印制电路板(PCB)的设计与制作课件.ppt
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1、印制电路板(PCB)的设计与制作 一一 概述概述1.印制电路板印制电路板(PCB)(PCB)的概念的概念 印制板的由来印制板的由来:元器件相互连接需要一个载体载体 印制板的作用:印制板的作用:依照电路原理图上的元器件、集成电路、开关、连接器和其它 相关元器件之间的相互关系和连 接,将他们用导线的连接形式相 互连接到一起。PCB是英文是英文(Printed Circuit Board)印制线路板的简称。印制线路板的简称。PCB是英文是英文(Printed Circuit Board)印制线路板的简称。印制线路板的简称。航天航天汽车汽车通信通信计算机计算机家用电器家用电器苹果手机苹果手机 iPho
2、ne4S 苹果手机苹果手机 iPhone4S 拆解图拆解图电路板电路板后盖后盖电池电池前盖前盖其它零配件其它零配件苹果手机苹果手机 iPhone4S 拆解图拆解图液晶屏液晶屏主板主板A面面16G内存内存主板主板B面面光传感器和光传感器和LED指示灯指示灯苹果笔记本苹果笔记本MacBook Air苹果笔记本苹果笔记本MacBook Air苹果笔记本苹果笔记本MacBook Air整机拆解图整机拆解图底盖底盖电路板等电路板等零部件零部件电池电池键盘键盘液晶屏液晶屏苹果笔记本苹果笔记本MacBook Air拆解图拆解图电池电池PCB板板苹果笔记本苹果笔记本MacBook Air内存内存硬盘硬盘散热片
3、散热片输入输出接口输入输出接口扬声器扬声器主板主板原理图原理图C1元器件图形元器件图形e b cRb1VRe1RcC3C2Rb2如何将原理图设计成PCB图?印制板图印制板图C22.印制电路板发展过程印制电路板发展过程 印制电路板随着电子元器件的发展而发展,由此可以分为下面几个发展阶段:电子管分立器件 导线连接 半导体分立器件 单面印刷板 集 成 电 路 双面印刷板 超大规模集成电路 多层印刷板电子管体积大、重量重、耗电高,使用导线连接。电解电容接线端子接线端子电阻电阻2.印制电路板发展过程印制电路板发展过程相对于电子管,半导体器件体积小、重量轻、耗电小、排列密集适用于单面印制板三极管三极管电子
4、管电子管电阻电阻电解电容电解电容2.印制电路板发展过程印制电路板发展过程2.印制电路板发展过程印制电路板发展过程单面板单面板元件面(顶层)元件面(顶层)焊接面(底层)焊接面(底层)集成电路的出现使布线更加复杂,此时单面板已经不能满足布线的要求,由此出现了双面板双面布线。2.印制电路板发展过程印制电路板发展过程元件面(顶层)元件面(顶层)焊接面(底层)焊接面(底层)集成电路集成电路过孔过孔焊盘焊盘A面走线面走线B面面布布线线2.印制电路板发展过程印制电路板发展过程图例图例 双面布线示意图双面布线示意图 随着超大规模集成电路、BGA等元器件的出现,双面板也不能适应布线的要求,出现了多层板。目前技术
5、上可以作出50层以上的电路板,当前产品多数用到的是48层板超大规摸集超大规摸集成电路成电路2.印制电路板发展过程印制电路板发展过程 设计电路板时,要根据实际情况,选择不同设计电路板时,要根据实际情况,选择不同形式的电路板。形式的电路板。1.电路简单,元件少,空间大选单面板单面板2.电路复杂,元件多,空间有限双面板双面板3.电路复杂,元件多,集成电路管脚多,空间有限选多层板多层板4.电路复杂,元件少,集成电路管脚多,空间很小选多层板多层板目前中国目前中国PCB的使用情况的使用情况 单面板、双面板:单面板、双面板:电话传真、PC机、遥控器、一般 电子用品 汽车电子、低端板、主板;46层板:层板:计
6、算机、游戏机、汽车电子、光电板;68层板:层板:适配器、存储器、笔记本、汽车电子、光电板、中端板、通讯;8层层 以上:以上:服务器、基地台、手机、航天军工。目前国内企业产品主要集中在单、双面板和46层板等中低端板,单、双面板发展趋缓,6层以上的多层板、软板等快速发展二二 PCBPCB设计设计(一)准备工作(一)准备工作(二)布线设计(二)布线设计(三)常见错误(三)常见错误(四)设计工艺要求(四)设计工艺要求(一)准备工作(一)准备工作 1.PCB的分类的分类 2.确定与板外元器件连接方式确定与板外元器件连接方式 3.确认元器件安装方式确认元器件安装方式 4.阅读分析原理图阅读分析原理图1.z
7、 按结构分类按结构分类单面板单面板双面板双面板多面板多面板印制电路板的层数是以印制电路板的层数是以 铜箔的层数为依据。例铜箔的层数为依据。例 如六层板则表示有如六层板则表示有6 6层铜层铜 箔。箔。1.埋孔埋孔 Buried Via盲孔盲孔 Blind Via盲孔盲孔 Blind Viaz 按孔导通状态分:按孔导通状态分:埋孔板,盲孔板,通孔板埋孔板,盲孔板,通孔板通孔通孔 Drilled Through Via1.z 按成品软硬区分按成品软硬区分:硬板硬板 Rigid PCB (刚性板)刚性板)软板软板 Flexible PCB(挠性板)(挠性板)见左下图见左下图 软硬板软硬板 Rigid-
8、Flex PCB(刚挠结合板)见右下图(刚挠结合板)见右下图硬板硬板软硬板软硬板挠性挠性板板1.z按板材类型分:按板材类型分:1.2.确定对外连接方式确定对外连接方式印制板对外连接方式有两种:直接焊接 简单、廉价、可靠,不易维修 接插式 维修、调试、组装方便;产品成本提高,对印制板制造精度及工艺要求高。2.确定对外连接方式确定对外连接方式2.确定对外连接方式确定对外连接方式软驱端口软驱端口PCI插座插座电源端口电源端口电源开关、指示灯等端口电源开关、指示灯等端口硬盘端口硬盘端口内存插槽内存插槽打印机打印机端口端口显示器显示器端口端口网络端口网络端口3.确认元器件安装方式确认元器件安装方式表面贴
9、装通孔插装4.阅读分析原理图阅读分析原理图 线路中是否有高压、大电流、高频电路,对于元器件之间、线与线之间通常耐压200V/mm;印制板上的铜箔线载流量,一般可按1A/mm估算;高频电路需注意电磁兼容性设计以避免产生干扰。了解电路中所有元器件的形状、尺寸、引线 不同型号、规格元器件尺寸差异很大,需要了解其体积大小,设计电路板时要注意留有足够的安装空间;对于IC要注意引脚的排列顺序及各引脚的功能。4.阅读分析原理图阅读分析原理图 了解所有附加材料 原理图中没有体现而设计时必备的器材,如:散热器、连接器、紧固装置 4.阅读分析原理图阅读分析原理图4.阅读分析原理图阅读分析原理图显示主芯片显示主芯片
10、的散热器的散热器CPU散热器散热器CPU散热器风扇散热器风扇三端直流稳压器三端直流稳压器散热器散热器(二)布线设计(插装)(二)布线设计(插装)1.分层布线分层布线 2.元件面布设要求元件面布设要求 3.印制导线设计要求印制导线设计要求 4.焊盘设计要求焊盘设计要求 顶层 顶层丝印层 底层 底层丝印层 阻焊层(非布线层)1.分层布线分层布线1.分层布线分层布线 顶层 顶层丝印单面板单面板双面板双面板1.分层布线分层布线 底层 底层丝印层单面板单面板双面板双面板1.分层布线分层布线 阻焊没有阻焊没有阻焊有阻焊有阻焊1.分层布线分层布线阻焊的作用:阻焊的作用:防止印制板在装配焊接时引起线路桥接,提
11、高焊接质量和节约焊料等作用。它也是印制板的永久性保护层 能起到防潮、防腐蚀、防霉和机械擦伤等作用。2.元件面布设要求元件面布设要求 整齐、均匀、疏密一致 整个印制板要留有边框,通常510mm 元器件不得交叉重叠 单脚单焊盘。每个引脚有一个焊盘对应,不允许共用焊盘不推荐3.印制导线设计要求印制导线设计要求导线应尽可能少、短、不交叉可接受可接受不可接不可接受受3.印制导线设计要求印制导线设计要求 导线宽度 导线宽度通常由载流量和可制造性决定,一般 要求PCB设计的导线宽度 0.2mm(8mil),由于制作工艺的限制,设计时导线不易过细。(0.1英寸100mil2.54mm,0.1mm4mil,头发
12、丝的直径23mil)布线时,遇到折线最好不要走直角。例如例如:3.印制导线设计要求印制导线设计要求不建议使用不建议使用建议使用建议使用不建议使用不建议使用建议使用建议使用建议走建议走45角角3.印制导线设计要求印制导线设计要求 导线间距,一般 0.2mm(8mil)电源线和地线尽量粗。与其它布线要有明显区别。对于双面板,正反面的走线不要平行,应垂直布设。3.印制导线设计要求印制导线设计要求设计图例13.印制导线设计要求印制导线设计要求设计图例23.印制导线设计要求印制导线设计要求设计图例33.印制导线设计要求印制导线设计要求设计图例43.印制导线设计要求印制导线设计要求4.焊盘设计要求焊盘设计
13、要求孔和焊盘的设计 引线孔引线孔 如:元器件引线直径为d1,焊盘孔经为d 则:d(d1+0.3)mm。焊盘焊盘 如:焊盘孔为d,焊盘直径为D 则:D(d+1.5)mm 过孔过孔 通常过孔的直径取0.6mm0.8mm,密度高时可减少到0.4mmd1元器件引线元器件引线Dd焊盘焊盘引线孔引线孔4.焊盘设计要求焊盘设计要求灵活掌握焊盘形状 对于IC器件,可以将圆形焊盘改为长圆形,以增大焊盘间的距离便于走线。4.焊盘设计要求焊盘设计要求可靠性 焊盘间距要足够大,通常0.2mm,如间距过小,可以改变焊盘的形状以得到足够的焊盘间距4.焊盘设计要求焊盘设计要求1.板面允许的情况下,导线尽量粗一些。2.导线与
14、导线之间的间距不要过近。3.导线与焊盘的间距不得过近。4.板面允许的情况下,焊盘尽量大一些。初学者设计时需掌握的基本原则是:初学者设计时需掌握的基本原则是:(三)常见错误(三)常见错误可挽回性错误 多余连接切断 丢失连线导线连接不可挽回性错误 IC引脚顺序错误(相差1800)元件安装方向、外形尺寸、引脚方向错误。本章节总结:本章节总结:重点掌握重点掌握 1.元器件的封装 2.电路原理图的分析 3.连接方式的选择 4.电路板的分层设计 5.元器件的布局 6.布线原则 7.焊盘的设置(一)工厂批量生产(一)工厂批量生产三三 PCBPCB的制作的制作PCB的生产流程 电面板生产 双面板生产(重点讲解
15、)多层板生产菲林文件处理菲林文件处理开料开料刷板刷板打孔打孔全板电镀全板电镀擦板擦板图形转移图形转移曝光曝光字符字符化学沉铜化学沉铜喷锡喷锡去膜去膜蚀刻蚀刻退锡退锡AOIAOI检查检查擦板擦板阻焊阻焊外型外型(冲、V-cut)电测试电测试包装包装图形电镀图形电镀去毛刺去毛刺终检终检涂覆涂覆(一)工厂批量生产(一)工厂批量生产双面板工艺流程图双面板工艺流程图内层电路制作内层电路制作开料开料刷板刷板打靶位孔打靶位孔黑化黑化图形转移图形转移层压层压内层蚀刻内层蚀刻(一)工厂批量生产(一)工厂批量生产多层板工艺流程图多层板工艺流程图AOIAOI检查检查打靶位孔打靶位孔1.菲林文件处理菲林文件处理(光绘
16、光绘)(一)工厂批量生产(一)工厂批量生产文件处理文件处理:供应商收到传给的菲林资料时,需要进行资料审核、修供应商收到传给的菲林资料时,需要进行资料审核、修 改,以利于提高改,以利于提高PCBPCB加工的良品率。加工的良品率。输出相关的菲林图片、制定开料拼板方式、拟制单价。输出相关的菲林图片、制定开料拼板方式、拟制单价。光绘的成本问题。光绘的成本问题。成本的计算是以每成本的计算是以每“平方厘米平方厘米”的单价为准,的单价为准,即:即:实际电路板的面积实际电路板的面积单价单张菲林的成本单价单张菲林的成本(一)工厂批量生产(一)工厂批量生产光绘光绘光绘机光绘机菲林(底层)菲林(底层)菲林(阻焊层)
17、菲林(阻焊层)目的目的:将大块的覆铜板剪裁成生产板 加工尺寸,方便生产加工流程流程:选料 量取尺寸 剪裁流程原理流程原理:利用机械剪床,将板裁剪成加工尺寸大小注意事项注意事项:确定板厚、铜厚、板材的经、纬方向 避免划伤板面1.开料开料(一)工厂批量生产(一)工厂批量生产(双面)(双面)目的目的:去除板面的氧化层、手印、板边的粉尘,使板面、清洁、干净。流程:流程:放板 调整压力、传速 出板流程原理:流程原理:利用机械压力与高压水的冲力,刷洗,板面与板四周异物达到清洗、平整洁作用。注意事项注意事项:板面撞伤、压力大小调整、防止卡板。2.刷板刷板(一)工厂批量生产(一)工厂批量生产(双面)(双面)目
18、的:目的:使线路板层间产生通孔,达到连通层间的作用。流程:流程:配刀 钻定位孔 上销钉 钻孔 打磨披锋。流程原理流程原理:据工程钻孔程序文件,利用数控钻机,钻出所用的孔。注意事项:注意事项:避免钻破孔、漏钻孔、钻偏孔、检查孔内的毛刺。3.打孔打孔(一)工厂批量生产(一)工厂批量生产(双面)(双面)数控钻数控钻示意图示意图高速钻头高速钻头(一)工厂批量生产(一)工厂批量生产(双面)(双面)(一)工厂批量生产(一)工厂批量生产(双面)(双面)主要技术指标:孔壁粗糙度主要技术指标:孔壁粗糙度25um 25um 主要主要参数:参数:叠板数、转速、最大钻孔数、钻咀翻磨次数、叠板数、转速、最大钻孔数、钻咀
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