电子产品制作工艺第六章.ppt

1、,电子产品制作工艺与实训,主要制作：廖芳 2009年12月,国家级“十一五”规划教材,第六章 印制电路板的设计与制作,2,第6章 印制电路板的设计与制作,学习要点： 1.印制电路的制作材料； 2.印制电路板的设计基础； 3.印制电路板的制作方法及质量检验； 4.印制电路板的组装。,3,第6章 主要内容,6.1 覆铜板 6.2 印刷电路板的设计 6.3 印刷电路板的制作及检验 6.4 印制电路板的组装,4,6.1 覆铜板,覆铜板的作用与分类 常用覆铜板及其选用,返回,5,6.1 覆铜板-作用与分类,1. 覆铜板的作用： 覆以金属箔的绝缘板称为覆箔板。其中，覆以铜箔制成的覆箔板称为覆铜板，它是制作

2、印制电路板的主要材料。,返回,6,6.1 覆铜板-作用与分类,2. 覆铜板的分类方式 （1）按基板材料分类 （2）按黏剂树脂分类 （3）按结构分类,返回,7,6.1 覆铜板-覆铜板及其选用,（1）TFZ-62、TFZ-63酚醛纸基覆铜板 这种覆铜板的特点是：价格低廉，但机械强度低、不耐高温、阻燃性差、抗湿性能差等，主要用在低频和中、低档次的民用产品中（如收音机、录音机等）的印制电路板。 （2）THFB-65酚醛玻璃布覆铜板 这种覆铜板特点是：质轻、电气和机械性能良好、加工方便等，但其价格较高，主要用在工作温度较高、工作频率较高的无线电设备中作印制板。,返回,8,6.1 覆铜板-覆铜板及其选用,

3、（3）聚四氟乙烯覆铜板 这种覆铜板的特点是：绝缘性能好，耐温范围宽（-230260 ），耐腐蚀等，但价格高。主要在高频和超高频线路中用于制作印制电路板，如在航空航天领域和军工产品中使用。 （4）聚苯乙烯覆铜箔板 这种覆铜箔板主要用做高频和超高频印制线路板和印制元件，如微波电路中的定向耦合器等。,返回,9,6.2 印制电路板设计,印制电路板的特点 印制电路板设计的主要内容 电子元器件布局、排列的原则与方法 印制电路板的设计步骤与方法 印制电路板图的计算机辅助设计CAD 电子元器件选用的基本原则,返回,10,6.2 印制电路板设计-印制板特点,印制电路板简称PCB板，也叫做印刷线路板。它由绝缘底板

4、、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。 PCB板中，放置元器件的这一面称为元件面；放置导线的这一面称为印制面或称焊接面。 对于双面印制板，元器件和焊接面可能是在同一面的。,返回,11,6.2 印制电路板设计-印制板特点,（1）PCB板可以实现电路中各个元器件的电气连接，代替复杂的布线，减少接线工作量和连接时间，降低线路的差错率，简化电子产品的装配、焊接、调试工作，降低产品成本，提高劳动生产率。 （2）布线密度高，缩小了整机体积，有利于电子产品的小型化。,返回,12,6.2 印制电路板设计-印制板特点,（3）印制电路板具有良好的产品一致性，它可以采用标准化设

5、计，有利于提高电子产品的质量和可靠性，也有利于在生产过程中实现机械化和自动化。 （4）可以使整块经过装配调试的印制电路板作为一个备件，便于电子整机产品的互换与维修。,返回,13,6.2 印制电路板设计-设计内容,印制电路板的设计，是根据设计人员的意图，将电原理图转换成印制电路板图、并确定加工技术要求的过程。 印制电路板的设计包括电路设计和封装设计（即印制导线设计）两部分。,返回,14,6.2 印制电路板设计-设计内容,PCB板设计的主要内容包括： （1）熟悉并掌握原理图中每个元器件外形尺寸、封装形式、引线方式、管脚排列顺序、各管脚功能及其形状等，由此确定元件的安装位置和散热、加固等其它安装要求

6、。 （2）查找线路中的电磁干扰源，以及易受外界干扰的敏感器件，确定排除干扰的措施。,返回,15,6.2 印制电路板设计-设计内容,（3）根据电气性能和机械性能，布设导线和组件，确定元器件的安装方式、位置和尺寸，确定印制导线的宽度、间距和焊盘的直径、孔距等。 （4）确定印制电路板的尺寸、形状、材料、种类以及外部连接和安装方法。 对于主要由分立元件组成的不太复杂的电路，可采用单面板设计；对于集成电路较多的较复杂的电路，可采用双面板进行设计。,返回,16,6.2 印制电路板设计-元器件布局排列,元器件布局、排列是指：按照电子产品电原理图，将各元器件、连接导线等有机地连接起来，并保证电子产品可靠稳定的

7、工作。,返回,17,6.2 印制电路板设计-元器件布局排列,1元器件布局的原则 （1）应保证电路性能指标的实现。 （2）应有利于布线，方便于布线。 （3）应满足结构工艺的要求。 （4）应有利于设备的装配、调试和维修。 （5）应根据电子产品的工作环境等因素来合理的布局。,返回,18,6.2 印制电路板设计-元器件布局排列,2元器件排列的方法及要求 （1）按电路组成顺序成直线排列的方法。这种方法一般按电原理图组成的顺序按级成直线布置。 这种直线排列的优点是： 电路结构清楚，便于布设、检查，也便于各级电路的屏蔽或隔离。 输出级与输入级相距甚远，使级间寄生反馈减小。 前后级之间衔接较好，可使连接线最短

8、，减小电路的分布参数。,返回,19,6.2 印制电路板设计-元器件布局排列,两级放大电路的直线排列方式,返回,20,6.2 印制电路板设计-元器件布局排列,（2）按电路性能及特点的排列方法 从信号频率的高低、电路的对称性要求、电位的高低、干扰源的位置等多方面综合考虑，进行元器件位置的排列。,返回,21,6.2 印制电路板设计-元器件布局排列,（3）按元器件的特点及特殊要求合理排列 敏感组件的排列，要注意远离敏感区。 磁场较强的组件（变压器及某些电感器件），应采取屏蔽措施放置。 高压元器件或导线，在排列时要注意和其他元器件保持适当的距离，防止击穿与打火。 需要散热的元器件，要装在散热器上并有利于

9、通风散热，并远离热敏感元器件。,返回,22,6.2 印制电路板设计-元器件布局排列,（4）从结构工艺上考虑元器件的排列方法 印制电路板是元器件的支撑主体，元器件的排列应该从结构工艺上考虑，使元器件的排列要尽量对称、重量平衡、重心尽量靠板子的中心或下部，且排列整齐、结实可靠。,返回,23,6.2 印制电路板设计-设计方法与步骤,印制电路板的设计内容包括：印制电路板基板的选材、印制电路板上元器件排列的设计、地线的设计、输入输出端的设计、排版连线图的设计等方面，设计的步骤如下：,返回,24,6.2 印制电路板设计-设计方法与步骤,1印制板材料、厚度和板面尺寸的选定 （1）材料的选择。材料的选择必须考

10、虑到电气和机械特性、购买的相对价格和制造的相对成本等方面。 （2）厚度的确定。厚度的选择主要是考虑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械负荷能力。,返回,25,6.2 印制电路板设计-设计方法与步骤,（3）形状和尺寸。印制板的结构尺寸应从装配工艺角度考虑两个方面的问题：一方面是便于自动化组装，使设备的性能得到充分利用，能使用通用化、标准化的工具和夹具；另一方面是便于将印制板组装成不同规格的产品，且安装方便、固定可靠。 印制板的外形应尽量简单，一般为长方形，尽量避免采用异形板。,返回,26,6.2 印制电路板设计-设计方法与步骤,2. 印制电路板上元器件排列的设计 元器件在印制

11、电路板上的排列方式主要有三种： 不规则排列 坐标排列 坐标格排列,返回,27,6.2 印制电路板设计-设计方法与步骤,不规则排列,返回,28,6.2 印制电路板设计-设计方法与步骤,坐标排列,返回,29,6.2 印制电路板设计-设计方法与步骤,坐标格排列,返回,30,6.2 印制电路板设计-设计方法与步骤,典型组件排列印制板板图,返回,（a）典型元器件（组件）的尺寸 （b）典型组件的排列方式,31,6.2 印制电路板设计-设计方法与步骤,3. 印制电路板上地线的设计 （1）一般将公共地线布置在印制电路板的边缘，并留有一定的距离，便于印制电路板安装与机械加工，有利于提高电路的绝缘性能。 （2）在

12、设计高频电路时，为减小引线电感和接地阻抗，防止自激，地线应有足够的宽度。 （3）印制电路板上每级电路的地线，在多数情况下可以设计成自封闭回路。但外界有强磁场的情况下，应避免封闭地线组成的线圈产生电磁感应而影响电路的电性能。,返回,32,6.2 印制电路板设计-设计方法与步骤,4输入、输出端的设计 （1）输入、输出端尽量按信号流程顺序排列，使信号便于流通，并可减小导线之间的寄生干扰； （2）输入、输出端尽可能的远离，在可能的情况下最好用地线隔离开。可减小输入、输出端信号的相互干扰。,返回,33,6.2 印制电路板设计-设计方法与步骤,5. 排版连线图的设计 排版连线图是指：用简单线条表示印制导线

13、的走向和元器件的连接关系的图样。,返回,排版方向与方式,34,6.2 印制电路板设计-设计方法与步骤,由原理图到印制版图的排版方向,返回,35,6.2 印制电路板设计-设计方法与步骤,集成电路的排版方向,返回,36,6.2 印制电路板设计-设计方法与步骤,排版设计的草图 根据设计草图画成的印制导线图,返回,37,6.2 印制电路板设计-CAD,1计算机辅助设计CAD的操作步骤和特点 印制电路板图的设计分为人工设计和计算机辅助设计CAD两种。 计算机辅助设计CAD方法的优点是：方便了设计修改过程，省略了画图时间，提高的设计效率，简化了设计工艺的检查过程。,返回,38,6.2 印制电路板设计-CA

14、D,人工设计和计算机辅助设计的比较,返回,39,6.2 印制电路板设计-CAD,CAD的操作步骤： （1）在CAD软件上画出电路原理图。 （2）向计算机输入能反映出印制板布线结构的参数，包括：焊盘尺寸大小、元器件的孔径和焊盘、走线关系、印制导线宽度、最小间距、布线区域尺寸等参数。 （3）操作计算机执行布线设计命令，则计算机可自动完成印制电路板的设计。,返回,40,6.2 印制电路板设计-CAD,CAD的操作步骤： （4）布线后，审查走线的合理性，并对不理想的走线进行修改。 （5）定稿后，通过绘图机按所需比例直接绘制黑白底图。 （6）将设计存入软盘，可以永久性保存。,返回,41,6.2 印制电路

15、板设计-CAD,2几种常用的印制电路板CAD软件 目前，印制电路板的设计大多使用计算机设计软件进行设计。这类软件主要有： SMARTWORK、TANGO、Protel等几种。,返回,42,6.2 印制电路板设计-元器件选用,1元器件选用的依据 元器件一般是依据电原理图上标明的各元器件的规格、型号、参数进行选用。,返回,43,6.2 印制电路板设计-元器件选用,2元器件选用的原则 （1）在满足产品功能和技术指标的前提下，应尽量减少元器件的数量和品种，使电路尽可能简单，以利于装接调试。 （2）为确保产品质量，所选用的元器件必须经过高温存储及通电老化筛选后才能使用。 （3）从降低成本、经济合理的角度

16、出发，选用的元器件在满足电路技术要求的条件下，允许有一定的偏差。,返回,44,6.3 印制电路板制作与检验,印制电路板的制作过程 手工自制印制电路板的方法和步骤 手工自制印制电路板的机械加工 印制电路板的质量检验,返回,45,6.3 印制板制作与检验-制作过程,印制电路板的制作过程分为：底图胶片制版、图形转移、腐刻、印制电路板的机械加工与质量检验等。,返回,46,6.3 印制板制作与检验-制作过程,1底图胶片制版 （1）CAD光绘法 这种方法是应用CAD软件对印制板进行布线后，把获得的数据文件来驱动光学绘图机，使感光胶片曝光，经过暗室操作制成原版底图胶片。 （2）照相制版法 照相制版法是先进行

17、黑白底图的绘制，再将绘制好的印制板黑白底图，通过照相进行制版的方法。,返回,47,6.3 印制板制作与检验-制作过程,2 图形转移 把相版上的印制电路图形转移到覆铜板上，称为图形转移。 具体方法有丝网漏印、光化学法。,返回,48,6.3 印制板制作与检验-制作过程,（1）丝网漏印法 丝网漏印法是指：将所需要的印制电路图形制在丝网上，然后用油墨通过丝网模版将印制电路图形漏印在铜箔板上，形成耐腐蚀的保护层，经烘干、修版后，实现图形转移。,返回,49,6.3 印制板制作与检验-制作过程,（2）光化学法 目前，在大批量的印制板生产中，大多采用光化学法即直接乳剂制板法制作图形。,返回,光化学法工艺流程,

18、50,6.3 印制板制作与检验-制作过程,3腐蚀技术（腐刻） 腐蚀是指利用化学或电化学方法，对涂有抗蚀剂并经感光显影后的印制电路板上未感光的部分，进行腐蚀去除铜箔，在印制板上留下精确的线路图形的过程。,返回,51,6.3 印制板制作与检验-制作过程,腐蚀方法有摇槽法、浸蚀法和喷蚀法三种。 摇槽法最简单，所用的设备是一只放腐蚀剂的槽，装于不断摇动的台面上。 浸蚀法是将工件浸没在盛有能保温的大槽中蚀刻。 喷蚀法生产速度较快，用泵将腐蚀剂喷于印制板表面进行腐蚀加工。,返回,52,6.3 印制板制作与检验-制作PCB板方法,在电子产品样机尚未设计定型的试验阶段，或当爱好者进行业余制作的时候，可采用手工

19、方法自制印制电路板。 手工自制印制电路板常用的方法有： 描图法、贴图法和刀刻法等。,返回,53,6.3 印制板制作与检验-制作PCB板方法,1描图法 制作主要步骤 ：,返回,54,6.3 印制板制作与检验-制作PCB板方法,2贴图法 贴图法制作印制电路板的工艺流程与描图法基本相同，不同之处在于：描图法自制电路板的过程中，图形靠描漆或其他抗蚀涂料描绘而成。 贴图法是用具有抗腐蚀能力的、薄膜厚度只有几微米的薄膜图形，按设计要求贴在覆铜板上完成贴图任务的。,返回,55,6.3 印制板制作与检验-制作PCB板方法,3刀刻法 刀刻法是把设计好的印制板图用复写纸复写到印制板的铜箔面上，然后用小刀刻去不需要

20、的铜箔即可。 这种方法一般用于制作极少量、电路比较简单、线条较少的印制板。刀刻法制板不适合高频电路。,返回,56,6.3 印制板制作与检验-PCB板的加工,手工自制印制电路板的机械加工包括： （1）印制电路板剪切 （2）钻孔 （3）表面处理,返回,57,6.3 印制板制作与检验-PCB板的检验,在完成机械加工后，应对印制电路板进行质量检验。检验的主要项目包括：目视检验、连通性试验、绝缘电阻的检测、可焊性检测等。,返回,58,6.3 印制板制作与检验-PCB板的检验,1目视检验 目视检验是用肉眼检验所能见到的一些情况。通常目检能发现一些包括导线是否完整、焊盘的大小是否合适、焊孔是否在焊盘中间等明

21、显的表面缺陷。,返回,59,6.3 印制板制作与检验-PCB板的检验,2连通性试验 对多层电路板要进行连通性试验，以查明印制电路图形是否是连通的。这种试验可借助于万用表来进行。,返回,60,6.3 印制板制作与检验-PCB板的检验,3绝缘电阻的检测 测量印制板绝缘部件对外加直流电压所呈现出的电阻即为绝缘电阻。 在印制板电路中，此试验既可以在同一层上的各条导线之间来进行，也可以在两个不同层之间来进行。,返回,61,6.3 印制板制作与检验-PCB板的检验,4可焊性检测 可焊性检测是用来测量元器件连接到印制板上时，焊锡对印制图形的附作能力。一般用附作、半附作、不附作来表示其可焊性。,返回,62,6

22、.4 印制电路板的组装,印制电路板组装的基本要求 印制电路板组装的工艺流程,返回,63,6.4 印制板的组装-基本要求,印制电路板的组装是指：根据设计文件和工艺规程的要求，将电子元器件按一定的规律秩序插装到印制电路板上，并用紧固件或锡焊等方式将其固定的装配过程。,返回,64,6.4 印制板的组装-基本要求,1元器件引线的成形要求 （1）预加工处理 元器件引线在成形前必须进行预加工处理。主要包括引线的校直、表面清洁及搪锡三个步骤。 预加工处理的要求：引线处理后，不允许有伤痕，镀锡层均匀，表面光滑，无毛刺和焊剂残留物。,返回,65,6.4 印制板的组装-基本要求,（2）引线成形的基本要求和成形方法

23、 引线成形工艺就是根据焊点之间的距离，做成需要的形状，目的是使它能迅速而准确地插入孔内，基本要求和成形方法。,返回,66,6.4 印制板的组装-基本要求,2元器件安装的技术要求 （1）元件器的标志方向应按照图纸规定的要求，安装后能看清元件上的标志。若装配图上没有指明方向，则应使标记向外，以便于辨认，并按从左到右、从下到上的顺序读出。 （2）安装元器件的极性不得装错，安装前应套上相应的套管。 （3）安装高度应符合规定要求，同一规格的元器件应尽量安装在同一高度上。,返回,67,6.4 印制板的组装-基本要求,（4）安装顺序一般为先低后高，先轻后重，先易后难，先一般元器件后特殊元器件。 （5）元器件在印刷板上的分布应尽量均匀，疏密一致，排列整齐美观。不允许斜排、立体交叉和重叠排列。元器件外壳和引线不得相碰，要保证1mm左右的安全间隙，无法避免时应套绝缘套管。 （6）元器件的引线直径与印刷板焊盘孔径应有0.20.4mm的合理间隙。,返回,68,6.4 印制板的组装-基本要求,（7）一些特殊