【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 方形焊盤。這種形式的焊盤設(shè)計(jì)制作簡(jiǎn)單，精度要求低，容易制作。手工制作常采用這種方式。 (4) 橢圓焊盤。這種焊盤既有足夠的面積以增強(qiáng)抗剝能力，又在一個(gè)方向上尺寸較小，利于中間走線。常用于雙列直插式器件，如圖 (d)所示。 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 (5) 淚滴式焊盤 。 這種焊盤與印制導(dǎo)線之間圓滑 ， 在高頻電路中有利于減少傳輸損耗 ， 提高傳輸速率 ， 如圖 (e)所示 。 (6) 鉗形 (開口 )焊盤 。 如圖 (f)所示 ， 鉗形焊盤上鉗形開口的作用是為了保證在波峰焊后 ， 使焊盤孔不被焊錫封死 ， 其鉗形開口應(yīng)小于外圓的 1/4。 (7) 多邊形焊盤和異形焊盤。如圖 (g)所示，矩形和多邊形焊盤一般用于區(qū)別某些焊盤外徑接近而孔徑不同的焊盤。 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 圖 各式焊盤 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 3. 孔的設(shè)計(jì) 印制電路板上孔的種類主要有引線孔 、 過孔 、 安裝孔和定位孔 。 (1) 引線孔。引線孔即焊盤孔，有金屬化和非金屬化之分。引線孔有電氣連接和機(jī)械固定雙重作用。引線孔過小，元器件引腳安裝困難，焊錫不能潤(rùn)濕金屬孔；引線孔過大，容易形成氣泡等焊接缺陷。若元器件引線直徑為 d1，引線孔直徑為 d，則有 d1＋ ＜ d≤ d1＋ (mm) 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 (2) 過孔 。 過孔也稱連接孔 。 過孔均為金屬化孔 ， 主要用于不同層間的電氣連接 。 一般電路過孔直徑可取 ～ mm，高密度板可減少到 mm， 甚至用盲孔方式 ， 即過孔完全用金屬填充 。 孔的最小極限受制板技術(shù)和設(shè)備條件的制約 。 (3) 安裝孔 。 安裝孔用于大型元器件和印制板的固定 ， 安裝孔的位置應(yīng)便于裝配 。 (4) 定位孔。定位孔主要用于印制板的加工和測(cè)試定位，可用安裝孔代替，也常用于印制板的安裝定位，一般采用三孔定位方式，孔徑根據(jù)裝配工藝確定。 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 印制導(dǎo)線設(shè)計(jì) 1. 印制導(dǎo)線的寬度 在印制電路板中，印制導(dǎo)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(qiáng)度和流過導(dǎo)線的電流決定，導(dǎo)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。在高密度、高精度的印制線路中，導(dǎo)線寬度和間距一般可取 mm。由于印制導(dǎo)線具有一定的電阻，當(dāng)電流通過時(shí)，要產(chǎn)生熱量和一定的壓降，單面板實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)銅箔厚度為 50 μm、導(dǎo)線寬度為 1～ mm、通過電流時(shí)，溫度升高小于3℃ ，因此，選用合適寬度的印制導(dǎo)線是很重要的，一般選用1～ mm寬度導(dǎo)線就可能滿足設(shè)計(jì)要求而不致引起溫升過高。 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值，印制導(dǎo)線的載流量可按 20 A/mm2(電流 /導(dǎo)線截面積 )計(jì)算，即當(dāng)銅箔厚度為 mm時(shí)， 1 mm寬的印制導(dǎo)線允許通過 1 A電流，因此可以確定，導(dǎo)線寬度的毫米數(shù)值等于負(fù)載電流的安培數(shù)。對(duì)于集成電路的信號(hào)線，導(dǎo)線寬度可以選 ～ 1 mm，但是為了保證導(dǎo)線在板上的抗剝強(qiáng)度和工作可靠性，線不宜太細(xì)，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(dǎo)線，特別是電源線、地線及大電流的信號(hào)線更要適當(dāng)加寬，可能的話，線寬應(yīng)大于 2～ 3 mm。 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 2. 印制導(dǎo)線的間距 印制導(dǎo)線之間的距離將直接影響電路的電氣性能 ， 導(dǎo)線之間間距的確定必須滿足電氣安全要求 ， 考慮導(dǎo)線之間的絕緣強(qiáng)度 、 相鄰導(dǎo)線之間的峰值電壓 、 電容耦合參數(shù)等 。 而且為了便于操作和生產(chǎn) ， 間距也應(yīng)盡量寬些 。 最小間距至少要能適合承受的電壓 。 這個(gè)電壓一般包括工作電壓 、 附加波動(dòng)電壓及其他原因引起的峰值電壓 。 當(dāng)頻率不同時(shí)，間距相同的印制導(dǎo)線，其絕緣強(qiáng)度也不同。頻率越高時(shí)，相對(duì)絕緣強(qiáng)度就會(huì)下降。導(dǎo)線間距越小，分布電容就越大，電路穩(wěn)定性就越差。 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 在布線密度較低時(shí)，信號(hào)線的間距可適當(dāng)?shù)丶哟?，?duì)高、低電平懸殊的信號(hào)線應(yīng)盡可能地短且加大間距。因此，設(shè)計(jì)者在考慮電壓時(shí)應(yīng)把這種因素考慮進(jìn)去。表 42給出的間距、電壓參考值在一般設(shè)計(jì)中是安全的。 表 42 印制導(dǎo)線間距最大允許工作電壓 導(dǎo)線間距 / mm 0. 5 1 1. 5 2 3 工作電壓 /V 100 200 300 500 700 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 3. 印制導(dǎo)線走向與形狀 印制電路板布線是按照原理圖要求的，將元器件通過印制導(dǎo)線連接成電路，在布線時(shí)， “ 走通 ” 是最起碼的要求，“ 走好 ” 是經(jīng)驗(yàn)和技巧的表現(xiàn)。由于印制導(dǎo)線本身可能承受附加的機(jī)械應(yīng)力，以及局部高電壓引起的放電作用，因此在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)具體電路選擇如圖 。 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 圖 印制導(dǎo)線的形狀 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 4. 印制導(dǎo)線的屏蔽與接地 印制導(dǎo)線的公共地線應(yīng)盡量布置在印制線路板的邊緣。在高頻電路中，印制線路板上應(yīng)盡可能多地保留銅箔做地線，最好形成環(huán)路或網(wǎng)狀，這樣不但屏蔽效果好，還可減小分布電容。多層印制線路板可采取其中若干層作屏蔽層，電源層、地線層均可視為屏蔽層，一般地線層和電源層設(shè)計(jì)在多層印制線路板的內(nèi)層，信號(hào)線設(shè)計(jì)在內(nèi)層和外層。 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 5. 跨接線的使用 在單面的印制線路板設(shè)計(jì)中，有些線路無法連接時(shí)，常會(huì)用到跨接線 (也稱飛線 )，跨接線常是隨意的，有長(zhǎng)有短，這會(huì)給生產(chǎn)上帶來不便。放置跨接線時(shí)，其種類越少越好，通常情況下只設(shè) 6 mm， 8 mm， 10 mm三種，超出此范圍的會(huì)給生產(chǎn)帶來不便。 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 草圖設(shè)計(jì) 所謂草圖，是指制作照相底圖 (也稱黑白圖 )的依據(jù)，它是在坐標(biāo)紙上繪制的。要求圖中的焊盤位置、焊盤間距、焊盤間的相互連接、印制導(dǎo)線的走向及板的大小等均應(yīng)按印制板的實(shí)際尺寸或按一定比例繪制出來。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(hào)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。這樣做會(huì)有很多線交叉，這些交叉線若沒有節(jié)點(diǎn)則為非電氣連接點(diǎn)，允許在電路原理圖中出現(xiàn)。但是在印制電路板上，非電氣連接的導(dǎo)線交叉是不允許的，如圖 。在設(shè)計(jì)印制電路草圖時(shí)，不必考慮原理圖中電路符號(hào)的位置，為使印制導(dǎo)線不交叉可采用跨接導(dǎo)線 (飛線 )。 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)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(jì)與制作 1. 草圖設(shè)計(jì)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 。 (2) 不論單面印制電路板還是雙面印制電路板 ， 所有元器件都應(yīng)布置在同一面 ， 特殊情況下的個(gè)別元器件可布置在焊接面 。 (3) 安全間隙一般不應(yīng)小于 mm，元器件的電壓每增加200 V時(shí)，間隙增加 1 mm，對(duì)易于受干擾的元器件加裝金屬屏蔽罩時(shí)，應(yīng)注意屏蔽罩不得與元器件或引線相碰。 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 (4) 在特殊的情況下 ， 元器件需要并排貼緊排列時(shí) ， 必須保證元器件外殼彼此絕緣良好 。 (5) 對(duì)于面積大的印制電路板 ， 應(yīng)采取邊框加固或用加強(qiáng)筋加固的措施 。 (6) 元器件在印制電路板的安裝高度要合理。對(duì)發(fā)熱元器件、易熱損壞的元器件或雙面印制電路板元器件，元器件的外殼應(yīng)與印制電路板有一定的距離，不允許緊貼印制電路板安裝，在此安裝之前，元器件的引線應(yīng)彎曲成形后定位。除此之外，元器件可緊貼印制電路板安裝，尤其是同一種元器件的安裝高度應(yīng)一致。 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 2. 草圖設(shè)計(jì)的步驟 印制電路板草圖設(shè)計(jì)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(gè)點(diǎn)和一根單線條表示 。 在單線不交叉圖基本完成后 ， 即可繪制正式的排版草圖 ， 此圖要求板面尺寸 、 焊盤的尺寸與位置 、 印制導(dǎo)線寬度 、 連接與布設(shè) 、 板上各孔的尺寸位置等均需與實(shí)際板面相同并明確標(biāo)注出來 。 同時(shí)應(yīng)在圖中注明印制板的各項(xiàng)技術(shù)要求 ， 圖的比例可根據(jù)印制電路板上圖形的密度和精度要求而定 ， 可以采用 1∶ 1， 2∶ 1， 4∶ 1等比例繪制 。 草圖繪制的步驟如下： 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 (1) 按草圖尺寸選取網(wǎng)格紙或坐標(biāo)紙 ， 在紙上按草圖尺寸畫出板面外形尺寸；并在邊框尺寸下面留出一定空間 ， 用于標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)要求的說明 ， 如圖 (a)所示 。 (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(shí)物相對(duì)應(yīng) ， 如圖 (b)所示 。 (3) 確定并標(biāo)出各焊盤位置，有精度要求的焊盤要嚴(yán)格按尺寸標(biāo)出，布置焊盤位置時(shí)，不要考慮焊盤的間距是否整齊一致，而要根據(jù)元器件的大小形狀確定，以保證元器件在裝配后分布均勻，排列整齊，疏密適中，如圖 (c)所示。 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 (4) 為簡(jiǎn)便起見 ， 勾畫印制導(dǎo)線時(shí) ， 只需要用細(xì)線標(biāo)明導(dǎo)線走向及路徑即可 ， 不需按導(dǎo)線的實(shí)際寬度畫出 ， 但應(yīng)考慮導(dǎo)線間距離 ， 如圖 (d)所示 。 (5) 將鉛筆繪制的單線不交叉圖反復(fù)核對(duì)無誤后 ， 再用鉛筆重描焊點(diǎn)和印制導(dǎo)線 ， 元器件用細(xì)實(shí)線表示 ， 如圖 (e)所示 。 (6) 標(biāo)注焊盤尺寸及線寬，注明印制板的技術(shù)要求，如圖(f)所示。 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 圖 草圖繪制過程 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 (7) 對(duì)于雙面印制板設(shè)計(jì) ， 還應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： ① 元器件應(yīng)布設(shè)在板的一面 (TOP面 )， 主要印制導(dǎo)線應(yīng)布設(shè)在元件面 (BOT面 )， 兩面印制導(dǎo)線避免平行布設(shè) ， 應(yīng)盡量相互垂直 ， 以減少干擾 。 ② 兩面印制導(dǎo)線最好分別畫在兩面 ， 如在一面繪制 ， 應(yīng)用兩種顏色以示區(qū)別 ， 并注明在哪一面 。 ③ 印制板兩面的對(duì)應(yīng)焊盤和需要連接印制導(dǎo)線的通孔要嚴(yán)格地一一對(duì)應(yīng) 。 可采用扎針穿孔法將一面的焊盤中心引到另一面 。 ④ 在繪制元器件面的導(dǎo)線時(shí)，應(yīng)注意避免元器件外殼和屏蔽罩可能產(chǎn)生短路的地方。 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 3. 制版底圖繪制 制版底圖繪制也稱為黑白圖繪制，它是依據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的布線草圖繪制而成的，是為生產(chǎn)提供照相使用的黑白底圖。印制電路版面設(shè)計(jì)完成后，在投產(chǎn)制造時(shí)必須將黑白圖轉(zhuǎn)換成符合生產(chǎn)要求的 1∶ 1原版底片。所以說，黑白圖的繪制質(zhì)量將直接影響印制板的生產(chǎn)質(zhì)量。獲取原版底片與設(shè)計(jì)手段有關(guān)，圖 。 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 圖 制取原版底片的幾種方法 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 由圖可見 ， 除光繪可直接獲得原版底片外 ， 采用其他方式時(shí)都需要通過照相制版來獲得整版底片 。 (1) 手工繪圖 。 手工繪圖就是用墨汁在白銅板紙上繪制照相底圖 ， 其方法簡(jiǎn)單 、 繪制靈活 。 在新產(chǎn)品研制或小批量試制中 ， 常用這種方法 。 (2) 手工貼圖 。 手工貼圖是利用不干膠帶和干式轉(zhuǎn)移膠粘盤直接在覆銅板上粘貼焊盤和導(dǎo)線的 ， 也可以在透明或半透明的膠片上直接貼制 1∶ 1黑白圖 。 (3) 計(jì)算機(jī)繪圖 。 利用計(jì)算機(jī)輔助電路設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)印制版圖 ， 然后采用打印機(jī)或繪圖機(jī)繪制黑白圖 。 (4) 光繪。光繪就是使用計(jì)算機(jī)和光繪機(jī)，直接繪制出原版底片。 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 4. 制版工藝圖 制作一塊標(biāo)準(zhǔn)的印制板 ， 根據(jù)不同的加工工序 ， 應(yīng)提供不同的制版工藝圖 。 (1) 機(jī)械加工圖 。 機(jī)械加工圖是供制造工具 、 模具 、 加工孔及外形 (包括鉗工裝配 )用的圖紙 。 圖上應(yīng)注明印制板的尺寸 、孔位和孔徑及形位公差 、 使用材料 、 工藝要求等 。 如圖 示是機(jī)械加工圖樣 ， 采用 CAD繪圖 ， 打印時(shí)選擇機(jī)械層 (Mech層 )。 (2) 線路圖。為了同其他印制板制作工藝圖區(qū)別，一般將導(dǎo)電圖形和印制元件組成的圖稱為線路圖。圖 CAD繪圖時(shí)，打印時(shí)選頂層打印 (TOP層 )。 第 4章 印制電路板的設(shè)計(jì)與制作 (3) 字符標(biāo)記圖 (裝配圖 )。 為了裝配和維修方便 ， 常將元器件標(biāo)記 、 圖形或字符印制到板上 ， 其原圖稱為字符標(biāo)記圖 ，因?yàn)槌２捎媒z印方法 ， 所以也稱絲印圖 。 圖 和字符 ， 可通過制版照相或光繪獲得底片 。 (4) 阻焊圖。采用機(jī)器焊接印制電路板時(shí)，為了防止焊錫在非焊盤區(qū)橋接，而在印制板焊點(diǎn)以外的區(qū)域印制一層阻止錫