电解电容。（d）可变电容器①微调电容器。②可变电容器。（2）电容器的合理选用电容器种类很多，性能指标各异，选用时应考虑如下各因素：（a）电容器额定电压；（b）标称容量及精度等级；（c）体积；（d）成本。5.电感器电感器（也称电感线圈）的应用范围很广泛，它在调谐、振荡、耦合、匹配、滤波、陷波、延迟、补偿及偏转聚焦等电路中，都是必不可少的。(1)电感器的分类电感器按工作特征分成固定和可变两种。按磁导体性质分成单层、蜂房式、有骨架式或无骨架式。下图为电感器在电路图中的图形符号电感线圈有抽头的电感线圈铁芯线圈可调铁芯线圈(2)几种常用电感器（a）小型固定电感器。小型固定电感器有卧式和立式两种。这种电感器是将漆包线或丝包线直接饶在棒形、工字形、王字形等磁芯上，外表裹覆环氧树脂或封装在塑料壳中。它具有体积小、重量轻、结构牢固（耐振、耐冲击）、防潮性好、安装方便等优点。（b）平面电感器。平面电感器是在陶瓷或微晶玻璃基片上沉积金属导线而成。住要采用真空蒸发，光刻电镀及塑料包封等工艺。平面电感器在稳定性、精度及可靠性方面较好。平面电感应用的频率范围在几十兆赫兹和几百兆赫兹的电路中。（c）中频变压器。中频变压器也叫中周线圈，其电感量可通过调节它的磁芯来改变。它广泛地应用与调幅、调频收音机、电视机、通讯接收机等电子设备中。（d）罐形磁芯电感器。它是采用铁氧体罐形磁芯制作的电感器。因具有闭合磁路，有较高的有效磁导率和电感系数，在体积较小的情况下，可制出较大的电感量。如在中心柱上开适当的气隙，不但可改变电感系数，而且可提高Q值和减少电感温度系数。其广泛应用于L、C滤波器、谐振回路和匹配回路等方面。（3）电感器的选择和使用电感器的选用方法类似于电阻器和电容器。同时还注意以下几点：（a）外观检查。电感器选用时要检查其外观，不允许有线匝松动，引线接点活动等现象。（b）线圈通、断检测。检查线圈通、断时，应使用精度较高的万用表或欧姆表，因为电感线圈的阻值均比较小，必需仔细区别正常阻值与匝间短路。（c）带调节芯电感器的检查。带调节芯的电感器，在成品出厂时，其电感量均已调好并在调节芯封上蜡或点油漆加以固定，一般情况不允许随意调整。2.2半导体器件半导体器件是组成各种电子线路的基础，其包括分立元件和集成电路。1半导体二极管二极管其主要特性是单向导电性。二极管的种类繁多，按用途分为整流、检波、稳压、阻尼、开关、发光和光敏二极管等；按采用的材料的不同可分为锗二极管、硅二极管和砷化镓二极管；按工作原理分有隧道二极管、变容二极管、雪崩二极管、双基极二极管等。电路图中二极管的图形符号为：二极管发光二极管变容二极管稳压二极管隧道二极管双向二极管二极管的主要参数:（1）最大整流电流IF。（2）最大反向工作电压UR。（3）反向电流IR。（4）最高工作频率fM。2.半导体三极管晶体管可分为两大类：一类是结型晶体管，由两个PN结组成，有PNP及NPN两种结构。这类晶体管工作时，半导体中的电子和空穴两种载流子同时都起主要的作用，所以又叫双极型晶体管。另一类是场效应晶体管，有结栅场效应晶体管、金属-氧化物-半导体（MOS）场效应晶体管及肖特基势垒场效应晶体管等结构。这类晶体管工作时，只有半导体中的多数载流子起主要作用，所以又叫单极型晶体管。PNP型NPN型绝缘栅型结型场效应管(1)三极管的选用:晶体管选用时应考虑以下各因素：①选用的晶体管，切勿使工作时的电压、电流、功率超过手册中规定的极限值，并根据设计原则选取一定的余量，以免烧坏管子。②对于大功率管，特别是外延型高频功率管，在使用中的二次击穿往往使功率管损坏。为了防止第二次击穿，就必须大大降低管子的使用功率和电压。③选择晶体管的频率，应符合设计电路中的工作频率范围。④根据设计电路的特殊要求，如稳定性、可靠性、穿透电流、放大倍数等，均应进行合理选择。（2）三极管使用注意事项①焊接时应选用２０～７５Ｗ电烙铁，每个管脚焊接时间应小于４s，并保证焊接部分与管壳间散热良好。②管子引出线弯曲处离管壳的距离不得小于２毫米。③大功率管的散热器和管子低部接触应平整光滑，在散热器上用螺钉固定管子，要保证个螺钉的松紧一致，结合紧密。④管子应安装牢固，避免靠近电路中的发热元件。（3）场效应管使用的注意事项①结型场效应管和一般晶体三极管的使用注意事项相仿，可把Ｄ、Ｇ、Ｓ三极比作Ｃ、Ｂ、Ｅ三极，而Ｄ、Ｓ极可互换使用。②绝缘栅型场效应管特别注意避免栅极悬空。2.3集成电路集成电路是指把能实现一定功能的电路做在一块硅芯片上。按功能可划分为数字集成电路、模拟集成电路和微波集成电路等。按制造工艺分有：半导体集成电路、薄膜集成电路、厚膜集成电路和混合集成电路。半导体集成电路按有源器件分为双极型、MOS型以及双极-MOS型集成电路