PCB电路板设计与制作

大猩猩帝国专用版专科实训论文题目：PCB板电路设计与手工制作系别：电子信息技术系专业：电子信息工程技术学号：学生姓名：指导教师：职称：二〇一四年三月十二日摘要：PCB是电子工业重要的电子部件之一，几乎每种电子设备，小到电子手表，计算器，大到计算机，通讯电子设备，军用的武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间电气互连，都要使用印制板。在较大型的电子产品研制过程中，最基本的成功因素是该产品的印制板的设计、文件编制的制造。PCB的功能为提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子电路零件接合的基地，以组成一个具特定功能的模块或成品。所以PCB在整个电子产品中，扮演了整合连结总其成所有功能的角色，也因此时常电子产品功能故障时，最先被质疑往往就是PCB。PCB制造行业作为电子信息行业的上游行业，近两年受消费类电子尤其是手机、PC等的拉动，国际和国内的PCB行业都进入了景气上升阶段，未来随着3G手机的应用和数字电视销量的迅猛增长，PCB行业的景气度将进一步高涨。所以，PCB制造行业的发展前景将不可估量！关键字：电子部件基地上游行业目录摘要…………………………………………………………………………2第一篇第一章PCB概述……………………………………………………………………41.1PCB的发展史……………………………………………………………………41.2PCB的设计………………………………………………………………………51.3PCB的分类………………………………………………………………………5第二章PCB的构造……………………………………………………………………72.1PCB的分类…………………………………………………………………………72.2PCB的部件…………………………………………………………………………72.3PCB特定名词………………………………………………………………………8第三章PCB的作用……………………………………………………………………9第二篇第一章PCB制作的准备………………………………………………………………10第二章PCB流程制作…………………………………………………………………132.1PCB的层别………………………………………………………………………132.2内层板生产步骤…………………………………………………………………14第三章内层线路板成型段…………………………………………………………183.1压合………………………………………………………………………………183.2钻孔………………………………………………………………………………203.3镀铜………………………………………………………………………………21第四章外层线路板成型段…………………………………………………………22第五章多层板后续流程……………………………………………………………245.1防焊……………………………………………………………………………245.2文字………………………………………………………………………………255.3加工………………………………………………………………………………255.4成型………………………………………………………………………………26第三篇第一章PCB现状………………………………………………………………………271.1PCB硬板发展………………………………………………………………………271.2PCB软板发展………………………………………………………………………28第二章PCB发展前景…………………………………………………………………29心得体会…………………………………………………………………………………30参考文献…………………………………………………………………………………31第一篇第一章PCB概述PCB即PrintedCircuitBoard的简写，中文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。1.1PCB的发展史印制电路板的发明者是奥地利人保罗·爱斯勒（PaulEisler），他于1936年在一个收音机装置内采用了印刷电路板。1943年，美国人将该技术大量使用于军用收音机内。1948年，美国正式认可这个发明用于商业用途。自20世纪50年代中期起，印刷电路版技术才开始被广泛采用。在印制电路板出现之前，电子元器件之间的互连都是依靠电线直接连接实现的。而现在，电路面包板只是作为有效的实验工具而存在；印刷电路板在电子工业中已经占据了绝对统治的地位。印制电路基本概念在本世纪初已有人在专利中提出过，1947年美国航空局和美国标准局发起了印制电路首次技术讨论会，当时列出了26种不同的印制电路制造方法。并归纳为六类:涂料法、喷涂法、化学沉积法、真空蒸发法、模压法和粉压法。当时这些方法都未能实现大规模工业化生产，直到五十的年代初期，由于铜箔和层压板的粘合问题得到解决，覆铜层压板性能稳定可靠，并实现了大规模工业化生产，铜箔蚀刻法，成为印制板制造技术的主流，一直发展至今。六十年代，孔金属化双面印制和多层印制板实现了大规模生产，七十年代收于大规模集成电路和电子计算机和迅速发展，八十年代表面安装技术和九十年代多芯片组装技术的迅速发展推动了印制板生产技术的继续进步，一批新材料、新设备、新测试仪器相继涌现。印制电路生产动手术进一步向高密度，细导线，多层，高可靠性、低成本和自动化连续生产的方向发展。我国从五十年代中期开始了单面印制板的研制。六十年代中自力更生地开发了我国的覆箔板基材，使铜箔蚀刻法成为我国PCB生产的主导工艺。六十年代能大批量地生产单面板，小批量生产双面金属化孔印制，并在少数几个单位开始研制多层板。七十年代在国内推广了图形电镀蚀刻法工艺，但由于受到各种干扰，印制电路专用材料和专用设备没有及时跟上，整个生产技术水平落后于国外先进水平。到了八十年代，由于改革、开放政策的批引，不仅引进了大量具有国外八十年代先进水平的单面、双面、多层印制板生产线，而且经过十多年消化、吸收，较快地提高了我国印制电路生产技术水平。1.2PCB的设计PCB的实际制造过程是在PCB工厂里完成的，工厂是不管设计的，设计工作由专门的公司进行，它们的设计结果叫做原理图，原理图再由专业的布线公司进行线路图的设计，得到的线路图就被交到PCB工厂制作。工厂的任务就是将工作站中的线路图变成现实中的实物板。印制电路板的设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局、内部电子组件的优化布局、金属连线和通孔的优化布局、电磁保护、热耗散等各种因素。优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。简单的版图设计可以用手工实现，复杂的版图设计需要借助计算机辅助设计（CAD）实现。1.3PCB的分类1、以材质分有机材质：酚醛树脂、玻璃纤维/环氧树脂、Polyimide、BT/Epoxy等皆属之。无机材质：铝、Copper-invar-copper、ceramic等皆属之。主要取其散热功能。2、以成品软硬区分硬板RigidPCB软板FlexiblePCB软硬板Rigid-FlexPCB图1-33、以结构分a、单面板（剖面图）图1-1图1-2在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面，所以我们就称这种PCB叫作单面板（Single-sided）。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕独自的路径），所以只有早期的电路才使用这类的板子。b、双面板（剖面图）这种电路板的两面都有布线。不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的「桥梁」叫做导孔（via）。导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线可以互相交错（可以绕到另一面），它更适合用在比单面板更复杂的电路上。c、多层板（剖面图）为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后黏牢（压合）。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。大部分的主机板都是4到8层的结构，不过技术上可以做到近100层的PCB板。大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板，不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替，超多层板已经渐渐不被使用了。因为PCB中的各层都紧密的结合，一般不太容易看出实际数目，不过如果您仔细观察主机板，也许可以看出来。图1-5图1-4图1-6第二章PCB的构造2.1PCB的分类PCB的结构其实就是像一块三明治一样。下面我们以一块多层板为例来进行说明：2.2PCB的部件1.防焊（SOLDERMASK简称S/M）2.线路图1-9。内层外层（Comp层）外层（Sold层）Power层Ground层绝缘层Signal层导通孔S/M防焊线路图1-8图1-73.孔（HOLE）a.镀通孔或电镀孔（PLATEDTHROUGHHOLE，简称PTH孔）﹕5.锡垫（PAD）a.SMDPAD:b.BGAPAD:图1-122.3PCB特定名词1.线路间距:指线路与线路之间的距离零件孔导通孔（VIAHOLE）整個区块称为SMDBGAPAD整個区块称为BGA图1-10图1-112.孔与线路间距:孔与线路之间的距离3.环宽﹕指小孔周围那一圈铜环（或上有锡或金的环）的宽度4.线宽﹕指一条线路的宽度图1-16第三章PCB的作用PCB是电子工业重要的电子部件之一，几乎每种电子设备，小到电子手表，图1-13图1-14图1-15计算器，大到计算机，通讯电子设备，军用的武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间电气互连，都要使用印制板。在较大型的电子产品研制过程中，最基本的成功因素是该产品的印制板的设计、文件编制的制造。PCB的设计的制造质量直接影响到整个产品的质量的成本，甚至会导致一家公司的命运。PCB扮演的角色：PCB的功能为提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子电路零件接合的基地，以组成一个具特定功能的模块或成品。所以PCB在整个电子产品中，扮演了整合连结总其成所有功能的角色，也因此时常电子产品功能故障时，最先被质疑往往就是PCB。图1.17是多层PCB板结构示意图：PCB具有的功能：1、供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑。2、实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气接或电绝缘。提供所要求的电气特性，如特性阻抗等。3、为自动锡焊提供阻焊图形，为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形。4、电子设备采用印制板后由于同类印制板的一致性，从而避免了人工接线的差错，并可实现电子元器件自动插装或贴装、自动锡焊、自动检测。保证了电子设备的质量，提高了劳动生产率、降低了成本，并便于维修。PCB从单面发展到双面、多层和挠性，并仍保持各自的发展趋势。由于不断地向高精度、高密度和高可靠性方向发展，不断缩小体积，减轻成本，提高性能，使得PCB在未来电子设备的发展过程中，仍然保持强大的生命力。第二篇PCB几乎会出现在每一种电子设备当中。它是所有电子设备的载体，计算机内部到处都有PCB的身影，从主板、显卡、声卡到内存载板、CPU载板再到硬盘控制电路板、光驱控制电路板等。小到日常生活中的家用电器、手机、PDA、数图1-17码相机，大到车载电子设备，飞机上使用的航空电子产品、卫星火箭上高可X性电子设备。PCB的制作总体来说有三个过程：第一，生产工具(Tooling)的准备；第二，具体生产过程；第三，品质检验(VI、电测)。但无论是生产加工，还是品质控制都是围绕生产过程进行的。具体生产流程如下：下料（裁板）→内层制作→压合→钻孔→镀铜→外层制作→防焊漆印刷→文字印刷→表面处理→外形加工。第一章PCB制作的准备首先介绍一下生产过程中所涉及到的几种重要的原始物料。1.基板PCB基板