【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)報(bào)告（論文）報(bào)告（論文）題目： 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 作者所在系部： 電子工程系 作者所在專業(yè)： 電子工藝與管理 作者所在班級： 092 作 者 姓 名 ： 李 作 者 學(xué) 號 ： 2009302 指導(dǎo)教師姓名： 孫 完 成 時(shí) 間 ： 2012年6月10日 2 / 45摘 要隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，印制電路板（Printed Circuit Board）設(shè)計(jì)具有越來越重要的地位。一個(gè)電路的實(shí)現(xiàn)必須依賴于其載體，即PCB板。電路的設(shè)計(jì)功能能否有效地實(shí)現(xiàn)，是由PCB的設(shè)計(jì)與制造決定的。而在PCB設(shè)計(jì)的過程中，遵循一定的設(shè)計(jì)規(guī)則和技巧，可以有效地提高PCB信號的質(zhì)量，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的功能。在現(xiàn)代電子設(shè)備中，印刷電路板(Printed Circuit Board)發(fā)揮著越來越重要的作用，其質(zhì)量的好壞在一定程度上決定了電子產(chǎn)品的性能。印刷電路板（Printing Circuit Board,PCB）是電子產(chǎn)品中電路元件的支撐件，它提供了電路元件和元件之間的電氣連接。印刷電路板(Printed Circuit Board)在電子領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，是電子信息制造業(yè)的重要基礎(chǔ)和組成部分。近年來，PCB的制作層數(shù)越來越多、密度越來越高，性能越來越強(qiáng)，其發(fā)展趨勢也越來越可觀。本文介紹了印刷電路板的發(fā)展趨勢、印刷電路板的基礎(chǔ)知識、印刷電路板的設(shè)計(jì)與制作流程。關(guān)鍵字 印制電路板 設(shè)計(jì)與制作 電子產(chǎn)品性能目 錄第1章 印刷電路板基礎(chǔ)知識 1 印刷電路板概述 1 PCB介紹 1 電路板的發(fā)展及功能 2 印制電路板的分類 3 印刷電路板的發(fā)展趨勢 4 印制電路板要求 4 國內(nèi)外電路板的發(fā)展趨勢 5第2章 印刷電路板的設(shè)計(jì) 7 印制電路的基本概念 7 印制電路板結(jié)構(gòu) 7 元件封裝 8 銅膜導(dǎo)線 8 助焊膜和阻焊膜 8 層 9 焊盤和過孔 9 絲印層 9 敷銅 10 印制焊盤 10 印制導(dǎo)線 11 印刷電路板設(shè)計(jì)的基本原則 13 布局應(yīng)遵循的原則 13 布線應(yīng)遵循的原則 14 印制電路板電路的抗干擾措施 15 去耦合電容配置 15 各元器件之間的接線 16 印刷電路板設(shè)計(jì)要求 17 電路板設(shè)計(jì)的基本要求及走線要求 17 印制導(dǎo)線間距及接地的設(shè)置 18 印刷電路板的設(shè)計(jì) 19 電路原理圖的設(shè)計(jì) 19 布線的原則 20 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)介紹 22 CAD軟件簡介 22 Protel99SE印制電路板圖的設(shè)計(jì)流程 23第3章 印制電路板制造工藝 25 25 25 印制電路板的印制 25 印制電路板的蝕刻與加工 29 孔金屬化與金屬涂覆 30 助焊劑與阻焊劑的作用 31 印制板的手工制作 32 涂漆法 32 貼圖法 33 刀刻法 33 感光法 33 熱轉(zhuǎn)印法 34第4章 印制電路板的質(zhì)量檢驗(yàn) 35致 謝 36參考文獻(xiàn) 37印制電路板的設(shè)計(jì)與制作第1章 印刷電路板基礎(chǔ)知識 印刷電路板概述印刷電路板（Printed Circuit Board, 簡稱PCB）又稱印制板，是重要的電子部件，是電子元器件的支撐體，是電子元器件電氣連接的提供者。由于它是采用電子印刷術(shù)制作的，故被稱為“印刷”電路板。印制電路板的設(shè)計(jì)是以電路原理圖為根據(jù)，實(shí)現(xiàn)電路設(shè)計(jì)者所需要的功能。印刷電路板的設(shè)計(jì)主要指版圖設(shè)計(jì)，需要考慮外部連接的布局、內(nèi)部電子元件的優(yōu)化布局、金屬連線和通孔的優(yōu)化布局、電磁保護(hù)、熱耗散等各種因素。優(yōu)秀的版圖設(shè)計(jì)可以節(jié)約生產(chǎn)成本，達(dá)到良好的電路性能和散熱性能。這才是有價(jià)值的印刷電路板。 PCB介紹PCB是電子產(chǎn)品的重要部件之一，幾乎每種電子設(shè)備，小到電子手表、計(jì)算器，大到計(jì)算機(jī)、通信電子設(shè)備、自動(dòng)化控制系統(tǒng)，只要存在電子元器件、它們之間的電氣互連就要使用PCB。在電子產(chǎn)品的研發(fā)過程中，影響電子產(chǎn)品成功的最基本因素之一是該產(chǎn)品的PCB的設(shè)計(jì)和制造，PCB的設(shè)計(jì)和制造質(zhì)量直接影響到整個(gè)電子產(chǎn)品的質(zhì)量和成本，甚至影響電子產(chǎn)品在市場競爭中的競爭力。在電子技術(shù)發(fā)展早期，元件都是用導(dǎo)線連接的，而元件的固定是在空間中立體進(jìn)行的。電路由電源、導(dǎo)線、開關(guān)和元器件構(gòu)成，就像實(shí)驗(yàn)室里電工實(shí)驗(yàn)電路那樣。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，電子產(chǎn)品的功能、結(jié)構(gòu)變得很復(fù)雜，元件布局、互連布線都不能像以往那樣隨便，否則檢查起來就會(huì)眼花繚亂；因此，人們對元件和線路進(jìn)行了規(guī)劃。用一塊板子為基礎(chǔ)，在板上分配元件的布局，確定元件的接點(diǎn)，使用鉚釘、接線柱作為接點(diǎn)，用導(dǎo)線把接點(diǎn)按照電路要求，在板的一面布線，另一面裝元件，這就是最原始的電路板。這種類型的電路板在真空電子管時(shí)代非常盛行。線路的接法有直線連接（接點(diǎn)到接點(diǎn)的連線拉直）和曲線連接。后來，大多數(shù)人采用曲線連接，盡量減少使用直線連接。線路都在同一個(gè)平面分布，沒有太多的遮蓋點(diǎn)，檢查起來容易。這時(shí)電路板已初步形成了“層”的概念。單面敷銅板的發(fā)明，成為電路板設(shè)計(jì)與制作新時(shí)代的標(biāo)志。布線設(shè)計(jì)和制作技術(shù)都已發(fā)展成熟。先在敷銅板上用模板印刷防腐蝕膜圖，然后再腐蝕刻線，這種技術(shù)就像在紙上印刷那么簡便，“印刷電路板”因此得名，英文Printed Circuit Board,簡稱PCB。印刷電路板的應(yīng)用大幅度降低了生產(chǎn)成本，從晶體管時(shí)代到現(xiàn)在，這種單面印刷電路板一直得到了廣泛的應(yīng)用。隨著技術(shù)進(jìn)步，人們又發(fā)明了雙面板，即在板子兩面都敷銅，兩面都可腐蝕刻線。 電路板的發(fā)展及功能1．電路板的發(fā)展由于電路的復(fù)雜性，有時(shí)也用到“飛線”。但電路的布線不是把元件按電路原理簡單連接起來就可以，電路工作時(shí)電磁感應(yīng)、電阻效應(yīng)、電容效應(yīng)的都會(huì)影響電路的性能，甚至?xí)饑?yán)重的質(zhì)量問題，如自激、信號不完整傳輸、電磁干擾等問題。飛線的方法只能解決少量的信號交錯(cuò)問題，數(shù)量太多是不可取的。而且，硬要把所有線路都排在有限的兩個(gè)面上，又要降低電磁感應(yīng)、電阻效應(yīng)、電容效應(yīng)，使得布線設(shè)計(jì)的任務(wù)十分艱巨。線太細(xì)太密，不但加工困難、干擾大，而且容易燒斷和發(fā)生斷路故障。若保證了線寬和線間距，電路板的面積就可能太大，不利于精密設(shè)備的小型化。這些問題的出現(xiàn)促使了印制電路板設(shè)計(jì)和制作工藝的發(fā)展。隨著電子產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，開始在雙面電路板的基礎(chǔ)上發(fā)展夾層，其實(shí)就是在雙面板的基礎(chǔ)上疊加上一塊單面板，這就是多層電路板。起初，夾層多用做大面積的地線、電源線的布線，表層都用于信號布線。后來，要求夾層用于信號布線的情況越來越多，這要求電路板的層數(shù)也要增加。但夾層不能無限增加，主要原因是成本和厚度問題。電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)要考慮性價(jià)比這個(gè)矛盾的綜合體，而最實(shí)際的設(shè)計(jì)方法仍然是以表層做信號布線層為首選。高頻電路的元件也不能排的太密，否則元件本身的輻射會(huì)直接對其他元件產(chǎn)生干擾。層與層之間的布線應(yīng)錯(cuò)開成十字走向，以減少布線電容和電感。2．印刷電路板的功能印制電路板在電子設(shè)備中具有如下功能：提供集成電路等各種電子元器件固定、裝配的機(jī)械支撐；實(shí)現(xiàn)集成電路等各種電子元器件之間的布線和電氣連接或電絕緣；提供所要求的電氣特性，如特性阻抗等；為自動(dòng)焊錫提供阻焊圖形，為元件插裝、檢查、維修提供識別字符和圖形。有關(guān)印制板的一些基本術(shù)語如下；在絕緣基材上，按預(yù)定設(shè)計(jì)，制成印刷線路、印制元件或由兩者結(jié)合而成的導(dǎo)電圖形，稱為印刷線路，它不包括印制元件。印制電路或者印制線路的成品板稱為印制電路板或印制線路板，也稱印制板。電子設(shè)備采用印制板后，由于同類印制板的一致性，避免了人工接線的差錯(cuò)，并可實(shí)現(xiàn)電子元器件自動(dòng)插裝或貼裝、自動(dòng)焊錫、自動(dòng)監(jiān)測，保證了電子產(chǎn)品的質(zhì)量，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率、降低了成本，且便于維修。 印制電路板的分類根據(jù)電路層數(shù)分類：分為單面板、雙面板和多層板。常見的多層板一般為4層板或6層板，復(fù)雜的多層板可達(dá)十幾層。1．單面板單面板（SingleSided Boards） 在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，導(dǎo)線則集中在另一面上。因?yàn)閷?dǎo)線只出現(xiàn)在其中一面，所以這種PCB叫作單面板（Singlesided）。因?yàn)閱蚊姘逶谠O(shè)計(jì)線路上有許多嚴(yán)格的限制（因?yàn)橹挥幸幻?，布線間不能交叉而必須繞獨(dú)自的路徑），所以只有早期的電路才使用這類的板子。單面板結(jié)構(gòu)比較簡單，制作成本較低，因此通常批量生產(chǎn)的電子產(chǎn)品會(huì)采用單面板，例如電視機(jī)、顯示器的電路板。但是對于復(fù)雜的電路，由于只能在一個(gè)面上走線并且不允許交叉，單面板布線難度很大，布通率往往較低，當(dāng)然如果剩下的未布通的導(dǎo)線不多，可以通過焊接飛線來連接。不過如果飛線太多，不但焊接印制電路板的工作量加大，而且焊接飛線本來就是一種隱患，時(shí)間久了，飛線容易脫落。因此，通常只有電路比較簡單時(shí)才采用單面板的布線方案。2．雙面板與多層板雙面板（DoubleSided Boards） 這種電路板的兩面都有布線，不過要用上兩面的導(dǎo)線，必須要在兩面間有適當(dāng)?shù)碾娐愤B接才行。這種電路間的“橋梁”叫做導(dǎo)孔（via）。導(dǎo)孔是在PCB上，充滿或涂上金屬的小洞，它可以與兩面的導(dǎo)線相連接。因?yàn)殡p面板的面積比單面板大了一倍，而且因?yàn)椴季€可以互相交錯(cuò)（可以繞到另一面），它更適合用在比單面板更復(fù)雜的電路上。目前，表面貼裝（不鉆孔，直接焊接在PCB表面上）的使用越來越廣泛，在使用表面貼裝時(shí)，可以根據(jù)需要將元器件焊接在任意一面上，這時(shí)候元器件面和焊接面的區(qū)別就不是很明顯了，但是作為一種標(biāo)識，PCB仍然會(huì)區(qū)分元器件面和焊接面。多層板（MultiLayer Boards） 為了增加可以布線的面積，多層板用上了更多單或雙面的布線板。用一塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層或二塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作外層的印刷線路板，通過定位系統(tǒng)及絕緣粘結(jié)材料交替在一起且導(dǎo)電圖形按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行互連的印刷線路板就成為四層、六層印刷電路板了，也稱為多層印刷線路板。板子的層數(shù)就代表了有幾層獨(dú)立的布線層，通常層數(shù)都是偶數(shù)，并且包含最外側(cè)的兩層。大部分的主機(jī)板都是4到8層的結(jié)構(gòu)，不過技術(shù)上理論可以做到近100層的PCB板。大型的超級計(jì)算機(jī)大多使用相當(dāng)多層的主機(jī)板，不過因?yàn)檫@類計(jì)算機(jī)已經(jīng)可以用許多普通計(jì)算機(jī)的集群代替，超多層板已經(jīng)漸漸不被使用了。因?yàn)镻CB中的各層都緊密的結(jié)合，一般不太容易看出實(shí)際數(shù)目，不過如果仔細(xì)觀察主機(jī)板，還是可以看出來。3．其他電路板根據(jù)制作材料的不同，PCB可以分為剛性印制板和撓性印制板剛性印制板包括酚醛紙質(zhì)層壓板、環(huán)氧紙質(zhì)層壓板、聚酯玻璃氈層壓板、環(huán)氧玻璃布層壓板等；撓性印制板包括聚酯薄膜、聚酰亞胺薄膜、氟化乙丙烯（FEP）薄膜等。撓性印制板又稱軟件印制電路板，即FPC, 軟性電路板是以聚酰亞胺或聚酯薄膜為基材制成的一種具有高可靠性和較高曲撓性的印制板。撓性印制板散熱性能好，具有可彎曲、折疊、卷繞等優(yōu)點(diǎn)，也可在三維空間隨意移動(dòng)和伸縮?？衫肍PC縮小體積，實(shí)現(xiàn)輕量化、小型化、薄型化，從而實(shí)現(xiàn)元器件裝置和導(dǎo)線連接一體化。FPC廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通信、航天及家電等行業(yè)。 印刷電路板的發(fā)展趨勢印制電路板從單層板發(fā)展到雙面板、多層板和撓制板，并不斷地向高精度、高密度和高可靠性方向發(fā)展。不斷縮小體積、減少成本、提高性能，使得印制板在未來電子產(chǎn)品的發(fā)展過程中，仍然保持強(qiáng)大的生命力。 印制電路板要求對于雙面板和多層板而言，能布設(shè)導(dǎo)線的根數(shù)作為標(biāo)志。在兩個(gè)焊盤之間布設(shè)一根導(dǎo)線，為低密度印制板。在兩個(gè)焊盤之間布設(shè)2根導(dǎo)線，為中密度印制板。在兩個(gè)焊盤之間布設(shè)3根導(dǎo)線，為高密度印制板，~。在兩個(gè)焊盤之間布設(shè)4根導(dǎo)線，可算超高密度印制板，~。對于多層板來說，還應(yīng)以孔徑大小、層數(shù)多少作為綜合衡量標(biāo)志。密集組裝板面打線（WireBond）盛行，鍍鎳鍍金越來越重要，柱狀溴化鎳將興起，PCB設(shè)計(jì)與制作技術(shù)難度加大，薄板、大尺寸排板、小孔劇增，縱橫比（AspeetRatio）加大，水平反脈沖與垂直反脈沖供電方式被廣泛應(yīng)用，盲孔鍍銅則以垂直自走渦流攪拌方式為宜，如UCON。細(xì)線制作困難，特性阻抗要求也越來越嚴(yán)格，對線邊齊直度要求也逐漸苛求。方式如：采用薄銅皮、平行光曝光、濕膜薄光阻、部分蝕刻法（PartialEtching）或砂帶削薄法等進(jìn)行批量生產(chǎn)。要考慮印制電路板尺寸大小，如果尺寸過大會(huì)使印制線條長，阻抗增加，不僅抗噪聲能力下降，成本也高；但尺寸過小，則散熱不好，同時(shí)易受臨近線條干擾。要求其尺寸要適中。因此，設(shè)計(jì)電路板首先對PCB的大小和外形，給出一個(gè)合理的定位。再確定特殊元件的位置和單元電路等，要按電路的流程把整個(gè)電路分為幾個(gè)單元電路或模塊，并以每個(gè)單元電路的核心元件(如集成電路)為中心，其它的元件要按一定的順序均勻、整齊緊湊地排列在PCB板上，但不要太靠近這些大的元件，要有一定的距離，特別一些比較大、比較高的元件周圍要保持一定的距離，這樣有助于焊接和返修。一些開關(guān)、微調(diào)元件等應(yīng)該放在易于操作的地方。同一塊印制板上的器件應(yīng)盡可能按其發(fā)熱量大小及散熱程度分區(qū)排列，發(fā)熱量小或耐熱性差的器件(如小信號晶體管、小規(guī)模集成電路、電解電容等)放在冷卻氣流的最上流(入口處)，發(fā)熱量大或耐熱性好的器件放在冷卻氣流最下游。在同頻電路中應(yīng)考慮元器件之間的分布參數(shù)，一般高頻電路中應(yīng)考慮元器件之間的分布參數(shù)，一般電路盡可能使元器件平行排列，這樣不但美觀，而且易于裝焊，同時(shí)易于批量生產(chǎn)。 國內(nèi)外電路板的發(fā)展趨勢目前，全球PCB產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占電子元件產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的四分之一以上，是各個(gè)電子元件細(xì)分產(chǎn)業(yè)中比重最大的產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)400億美元。同時(shí)，由于其在電子基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)中的獨(dú)特地位，已經(jīng)成為當(dāng)代電子元件業(yè)中最活躍的產(chǎn)業(yè)，2003和2004年，全球PCB產(chǎn)值分別是344億美元和401億美元，%%。我國的PCB研制工作始于1956年，19631978年，逐步擴(kuò)大形成PCB產(chǎn)業(yè)。改革開放