PCB 设计基础知识
印刷电路板(Printed circuit board, PCB)几乎会出现在每一种电子设备当中。如果在某样设备中有电子零
件，那么它们也都是镶在大小各异的PCB 上。除了固定各种小零件外，PCB 的主要功能是提供上头各项零
件的相互电气连接。随着电子设备越来越复杂，需要的零件越来越多，PCB 上头的线路与零件也越来越密
集了。标准的PCB 长得就像这样。裸板(上头没有零件)也常被称为「印刷线路板Printed Wiring Board (PWB)」。
板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线(conductor pattern)或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。
为了将零件固定在PCB上面，我们将它们的接脚直接焊在布线上。在最基本的PCB (单面板)上，零件都
集中在其中一面，导线则都集中在另一面。这么一来我们就需要在板子上打洞，这样接脚才能穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上的。因为如此，PCB 的正反面分别被称为零件面( Component Si
de)与焊接面(Solder Side)。
如果PCB 上头有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或装回去，那么该零件安装时会用到插座( Soc ket)。由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆装。下面看到的是ZIF (Zero Insertion Force，
零拨插力式)插座，它可以让零件(这里指的是CPU)可以轻松插进插座，也可以拆下来。插座旁的固定
杆，可以在您插进零件后将其固定。
如果要将两块PCB相互连结，一般我们都会用到俗称「金手指」的边接头( edge connector)。金手指上
包含了许多裸露的铜垫，这些铜垫事实上也是PCB 布线的一部份。通常连接时，我们将其中一片PCB 上的金手指插进另一片PCB上合适的插槽上(一般叫做扩充槽Slot)。在计算机中，像是显示卡，声卡或是
其它类似的界面卡，都是借着金手指来与主机板连接的。
PCB上的绿色或是棕色，是阻焊漆(solder mask)的颜色。这层是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方。在阻焊层上另外会印刷上一层丝网印刷面( silk screen)。通常在这上面会
印上文字与符号(大多是白色的)，以标示出各零件在板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面( legen d)。
单面板( Single-Sided Boards)
我们刚刚提到过，在最基本的PCB 上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面，所以我们就称这种PCB 叫作单面板( Single-sided) 。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制(因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕独自的路径)，所以只有早期的电路才使用这类的板子。
双面板( Double-Sided Boards) 这种电路板的两面都有布线。不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的「桥梁」叫做导孔(via)。导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线可以互相交错(可以绕到另一面)，它更适合用在比单面板更复杂的电路上。
多层板( Multi-Layer Boards)
为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后黏牢(压合)。板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。大部分的主机板都是4到8层的结构，不过技术上可以做到近100层的PCB板。大型的
超级计算机大多使用相当多层的主机板，不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替，超多层板已经渐渐不被使用了。因为PCB 中的各层都紧密的结合，一般不太容易看出实际数目，不过如果您仔细观察主机板，也许可以看出来。
我们刚刚提到的导孔( via) ，如果应用在双面板上，那么一定都是打穿整个板子。不过在多层板当中，如
果您只想连接其中一些线路，那么导孔可能会浪费一些其它层的线路空间。埋孔( lind vias)技术可以避免这个问题，因为它们只穿透其中几层。盲孔是将几层内部不须穿透整个板子。埋孔则只连接内部的PCB，所以光是从表面是看不出来的。
Buried vias)和盲孔(B PCB 与表面PCB 连接，
在多层板PCB 中，整层都直接连接上地线与电源。所以我们将各层分类为信号层( wer)或是地线层(Ground)。如果PCB上的零件需要不同的电源供应，通常这类源与电线层。
零件封装技术
Signal)，电源层(Po PCB 会有两层以上的电
插入式封装技术( Through Hole Technology ) 将零件安置在板子的一面，并将接脚焊在另一面上，这种技术称为「插入式
( Through Hole Technology ，
THT )」封装。这种零件会需要占用大量的空间，并且要为每只接脚钻一个洞。所以它们的接脚其实占掉两面的空间，而且焊点也比较大。但另一方面，THT 零件和SMT(Surface Mounted Technology ，表面黏
着式)零件比起来，与PCB 连接的构造比较好，关于这点我们稍后再谈。像是排线的插座，和类似的界面都需要能耐压力，所以通常它们都是THT 封装。
表面黏贴式封装技术( Surface Mounted Technology )
使用表面黏贴式封装( Surface Mounted Technology，SMT )的零件，接脚是焊在与零件同一面。这种技术不用为每个接脚的焊接，而都在PCB 上钻洞。
表面黏贴式的零件，甚至还能在两面都焊上。
SMT也比THT的零件要小。和使用THT零件的PCB比起来，使用SMT技术的PCB板上零件要密集很多。SMT封装零件也比THT的要便宜。所以现今的PCB上大部分都是SMT，自然不足为奇。
因为焊点和零件的接脚非常的小，要用人工焊接实在非常难。不过如果考虑到目前的组装都是全自动的话，这个问题只会出现在修复零件的时候吧。
设计流程在PCB 的设计中，其实在正式布线前，还要经过很漫长的步骤，以下就是主要设计的流程：系统规格首先要先规划出该电子设备的各项系统规格。包含了系统功能，成本限制，大小，运作情形等等。系统功能区块图接下来必须要制作出系统的功能方块图。方块间的关系也必须要标示出来。
将系统分割几个PCB
将系统分割数个PCB 的话，不仅在尺寸上可以缩小，也可以让系统具有升级与交换零件的能力。系统功能方块图就提供了我们分割的依据。像是计算机就可以分成主机板、显示卡、声卡、软盘驱动器和电源等等。
决定使用封装方法，和各PCB 的大小
当各PCB 使用的技术和电路数量都决定好了，接下来就是决定板子的大小了。如果设计的过大，那么封装技术就要改变，或是重新作分割的动作。在选择技术时，也要将线路图的品质与速度都考量进去。
绘出所有PCB 的电路概图
概图中要表示出各零件间的相互连接细节。所有系统中的PCB 都必须要描出来，现今大多采用CAD （计
算机辅助设计，Computer Aided Design）的方式。下面就是使用CircuitMakerTM 设计的范例。
PCB 的电路概图
初步设计的仿真运作
为了确保设计出来的电路图可以正常运作，这必须先用计算机软件来仿真一次。这类软件可以读取设计图，并且用许多方式显
示电路运作的情况。这比起实际做出一块样本PCB，然后用手动测量要来的有效率多了。
将零件放上PCB
零件放置的方式，是根据它们之间如何相连来决定的。它们必须以最有效率的方式与路径相连接。所谓有效率的布线，就是牵线越短并且通过层数越少（这也同时减少导孔的数目）越好，不过在真正布线时，我们会再提到这个问题。下面是总线在PCB 上布线的样子。为了让各零件都能够拥有完美的配线，放置的位置是很重要的。
测试布线可能性，与高速下的正确运作
现今的部份计算机软件，可以检查各零件摆设的位置是否可以正确连接，或是检查在高速运作下，这样是否可以正确运作。这项步骤称为安排零件，不过我们不会太深入研究这些。如果电路设计有问题，在实地导出线路前，还可以重新安排零件的位置。
导出PCB 上线路
在概图中的连接，现在将会实地作成布线的样子。这项步骤通常都是全自动的，不过一般来说还是需要手动更改某些部份。下面是2 层板的导线模板。红色和蓝色的线条，分别代表PCB 的零件层与焊接层。白色的文字与四方形代表的是网版印刷面的各项标示。红色的点和圆圈代表钻洞与导孔。最右方我们可以看到PCB 上的焊接面有金手指。这个PCB 的最终构图通常称为工作底片（Artwork ）。
每一次的设计，都必须要符合一套规定，像是线路间的最小保留空隙，最小线路宽度，和其它类似的实际限制等。这些规定依照电路的速度，传送信号的强弱，电路对耗电与噪声的敏感度，以及材质品质与制造设备等因素而有不同。如果电流强度上升，那导线的粗细也必须要增加。为了减少PCB 的成本，在减少层
数的同时，也必须要注意这些规定是否仍旧符合。如果需要超过2 层的构造的话，那么通常会使用到电源层以及地线层，来避免信号层上的传送信号受到影响，并且可以当作信号层的防护罩。
导线后电路测试
为了确定线路在导线后能够正常运作，它必须要通过最后检测。这项检测也可以检查是否有不正确的连接，并且所有联机都照着概图走。
建立制作档案
因为目前有许多设计PCB 的CAD 工具，制造厂商必须有符合标准的档案，才能制造板子。标准规格有好几种，不过最常用的是Gerber files 规格。一组Gerber files 包括各信号、电源以及地线层的平面图，阻焊层与网板印刷面的平面图，以及钻孔与取放等指定档案。
电磁兼容问题
没有照EMC （电磁兼容）规格设计的电子设备，很可能会散发出电磁能量，并且干扰附近的电器。EMC 对电磁干扰
（EMI ），电磁场（EMF ）和射频干扰（RFI ）等都规定了最大的限制。这项规定可以确保该电器与附近其它电器的正常运作。EMC 对一项设备，散射或传导到另一设备的能量有严格的限制，并且设计时要减少对外来EMF、EMI、RFI等的磁化率。换言之，这项规定的目的就是要防止电磁能量进入或由装置散发出。这其实是一项很难解决的问题，一般大多会使用电源和地线层，或是将PCB 放进金属盒子当中
以解决这些问题。电源和地线层可以防止信号层受干扰，金属盒的效用也差不多。对这些问题我们就不过于深入了。
电路的最大速度得看如何照EMC 规定做了。内部的EMI ，像是导体间的电流耗损，会随着频率上升而增强。如果两者之间的的电流差距过大，那么一定要拉长两者间的距离。这也告诉我们如何避免高压，以及让电路的电流消耗降到最低。布线的延迟率也很重要，所以长度自然越短越好。所以布线良好的小PCB，会比大PCB 更适合在高速下运作。
制造流程
PCB的制造过程由玻璃环氧树脂（Glass Epoxy）或类似材质制成的「基板」开始
影像（成形／导线制作）
制作的第一步是建立出零件间联机的布线。我们采用负片转印（Subtractive transfer）方式将工作底片表现在金属导体上。这项技巧是将整个表面铺上一层薄薄的铜箔，并且把多余的部份给消除。追加式转印（Ad ditive Pattern transfer）是另一种比较少人使用的方式，这是只在需要的地方敷上铜线的方法，不过我们在这里就不多谈了。
如果制作的是双面板，那么PCB 的基板两面都会铺上铜箔，如果制作的是多层板，接下来的步骤则会将这些板子黏在一起。
接下来的流程图，介绍了导线如何焊在基板上。
正光阻剂（positive photoresist）是由感光剂制成的，它在照明下会溶解（负光阻剂则是如果没有经过照明就会分解）。有很多方式可以处理铜表面的光阻剂，不过最普遍的方式，是将它加热，并在含有光阻剂的表面上滚动（称作干膜光阻剂）。它也可以用液态的方式喷在上头，不过干膜式提供比较高的分辨率，也可以制作出比较细的导线。
遮光罩只是一个制造中PCB 层的模板。在PCB 板上的光阻剂经过UV 光曝光之前，覆盖在上面的遮光罩可以防止部份区域的光阻剂不被曝光(假设用的是正光阻剂)。这些被光阻剂盖住的地方，将会变成布线。在光阻剂显影之后，要蚀刻的其它的裸铜部份。蚀刻过程可以将板子浸到蚀刻溶剂中，或是将溶剂喷在板子上。一般用作蚀刻溶剂的有，氯化铁( Ferric
Chloride )，碱性氨( Alkaline Ammonia )，硫酸加过氧化氢(Sulfuric Acid + Hydrogen Peroxide)，和氯化铜(Cupric Chloride )等。蚀刻结束后将剩下的光阻剂去除掉。这称作脱膜( Stripping )程序。
钻孔与电镀
如果制作的是多层PCB 板，并且里头包含埋孔或是盲孔的话，每一层板子在黏合前必须要先钻孔与电镀。如果不经过这个步骤，那么就没办法互相连接了。
在根据钻孔需求由机器设备钻孔之后，孔璧里头必须经过电镀(镀通孔技术，Plated-Through-Hole technol ogy，PTH) 。在孔璧内部作金属处理后，可以让内部的各层线路能够彼此连接。在开始电镀之前，必须先清掉孔内的杂物。这是因为树脂环氧物在加热后会产生一些化学变化，而它会覆盖住内部PCB 层，所以要
先清掉。清除与电镀动作都会在化学制程中完成。
多层PCB 压合
各单片层必须要压合才能制造出多层板。压合动作包括在各层间加入绝缘层，以及将彼此黏牢等。如果有透过好几层的导孔，那么每层都必须要重复处理。多层板的外侧两面上的布线，则通常在多层板压合后才处理。
处理阻焊层、网版印刷面和金手指部份电镀
接下来将阻焊漆覆盖在最外层的布线上，这样一来布线就不会接触到电镀部份外了。网版印刷面则印在其上，以标示各零件的位置，它不能够覆盖在任何布线或是金手指上，不然可能会减低可焊性或是电流连接的稳定性。金手指部份通常会镀上金，这样在插入扩充槽时，才能确保高品质的电流连接。
测试
测试PCB 是否有短路或是断路的状况，可以使用光学或电子方式测试。光学方式采用扫描以找出各层的缺陷，电子测试则通常用飞针探测仪 ( Flying-Probe )来检查所有连接。电子测试在寻找短路或断路比较准确，不过光学测试可以更容易侦测到导体间不正确空隙的问题。
零件安装与焊接
最后一项步骤就是安装与焊接各零件了。无论是THT 与SMT 零件都利用机器设备来安装放置在PCB 上。
THT零件通常都用叫做波峰焊接( Wave Soldering )的方式来焊接。这可以让所有零件一次焊接上PCB 首先将接脚切割到靠近板子，并且稍微弯曲以让零件能够固定。接着将PCB 移到助溶剂的水波上，让底部
接触到助溶剂，这样可以将底部金属上的氧化物给除去。在加热PCB 后，这次则移到融化的焊料上，在和底部接触后焊接就完成了。
自动焊接SMT 零件的方式则称为再流回焊接（Over Reflow Soldering ）。里头含有助溶剂与焊料的糊状焊接物，在零件安装在PCB 上后先处理一次，经过PCB 加热后再处理一次。待PCB 冷却之后焊接就完成了，接下来就是准备进行PCB 的最终测试了节省制造成本的方法
为了让PCB 的成本能够越低越好，有许多因素必须要列入考量：
板子的大小自然是个重点。板子越小成本就越低。部份的PCB 尺寸已经成为标准，只要照着尺寸作那么成本就自然会下降。CustomPCB 网站上有一些关于标准尺寸的信息。
使用SMT 会比THT 来得省钱，因为PCB 上的零件会更密集（也会比较小）。另一方面，如果板子上的零件很密集，那么布线也必须更细，使用的设备也相对的要更高阶。同时使用的材质也要更高级，在导线设计上也必须要更小心，以免造成耗电等会对电路造成影响的问题。这些问题带来的成本，可比缩小PCB 尺寸所节省的还要多。
层数越多成本越高，不过层数少的PCB 通常会造成大小的增加。钻孔需要时间，所以导孔越少越好。
埋孔比贯穿所有层的导孔要贵。因为埋孔必须要在接合前就先钻好洞。板子上孔的大小是依照零件接脚的直径来决定。如果板子上有不同类型接脚的零件，那么因为机器不能使用同一个钻头钻所有的洞，相对的比较耗时间，也代表制造成本相对提升。使用飞针式探测方式的电子测试，通常比光学方式贵。一般来说光学测试已经足够保证PCB 上没有任何错误。
总而言之，厂商在设备上下的工夫也是越来越复杂了。了解PCB 的制造过程是很有用的，因为当我们在比较主机板时，相同效能的板子成本可能不同，稳定性也各异，这也让我们得以比较各厂商的能力。
好的工程师可以光看主机板设计，就知道设计品质的好坏。您也许自认没那么强，不过下次您拿到主机板或是显示卡时，不妨先鉴赏一下PCB 设计之美吧！
PCB 分类、特点和工艺流程
1 PCB 分类
可按PCB 用途、基材类型、结构等来分类，一般采用PCB 结构来划分
单面板非金属化孔双面板{ 金属化孔银（碳）浆贯孔
四层板常规多层板{ 六层板
多层板{……
刚性印制板{ 埋/盲孔多层板
积层多层板
平面板
单面板
印制板{ 挠性印制板{ 双面板
多层板
刚- 挠性印制板{
高频（微波）板
特种印制板{ 金属芯印制板
特厚铜层印制板
陶瓷印制板
埋入无源元件
集成元件印制板{ 埋入有源元件埋入复合元件
2 特点过去、现在和未来PCB 之所以能得到越来越广泛地应用，因为它有很多的独特优点，概栝如下。
⑴可高密度化。100 多年来，印制板的高密度能够随着集成电路集成度提高和安装技术进步而发展着。
⑵高可靠性。通过一系列检查、测试和老化试验等可保证PCB长期（使用期，一般为20年）而可靠地工
作着。
⑶可设计性。对PCB的各种性能（电气、物理、化学、机械等）的要求，可以通过设计标准化、规范化等来实现印制板设计，时间短、效率高。
⑷可生产性。采用现代化管理，可进行标准化、规模（量）化、自动化等生产、保证产品质量一致性。
⑸可测试性。建立了比较完整的测试方法、测试标准、各种测试设备与仪器等来检测并鉴定PCB产品的合
格性和使用寿命。
⑹可组装性。PCB 产品既便于各种元件进行标准化组装，又可以进行自动化、规模化的批量生产。同时，
PCB 和各种元件组装的部件还可组装形成更大的部件、系统，直至整机。
⑺可维护性。由于PCB产品和各种元件组装的部件是以标准化设计与规模化生产的，因而，这些部件也是标准化的。所以，一旦系统发生故障，可以快速、方便、灵活地进行更换，迅速恢服系统工作。
当然，还可以举例说得更多些。如使系统小型化、轻量化，信号传输高速化等。
3 PCB 生产工艺流程
PCB 生产工艺流程是随着PCB 类型（种类）和工艺技术进步与不同而不同和变化着。同时也随着PCB 制造商采用不同工艺技术而不同的。这就是说可以采用不同的生产工艺流程与工艺技术来生产出相同或相近的PCB 产品来。但是传统的单、双、多层板的生产工艺流程仍然是PCB 生产工艺流程的基础。
3.1 单面板生产工艺流程参见《现代印制电路基础》一书中第6 页。
CAD 或CAM CCL 开料、钻定位孔
开制冲孔模具制丝网版
印刷导电图形、固化I I蚀刻、去除印料、清洁
I I J
I 1----------------------------------- 印刷阻焊图形、固化
I I J
I 1----------------------------------- 印刷标记字符、固化
I I J
I 1--------------------------------------- 印刷元件位置字符、固化
I J
1--------------------------------------------- 钻冲模定位孔、冲孔落料
电路检查、测试涂覆阻焊剂或OSP 检查、包装、成品
3.2 孔金属化双面板生产工艺流程参见《现代印制电路基础》一书中第8 页。
CAD 和CAM CCL 开料/磨边
J J
--------------------------------------------- > NC钻孔
J
孔金属化
I （图形电镀）J J （全板电镀）
干膜或湿膜法掩孔或堵孔
------------------------------------ （负片图形）（正片图形）JJ
电镀铜/锡铅图形转移
JJ
去膜、蚀刻蚀刻
JJ
退锡铅、镀插头去膜、清洁
JJ
印刷阻焊几剂/字符
J
热风整平或OSP
J
铣/冲切外形
J
检验/测试
J
包装/成品
3.3 常规多层板生产工艺流程参见《现代印制电路基础》一书中第9 页。
CAD 或CAM CCL 开料/磨边
I J
I微蚀、清洁、干燥
IJ
I干膜、湿膜、冲定位孔
I J
1------------------------------------------ > 图形转移、蚀刻
IJ
I 去膜、清洁、干燥
IJ
1-------------------------------------------- 电路检验、冲定位孔
IJ
I 氧化处理
IJ
I半固化粘结片一-开料、冲定位孔一-定位、叠层、层压
IJ
I X- 光钻定位孔
IJ
1-------------------------------------------- 数控钻孔
J
去毛刺、清洁
J
去钻污、孔金属化
J
以下流程同双面板
常规多层板是内层电路制造加上层压，然后按孔金属化的双面板生产工艺流程。
3.3 埋/盲孔多层板生产工艺流程
先把埋孔板和盲孔板形成“芯板”（相当于常规的双面板或多层板）T层压T以下流程同双面板。
3.4 积层多层板生产工艺流程
芯板（塞孔的双面板和各种多层板）制造T层压RCC -激光钻孔-孔化电镀-图形转移-蚀刻、退膜-层
压RCC-反复进行形成a+n+b结构的积层板。
3.5 集成元件印制板生产工艺流程
开料-内层制造-平面元件制造-以下流程同多层板。
印制板基础知识
PCB概念
? PCB=Printed Circuit Board 印制板
? PCB在各种电子设备中有如下功能。
1. 提供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑。
2. 实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接(信号传输)或电绝缘。提供所要求的电气特性，如特性阻抗
等。
3. 为自动装配提供阻焊图形，为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形。
按基材类型分类
PCB技术发展概要
从1903年至今，若以PCB组装技术的应用和发展角度来看，可分为三个阶段
?通孔插装技术仃HT)阶段PCB
1. 金属化孔的作用：
(1) .电气互连---信号传输
(2) .支撑元器件---引脚尺寸限制通孔尺寸的缩小
a. 引脚的刚性
b. 自动化插装的要求
2. 提高密度的途径
(1) 减小器件孔的尺寸，但受到元件引脚的刚性及插装精度的限制，孔径》0.8mm
(2) 缩小线宽/间距：0.3mm—0.2mm —0.15mm—0.1mm
(3) 增加层数：单面一双面一4层一6层一8层一10层一12层一64层
?表面安装技术(SMT)阶段PCB
1. 导通孔的作用：仅起到电气互连的作用，孔径可以尽可能的小，堵上孔也可以。
2. 提高密度的主要途径
①.过孔尺寸急剧减小：0.8mm —0.5mm—0.4mm —0.3mm —0.25mm
②?过孔的结构发生本质变化：
a. 埋盲孔结构优点：提高布线密度1/3以上、减小PCB尺寸或减少层数、提高可靠性、改善了特性阻抗控制，减小了串扰、噪声或失真(因线短，孔小)
b. 盘内孔(hole in pad)消除了中继孔及连线
③薄型化：双面板：1.6mm—1.0mm—0.8mm—0.5mm
④PCB平整度：
a. 概念：PCB板基板翘曲度和PCB板面上连接盘表面的共面性。
b. PCB翘曲度是由于热、机械引起残留应力的综合结果
C.连接盘的表面涂层：HASL、化学镀NI/AU、电镀NI/AU…
?芯片级封装(CSP)阶段PCB
CSP以开始进入急剧的变革于发展其之中，推动PCB技术不断向前发展，PCB工业将走向激光时代和
纳米时代.
PCB表面涂覆技术
PCB表面涂覆技术是指阻焊涂覆(兼保护)层以外的可供电气连接用的可焊性涂(镀)覆层和保护层。
按用途分类：
1. 焊接用：因铜的表面必须有涂覆层保护，不然在空气中很容易氧化。
2. 接插用：电镀Ni/Au或化学镀Ni/Au (硬金，含P及Co)
3. 线焊用：wire bonding工艺
热风整平(HASL或HAL )
从熔融Sn/Pb焊料中出来的PCB经热风(230C)吹平的方法。
1. 基本要求：
(1) . Sn/Pb=63/37 (重量比)
(2) .涂覆厚度至少＞3um
(3) 避免形成非可焊性的Cu3Sn的出现，Cu3Sn出现的原因是锡量不足，如Sn/Pb合金涂覆层太薄，
焊点组成由可焊的Cu6Sn5 - Cu4Sn3-- Cu3Sn2 —不可焊的Cu3Sn
2. 工艺流程退除抗蚀剂一板面清洁处理一印阻焊及字符一清洁处理一涂助焊剂一热风整平一清洁处理
3. 缺点：
a. 铅锡表面张力太大，容易形成龟背现象。
b. 焊盘表面不平整，不利于SMT焊接。
化学镀Ni/Au
是指PCB连接盘上化学镀Ni(厚度》3um)后再镀上一层0.05-0.15um薄金，或镀上一层厚金(0.3-0.5um)。由于化学镀层均匀，共面性好，并可提供多次焊接性能，因此具有推广应用的趋势。其中镀薄金( 0.05-0. 1um)是为了保护Ni的可焊性，而镀厚金(0.3-0.5um)是为了线焊(wire bonding)工艺需要。
1. Ni层的作用：
a. 作为Au、Cu之间的隔离层，防止它们之间相互扩散，造成其扩散部位呈疏松状态。
b. 作为可焊的镀层，厚度至少＞3um
2. Au的作用：
是Ni的保护层，厚度0.05-0.15之间，不能太薄，因金的气孔性较大如果太薄不能很好的保护Ni，造成Ni氧化。其厚度也不能＞0.15um，因焊点中会形成金铜合金Au3Au2(脆''),当焊点中Au超过3%时，可焊性变差。
电镀Ni/Au
镀层结构基本同化学Ni/Au，因采用电镀的方式，镀层的均匀性要差一些。
(四)PCB覆铜板材料
PCB用覆铜板材料(Copper Clad Laminates)缩写为CCL :它是PCB的基础，起着导电、绝缘、支
撑的功能，并决定PCB的性能、质量、等级、加工性、成本等。
?按增强材料分类:
?咅厲酚醛柯脂
厂纸基板.材
1
总縫环氧删脂羊應聚脂材脂
”璇璃布环氧擀脂FR4
V
琥腐布基板材玻璃布ET树脂
1玻璃布聚醜栩脂
衷合材料1 ,CEM-3
L特种板材
1涤辎脂铜辂(RCC)
?电解铜箔厚度：
目前市场常见的有：9um、12um、18um、35um、70um几种规格。常用层间介质类型:
介庾材料型
弓层压胳厚度介血常介质损耗角正
(M) 数切
0.173 4.6 0. Ul'i
「一「|朗丄2 (X 027
211&0J25 4山Q.Q21
1 ?此数1直是去主益覆词板◎司捉忻在INIHTF和
试的
3?顾客在克用介麻材利对优选皿謂1080再选211齢
以利于妾层.
PCB加工工艺种类
根据PCB实际需要，我厂可加工PCB种类有如下几种：
★热风整平板(HASL)
★化学镀Ni/Au板
★电镀Ni/Au板(包括选择性镀厚金)
★插头镀硬金
★碳导电油墨
在印完阻焊后的PCB板局部再印一层碳导电油墨，有键盘式的、线路图形式的，从而可形成简单的积层多层印制板。碳导电油墨通常有较好的导电性及耐磨性。
★可剥性蓝胶
现代PCB有时需经过多次焊接过程，为了使在同一块印制板第二次或第三次焊接的元件孔不沾上焊料，
需将这些孔印上一层可剥性蓝胶保护起来，需要时再将蓝胶剥掉。蓝胶可经受250C -300 'C波峰焊的冲击,
用手很容易剥掉，不会留有余胶在孔内。
★电镀超厚铜箔：100um以上
★特性阻抗(Impedance)控制板
通信高频信号的传输，电脑运算速度的加快，对多层板的层间介质厚度、线宽、线距、线厚、阻焊、线路的侧蚀、线路上出现的缺口、针孔都提出严格的要求。
★盲、埋孔印制板
★热熔板
★黑化板
柔性电路板的结构、工艺及设计
随着越来越多的手机采用翻盖结构，柔性电路板也随之越来越多的被采用。
按照基材和铜箔的结合方式划分，柔性电路板可分为两种：
有胶柔性板和无胶柔性板。
其中无胶柔性板的价格比有胶的柔性板要高得多，但是它的柔韧性、铜箔和基材的结合力、焊盘的平面度等参数也比有胶柔性板要好。所以它一般只用于那些要求很高的场合，如：COF（CHIP ON FLEX ，柔性板上贴装裸露芯片，对焊盘平面度要求很高）等。
由于其价格太高，目前在市场上应用的绝大部分柔性板还是有胶的柔性板。
下面我们要介绍和讨论的也是有胶的柔性板。由于柔性板主要用于需要弯折的场合，若设计或工艺不合理，容易产生微裂纹、开焊等缺陷。下面就是关于柔性电路板的结构及其在设计、工艺上的特殊要求。
柔性板的结构
按照导电铜箔的层数划分，分为单层板、双层板、多层板、双面板等。
单层板的结构：这种结构的柔性板是最简单结构的柔性板。通常基材+透明胶+铜箔是一套买来的原材料，
保护膜+透明胶是另一种买来的原材料。首先，铜箔要进行刻蚀等工艺处理来得到需要的电路，保护膜要进行钻孔以露出相应的焊盘。清洗之后再用滚压法把两者结合起来。然后再在露出的焊盘部分电镀金或锡等进行保护。这样，大板就做好了。一般还要冲压成相应形状的小电路板。
也有不用保护膜而直接在铜箔上印阻焊层的，这样成本会低一些，但电路板的机械强度会变差。除非强度要求不高但价格需要尽量低的场合，最好是应用贴保护膜的方法。
双层板的结构：当电路的线路太复杂、单层板无法布线或需要铜箔以进行接地屏蔽时，就需要选用双层板甚至多层板。
多层板与单层板最典型的差异是增加了过孔结构以便连结各层铜箔。一般基材+透明胶+铜箔的第一个加工
工艺就是制作过孔。先在基材和铜箔上钻孔，清洗之后镀上一定厚度的铜，过孔就做好了。之后的制作工艺和单层板几乎一样。
双面板的结构：双面板的两面都有焊盘，主要用于和其他电路板的连接。虽然它和单层板结构相似，但制
作工艺差别很大。它的原材料是铜箔，保护膜+透明胶。先要按焊盘位置要求在保护膜上钻孔，再把铜箔贴
上，腐蚀岀焊盘和引线后再贴上另一个钻好孔的保护膜即可。
材料的性能及选择方法
⑴、基材：
材料为聚酰亚胺(POLYMIDE)，是一种耐高温，高强度的高分子材料。它是由杜邦发明的高分子材料，杜邦出产的聚酰亚胺名字叫KAPTON。另外还可买到一些日本生产的聚酰亚胺，价钱比杜邦便宜。
它可以承受400摄氏度的温度10秒钟，抗拉强度为15，000-30，000PSI。
25卩m厚的基材价格最便宜，应用也最普遍。如果需要电路板硬一点，应选用50 g m的基材。反之，如果
需要电路板柔软一点，则选用13 g m的基材。
(2)、基材的透明胶：
分为环氧树脂和聚乙烯两种，都为热固胶。聚乙烯的强度比较低，如果希望电路板比较柔软，则选择聚乙烯。
基材和其上的透明胶越厚，电路板越硬。如果电路板有弯折比较大的区域，则应尽量选用比较薄的基材和透明胶来减少铜箔表面的应力，这样铜箔岀现微裂纹的机会比较小。当然，对于这样的区域，应该尽可能选用单层板。
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(3) 、铜箔:
分为压延铜和电解铜两种。压延铜强度高，耐弯折，但价格较贵。电解铜价格便宜得多，但强度差，易折断，一般用在很少弯折的场合。
铜箔厚度的选择要依据引线最小宽度和最小间距而定。铜箔越薄，可达到的最小宽度和间距越小选用压延铜时，要注意铜箔的压延方向。铜箔的压延方向要和电路板的主要弯曲方向一致。
(4) 、保护膜及其透明胶：
同样，25卩m的保护膜会使电路板比较硬，但价格比较便宜。对于弯折比较大的电路板，最好选用13 g m 的保护膜。
透明胶同样分为环氧树脂和聚乙烯两种，使用环氧树脂的电路板比较硬。当热压完成后，保护膜的边缘会挤岀一些透明胶，若焊盘尺寸大于保护膜开孔尺寸时，此挤岀胶会减小焊盘尺寸并造成其边缘不规则。此时，应尽量选用13 g m厚度的透明胶。
(5) 、焊盘镀层：
对于弯折比较大又有部分焊盘裸露的电路板，应采用电镀镍+化学镀金层、镍层应尽可能薄：0. 5-2 g m，化学金层0.05-0. 1 g m。
焊盘及引线的形状设计
(1) . SMT 焊盘：
――普通焊盘：
防止微裂纹的发生。
――加强型焊盘：
如果要求焊盘强度很高或做加强型设计。
――LED 焊盘：
由于LED 的位置要求很高并且往往在组装过程中受力，故其焊盘要做特殊设计。
――QFP 、SOP 或 BGA 的焊盘：
由于角上的焊盘应力较大，要做加强型设计。
⑵?引线：
――为了避免应力集中，引线要避免直角拐角，而应采用圆弧形拐角。
――接近电路板外形拐角处的引线，为避免应力集中，应做如下设计：
对外接口的设计
由于焊接孔或插头处在插接操作时应力较大，要做加强型设计以避免裂纹。
用加强板来增加电路板焊接孔插头处的硬度，厚度一般为 0. 2-0? 3mm ，材料为聚酰亚胺、
对于焊盘镀层，插头最好选电镀镍 +硬金，焊孔选电镀镍+化学金。
(1)、焊接孔或插头处的电路板设计
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(2) 、热压焊接处的设计:
一般用于两个柔性板或柔性板与硬电路板的连接。
若在热压焊区域附近需要弯折电路板， 要在此区域上贴聚酰亚胺胶带或点胶进行保护以避免焊盘根部折断。
(3)、ACF 热压处的设计:
冲压孔和小电路板边角的设计(见表3)
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■ /VS' ?小月晏D.4 k ? 5 crbr 针对SMT 的设计： (1)、元器件的方向： 元件的长度方向要避开柔性板的弯曲方向 冲隹孔和旳电越板曲附的说计 (2)、大的QFP 或BGA 要在柔性板反面贴加强板或在 IC 下灌胶。 加强板的材料为FR4，厚度大于0. 2毫米，面积大于元件外边缘 0. 5毫米 (3) 、柔性板靠近边缘的部位要做两个定位孔。还需要做两个贴片用识别焊盘，其直径为 焊盘至少3. 5毫米，表面镀金或镀锡，平面度要好 (4) 、如果大的柔性板是由许多小板组成，每个小板上要做一个环形 (内径3 . 2毫米)的坏电路板识别焊盘。 若此小电路板已损坏，可用黑色记号笔把此识别焊盘涂黑，以避开以后的操作。 (5) 、元件离电路板边缘的最小距离为 2 . 5毫米，元件之间的最小间距为 0. 5毫米。 (6) 、元件下不要有过孔，因为助焊剂会流过过孔造成污染。 针对电性能的设计 (1)、最大电流和线宽，线高的关系： (见表) (2)、阻抗和噪音的控制 : 1毫米，距离其他 iiw Q i ie l M OM V.M 0 55 宅就沪启】 一 0 04 175 on 2 M 馆号您一-* ■■* 養地绥一— ――选用绝缘性强的透明胶，如：聚乙烯。避免选用环氧树脂。 ——在高阻抗或高频电路中，要增加导线和接地板间的距离。 ――还可采用以上几种设计方式： SMT工艺的特殊设计 (1) 、在印锡膏和贴片工艺中的定位方式： 由于柔性板厚度很薄并有柔性，若用电路板边缘定位，定位精度很差。应采用定位孔定位。在印锡膏时为了躲开漏板，要采用带弹簧销的支撑平板。 (2) 、印锡膏、贴片、过加热炉直到目检完，全程使用支撑板固定。以避免操作中造成焊点损坏。 印制电路板基础知识 印制电路板：又称印刷电路板、印刷线路板，简称印制板，常使用英文缩写PCB 或写PWB ，以绝缘板为基材，切成一定尺寸，其上至少附有一个导电图形，并布有孔（如元件孔、紧固 孔、金属化孔等），用来代替以往装置电子元器件的底盘，并实现电子元器件之间的相互连 接。由于这种板是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。 （一） 按照线路板层数可分为单面板、双面板、四层板、六层板以及其他多层线路板。 1、 单面板 一面敷铜，另一面没有敷铜的电路板。单面板只能在敷铜的一面焊接元件和布线，适用于简单的电路设计。 2、 双面板 双面板包括顶层（Top Layer ）和底层（Bottom Layer ）两层，两面敷铜，中间为绝缘层， 两面均可以布线，一般需要由过孔或焊盘连通。双面板可用于比较复杂的电路，是比较理想 的一种印制电路板。 3、 多层板 为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。用一块双面作内层、二块单面作外层或 二块双面作内层、二块单面作外层的印刷线路板，通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按 设计要求进行互连的印刷线路板就成为四层、六层印刷电路板了，也称为多层印刷线路板。板子的层数并 不代表有几层独立的布线层，在特殊情况下会加入空层来控制板厚，通常层数都是偶数，并且包含最外侧 的两层。其特点是： 与集成电路配合使用，可使整机小型化，减少整机重量；提高了布线密度，缩小了元器件 的间距，缩短了信号的传翰路径；减少了元器件焊接点，降低了故陈牢，增设了屏蔽层，电 路的信号失真减少； 引入了接地散热层，可减少局部过热现象，提高整机工作的可靠性。 （二）根据覆铜板基底材料的不同，又可将印制板分为纸质覆铜箔层压板和玻璃布覆铜箔层 压板两大类。 （三）制作方法 根据不同的技术可分为消除和增加两大类过程。 减去法（Subtractive ），是利用化学品或机械将空白的电路板（即铺有完整一块的金属箔的电路 板）上不需要的地方除去，余下的地方便是所需要的电路。 加成法（Additive ） ，现在普遍是在一块预先镀上薄铜的基板上，覆盖光阻剂（D/F)，经紫外光 曝光再显影，把需要的地方露出，然后利用电镀把线路板上正式线路铜厚增厚到所需要的规 格,再镀上一层抗蚀刻阻剂－金属薄锡，最后除去光阻剂（这制程称为去膜），再把光阻剂下 的铜箔层蚀刻掉。 积层法 积层法是制作多层印刷电路板的方法之一。是在制作内层后才包上外层，再把外层以 减去法或加成法所处理。不断重复积层法的动作，可以得到再多层的多层印刷电路板则为顺 序积层法。 印刷电路板(PCB)基础知识 对PC中的主板、显示卡来说，最基本的部分莫过于印刷电路板(PCB : Printed Circuit Board)了，它是各种板卡工作的基础。对具体产品而言，印刷电路板的设计与制造水平，也在很大程度上决定着产品的各项指标和最终性能。 什么是印刷电路板(PCB : Printed Circuit Board) 印刷电路板(PCB : Printed Circuit Board)几乎是任何电子产品的基础，出现在几乎每一种电子设备中，一般说来，如果在某样设备中有电子元器件，那么它们也都是被安装在大小各异的 PCB上。 除了固定各种元器件外，PCB的主要作用是提供各项元器件之间的连接电路。随着电子设备越来越复杂，需要的元器件越来越多，PCB上头的线路与元器件也越来越密集了。 电路板本身是由绝缘隔热、并无法弯曲的材质制作而成，在表面可以看到的细小线路材料是铜箔。在被加工之前，铜箔是覆盖在整个电路板上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。——因这个加工生产过程，多是通过印刷方式形成供蚀刻的轮廓，故尔才得到印刷电路板的命名。国。——这些线路被称作导线(conductor pattern)或称布线，并用来提供PCB上元器件的电路连接。 PCB中的导线(Conductor Pattern) PCB上元器件的安装 为了将元器件固定在PCB上面，需要它们的接脚直接焊在布线上。在最基本的PCB(单面板)上，元器件都集中在其中一面，导线则都集中在另一面。这么一来就需要在板子上打洞，以便接脚才能穿过板子到另一面，所以元器件的接脚是焊在另一面上的。因为如此，PCB的正反面分别被称为元器件面(Component Side)与焊接面(Solder Side)。 对于部分可能需要频繁拔插的元器件，比如说主板上的CPU，需要给用户可以自行调整、升级的选择，就不能直接将CPU焊在主板上了，这时候便需要用到插座(Socket)：虽然插座是直接焊在电路板上，但元器件可以随意地拆装。如下方的Socket插座，即可以让元器件(这里指的是CPU)轻松插进插座，也可以拆下来。插座旁的固定杆，可以在您插进元器件后将其固 印制板基础知识 印刷电路板（Printed circuit board，PCB）几乎会出现在每一种电子设备当中。如果在某样设备中有电子零件，那么它们也都是镶在大小各异的PCB上。除了固定各种小零件外，PCB 的主要功能是提供上头各项零件的相互电气连接。随着电子设备越来越复杂，需要的零件越来越多，PCB上头的线路与零件也越来越密集了。标准的PCB长得就像这样。裸板（上头没有零件）也常被称为「印刷线路板Printed Wiring Board（PWB）」。 板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。这些线路被称作导线（conductor pattern）或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。 为了将零件固定在PCB上面，我们将它们的接脚直接焊在布线上。在最基本的PCB（单面板）上，零件都集中在其中一面，导线则都集中在另一面。这么一来我们就需要在板子上打洞，这样接脚才能穿过板子到另一面，所以零件的接脚是焊在另一面上的。因为如此，PCB的正反面分别被称为零件面（Component Side）与焊接面（Solder Side）。 如果PCB上头有某些零件，需要在制作完成后也可以拿掉或装回去，那么该零件安装时会用到插座（Socket）。由于插座是直接焊在板子上的，零件可以任意的拆装。下面看到的是ZIF（Zero Insertion Force，零拨插力式）插座，它可以让零件（这里指的是CPU）可以轻松插进插座，也可以拆下来。插座旁的固定杆，可以在您插进零件后将其固定。 如果要将两块PCB相互连结，一般我们都会用到俗称「金手指」的边接头（edge connector）。金手指上包含了许多裸露的铜垫，这些铜垫事实上也是PCB布线的一部份。通常连接时，我们将其中一片PCB上的金手指插进另一片PCB上合适的插槽上（一般叫做扩充槽Slot）。在计算机中，像是显示卡，声卡或是其它类似的界面卡，都是借着金手指来与主机板连接的。 PCB上的绿色或是棕色，是阻焊漆（solder mask）的颜色。这层是绝缘的防护层，可以保护铜线，也可以防止零件被焊到不正确的地方。在阻焊层上另外会印刷上一层丝网印刷面（silk screen）。通常在这上面会印上文字与符号（大多是白色的），以标示出各零件在板子上的位置。丝网印刷面也被称作图标面（legend）。 单面板（Single-Sided Boards） 我们刚刚提到过，在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。因为导线只出现在其中一面，所以我们就称这种PCB叫作单面板（Single-sided）。因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕独自的路径），所以只有早期的电路才使用这类的板子。 双面板（Double-Sided Boards） 这种电路板的两面都有布线。不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。这种电路间的「桥梁」叫做导孔（via）。导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线可以 目录 1印制线路板（PCB）说明 .................................................................................................................... 错误!未定义书签。 1.1印制线路板定义 ........................................................................................................................... 错误!未定义书签。 1.2印制线路板基本组成 ................................................................................................................... 错误!未定义书签。 1.3印制线路板分类 ........................................................................................................................... 错误!未定义书签。2原理图入口条件 .................................................................................................................................... 错误!未定义书签。3原理图的使用 ........................................................................................................................................ 错误!未定义书签。4结构图入口条件（游） ........................................................................................................................ 错误!未定义书签。5结构图的使用 ........................................................................................................................................ 错误!未定义书签。6电路分类 ................................................................................................................................................ 错误!未定义书签。 6.1从安规角度分类 ........................................................................................................................... 错误!未定义书签。 6.2布局设计要求 ............................................................................................................................... 错误!未定义书签。 6.3各类电路距离要求 ....................................................................................................................... 错误!未定义书签。 6.4其他要求 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。7规则设置 ................................................................................................................................................ 错误!未定义书签。 7.1规则分类 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.2基本设置 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.3特殊区域 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.4电源、地信号设置 ....................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.5时钟信号设置 ............................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.6差分线的设置 ............................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.7等长规则 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.8最大过孔数目规则 ....................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.9拓扑规则 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 7.10其他设置 ....................................................................................................................................... 错误!未定义书签。8安规、EMC ........................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.1PCB板接口电源的EMC设计 .................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.2板内模拟电源的设计 ................................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.3关键芯片的电源设计 ................................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.4普通电路布局EMC设计要求..................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.5接口电路的EMC设计要求......................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.6时钟电路的EMC设计要求......................................................................................................... 错误!未定义书签。 8.7其他特殊电路的EMC设计要求................................................................................................. 错误!未定义书签。 8.8其他EMC设计要求..................................................................................................................... 错误!未定义书签。9DFX设计 ............................................................................................................................................... 错误!未定义书签。 9.1空焊盘（DUMMY PAD）................................................................................................................ 错误!未定义书签。 9.20402阻容器件的应用条件 .......................................................................................................... 错误!未定义书签。10孔（结构） ........................................................................................................................................ 错误!未定义书签。 印制电路板的设计与制作 本章主要介绍印制电路板的元件布局及布线原则；应用ＰＲＯＴＥＬ设计印制电路板的基本步骤及设计示例；印制电路板的手工制作与专业制作的方法，并以实验室常用的ＶＰ?１０８Ｋ电路板制作系统为例，介绍了ＰＣＢ的制作步骤与方法。章末附有印制电路板的设计与制作训练。 现代印制电路板（简称ＰＣＢ，以下ＰＣＢ即指印制电路板）的设计大多使用电脑专业设计软件进行，ＰＣＢ的制作也是通过专业制作厂家完成的。因此，大批量的ＰＣＢ生产常常是用户自己设计好印制板，将文档资料交给印制板生产厂家，由其完成ＰＣＢ板的制 出的印制板文档可以广泛地被各专业印制板生产厂家所接受。因此本章首先介绍使用ＰＲＯＴＥＬ进行印制板设计的一般步骤，给出一个设计示例，然后简单介绍手工制作印制板的一般方法，最后介绍适合于实验室的印制电路板制作设备ＶＰ?１０８Ｋ。 印制电路板的设计原则 印制电路板的设计是一项很重要的工艺环节，若设计不当，会直接影响整机的电路性能，也直接影响整机的质量水平。它是电子装配人员学习电子技术和制作电子装置的基本功之一，是实践性十分强的技术工作。 印制电路板的设计是根据电路原理图进行的，所以必须研究电路中各元件的排列，确定它们在印制电路板上的最佳位置。在确定元件 的位置时，还应考虑各元件的尺寸、质量、物理结构、放置方式、电气连接关系、散热及抗电磁干扰的能力等因素。可先草拟几种方案，经比较后确定最佳方案，并按正确比例画出设计图样。画图在早期主要靠手工完成，十分繁琐，目前大多用计算机完成，但前述的设计原则既可适用于手工画图设计，也可适用于计算机设计。 对于印制电路板来说，一般情况下，总是将元件放在一面，我们把放置元件的一面称为元件面。印制板的另一面用于布置印制导线（对于双面板，元件面也要放置导线）和进行焊接，我们把布置导线的这一面叫做印制面或焊接面。如果电路较复杂，元件面和焊接面容不下所有的导线，就要做成多面板。在元件面和焊接面的中间设置层面，用于放置导线，这样的层面我们称之为内部层或中间层。中间层如果是专门用于放置电源导线的，又称做电源层或地线层。如果是用于放置传递电路信号的导线的，叫做中间信号层。多面板的元件面、焊接面要和中间层连通，靠印制电路板上的金属化孔完成，这种金属化孔叫通孔（Ｖｉａ）。 １． 要将一定数量的元件按原理图中的电气连接关系安装在印制电路板上，必须事先知道各元件的安装数据，以便元件布局。一般采用下述方法确定元件的安装数据。 （１）设计者提供元件正确的安装资料。 （２）若没有提供元件安装数据，应通过元件型号查手册找出元件的安装数据。 印制电路板的设计方法和步骤 1．印制扳材料的选择 印制板的材料选择必须首先考虑到电气和机械特性，当然还要考虑到购买的相对价 格和制造的相对成本，从而选择印制板的基材。电气特性是指基材的绝缘电阻、抗电弧 性、印制导线电阻、击穿强度、介电常数及电容等。机械特性是指基材的吸水性、热膨胀系 数、耐热性、抗统曲强度、抗冲击强度、抗剪强度和硬度。 目前，我国所采用的印制板材料性能如下。 (1)敷铜箔酚醛纸基层压板：机械强度低，易吸水及耐高温性能较差，表面绝缘电阻较低，但价格便宜。一般适用于民用电子产品。 (2)敷铜箔环氧酚醛玻璃布钽电容封装层压板：电气及机械性能好，既耐化学溶剂，又耐高温、耐 潮湿，表面绝缘电阻高，但价格较贵。一般适用于仪器、仪表及军用电子产品振动。 以上两种印制板均可制成单面的、双面的或多层的；可以是阻燃的或是可燃的。可根 据电路的要求选用。 2．印制摄厚度的确定 从结构的角度确定印制板的厚度，主要是考虑印制板对其上装有的所有元器件重量 的承受能力及使用中承受的机械负荷能力。如果只装配集成电路、小功率晶体管、电阻和 电容等小功率元器件，在没有较强的负荷条件下，可使用厚度为1．5航m(或 1．6mm)，尺 寸在500 mm×500 mm之内的印制板。如果板面较大或无法支撑时，应选择2—2．5mm 厚的印制板。印制板板厚已标堆化，其尺寸为1．o mm、1．5mm、2．o mm和2．5mm几种，常用的 是1．5mm和2．0mm。 对于尺寸很小的印制板(如计算机、电子表和便携式仪表中用的印制板) 量、降低成本，可选用更薄一些的印制板来制造。 3．印制板形状和尺寸的确定 印制板的结构尺寸与印制板的制造、装配有密切关系。应从装联工艺角度考虑两 个方面的问题广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、 标准他的工具和夹具；另一方面是便于将印制板组装成不同规格的产品，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。 标准系列的尺寸，以便简化工艺，降低加工成本。 4．印制电路板坐标尺寸图贴片钽电容的设计 用印有坐标格(格子面积为1mm2)的图纸绘制电路板坐标尺寸团，借助于坐标格正 确地表达印制板上印制图形的坐标位置。在设计和绘制坐标尺寸图时，应根据电路团 并 考虑元器件布局和布线要求，如哪些元器件在板内，有哪些要加固，要散热，要屏蔽；哪些 元器件在板外，需要多少板外连线，引出端的位置如何等，必要时还应画出板外元器 件接 线图。 (1)典型元器件的尺寸 典型元器件是全部安装元器件中在几何尺寸上具有代表性的元件，它是布置元器件 时的基本单元。先估计典型元器件的尺寸，再估计一下其他大元件尺寸相当于典型元 件 的倍数(即一个大元件在几何尺寸上相当于几个典型元件)，这样就可以算出整个印制 板 环测威官网：https://www.doczj.com/doc/3d10325637.html,/印刷电路板，也称为PCB，构成了当今每个电子产品的核心。这些小型绿色组件对于日常家用电器和工业机器都是必不可少的。PCB设计和布局是任何产品功能的重要组成部分- 这决定了设备的成功或失败。随着技术的不断发展，这些设计不断发展。今天，由于电气工程师的创新，这些设计的复杂性和期望达到了新的高度。 PCB设计系统和技术的最新进展已在整个行业中产生了广泛的影响。因此，PCB设计规则和生产流程已经发展，以实现新的布局和功能。如今，较小的轨道和多层板在大规模生产的PCB中很常见- 这种设计在几年前是闻所未闻的。PCB设计软件也有助于这一进展。这些程序提供了一些工具，电子工程师可以从头开始设计更好的PCB。 即使具有这些改进的功能，PCB板布局也难以设计。即使是最有经验的电子工程师也可能难以在PCB上创建电路或如何根据业界的最佳实践设计PCB板。更难的是创建一个满足客户需求的优质板。通过客户设计，平衡PCB功能与最佳设计实践是一个相关的过程。这就是为什么我们概述了设计PCB的过程，包括一些基本的PCB设计规则。 确定需要 第一个主要的PCB设计步骤是需要的。对于大多数电子工程师而言，这些要求由客户决定，客户将列出PCB必须满足的所有要求。然后，电子工程师必须将客户列出的需求转换为电子形式。从本质上讲，这意味着将它们转换为电子逻辑语言，这是工程师在设计PCB时将使用的语言。 环测威官网：https://www.doczj.com/doc/3d10325637.html,/ 项目的需求决定了PCB设计的几个方面。这包括从材料到PCB本身最终外观的所有内容。PCB的应用，例如医疗或汽车，通常将决定PCB中的材料。例如，许多用于电子植入物的医用PCB由柔性基底制成。这使它们可以适应狭小的空间，同时还能承受内部有机环境。PCB的最终外观主要取决于其电路和功能- 例如，许多更复杂的PCB由多层制成。 电子工程师将确定并列出这些需求，然后使用此要求列表来设计PCB的初始原理图以及BOM。 原理图 原理图设计基本上是蓝图制造商和其他工程师在开发和生产过程中使用的。原理图确定了PCB的功能，设计的特性和元件的位置。PCB的硬件也在此原理图中列出。该设备包括PCB 的材料，设计中涉及的组件以及制造商在生产过程中需要的任何其他材料。 所有这些信息都包含在初始设计阶段的原理图中。完成第一个原理图后，设计人员进行初步分析，检查潜在问题并根据需要进行编辑。然后将原理图上传到用于PCB设计软件的特殊工具，该软件可以运行模拟以确保功能。这些模拟使工程师能够捕获在初始原理图检查期间可能遗漏的任何设计错误。之后，电路的电子设计可以转换成“网表”，其列出了有关组件互连的信息。 在考虑其原理图的设计时，电子工程师应该从一开始就牢记几个关键的电路板设计基础。在原理图开发阶段实现的一些注意事项包括： 广德宝达精密电路有限公司 Guangde Baoda precision PCB co., LTD 印制电路工艺 基础知识 主讲:张仁军 2013/10/21 1.印制板的定义 PCB是印制电路板英文（Printed Circuit Board）的简称，通常把在绝缘基材上，按照预定的设计，制成印制线路、印制元件或两者结合而成的导电图形称为印制电路，而在绝缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形，称为印制线路。这样就把印制电路或印制线路的成品板称为印制电路板。 印制板是电子工业的重要部件之一。几乎每种电子设备，小到电子手表、计算器，大到计算机，通讯电子设备，军用武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间的电气互连，都要使用印制板。在较大型的电子产品研究过程中，最基本的成功因素是该产品的印制板的设计、文件编制和制造。印制板的设计和制造质量直接影响到整个产品的质量和成本，甚至导致商业竞争的成败。 2.1 印制板以传统习惯分为三种方式：用途、基材、结构2.1.1以用途分类2.印制板的分类 手机、数码相机、电视机用印制板游戏机、DVD 用印制板LED 屏用印制板等等…通讯、监控用印制板医疗、勘探仪器用印制板控制台印制板等等…….. ⑶军用印制板----------火箭、雷达、导弹、军舰等 ⑵工业印制板（装备类） ⑴民用印制板（消费类） 2.印制板的分类 2.1.2 以基材分类 酚醛纸基印制板（FR-1、FR-2等） 环氧纸基印制板（FR-3） ⑴纸基印制板 ⑶玻璃布基印制板环氧玻璃布基印制板（FR-4等） 耐高温环氧树脂玻璃布基印制板（FR-5）聚四氟乙烯玻璃布基印制板（PTFE） ⑷特殊型印制板 金属基印制板（铝基板、铜基板） 陶瓷基印制板（陶瓷板等） 玻纤非织布(芯)、玻纤布（面） 的聚脂树脂板（CRM-7） 环氧合成 纤维印制板聚脂合成纤维印制板木浆纸玻纤布的环氧树脂印制板(CEM-1)纸基玻纤布的环氧树脂印制板(CEM-3) ⑵合成纤维 印制板 PCB设计规范建议 本文所描述参阅背景为深圳市博敏电子有限公司ＰCB工艺制程、控制能力；所描述之参数为客户P ＣB设计的建议值;建议PCB设计最好不要超越文件中所描述的最小值,否则无法加工或带来加工成本过高的现象。 一、前提要求 1、建议客户提供生产文件采用GEＲBＥR Fｉｌe ，避免转换资料时因客户设计不够规范或我司软件 版本的因素造成失误,从而诱发品质问题。 2、建议客户在转换Gerber Fiｌe 时采用“ＧｅrbeｒRS-274X”、“2：5”格式输出，以确保资料 精度;有部分客户在输出Gerｂｅr Fｉｌe时采用3：5格式,此方式会造成层与层之间的重合度较差,从而影响PCＢ的层间精度; 3、倘若客户有GerbeｒFｉle 及PCＢ资料提供我司生产时,请备注以何种文件为准; 4、倘若客户提供的Gerber Ｆiｌe为转厂资料，请在邮件中给予说明，避免我司再次对资料重新处理、 补偿,从而影响孔径及线宽的控制范围; 孔径 槽宽 （图A ） （图B ） 开口 叶片 孔到叶片 二、资料设计要求 项目item 参数要求p ａｒａme ｔer r ｅq ｕ irement 图解(Illu ｓｔration) 或备注(ｒemar ｋ) 钻孔 机械钻孔 （图A) 最小孔径 0.２ｍm 要求孔径板厚比≥1：6；孔径板厚比越小对孔化质量影响就越大 最大孔径 6.5ｍｍ 当孔超出6.5ｍm 时，可以采用扩孔或电铣完成 最小槽宽 （图Ｂ） 金属化槽宽 ≥ 0.50mm 非金属槽宽 ≥ ０．80mm 激光钻孔 ≤0．1５mm 除HDI 设计方式，一般我司不建议客户孔径<0.2ｍm 孔位间距 (图C ） a 、过孔孔位间距≥0.30m ｍ b 、孔铜要求越厚,间距应越大 ｃ、孔间距过小容易产生破孔影响质量 d 、不同网络插件孔依据客户安全间距 孔到板边 (图D ） ａ、孔边到板边≥0.３mm b 、小于该范围易出现破孔现象 c 、除半孔板外 邮票孔 孔径≥０.6０mm ；间距≥0.30ｍm 孔径公差 金属化孔 ￠0.2 ～ 0．8:±0．08mm ￠0.81 ～ ￠1.60：±0．1０mm ￠１．6１ ~ ￠5.00：±０.１6m ｍ 超上述范围按成型公差 非金属化孔 ￠0.2 ~ ０.８：±0.０6m ｍ ￠０.8１ ～ ￠1.６0：±0.08ｍm ￠1.61 ～ ￠5.０0：±0.10m ｍ 超上述范围按成型公差 沉孔 倘若有需要生产沉孔，务必备注沉孔类别（圆锥、矩形）、贯通层、沉孔深度公差等;我司根据客户要求评审能否生产、控制; 其它注意事项 1、 当客户提供的生产资料没有钻孔文件,只有分孔图时，请确保分孔图的正确;如:孔位、孔数、孔径； 2、 建议明确孔属性，在软件中定义NPTH 及ＰＴH 的属性,以便识别; 3、 避免重孔的发生，特别小孔中有大孔或者同一孔径重叠之时中心位置不一致的现象; 4、 避免槽孔或孔径标注尺寸与实际不符的现象； 5、 对于槽孔需要作矩形（不接收椭圆形槽孔），请客户备注明确；在没有特殊要求的前提下我司所生产之槽孔为椭圆形； 6、 对于超出上述控制范围或描述不清，我司会采取书面问客的，并要求客户书面回复解决方式; 内层线路 加工铜厚 1/3 oz ～ ５oz 芯板厚度 ０．1mm ~ 2．０m ｍ 隔离PA Ｄ ≥0．30m ｍ 指负片效果的电源、地层隔离环宽，请参阅图E 隔 离 带 ≥0.2５4m ｍ 散热PAD （图Ｆ） 开口：≥0.３0ｍｍ 叶片:≥０.20mm 孔到叶片:≥0.2０mm PT Ｈ环宽 (图Ｇ） h ｏz ：≥０．15mm 1oz ：≥0. ２０mm 2o ｚ:≥０.2５mm 3oz ：≥０.30mm 4oz:≥0.35mm ５ｏz ：≥0．40 间距 间 距 （图C ） （图D ） ≥0.30mm 内层大铜皮 环宽 插件孔 或VIA 图E ： 图F ： 图G ： 图H ： 0.2mm 印制电路板（PCB）设计流程及规范 1. 术语 1..1 PCB（Print circuit Board)：印刷电路板。 1..2 原理图：电路原理图，用原理图设计工具绘制的、表达硬件电路中各种器件之间的连接关系的图。 1..3 网络表：由原理图设计工具自动生成的、表达元器件电气连接关系的文本文件，一般包含元器件封装、网络列表和属性定义等组成部分。 1..4 布局：PCB设计过程中，按照设计要求，把元器件放置到板上的过程。 1..5 仿真：在器件的IBIS MODEL或SPICE MODEL支持下，利用EDA 设计工具对PCB的布局、布线效果进行仿真分析，从而在单板的物理实现之前发现设计中存在的EMC问题、时序问题和信号完整性问题，并找出适当的解决方案。 II. 目的 A. 本规范归定了PCB设计的流程和设计原则，主要目的是为PCB设计者提供必须遵循的规则和约定。 B. 提高PCB设计质量和设计效率。 提高PCB的可生产性、可测试、可维护性。 III. 设计任务受理 A. PCB设计申请流程 当硬件项目人员需要进行PCB设计时，须在《PCB设计投板申请表》中提出投板申请，并经其项目经理和计划处批准后，流程状态到达指定的PCB设计部门审批，此时硬件项目人员须准备好以下资料： 经过评审的，完全正确的原理图，包括纸面文件和电子件； 带有元件编码的正式的BOM； PCB结构图，应标明外形尺寸、安装孔大小及定位尺寸、接插件定位尺寸、禁止布线区等相关尺寸； 对于新器件，即无编码的器件，需要提供封装资料； 以上资料经指定的PCB设计部门审批合格并指定PCB设计者后方可开始PCB设计。 B. 理解设计要求并制定设计计划 1. 仔细审读原理图，理解电路的工作条件。如模拟电路的工作频率，数字电路的工作速度等与布线要求相关的要素。理解电路的基本功能、在系统中的作用等相关问题。 2. 在与原理图设计者充分交流的基础上，确认板上的关键网络，如电源、时钟、高速总线等，了解其布线要求。理解板上的高速器件及其布线要求。 3. 根据《硬件原理图设计规范》的要求，对原理图进行规范性审查。 4. 对于原理图中不符合硬件原理图设计规范的地方，要明确指出，并积极协助原理图设计者进行修改。 一、 PCB物料方面： 1. 覆铜板：COPPER CLAD LAMINATE，简称CCL，或基材 2. 铜箔：COPPER FOIL 3. 半固化片：PREPREG，简称PP 4. 油墨： 5. 干膜： 6. 网纱： 7. 钻头： 二、 PCB产品特性方面及过程通用知识： 1. 阻抗：IMPEDANCE 2. 翘曲度： 3. RoHS： 4. 背光： 5. 阳极磷铜球： 6. 电镀铜阳极表面积估算方法： 7. ICD问题 三、PCB流程方面常识： 1. 蚀刻因子：Etch Factor 2. 侧蚀： 3. 水池效应： 4. A阶树脂：A-stage resin 5. B阶树脂：B-stage resin 6. C阶树脂：C-stage resin 7. 基材字体颜色： 8. MSDS： 9. SGS： 10.UL: 11.IPC： 12.ISO： https://www.doczj.com/doc/3d10325637.html,： 14.JPC： 15.COV: 16.FR4： 17.pH值... 18.赫尔槽试验(Hull Cell Test) 19.电流密度A/dm2 20.TP: THROUGH POWER (溶液)分散能力即贯孔能力 21.置换反应： 22.EDS：energy dispersive x-ray spectroscopy X射线能量色散谱 23.SEM：scanning electron microscope 扫瞄式电子显微镜 24.邦定：BONDING 25.贾凡尼效应： 26. 真空度：vacuumdegree;degree of vacuum 一、PCB物料方面： 覆铜板：COPPER CLAD LAMINATE，简称CCL，或板材 ?Tg：Glass Transition Temperature, 玻璃态转化温度, 是玻璃态物质在玻璃态和高弹态（通常说的软化）之间相互转化的温度，在PCB行业中，此玻璃态物质一般 是指由树脂或树脂与玻纤布组成的介质层。我司常用普通TG板材Tg要求大于135℃，中Tg要求大于150℃，高TG要求大于170℃。Tg值越高，通常其耐热能力及尺寸 稳定性越好。 ?CTI：Comparative Tracking lndex，相对漏电指数（或相比漏电指数、漏电起痕指数）。材料表面能经受住50滴电解液（0.1%氯化铵水溶液）而没有形成漏电痕迹的 最高电压值，单位为V。 ?CTE：Coefficient of thermal expansion热胀系数，通常衡量PCB板材性能的是线性膨胀系数，定义为：单位温度改变下长度的增加量与的原长度的比值，如Z-CTE。 CTE值越低，尺寸稳定性越好，反之越差。 ?TD：thermal decomposition temperature热分解温度，是指基材树脂受热失重5%时的温度，为印制板的基材受热引起分层和性能下降的标志。 ?CAF：耐离子迁移性能, 印制板的离子迁移是绝缘基材上的电化学绝缘破坏现象，是指在印制板上相互靠近而平行的电路上施加电压后，在电场作用下，导线之间析出 树枝状金属的状态，或者是沿着基材的玻璃纤维表面发生金属离子的迁移（CAF）, 从而降低了导线间的绝缘， ?T288: 是反映印制板基材耐焊接条件的一项技术指标，指印制板的基材在288℃条件下经受焊接高温而不产生起泡、分层等分解现象的最长时间，该时间越对焊接越 有利。 ?DK: dielectric constant，介质常数，常称介电常数。 ?DF: dissipation factor，介质损耗因素，是指信号线中已漏失在绝缘板材中的能量，与尚存在线中能量的比值。 ?OZ：oz是符号ounce的缩写，中文称为“盎司”(香港译为安士)是英制计量单位，作为重量单位时也称为英两；1OZ意思是重量1OZ的铜均匀平铺在1平方英尺（FT2） 的面积上所达到的厚度，它是用单位面积的重量来表示铜箔的平均厚度。用公式来 表示即，1OZ=28.35g/ FT2。 铜箔：COPPER FOIL ?ED铜箔：电解铜箔，PCB常用铜箔，价格便宜， ?RA铜箔：压延铜箔，FPC常用铜箔， ?Drum Side：光面，电解铜箔的光滑面 ?Matt side：毛面，电解铜箔的粗糙面 ?铜：元素符号Cu，原子量63.5，密度8.89克/立方厘米，Cu2+的电化当量1.186克/安时。 《印制电路板设计技术》基本概念 一、Protel 99软件概述 Protel99 SE的文件类型 在设计数据库中包含了全部的用户文件，文件类型以扩展名加以区分。Protel 99SE常见文件类型有： bak（自动备份文件）ddb（数据库文件）sch（原理图文件）pcb（电路板图文件）prj（项目文件） lib（元件库文件） net（网络表文件） pld（pld描述文件）txt（文本文件） rep（报告文件） ERC（电气规则测试报告文件） XLS（元件列表文件） XRF（交叉参考元件列表文件）等。 二、电路原理图设计 1、印制电路板设计分为三大步骤：（1）电路原理图的设计、（2）产生网络表、（3）印制电路板的设计。 2、电路原理图设计的一般步骤：（1）新建电路原理图文件；（2）启动电路原理图编辑器；（3）设置图纸和工作环境；（4）加载元件库；（5）放置元件；（6）调整元器件布局；（7）进行布线及调整；（8）报表文件的生成；（9）文件的保存与输出。 3、在原理图中，设计管理器由Explorer（设计浏览器）和Browse Sch（元件管理器）组成。设计浏览器用来管理设计数据库文件，元件管理器用来装载/删除元件库、选取与查找元件、打开元件编辑器。 4、Protel 99SE中使用的尺寸是英制，它与公制之间的关系为：1 inch（英寸）=25.4mm，1 inch=1000 mil（毫英寸），1mm=40mil 。 5、Snap Grid 表示捕捉栅格，用于将元件、连线放置在栅格上，使图形整齐且易画图；Visible Grid表示可视栅格，屏幕显示的栅格，用以确定元件位置；Electrical Grid 表示电气栅格，用于连线。 6、Protel 99 SE提供的常用快捷键如下：PageUp：放大视图；PageDown：缩小视图；End：刷新视图；Space：被放置的对象旋转90度；Tab：在元件浮动状态时，编辑元件的属性；X：元件水平镜像翻转；Y：元件垂直镜像翻转；Esc：取消当前操作。 7、直线LINE与导线Wire 的区别是： LINE是画直线的工具，没有电气连接意义；Wire 是画导线的工具，有电气连接意义。在使用中两者不能互相代替。 8、网络标号在电路原理图中具有实际的电气连接作用，只要网络标号相同的网络不管图上是否连接表示它们都是连接在一起的。 9、主电路图的扩展名是：.prj，这个文件又称项目文件。 10、电路原理图元件库的扩展名是.lib；而电路原理图文件的扩展名是. sch。 11、制作新元件的一般步骤如下：（1）新建元件库；（2）设置工作参数；（3）绘制元件外形；（4）放置并编辑元件引脚；（5）编辑元件信息；（6）生成有关元件的报表；（7）元件保存。 12、PCB 电路板的概念 所谓印制电路板(PrintedCircuitBoard，PCB)就是以一定尺寸的绝缘板为基材，以铜箔为导线，通过印制板上的印制导线、焊盘及金属化过孔等来实现电路元件各个引脚之间的电气连接。 13、单面板、双面板与多层板的区别是：单面板是一种单面敷铜，因此只能利用它敷了铜的一面设计电路导线和元件的焊接；双面板是包括 Top （顶层）和 Bottom （底层）的双面都敷有铜的电路板，双面都可以布线焊接，中间为一层绝缘层，为常用的一种电路板；如果在双面板的顶层和底层之间加上别的层，即构成了多层板。印制电路板基础知识
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