03印制电路板设计与制作.doc

1、 本文由 thl800227 贡献ppt 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。第 3 章 印制电路板的设计与制作 章第 3 章 印制电路板的设计与制作返回总目录2.1第 3 章 印制电路板的设计与制作 章本章内容印制电路板的设计资料 印制电路板的设计资料 ?印制电路板的设计 印制电路板的设计 ?印制电路板的制作 印制电路板的制作 ?本章小结 本章小结2.2第 3 章 印制电路板的设计与制作 章印制电路板(Printed Circuit Board, PCB，简称印制板或线路板 ，是由绝缘 印制电路板 ，简称印制板或线路板)， 基板、连接导线和装配

2、焊接电子元器件的焊盘组成的， 基板、连接导线和装配焊接电子元器件的焊盘组成的，具有导线和绝缘底板的 双重作用。它可以实现电路中各个元器件的电气连接，代替复杂的布线， 双重作用。它可以实现电路中各个元器件的电气连接，代替复杂的布线，减少 传统方式下的工作量，简化电子产品的装配、焊接、调试工作；缩小整机体积， 传统方式下的工作量，简化电子产品的装配、焊接、调试工作；缩小整机体积， 降低产品成本，提高电子设备的质量和可靠性； 降低产品成本，提高电子设备的质量和可靠性；印制电路板具有良好的产品一 致性，它可以采用标准化设计，有利于在生产过程中实现机械化和自动化； 致性，它可以采用标准化设计，有利于在生

3、产过程中实现机械化和自动化；使 整块经过装配调试的印制电路板作为一个备件，便于整机产品的互换与维修。 整块经过装配调试的印制电路板作为一个备件，便于整机产品的互换与维修。 由于具有以上优点，印制电路板已经极其广泛地应用在电子产品的生产制造中。 由于具有以上优点，印制电路板已经极其广泛地应用在电子产品的生产制造中。 印制电路板是实现电子整机产品功能的主要部件之一， 印制电路板是实现电子整机产品功能的主要部件之一，其设计是整机工艺 设计中的重要一环。印制电路板的设计质量，不仅关系到电路在装配、焊接、 设计中的重要一环。印制电路板的设计质量，不仅关系到电路在装配、焊接、 调试过程中的操作是否方便，而

4、且直接影响整机的技术指标和使用、维修性能。调试过程中的操作是否方便，而且直接影响整机的技术指标和使用、维修性能。 印制电路板的成功之作，不仅应该保证元器件之间准确无误的连接，工作 印制电路板的成功之作，不仅应该保证元器件之间准确无误的连接， 中无自身干扰，还要尽量做到元器件布局合理、装焊可靠、维修方便、 中无自身干扰，还要尽量做到元器件布局合理、装焊可靠、维修方便、整齐美 观。 一般说来， 一般说来，印制电路板的设计不像电路原理设计那样需要严谨的理论和精 确的计算，布局排版并没有统一的固定模式。对于同一张电路原理图， 确的计算，布局排版并没有统一的固定模式。对于同一张电路原理图，因为思 路不同

5、、习惯不一、技巧各异，不同的设计者会有不同的设计方案。 路不同、习惯不一、技巧各异，不同的设计者会有不同的设计方案。2.3第 3 章 印制电路板的设计与制作 章随着电子产品的发展，尤其是电子计算机的出现， 随着电子产品的发展，尤其是电子计算机的出现，对印制板技术提出了高 密度、高可靠、高精度、多层化的要求， 世纪 90年代 密度、高可靠、高精度、多层化的要求，到 20 世纪 年代，国外已能生产出超 世纪 年代， 高密度(在间隔为 在间隔为 2.54 mm 的两焊盘之间，布线达 条以上，每根导线宽度为 的两焊盘之间， 条以上， 高密度 在间隔为 的两焊盘之间 布线达 4 条以上 每根导线宽度为

6、0.05 mm0.08 mm)，而印制板的生产水平达到 层。随着电子产品向小型化、轻 ，而印制板的生产水平达到 42 层 随着电子产品向小型化、 量化、薄型化、多功能和高可靠性的方向发展， 量化、薄型化、多功能和高可靠性的方向发展，对印制电路板的设计提出了越 来越高的要求。从过去的单面板发展到双面板、多层板、挠性板，其精度、 来越高的要求。从过去的单面板发展到双面板、多层板、挠性板，其精度、布 线密度和可靠性不断提高。不断发展的印制电路板制作技术使电子产品设计、 线密度和可靠性不断提高。不断发展的印制电路板制作技术使电子产品设计、 装配走向了标准化、规模化、机械化和自动化的时代。 装配走向了标

7、准化、规模化、机械化和自动化的时代。掌握印制电路板的基本 设计方法和制作工艺，了解其生产过程是学习电子工艺技术的基本要求。 设计方法和制作工艺，了解其生产过程是学习电子工艺技术的基本要求。2.4第 3 章 印制电路板的设计与制作 章3.1 印制电路板的设计资料一、印制电路板的类型和特点印制电路板按其结构可分为以下 5 种 印制电路板按其结构可分为以下 种。 1. 单面印制电路板 单面印制板是在厚度为 0.2 mm5.0 mm 的绝缘基板上一面覆有铜箔，另 的绝缘基板上一面覆有铜箔， 单面印制板是在厚度为 的绝缘基板上一面覆有铜箔 一面没有覆铜，通过印制和腐蚀的方法，在铜箔上形成印制电路， 一面

8、没有覆铜，通过印制和腐蚀的方法，在铜箔上形成印制电路，无覆铜一面 放置元器件，因其只能在单面布线， 放置元器件，因其只能在单面布线，所以设计难度较双面印制电路板和多层印 制电路板的设计难度大。它适用于一般要求的电子设备，如收音机、电视机等。 制电路板的设计难度大。它适用于一般要求的电子设备，如收音机、电视机等。 2. 双面印制电路板 在绝缘基板(0.2 mm5.0 mm)的两面均覆有铜箔，可在两面制成印制电路， 的两面均覆有铜箔， 在绝缘基板 的两面均覆有铜箔 可在两面制成印制电路， 它两面都可以布线，需要用金属化孔连通。它适用于一般要求的电子设备， 它两面都可以布线，需要用金属化孔连通。它适

9、用于一般要求的电子设备，如 电子计算机、电子仪器、仪表等。由于双面印制电路的布线密度较高， 电子计算机、电子仪器、仪表等。由于双面印制电路的布线密度较高，所以能 减小设备的体积。 减小设备的体积。 3. 多层印制电路板 在绝缘基板上制成三层以上印制电路的印制板称为多层印制电路板。 在绝缘基板上制成三层以上印制电路的印制板称为多层印制电路板。它是 由几层较薄的单面板或双层面板粘合而成，其厚度一般为 1.2 mm2.5 mm。 由几层较薄的单面板或双层面板粘合而成，其厚度一般为 。 目前应用较多的多层印制电路板为 4 层板 层板。 目前应用较多的多层印制电路板为 6 层板。为了把夹在绝缘基板中间的

10、电路2.5第 3 章 印制电路板的设计与制作 章3.1 印制电路板的设计资料引出，多层印制板上安装元件的孔需要金属化，即在小孔内表面涂敷金属层， 引出，多层印制板上安装元件的孔需要金属化，即在小孔内表面涂敷金属层， 使之与夹在绝缘基板中间的印制电路接通。它的特点是； 与集成电路块配合 使之与夹在绝缘基板中间的印制电路接通。它的特点是；(1)与集成电路块配合 使用，可以减小产品的体积与重量； 可以增设屏蔽层 可以增设屏蔽层， 使用，可以减小产品的体积与重量；(2)可以增设屏蔽层，以提高电路的电气性 电路连线方便， 能；(3)电路连线方便，布线密度高，提高了板面的利用率。 电路连线方便 布线密度高

11、，提高了板面的利用率。 4. 软印制板 软印制板也称挠性印制板，基材是软的层状塑料或其他质软膜性材料， 软印制板也称挠性印制板，基材是软的层状塑料或其他质软膜性材料，如 聚脂或聚亚胺的绝缘材料，其厚度为 0.25 mm1 mm。此类印制板除了质量轻、 聚脂或聚亚胺的绝缘材料，其厚度为 。此类印制板除了质量轻、 体积小、可靠性高以外，最突出的特点是具有挠性，能折叠、弯曲、卷绕。 体积小、可靠性高以外，最突出的特点是具有挠性，能折叠、弯曲、卷绕。它 也有单层、双层及多层之分，被广泛用于计算机、笔记本电脑、照相机、 也有单层、双层及多层之分，被广泛用于计算机、笔记本电脑、照相机、摄像 通信、仪表等电

12、子设备上。 机、通信、仪表等电子设备上。 5. 平面印制电路板 印制电路板的印制导线嵌入绝缘基板，与基板表面平齐。 印制电路板的印制导线嵌入绝缘基板，与基板表面平齐。一般情况下在印 制导线上都电镀一层耐磨金属层，通常用于转换开关、电子计算机的键盘等。 制导线上都电镀一层耐磨金属层，通常用于转换开关、电子计算机的键盘等。2.6第 3 章 印制电路板的设计与制作 章3.1 印制电路板的设计资料二、印制电路板板材1. 覆铜箔板的构成 印制板是在覆铜箔板上腐蚀制作出来的。 印制板是在覆铜箔板上腐蚀制作出来的。覆铜箔板就是把一定厚度的铜箔 通过粘接剂经过热压，贴附在一定厚度的绝缘基板上。基板不同，厚度不

13、同， 通过粘接剂经过热压，贴附在一定厚度的绝缘基板上。基板不同，厚度不同， 粘接剂不同，生产出的覆铜箔板性能不同。 粘接剂不同，生产出的覆铜箔板性能不同。覆铜箔板的基板是由高分子合成树 脂和增强材料的绝缘层压板。合成树脂的种类较多，常用的有酚醛树脂、 脂和增强材料的绝缘层压板。合成树脂的种类较多，常用的有酚醛树脂、环氧 树脂、聚四氟乙烯等。这些树脂材料的性能，决定了基板的物理性质、介电损 树脂、聚四氟乙烯等。这些树脂材料的性能，决定了基板的物理性质、表面电阻率等。增强材料一般有纸质和布质两种， 耗、表面电阻率等。增强材料一般有纸质和布质两种，它决定了基板的机械性 如浸焊性、抗弯强度等。 能，如

14、浸焊性、抗弯强度等。 铜箔是覆铜板的关键材料，必须有较高的导电率和良好的可焊性。 铜箔是覆铜板的关键材料，必须有较高的导电率和良好的可焊性。铜箔质 量直接影响到铜板的质量，要求铜箔不得有划痕、沙眼和皱折。 量直接影响到铜板的质量，要求铜箔不得有划痕、沙眼和皱折。其铜纯度不低 于 99.8%，厚度均匀误差不大于5。铜箔厚度选用标准系列为 、25、35、50、 ，厚度均匀误差不大于 。铜箔厚度选用标准系列为 18、 、 、 、 70、105。目前较普遍采用的是 和 50 厚的铜箔。 厚的铜箔。 、 。目前较普遍采用的是35 和 厚的铜箔 2. 常用覆铜箔板的种类 根据覆铜箔板材料的不同可分为 4

15、种 根据覆铜箔板材料的不同可分为 种。 1) 酚醛纸质层压板 又称纸铜箔板 酚醛纸质层压板(又称纸铜箔板 又称纸铜箔板) 它是由纸浸以酚醛树脂，在一面或两面敷以电解铜箔，经热压而成。 它是由纸浸以酚醛树脂，在一面或两面敷以电解铜箔，经热压而成。这2.7第 3 章 印制电路板的设计与制作 章3.1 印制电路板的设计资料种板的缺点是机械强度低、易吸水及耐高温较差，但价格便宜。 种板的缺点是机械强度低、易吸水及耐高温较差，但价格便宜。一般用于低 频和一般民用产品中，如收音机等。频和一般民用产品中，如收音机等。 2) 环氧玻璃布层压板 它是以环氧树脂浸渍无碱玻璃丝布为材料， 它是以环氧树脂浸渍无碱玻璃

16、丝布为材料，经热压制成板并在其单面或 双面敷上铜箔做成的。这种板工作频率可达 100 MHz，耐热性、耐湿性、耐药 双面敷上铜箔做成的。这种板工作频率可达 ，耐热性、耐湿性、 机械强度都比较好。常用的有两种，一种是胺类作固化剂， 性、机械强度都比较好。常用的有两种，一种是胺类作固化剂，环氧树脂浸 板质透明度较好，机械加工性能、耐浸焊性都比较好。 渍，板质透明度较好，机械加工性能、耐浸焊性都比较好。另一种是用环氧 酚醛树脂浸渍，拉弯强度和工作频率较高。 酚醛树脂浸渍，拉弯强度和工作频率较高。 3) 聚四氟乙烯板 它是用聚四氟乙烯树脂烧结压制成的板材。工作频率可高于 100 MHz，有 它是用聚四

17、氟乙烯树脂烧结压制成的板材。工作频率可高于 ， 良好的高频特性、耐热性、耐湿性，但价格比较贵。 良好的高频特性、耐热性、耐湿性，但价格比较贵。 4)三氯氰胺树脂板 该板有良好的抗热性和电性能，基板介质损耗小， 该板有良好的抗热性和电性能，基板介质损耗小，耐浸焊性和抗剥强度 是一种高性能的板材。适合于特殊电子仪器和军工产品的印制电路板。 高，是一种高性能的板材。适合于特殊电子仪器和军工产品的印制电路板。 3. 覆铜箔板的选用 覆铜箔板的选用，主要是根据产品的技术要求、工作环境和工作频率， 覆铜箔板的选用，主要是根据产品的技术要求、工作环境和工作频率， 同时兼顾经济性来决定的。其基本原则大体如下。

18、 同时兼顾经济性来决定的。其基本原则大体如下。2.8第 3 章 印制电路板的设计与制作 章3.1 印制电路板的设计资料1) 根据产品的技术要求 就是产品的工作电压的高低，决定了印制板的绝缘强度。 就是产品的工作电压的高低，决定了印制板的绝缘强度。机械强度的要 求是由板材的材质和厚度决定的。不同的材质其性能差异较大。 求是由板材的材质和厚度决定的。不同的材质其性能差异较大。设计者选用 覆铜板时在对产品技术分析的基础上，合理选用。一味选用挡次较高的材质， 覆铜板时在对产品技术分析的基础上，合理选用。一味选用挡次较高的材质， 不但不经济，也是一种资源的浪费。如产品工作电压高， 不但不经济，也是一种资

19、源的浪费。如产品工作电压高，选用绝缘性能较好 的环氧玻璃布层压板就可满足要求。一般军工产品、矿用产品就属这一类。 的环氧玻璃布层压板就可满足要求。一般军工产品、矿用产品就属这一类。 一般民用产品如收音机、录音机、 等工作电压低， 一般民用产品如收音机、录音机、VCD 等工作电压低，绝缘要求一般，可选 等工作电压低 绝缘要求一般，用酚醛纸质层压板。 用酚醛纸质层压板。 2) 根据产品的工作环境要求选用 在特种环境条件下工作的电子产品，如高温、高湿、高寒条件下的产品， 在特种环境条件下工作的电子产品，如高温、高湿、高寒条件下的产品， 整机要求防潮处理等，这类产品的印制板就要选用环氧玻璃布层压板，

20、整机要求防潮处理等，这类产品的印制板就要选用环氧玻璃布层压板，或更 高挡次的板材，如宇航、遥控遥测、舰用设备、武器设备等。 高挡次的板材，如宇航、遥控遥测、舰用设备、武器设备等。 3) 根据产品的工作频率选用 电子线路的工作频率不同，印制板的介质损耗也不同。工作在 30 电子线路的工作频率不同，印制板的介质损耗也不同。工作在 MHz 100 MHz 的设备，可选用环氧玻璃布层压板。工作在 的设备， 以上的电路， 的设备 可选用环氧玻璃布层压板。工作在 100 MHz 以上的电路， 以上的电路 各种电气性能要求相对较高，可选用聚四氟乙烯铜箔板。 各种电气性能要求相对较高，可选用聚四氟乙烯铜箔板。

21、2.9第 3 章 印制电路板的设计与制作 章3.1 印制电路板的设计资料4) 根据整机给定的结构尺寸选用 产品进入印制板设计阶段，整机的结构尺寸已基本确定， 产品进入印制板设计阶段，整机的结构尺寸已基本确定，安装及固定形式 也应给定。设计人员明确了印制板的结构形状是矩形、 也应给定。设计人员明确了印制板的结构形状是矩形、还是圆形或不规则几何 图形。板面尺寸的大小等一系列问题要综合全面考虑。 图形。板面尺寸的大小等一系列问题要综合全面考虑。印制板的标称厚度有 0.2 mm、0.3 mm、0.5 mm、0.8 mm、1.5 mm、1.6 mm、2.4 mm、3.2 mm、 、 、 、 、 、 、

22、、 、 6.4 mm 等多种。如印制板尺寸较大，有大体积的电解电容、较重的变压器、高 等多种。 等多种 如印制板尺寸较大，有大体积的电解电容、较重的变压器、 压包等器件装入，板材要选用厚一些的，以加强机械强度，以免翘曲。 压包等器件装入，板材要选用厚一些的，以加强机械强度，以免翘曲。如果电 路板是立式插入，且尺寸不大，又无太重的器件，板子可选薄些。 路板是立式插入，且尺寸不大，又无太重的器件，板子可选薄些。如印制板对 外通过插座连接时，必须注意插座槽的间隙一般为 1.5 mm，若板材过厚则插不 外通过插座连接时，必须注意插座槽的间隙一般为 ， 进去，过薄则容易造成接触不良。 进去，过薄则容易造

23、成接触不良。电路板厚度的确定还和面积及形状有直接关 选择不当，产品进行例行实验时，在冲击、振动和运输试验时， 系，选择不当，产品进行例行实验时，在冲击、振动和运输试验时，印制板容 易损坏，整机性能的质量难以保证。 易损坏，整机性能的质量难以保证。 5) 根据性能价格比选用 设计挡次较高产品的印制板时，一般对覆铜板的价格考虑较少， 设计挡次较高产品的印制板时，一般对覆铜板的价格考虑较少，或可不予 考虑。因为产品的技术指标要求很高，产品价格十分昂贵， 考虑。因为产品的技术指标要求很高，产品价格十分昂贵，经济效益是不言而 喻的。对一般民用产品在设计时，在确保产品质量的前提下， 喻的。对一般民用产品在

24、设计时，在确保产品质量的前提下，尽量采用价格较 低的材料。如袖珍收音机的线路板尺寸小，整机工作环境好，市场价格低廉， 低的材料。如袖珍收音机的线路板尺寸小，整机工作环境好，市场价格低廉，2.10第 3 章 印制电路板的设计与制作 章3.1 印制电路板的设计资料选用酚醛纸质板就可以了，没有必要选用环氧玻璃布层压板一类的板材。 选用酚醛纸质板就可以了，没有必要选用环氧玻璃布层压板一类的板材。一般 这类产品的经济效益极低，利润是靠批量、靠改进工艺材料挤出来的。 这类产品的经济效益极低，利润是靠批量、靠改进工艺材料挤出来的。再如微 型电子计算机等产品，产品印制板器件密度大，印制线条窄， 型电子计算机等

25、产品，产品印制板器件密度大，印制线条窄，印制板成本占整 机成本的比例小，印制板的选用应以保证技术指标为主，由于产品效益可观， 机成本的比例小，印制板的选用应以保证技术指标为主，由于产品效益可观， 设计时没有必要一定选用低价位的覆铜板。 设计时没有必要一定选用低价位的覆铜板。 总之，印制板的选材是一个很重要的工作，选材恰当，既能保证整机质量， 总之，印制板的选材是一个很重要的工作，选材恰当，既能保证整机质量， 又不浪费成本，选材不当，要么白白增加成本，要么牺牲整机性能，因小失大， 又不浪费成本，选材不当，要么白白增加成本，要么牺牲整机性能，因小失大， 造成更大的浪费。特别在设计批量很大的印制板时

26、，性能价格比是一个很实际 造成更大的浪费。特别在设计批量很大的印制板时， 而又很重要的问题。 而又很重要的问题。三、印制板对外连接方式的选择印制电路板只是整机的一个组成部分，必然在印制电路板之间、 印制电路板只是整机的一个组成部分，必然在印制电路板之间、印制电路 板与板外元器件、印制电路板与设备面板之间，都需要电气连接。当然， 板与板外元器件、印制电路板与设备面板之间，都需要电气连接。当然，这些 连接引线的总数要尽量少，并根据整机结构选择连接方式， 连接引线的总数要尽量少，并根据整机结构选择连接方式，总的原则应该使连 接可靠，安装、调试、维修方便，成本低廉。 接可靠，安装、调试、维修方便，成本

27、低廉。2.11第 3 章 印制电路板的设计与制作 章3.1 印制电路板的设计资料1. 导线连接 这是一种操作简单，价格低廉且可靠性较高的连接方式， 这是一种操作简单，价格低廉且可靠性较高的连接方式，不需要任何接 插件， 插件，只要用导线将印制板上的对外连接点与板外的元器件或其他部件直接 焊牢即可。例如收音机中的喇叭、电池盒等。这种方式的优点是成本低， 焊牢即可。例如收音机中的喇叭、电池盒等。这种方式的优点是成本低，可 靠性高，可以避免因接触不良而造成的故障，缺点是维修不够方便。 靠性高，可以避免因接触不良而造成的故障，缺点是维修不够方便。这种方 式一般适用于对外引线较少的场合，如收录机、电视机

28、、小型仪器等。 式一般适用于对外引线较少的场合，如收录机、电视机、小型仪器等。采用 导线焊接方式应该注意如下几点。 导线焊接方式应该注意如下几点。 (1) 线路板的对外焊点尽可能引到整板的边缘，并按照统一尺寸排列，以 线路板的对外焊点尽可能引到整板的边缘，并按照统一尺寸排列， 利于焊接与维修，如图 3.1 所示 所示。 利于焊接与维修，如图 所示。 (2) 为提高导线连接的机械强度，避免因导线受到拉扯将焊盘或印制线条 为提高导线连接的机械强度， 拽掉，应该在印制板上焊点的附近钻孔，让导线从线路板的焊接面穿过通孔， 拽掉，应该在印制板上焊点的附近钻孔，让导线从线路板的焊接面穿过通孔， 在从元件面

29、插入焊盘孔进行焊接，如图 3.2 所示 所示。 在从元件面插入焊盘孔进行焊接，如图 所示。 (3) 将导线排列或捆扎整齐，通过线卡或其他紧固件将线与板固定，避免 将导线排列或捆扎整齐，通过线卡或其他紧固件将线与板固定， 导线因移动而折断，如图 3.3 所示 所示。 导线因移动而折断，如图 所示。2.12第 3 章 印制电路板的设计与制作 章3.1 印制电路板的设计资料图 3.1 焊接式对外引线图 3.2 线路板对外引线焊接方式图 3.3 引线与线路板固定2.13第 3 章 印制电路板的设计与制作 章3.1 印制电路板的设计资料2. 插接件连接 在比较复杂的电子仪器设备中，为了安装调试方便， 在

30、比较复杂的电子仪器设备中，为了安装调试方便，经常采用接插件连 接方式。如计算机扩展槽与功能板的连接等。在一台大型设备中， 接方式。如计算机扩展槽与功能板的连接等。在一台大型设备中，常常有十 几块甚至几十块印制电路板。当整机发生故障时， 几块甚至几十块印制电路板。当整机发生故障时，维修人员不必检查到元器 件级(即检查导致故障的原因 追根溯源直至具体的元器件。 即检查导致故障的原因， 件级 即检查导致故障的原因，追根溯源直至具体的元器件。这项工作需要一 定的检验并花费相当多的时间)， 定的检验并花费相当多的时间 ，只要判断是哪一块板不正常即可立即对其进 行更换，以便在最短的时间内排除故障，缩短停机

31、时间， 行更换，以便在最短的时间内排除故障，缩短停机时间，这对于提高设备的 利用率十分有效。典型的有印制板插座和常用插接件， 利用率十分有效。典型的有印制板插座和常用插接件，有很多种插接件可以 用于印制电路板的对外连接。如插针式接插件、 用于印制电路板的对外连接。如插针式接插件、带状电缆接插件已经得到广 泛应用，如图 3.4 所示 这种连接方式的优点是可保证批量产品的质量，调试、 所示。 泛应用，如图 所示。这种连接方式的优点是可保证批量产品的质量，调试、 维修方便。缺点是因为接触点多，所以可靠性比较差。 维修方便。缺点是因为接触点多，所以可靠性比较差。2.14图 3.4 常见的插接件第 3

32、章 印制电路板的设计与制作 章3.2 印制电路板的设计印制电路板的设计是根据设计人员的意图，将电原理图转化成印制板图， 印制电路板的设计是根据设计人员的意图，将电原理图转化成印制板图， 确定加工技术要求的过程。印制电路板设计通常有两种方法： 确定加工技术要求的过程。印制电路板设计通常有两种方法：一种是人工设 另一种是计算机辅助设计。无论采取哪种方式， 计；另一种是计算机辅助设计。无论采取哪种方式，都必须符合电原理图的 电气连接和电气、机械性能要求。 电气连接和电气、机械性能要求。一、印制电路板的排版布局印制电路板设计的主要内容是排版设计。把电子元器件在一定的制板面 印制电路板设计的主要内容是排

33、版设计。 积上合理地布局排版，是设计印制板的第一步。排版设计， 积上合理地布局排版，是设计印制板的第一步。排版设计，不单纯是按照 电路原理把元器件通过印制线条简单地连接起来。 电路原理把元器件通过印制线条简单地连接起来。为使整机能够稳定可靠 地工作，要对元器件及其连接在印制板上进行合理的排版布局。 地工作，要对元器件及其连接在印制板上进行合理的排版布局。如果排版 布局不合理，就有可能出现各种干扰，以致合理的原理方案不能实现， 布局不合理，就有可能出现各种干扰，以致合理的原理方案不能实现，或 使整机技术指标下降。这里介绍印制板整体布局的几个一般原则。 使整机技术指标下降。这里介绍印制板整体布局的

34、几个一般原则。 1. 印制板的抗干扰设计原则 干扰现象在整机调试和工作中经常出现，产生的原因是多方面的， 干扰现象在整机调试和工作中经常出现，产生的原因是多方面的，除外 界因素造成干扰外，印制板布局布线不合理，元器件安装位置不当， 界因素造成干扰外，印制板布局布线不合理，元器件安装位置不当，屏蔽 设计不完备等都可能造成干扰。 设计不完备等都可能造成干扰。2.15第 3 章 印制电路板的设计与制作 章3.2 印制电路板的设计1) 地线布置与干扰 原理图中的地线表示零电位。 原理图中的地线表示零电位。在整个印制板电路中的各接地点相对电位 差也应是零。印制板电路上各接地点，并不能保证电位差绝对是零。

35、 差也应是零。印制板电路上各接地点，并不能保证电位差绝对是零。在较大 的印制板上，地线处理不好， 的印制板上，地线处理不好，不同的地点有百分之几伏的电位差是完全可能 这极小的电位差信号，经放大电路放大， 的，这极小的电位差信号，经放大电路放大，可能形成影响整机电路正常工 作的干扰信号。我们身边的许多电子产品都是由多种多级放大器， 作的干扰信号。我们身边的许多电子产品都是由多种多级放大器，振荡器等 单元电路构成的。 所示是一般收音机的框图， 点是真正的地点， 单元电路构成的。图 3.5 所示是一般收音机的框图，图中的 点是真正的地点， 所示是一般收音机的框图 图中的 O 点是真正的地点 A、B、

36、C、D 各点是各级电路的接地点。假设设计它的印制板地线时，OA、 各点是各级电路的接地点。 、 、 、 各点是各级电路的接地点 假设设计它的印制板地线时， 、 AB、BC、CD 各段均采用长 mm、宽 1.5 mm、铜箔厚度 各段均采用长 10 、 、 各段均采用长 、 、铜箔厚度 0.05 mm 的印制导 的印制导 R = 0.026 ，这是一个极小的电阻。但地线如按照框 这是一个极小的电阻。 线，则各段导线电阻 图类似设置，后果是干扰严重，甚至不能工作。 图类似设置，后果是干扰严重，甚至不能工作。假定该收音机的高端高频信 号为 30 间的感抗高达 16，如此大的电感将大大减少 AO 间的电

37、流 间的电流， 号为 MHz，AO 间的感抗高达 ，如此大的电感将大大减少 间的电流， ， 间的感抗高达 造成高频干扰。还有 465 kHz 的中频干扰依次叠加在 、BA、AO 等段的地 的中频干扰依次叠加在 CB、 、 等段的地 造成高频干扰。还有 的中频干扰依次叠加在 线上，致使低放、功放都不能正常工作。这是地线不合理设计的例子。 线上，致使低放、功放都不能正常工作。这是地线不合理设计的例子。 为克服地线干扰，应尽量避免不同回路电流同时流经某一段共用地线， 为克服地线干扰，应尽量避免不同回路电流同时流经某一段共用地线，特别是高频和大电流回路中。印制板上的各单元电路的地点应集中一点， 特别是

38、高频和大电流回路中。印制板上的各单元电路的地点应集中一点，2.16第 3 章 印制电路板的设计与制作 章3.2 印制电路板的设计称之为一点接地。这样可避免交流信号的乱窜。 称之为一点接地。这样可避免交流信号的乱窜。解决的方法是并联分路接地 和大面积覆盖式接地。 和大面积覆盖式接地。图 3.5 收音机框图 为克服地线干扰，应尽量避免不同回路电流同时流经某一段共用地线， 为克服地线干扰，应尽量避免不同回路电流同时流经某一段共用地线， 特别是高频和大电流回路中。印制板上的各单元电路的地点应集中一点， 特别是高频和大电流回路中。印制板上的各单元电路的地点应集中一点，称 之为一点接地。这样可避免交流信号

39、的乱窜。之为一点接地。这样可避免交流信号的乱窜。解决的方法是并联分路接地和 大面积覆盖式接地。 大面积覆盖式接地。 (1) 并联分路式接地。 并联分路式接地。 在印制板设计时，各单元电路分别通过各自的地线与总地点相连。 在印制板设计时，各单元电路分别通过各自的地线与总地点相连。总地 点是 O 电位处 形成汇流之势。这样可减少分支电流的交叉乱流， 电位处， 2.17 点是 电位处，形成汇流之势。这样可减少分支电流的交叉乱流，避免了不第 3 章 印制电路板的设计与制作 章3.2 印制电路板的设计应有的电信号在地线上的叠加形成的地线干扰。 应有的电信号在地线上的叠加形成的地线干扰。 (2) 大面积覆

40、盖接地。 大面积覆盖接地。 在高频电路印制板的设计中，尽量扩大印制板上地线的面积， 在高频电路印制板的设计中，尽量扩大印制板上地线的面积，可以有效地 减少地线产生的感抗，有效地削弱地线产生的高频信号的感应干扰信号。 减少地线产生的感抗，有效地削弱地线产生的高频信号的感应干扰信号。地线 面积越大，对电磁场的屏蔽功能越好。 面积越大，对电磁场的屏蔽功能越好。 2) 电磁场干扰与抑制 印制板的采用使元器件的安装变得紧凑有序，连线密集是其优点之一。 印制板的采用使元器件的安装变得紧凑有序，连线密集是其优点之一。布 局不规范，走线不合理也会造成元器件之间、线条之间的寄生电容和寄生电感。 局不规范，走线不

41、合理也会造成元器件之间、线条之间的寄生电容和寄生电感。 同时也很容易接收和产生电磁波的干扰。如何克服和避免这些问题， 同时也很容易接收和产生电磁波的干扰。如何克服和避免这些问题，在印制板 设计时应予以考虑。 设计时应予以考虑。 (1) 元器件间的电磁干扰。 元器件间的电磁干扰。 电子器件中的扬声器、电磁铁、继电器线包、 电子器件中的扬声器、电磁铁、继电器线包、永磁式仪表等含有永磁场和 恒定磁场或脉动磁场。变压器、继电器会产生交变磁场。恒定磁场或脉动磁场。变压器、继电器会产生交变磁场。这些器件工作时不仅 对周围器件产生电磁干扰，对印制板的导线也会产生影响。 对周围器件产生电磁干扰，对印制板的导线

42、也会产生影响。在印制板设计时可 视不同情况区别对待。有的可加大空间距离，远离强磁场减少干扰； 视不同情况区别对待。有的可加大空间距离，远离强磁场减少干扰；有的可调 整器件间的相互位置改变磁力线的方向；有的可对干扰源进行磁屏蔽； 整器件间的相互位置改变磁力线的方向；有的可对干扰源进行磁屏蔽；增加地 加装屏蔽罩等措施都是行之有效的。 线、加装屏蔽罩等措施都是行之有效的。2.18第 3 章 印制电路板的设计与制作 章3.2 印制电路板的设计(2) 印制板导线间的电磁辐射干扰。 印制板导线间的电磁辐射干扰。 平行印制导线与空间平行导线一样， 平行印制导线与空间平行导线一样，它们之间可以等视为相互耦合的

43、电容和 电感器件。其中一根导线有电流通过时，其他导线也会产生感应信号， 电感器件。其中一根导线有电流通过时，其他导线也会产生感应信号，感应信号 的大小与原信号的大小及频率有关，与线间距离有关。原信号为干扰源， 的大小与原信号的大小及频率有关，与线间距离有关。原信号为干扰源，干扰对 弱信号的影响极大，在印制板布线时，弱信号的导线应尽可能的短， 弱信号的影响极大，在印制板布线时，弱信号的导线应尽可能的短，避免与其他 强信号线的平行走向和靠近。不同回路的信号线避免平行走向。 强信号线的平行走向和靠近。不同回路的信号线避免平行走向。双面板正反两面 的线条应垂直。有时信号线密集，很难避免与强信号线平行走

44、向，为抑制干扰， 的线条应垂直。有时信号线密集，很难避免与强信号线平行走向，为抑制干扰， 弱信号线采用屏蔽线，屏蔽层要良好接地。 弱信号线采用屏蔽线，屏蔽层要良好接地。 3) 热干扰及其抑制 电子产品，特别是长期连续工作的产品，热干扰是不可避免的问题。 电子产品，特别是长期连续工作的产品，热干扰是不可避免的问题。电子设 备如示波器、大功率电源、发射机、计算机、交换机等都配有排风降温设备， 备如示波器、大功率电源、发射机、计算机、交换机等都配有排风降温设备，对 其环境温度要求较严格，要求温度和湿度有一定的范围。 其环境温度要求较严格，要求温度和湿度有一定的范围。这是为了保护机器中的 温度敏感器件

45、能正常工作。 温度敏感器件能正常工作。 在印制板的设计中， 在印制板的设计中，印制板上的温度敏感性器件如锗材料的半导体器件要给 以特殊考虑，避免温升造成工作点的漂移影响机器的正常工作。以特殊考虑，避免温升造成工作点的漂移影响机器的正常工作。对热源器件如大 功率管，大功率电阻，设置在通风好易散热的位置。散热器的选用留有余地， 功率管，大功率电阻，设置在通风好易散热的位置。散热器的选用留有余地，热 敏感器件远离发热器件等。印制板设计师应对整机结构中的热传导、 敏感器件远离发热器件等。印制板设计师应对整机结构中的热传导、热辐射及散 热设施的布局及走向都要进行考虑，使印制板设计与整机构思相吻合。 热设

46、施的布局及走向都要进行考虑，使印制板设计与整机构思相吻合。 2.19第 3 章 印制电路板的设计与制作 章3.2 印制电路板的设计2. 按照信号流走向的布局原则 对整机电路的布局原则是：把整个电路按照功能划分成若干个电路单元， 对整机电路的布局原则是：把整个电路按照功能划分成若干个电路单元，按照电信号的流向，逐个依次安排各个功能电路单元在板上的位置， 按照电信号的流向，逐个依次安排各个功能电路单元在板上的位置，使布局便 于信号流通，并使信号流尽可能保持一致的方向。在多数情况下， 于信号流通，并使信号流尽可能保持一致的方向。在多数情况下，信号流向安 排成从左到右(左输入 右输出)或从上到下 上输

47、入、下输出)。与输入、 左输入、 或从上到下(上输入 排成从左到右 左输入、右输出 或从上到下 上输入、下输出 。与输入、输出 端直接相连的元器件应当放在靠近输入、输出接插件或连接器的地方。 端直接相连的元器件应当放在靠近输入、输出接插件或连接器的地方。以每个 功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。例如： 功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。例如：一般是以三极管或集 成电路等半导体器件作为核心元件，根据它们各电极的位置，布设其他元器件。 成电路等半导体器件作为核心元件，根据它们各电极的位置，布设其他元器件。 3. 操作性能对元件位置的要求 (1) 对于电位器、可变电容器或可调电感

48、线圈等调节元件的布局，要考虑 对于电位器、可变电容器或可调电感线圈等调节元件的布局， 整机结构的安排。如果是机外调节， 整机结构的安排。如果是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置 相适应，如果是机内调节，则应放在印制板上能够方便地调节的地方。 相适应，如果是机内调节，则应放在印制板上能够方便地调节的地方。 (2) 为了保证调试、维修的安全，特别要注意带高电压的元器件尽量布置 为了保证调试、维修的安全， 在操作时人手不易触及的地方。 在操作时人手不易触及的地方。2.20第 3 章 印制电路板的设计与制作 章3.2 印制电路板的设计4. 增加机械强度的考虑 (1) 要注意整个电路板的重心

49、平衡与稳定。对于那些又大又重、发热量较多 要注意整个电路板的重心平衡与稳定。对于那些又大又重、 的元器件(如电源变压器 大电解电容器和带散热片的大功率晶体管等)， 如电源变压器、 的元器件 如电源变压器、大电解电容器和带散热片的大功率晶体管等 ，一般 不要直接安装固定在印制电路板上。应当把它们固定在机箱底板上， 不要直接安装固定在印制电路板上。应当把它们固定在机箱底板上，使整机的 重心靠下，容易稳定。否则， 重心靠下，容易稳定。否则，这些大型元器件不仅要大量占据印制板上的有效 面积和空间，而且在固定它们时，往往可能使印制板弯曲变形， 面积和空间，而且在固定它们时，往往可能使印制板弯曲变形，导致其他元器 件受到机械损伤，还会引起对外连接的接插件接触不良。重量在 15g 以上的大型 件受到机械损伤，还会引起对外连接的接插件接触不良。重量在 以上的大型 元器件，如果必须安装在电路板上，不能只靠焊盘焊接固定， 元器件，如果必须安装在电路板上，不能只靠焊盘焊接固定，应当采用支架或 卡子等辅助固定措施。 卡子等辅助固定措施。 (2) 当印制电路板的板面尺寸大于 当印制电路板的板面尺寸大于 200 mm150 mm 时，考虑到电路板所承 时 受重力和振动产生的机械应力，应该采用机械边框对它加固以免变形。 受重力和振动产生的机械应力，应该采用机械