【正文】 計與制作 3． 電磁場的干擾及抑制方法 印制板的特點是使元器件安裝緊湊，連接密集，但是如果設(shè)計不當，這一特點也會給整機帶來麻煩，如分布參數(shù)造成干擾、元器件的磁場干擾等。而供電質(zhì)量除了電源電路原理設(shè)計是否合理外，電源電路的工藝布線和印制板設(shè)計不合理都會產(chǎn)生干擾，這里主要包含交流電源的干擾和直流電源電路產(chǎn)生的電場對其他電路造成的干擾。 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 (4) 大面積覆蓋接地。 在一塊印制板上 ， 如同時有模擬電路和數(shù)字電路 ， 兩種電路的地線應(yīng)完全分開 ， 供電也要完全分開 ， 以抑制它們相互干擾 。在高增益、高靈敏度電路中，可采用一點接地法來消除地線干擾，如圖 (a)所示。但是在印制電路中，印制板上的地線并不能保證是絕對零電位，而往往存在一定數(shù)值，雖然電位可能很小，但是由于電路的放大作用，這小小的電位就可能產(chǎn)生影響電路性能的干擾。 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 (5) 電路中的輸入及輸出印制導線應(yīng)盡量避免相鄰平行 ，以免發(fā)生干擾 ， 在這些導線之間最好加接地線 。 (2) 印制導線的拐彎應(yīng)成圓角 。 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 根據(jù)電路的功能單元 ， 對電路的全部元器件進行布局時 ，要符合以下原則： (1) 按照電路的流程安排各個功能電路單元的位置 ， 使布局便于信號流通 ， 并使信號盡可能保持方向一致 。 (3) 重量較大的元器件 ， 安裝時應(yīng)加支架固定 ， 或應(yīng)裝在整機的機箱底板上 。 在確定特殊元器件的位置時要遵守以下原則： (1) 高頻元器件之間的連線應(yīng)盡可能縮短，以減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。 (5) 確定對外連接方式。 通過對原理圖的分析應(yīng)明確： (1) 找出原理圖中可能產(chǎn)生的干擾源，以及易受外界干擾的敏感元器件。如圖 。 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 圖 插接器連接 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 這種連接方式的優(yōu)點是可保證批量產(chǎn)品的質(zhì)量 ， 調(diào)試 、維修方便 。 (3) 印制板之間直接焊接。 一般適用于對外引線較少的場合 ， 如收音機中的喇叭 、 電池盒等 。 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 2． 選擇對外連接方式 1) 焊接方式 (1) 導線焊接。印制板的形狀通常與整機外形有關(guān)，一般采用長寬比例不太懸殊的長方形，可簡化成形加工。 在選擇板的厚度時 ， 主要根據(jù)印制板尺寸和所選元器件的重量及使用條件等因素確定 。由于覆銅板的選用將直接影響電器的性能及使用壽命。柔性板也叫撓性板，是以軟質(zhì)絕緣材料 (聚酰亞胺 )為基材而制成的，銅箔與普通印制板相同，使用粘合力強、耐折疊的粘合劑壓制在基材上。 剛性板具有一定的機械強度 ， 用它裝成的部件具有一定的抗彎能力 ， 在使用時處于平展狀態(tài) 。它在雙面板的基礎(chǔ)上增加了內(nèi)部電源層、內(nèi)部接地層及多個中間布線層。它適用于電性能要求較高的通信設(shè)備、計算機和電子儀器等產(chǎn)品。 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 (2) 雙面印制板。單面印制板是在絕緣基板的一面覆銅，另一面沒有覆銅的電路板。 此項指標對電路板的質(zhì)量影響很大 ， 主要取決于板材和粘合劑 。 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 (4) 耐浸焊性 。 衡量覆銅板相對于平面的不平度指標 ， 取決于基板材料和厚度 。 (1) 抗剝強度 。在其一面或兩面覆以導電層以形成印制電路系統(tǒng)。 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 (4) 聚四氟乙烯玻璃布覆銅箔層壓板 。由于環(huán)氧樹脂的結(jié)合能力強，電絕緣性能好，又耐化學溶劑和油類腐蝕，機械強度、耐高溫和潮濕性較好，因此，廣泛應(yīng)用于工作環(huán)境較好的儀器、儀表及中檔民用電器中。酚醛紙基覆銅箔層壓板是由絕緣浸漬紙或棉纖維浸以酚醛樹脂，兩面為無堿玻璃布，在其一面或兩面覆以電解紫銅箔，經(jīng)熱壓而成的板狀紙品。粘合劑有酚醛、環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯等。所謂覆銅板，就是經(jīng)過粘接、熱擠壓工藝，使一定厚度的銅箔牢固地覆著在絕緣基板上。所用基板材料及厚度不同，銅箔與結(jié)合劑也各有差異，制造出來的覆銅板在性能上就有很大差別。在設(shè)計選用時，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的電氣特性和機械特性及使用環(huán)境，選用不同種類的覆銅板。此種層壓板的缺點是機械強度低、易吸水和耐高溫性能差 (一般不超過 100℃ )，但由于價格低廉，廣泛用于低檔民用電器產(chǎn)品中。 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 (3) 環(huán)氧玻璃布覆銅箔層壓板。 聚四氟乙烯玻璃布覆銅箔層壓板具有優(yōu)良的介電性能和化學穩(wěn)定性 ， 介電常數(shù)低 ， 介質(zhì)損耗低 ， 是一種耐高溫 、 高絕緣的新型材料 ， 應(yīng)用于微波 、 高頻 、 家用電器 、 航空航天 、 導彈 、 雷達等產(chǎn)品中 。使用時將其彎成合適形狀，用于內(nèi)部空間緊湊的場合，如硬盤的磁頭電路和電子相機的控制電路。 抗剝強度是指單位寬度的銅箔剝離基板所需的最小力 ， 用這個指標來衡量銅箔與基板之間的結(jié)合強度 。 (3) 抗彎強度。 耐浸焊性是指覆銅板置入一定溫度的熔融焊錫中停留一段時間 (一般為 10 s) 后所承受的銅箔抗剝能力 。 除上述幾項指標外，衡量覆銅板的技術(shù)指標還有表面平滑度、光滑度、坑深、介電性能、表面電阻、耐氧化物等，其相關(guān)指標可參考相關(guān)手冊。單面板只能在覆銅的一面布線，另一面放置元器件。雙面印制板是在絕緣基板的頂層和底層兩面都有覆銅，中間為絕緣層。由于雙面印制電路的布線密度高，因此在某種程度上可減小設(shè)備的體積。當電路更加復雜，雙面板已經(jīng)無法實現(xiàn)理想的布線時，采用多層板就可以很好地解決這一困擾。 主要在一般電子設(shè)備中使用 。表面用涂有粘合劑的薄膜覆蓋，可防止電路和外界接觸引起短路和絕緣性下降，并能起到加固作用。因此在設(shè)計選用時，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品的電氣特性和機械特性及使用環(huán)境選用不同的覆銅板。 如果印制板的尺寸過大和所選元器件過重時 ， 應(yīng)適當增加印制板的厚度 ， 如印制板采用直接式插座連接時 ， 板厚一般選 mm。若采用異形板，將會增加制板難度和加工成本。如圖 ，價格低廉且可靠性高的一種連接方式，連接時不需任何接插件，只需用導線將印制板上的對外連接點與板外元器件或其他部件直接焊牢即可。 焊接時應(yīng)注意，印制板的對外焊接導線的焊盤應(yīng)盡可能在印制板邊緣，并按統(tǒng)一尺寸排列，以利于焊接與維修；為提高導線與板上焊盤的機械強度，引線應(yīng)通過印制板上的穿線孔，再從印制板的元件面穿過焊盤；將導線排列或捆扎整齊，通過線卡或其他緊固件將導線與印制板固定，避免導線移動而折斷。如圖 ，直接焊接常用于兩塊印制板之間為 90176。 缺點是因為觸點多 ， 所以可靠性比較差 。一塊印制電路板根據(jù)需要可有一種或多種連接方式。 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 (2) 熟悉原理圖中出現(xiàn)的每個元器件 ， 掌握每個元器件的外形尺寸 、 封裝形式 、 引線方式 、 引腳排列順序 、 功能及形狀等 ， 確定哪些元器件因發(fā)熱而需要安裝散熱片并計算散熱片面積 ， 確定元器件的安裝位置 。 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 印制電路板的排版設(shè)計 印制電路板的設(shè)計原則 1． 元器件的布局 元器件在印制板上布局時 ， 要根據(jù)元器件確定印制板的尺寸 。易受干擾的元器件之間不能距離太近。 對一些發(fā)熱元器件應(yīng)考慮散熱方法 ， 熱敏元件應(yīng)遠離發(fā)熱元件 。 (2) 以每個功能電路的核心元器件為中心 ， 圍繞它來進行布局 。 直角或尖角在高頻電路和布線密度高的情況下會影響電氣性能 。 (6) 充分考慮可能產(chǎn)生的干擾，并同時采取相應(yīng)的抑制措施。 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 為克服地線干擾，在印制電路設(shè)計中，應(yīng)盡量避免不同回路電流同時流經(jīng)某一段共用地線，特別是在高頻電路和大電流電路中，更要注意地線的接法。如一塊印制板上有幾個電路 (或幾級電路 )時，各電子電路 (各級 )地線應(yīng)分別設(shè)置 (并聯(lián)分路 )，并分別通過各處地線匯集到電路板的總接地點上，如圖 (b)所示。 (3) 盡量加粗接地線。在高頻電路中，設(shè)計時應(yīng)盡量擴大印制板上的地線面積，以減少地線中的感抗，從而削弱在地線上產(chǎn)生的高頻信號，同時，大面積接地還可對電場干擾起到屏蔽作用，如圖 (b)所示。所以，印制電路布線時，交直流回路不能彼此相連，電源線不要平行大環(huán)形走線；電源線與信號線不要靠得太近，并避免平行。電磁干擾除了外界因素 (如空間電磁波 )造成以外，印制板布線不合理、元器件安裝位置不恰當?shù)?，都可能引起干擾。感應(yīng)信號就是干擾源。使用高頻電纜直接輸送信號時，電纜的屏蔽層應(yīng)一端接地。這些磁場不僅對周圍元器件產(chǎn)生干擾，同時對周圍印制導線也會產(chǎn)生影響。另外在排版設(shè)計時，將熱源 (如功耗大的電阻及功率器件 )安裝在板外通風處，不能將它們緊貼印制板安裝，以防發(fā)熱元件對周圍元器件產(chǎn)生熱傳導或輻射。 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 元器件排列方式 1. 不規(guī)則排列 元器件不規(guī)則排列也稱隨機排列，即元器件軸線方向彼此不一致，排列順序無一定規(guī)則，如圖 (a)所示。但由于元器件排列要受一定方向和位置的限制，因而印制板上的導線布設(shè)可能復雜一些，印制導線也會相應(yīng)增加。臥式安裝是指元器件的軸線方向與印制板平行；立式則與印制板面垂直，兩種方式特性各異。 (2) 臥式安裝。 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 4. 元器件布設(shè)原則 元器件的布設(shè)在印制板的排版設(shè)計中至關(guān)重要 ， 它決定板面的整齊 、 美觀程度和印制導線的長短與數(shù)量 ， 對整機的可靠性也能起到一定作用 。 (4) 元器件的布設(shè)不能上下交叉，如圖 。 (6) 根據(jù)印制電路板在整機中的安裝狀態(tài)來確定元器件的軸向位置。 圖 元器件安裝 (a) 合理； (b) 不合理 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 焊盤及孔的設(shè)計 1. 焊盤的尺寸 連接盤的尺寸與鉆孔設(shè)備、鉆孔孔徑、最小孔環(huán)寬度有關(guān)。表 41列出了不同鉆孔直徑所對應(yīng)的最小連接盤直徑。這種焊盤適合于元器件密集固定的情況，這樣可大量減少印制導線的長度與數(shù)量，在一定程度上能抑制分布參數(shù)對電路造成的影響。 設(shè)計時 ， 如板面允許 ， 應(yīng)盡可能增大連接盤的尺寸 ， 以方便加工制造和增強抗剝能力 。手工制作常采用這種方式。 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 (5) 淚滴式焊盤 。 (7) 多邊形焊盤和異形焊盤。引線孔即焊盤孔，有金屬化和非金屬化之分。 過孔也稱連接孔 。 (3) 安裝孔 。 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 印制導線設(shè)計 1. 印制導線的寬度 在印制電路板中，印制導線的主要作用是連接焊盤和承載電流，它的寬度主要由銅箔與絕緣基板之間的粘附強度和流過導線的電流決定，導線寬度應(yīng)以能滿足電氣性能要求而又便于生產(chǎn)為宜，它的最小值以承受的電流大小而定，但最小不宜小于 mm。對于集成電路的信號線，導線寬度可以選 ～ 1 mm，但是為了保證導線在板上的抗剝強度和工作可靠性，線不宜太細，只要印制板的面積及線條密度允許，應(yīng)盡可能采取較寬的導線，特別是電源線、地線及大電流的信號線更要適當加寬，可能的話，線寬應(yīng)大于 2～ 3 mm。 這個電壓一般包括工作電壓 、 附加波動電壓及其他原因引起的峰值電壓 。 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 在布線密度較低時，信號線的間距可適當?shù)丶哟?，對高、低電平懸殊的信號線應(yīng)盡可能地短且加大間距。由于印制導線本身可能承受附加的機械應(yīng)力，以及局部高電壓引起的放電作用，因此在實際設(shè)計時，要根據(jù)具體電路選擇如圖 。 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 5. 跨接線的使用 在單面的印制線路板設(shè)計中，有些線路無法連接時，常會用到跨接線 (也稱飛線 )，跨接線常是隨意的，有長有短，這會給生產(chǎn)上帶來不便。通常在原理圖中為了便于電路分析及更好地反映各單元電路之間的關(guān)系，元器件用電路符號表示，在此不考慮元器件的尺寸形狀、引腳的排列順序，只為便于電路原理的理解。 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 圖 原理圖及單面不交叉圖 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 1. 草圖設(shè)計原則 (1) 元器件在印制電路板上的分布應(yīng)盡量均勻 ， 密度一致 ，排列應(yīng)整齊美觀 ， 一般應(yīng)做到橫平豎直排列 ， 不允許斜排 ， 不允許立體交叉和重疊排列 。 (5) 對于面積大的印制電路板 ， 應(yīng)采取邊框加固或用加強筋加固的措施 。 第 4章 印制電路板的設(shè)計與制作 2. 草圖設(shè)計的步驟 印制電路板草圖設(shè)計通常先繪制單線不交叉圖 ， 在圖中將具有一定直徑的焊盤和一定寬度的直線分別用一個點和一根單線條表示 。 (2) 在單線不交叉圖上均勻 、 整齊地排列元器件 ， 并用鉛筆畫出各元器件的外形輪廓 ， 元器件的外形輪廓應(yīng)與實物相對應(yīng) ， 如圖 (b)所示 。 (6) 標注焊盤尺寸及線寬，注明印制板的技術(shù)要求，如圖(f)所示。 可采用扎針穿孔法將一面的焊盤中心引到另