电路板设计与制作第1讲 印制电路板认知与制作
印制电路板(PCB)设计与制作
第一章初识Protel99SE电子线路设计是众多工程技术人员和无线电爱好者经常遇到的问题，如何快捷、高效、准确地完成电子线路的设计工作也使很多人一筹莫展。
您或许为使电路板尽量紧凑而绞尽脑汁，为布通电路板的线路而废寝忘食，为手绘的电路板歪歪扭扭而感到灰心丧气。
卓越的Protel99将彻底把您从烦恼的工作中解放出来，在它的帮助下，您的电子线路设计工作将变得轻松愉快。
第一节Protel99SE的发展与演变随着现代科学日新月异的发展，现代电子工业也取得了长足的进步，大规模、超大规模集成电路的使用使电路板的走线愈加精密和复杂。
在这种情况下，传统的手工方式设计和制作电路板已显得越来越难以适应形势了。
幸运的是电子计算机的飞速发展有效地解决了这个问题，精明的软件厂商针对广大电子界人士的需求及时推出了自己的电子线路软件。
这些软件有一些共同的特征：它们都能够协助用户完成电子产品线路的设计工作，比较完善的电子线路软件至少具有自动布线的功能，更完善的还应有自动布局、逻辑检测、逻辑模拟等功能。
Protel99继续保持了ProtelTechnology公司的革新传统，它具有极为全面的工具、文档以及设计项目的组织功能，使用户可比以往任何时候更轻松地驾驭电子线路设计的全过程。
Protel软件的良好信誉以及Protel99的卓越表现使之很快成为众多用户的首选软件。
第二节Protel99SE的特点Protel99主要有两大部分组成：一．原理图设计系统。
它主要用于电路原理图的设计，为印制电路板的设计打好基础。
二．印制电路板设计系统。
它主要用于印制电路板的设计，产生最终的PCB文件，直接联系到印制电路板的生产。
一．原理图设计系统Protel99的原理图编辑器提供高速，智能的原理图编辑手段，产生高质量的原理图输出结果，它的元件库提供了超过六万种元件，最大限度地覆盖了众多的电子元件生产厂家的繁复庞杂的元件类型。
元件的连线使用自动化的画线工具，然后通过功能强大的电气法则检测（ERC），对所绘制的原理图进行快速检查。
印制电路板的设计与制作(1)幻灯片
（3）多层板（Multi-Layer Boards） 由多于两层的印制电路与绝缘材料交替粘结在一起，且层间导电图 形互连的印制板。如用一块双面作内层、二块单面作外层，每层板 间放进一层绝缘层后黏牢（压合），便有了四层的多层印制板。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。比如大部分计算机的主机板都是4 ~ 8层的结 构。目前，技术上已经可以做到近100层的印制板。
③ 从实际电路的功能、结构与成本，分析成品适用性。即在 进行电路方产品的工作环境适应性和运行、维 护、保养消耗。
印制板根据其基板材质的刚、柔强度不同，分为刚性板、柔 性板以及刚柔结合板，又根据板面上印制电路的层数不同分为 单面板、双面板以及多层板。
（1）单面板（Single-sided） 仅一面上有印制电路。这是早期电路（THT元件）才使用的板 子，元器件集中在其中一面——元件面（Component Side）， 印制电路则集中在另一面上——印制面或焊接面（Solder Side），两者通过焊盘中的引线孔形成连接。单面板在设计线 路上有许多严格的限制。如，布线间不能交叉而必须绕独自的 路径。
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（3）助焊膜和阻焊膜 在印制电路板的焊盘表面可看到许多比之略大的各种浅色斑
痕，，这是为了提高可焊性能而涂覆的助焊膜。 印制电路板上非焊盘处的铜箔是不能粘锡的，因此印制板上焊盘 以外的各部位都要涂覆绿色或棕色的一层涂料——阻焊膜。这一 绝缘防护层，不但可以防止铜箔氧化，也可以防止桥焊的产生。
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印制导线 焊盘
印制电路板的设计与制作
第七章印制电路板的设计与制作印制电路板PCB(PrintedCircuitBoard)简称为印制板，是安装电子元器件的载体，在电子设计竞赛中应用广泛。
印制电路板的设计工作主要分为原理图设计和印制电路板设计两部分。
在掌握了原理图设计的基本方法后，可以进入印制电路板设计，学习印制电路板的设计方法。
完成印制电路板设计，需要设计者了解电路工作原理，清楚所使用的元器件实物，了解PCB板的基本设计规范，才能设计出适用的电路板。
第一节印制电路板设计的基础知识1. 印制电路板的类型一般来说，印制电路板材料是由基板和铜箔两部分组成的。
基板可以分无机类基板和有机类基板两类。
无机类基板有陶瓷板或瓷釉包覆钢基板，有机类基板采用玻璃纤维布、纤维纸等增强材料浸以酚醛树脂、环氧树脂、聚四氟乙烯等树脂黏合而成。
铜箔经高温、高压敷在基板上，铜箔纯度大于99.8%，厚度约在18~105μm。
印制电路是在印制电路板材料上采用印刷法制成的导电电路图形，包括印制线路和印刷元件(采用印刷法在基材上制成的电路元件，如电容器、电感器等)。
根据印制电路的不同，可以将印制电路板分成单面印制板、双面印制板、多层印制板和性印制板。
(1)单面印制板仅在一面上有印制电路，设计较为简单，便于手工制作，适合复杂度和布线密度较低的电路使用，在电子设计竞赛中使用较多。
(2)双层印制板在印制板正反两面都有导电图形，用金属化孔或者金属导线使两面的导电图形连接起来。
与单面印制板相比，双面印制板的设计更加复杂，布线密度也更高。
在电于设计竞赛中，也可以手工制作。
(3)多层印制板是指由三层或三层以上导电图形构成的印制电路板，导体图形之间由绝缘层隔开，相互绝缘的各导电图形之间通过金属化孔实现导电连接。
多层印制电路板可实现在单位面积上更复杂的导电连接，并大大提升了电子元器件装配和布线密度，叠层导电通路缩短了信号的传输距离，减小了元器件的焊接点，有效地降低了故障率，在各导电图形之间可以加入屏蔽层，有效地减小信号的干扰，提高整机的可靠性。
2-1印制电路板设计与制作
路漫漫其修远兮, 吾将上下而求索
图3-2 常见的元器件封装
3.铜膜导线
铜膜导线也称铜膜走线，简称导线，用于连接各个焊盘，是 印制电路板最重要的部分。印制电路板设计都是围绕如何布置导 线来进行的。
4.助焊膜和阻焊膜
按“膜”所处的位置及其作用，“膜”可分为元件面（或焊接面 ）助焊膜和元件面（或焊接面）阻焊膜两类。
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5、平面印制电路板
• 将印制电路板的印制导线嵌入绝缘基板， 使导线与基板表面平齐，就构成了平面印 制电路板。
• 在平面印制电路板的导线上都电镀一层耐 磨的金属，通常用于转换开关、电子计算 机的键盘等。
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二、印制电路板的材料
• 根据印制电路板材料的不同可分为四种： • 1、酚醛纸基敷铜箔板（又称纸铜箔板） • 2、环氧酚醛玻璃布敷铜箔板 • 3、环氧玻璃布敷铜箔板 • 4、聚四氟乙烯玻璃布敷铜箔板
（1）元件元 件封装和SMT（表面贴装式）元件封装。针脚式元件封装焊接 时先要将元件针脚插入焊盘导通孔，然后再焊锡。针脚式元件 封装的焊盘和过孔贯穿整个电路板，SMT元件封装的焊盘只限 于表面层。 （2）元件封装的编号一般为“元件类型+焊盘距离（焊盘数 ）+元件外形尺寸”。可以根据元件封装编号来判别元件封装的 规格。
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3.1 印制电路板的种类和特点
• 一、印制电路板的类型 • 二、印制电路板的材料
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一、印制电路板的类型
• 1、单面印制电路板 • 2、双面印制电路板 • 3、多层印制电路板 • 4、软印制电路板 • 5、平面印制电路板
印制电路板的设计与制作
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三、制作印制电路板的基本环节
2.照相制板
• 用绘好的底图照相制板，版面尺寸通过调整相 机焦距准确达到印制板尺寸，相板要求反差大， 无砂眼。制板过程与普通照相大体相同。相板干 燥后需修版，对相板上砂眼修补，对不要的用小 刀刮掉。做双面板的照相板应保证正反面次照相 的焦距一致，确保两面图形尺寸的吻合。
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二、印制电路板的设计要求
• （1）正确。这是印制板设计基本而重要的要求，准确实现电原理图的连接关系，避免实现电原理
图的连接关系，避免出现“短路”和“断路”这两个简单而致命的错误。
• （2）经济。这是必须达到的目标。板材选价低，板子尺寸尽量小，连接用直焊导线，表面涂覆用
最便宜的，选择价格最低的加工厂等，印制板制造价格就会下降。
印制电路板的设计与制作
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三、制作印制电路板的基本环节
7.涂助焊剂与阻焊剂
• 印制板经表面金属涂敷后，根据不同的需要可 进行助焊和阻焊处理。涂助焊剂既可起保护镀层 不氧化的作用，又可提高可焊性。为了保护板面， 确保焊接的正确性，在一定的要求下在板面上加 阻焊剂，但必须使焊盘裸露。 • 印制板加工除了上述七个基本环节外，还有其 他加工工艺，可根据实际情况添加，如为了装焊 方便，而在元件层印有文字标记、元件序号等。
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印制电路板的设计与制作
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三、制作印制电路板的基本环节
3.图形转移
• （1）丝网漏印。丝网漏印是一种古老的工艺， 但由于具有操作简单、生产效率高、质量稳定和 成本低廉等优点，所以，广泛用于印制板制造， 现由于该法在工艺、材料、设备上都有突破，能 印制出0.2 mm的导线。缺点是精度比光化学法差， 要求工人具有熟练操作技术。
第1章印制电路板基础知识
过孔的形状一般为圆形。过孔有两个尺寸，即 Hole Size (通 孔直径)和钻孔加上焊盘后的总的 Diameter(过孔直径)。
通孔和过孔之间的孔壁，由与导线相同的材料构成，用于连 接不同层的导线。
第1章印制电路板基础知识
1.1.7 丝印层
为方便电路的安装和维修，在印制电路板的上下两表面 印上所需要的标志图案和文字代号等，例如元件标号和标称 值、元件外廓形状和厂家标志、生产日期等，这层就称为丝 印层(Silkscreen Top/Bottom Overlay)。
尽量避免使用大面积铜箔，否则长时间受热，易发生铜箔膨 胀和脱落现象。必须用大面积铜箔时，最好用栅格状。这样 有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。
第1章印制电路板基础知识
1.2 印制电路板设计流程
印制电路板设计的一般步骤如下： 1) 绘制原理图。 2) 规划电路板。 3) 设置参数。 4) 装入网络表及元件封装。 5) 元件的布局。 6) 手动预布线。 7) 锁定手动预布的线，然后进行自动布线。 8) 手工调整。 9) 文件保存及输出。
所以在取用焊接元件时，不仅要知道元件名称，还 要知道元件的封装。元件的封装可以在设计电路图时指 定，也可以在引进网络表时指定。
第1章印制电路板基础知识
1. 元件封装的分类 普通的元件封装有针脚式封装和表面粘贴式封装两大类。
第1章印制电路板基础知识
第1章印制电路板基础知识
针脚式封装 必须把相应的针脚插入焊盘
第1章印制电路板基础知识
第1章印制电路板基础知识
1.1.5 层
Altium Designer的“层”不是虚拟的，而是印制电路板 材料本身实实在在的铜箔层。
由于电子线路的元件密集安装、抗干扰和布线等特殊要 求，一些较新的电子产品中所用的印制电路板不仅上下两面 可供走线，在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔。
印制电路板的设计与制作
印制电路板旳设计与制作本章重要简介印制电路板旳元件布局及布线原则；应用ＰＲＯＴＥＬ设计印制电路板旳基本环节及设计示例；印制电路板旳手工制作与专业制作旳措施, 并以实验室常用旳ＶＰ?１０８Ｋ电路板制作系统为例, 简介了ＰＣＢ旳制作环节与措施。
章末附有印制电路板旳设计与制作训练。
现代印制电路板（简称ＰＣＢ, 如下ＰＣＢ即指印制电路板）旳设计大多使用电脑专业设计软件进行, ＰＣＢ旳制作也是通过专业制作厂家完毕旳。
因此, 大批量旳ＰＣＢ生产常常是顾客自己设计好印制板, 将文档资料交给印制板生产厂家, 由其完毕ＰＣＢ板旳制作。
ＰＲＯＴＥＬ就是一种被广泛使用旳印制板设计软件, 它设计出旳印制板文档可以广泛地被各专业印制板生产厂家所接受。
因此本章一方面简介使用ＰＲＯＴＥＬ进行印制板设计旳一般环节, 给出一种设计示例, 然后简朴简介手工制作印制板旳一般措施, 最后简介适合于实验室旳印制电路板制作设备ＶＰ?１０８Ｋ。
１２１印制电路板旳设计原则印制电路板旳设计是一项很重要旳工艺环节, 若设计不当, 会直接影响整机旳电路性能, 也直接影响整机旳质量水平。
它是电子装配人员学习电子技术和制作电子装置旳基本功之一, 是实践性十分强旳技术工作。
印制电路板旳设计是根据电路原理图进行旳, 因此必须研究电路中各元件旳排列, 拟定它们在印制电路板上旳最佳位置。
在拟定元件旳位置时, 还应考虑各元件旳尺寸、质量、物理构造、放置方式、电气连接关系、散热及抗电磁干扰旳能力等因素。
可先草拟几种方案, 经比较后拟定最佳方案, 并按对旳比例画出设计图样。
画图在初期重要靠手工完毕, 十分繁琐, 目前大多用计算机完毕, 但前述旳设计原则既可合用于手工画图设计, 也可合用于计算机设计。
对于印制电路板来说, 一般状况下, 总是将元件放在一面, 我们把放置元件旳一面称为元件面。
印制板旳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, 我们把布置导线旳这一面叫做印制面或焊接面。
《印制电路板的设计与制作》
• 任务二 印制电路板设计环境
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《印制电路板的设计与制作》
•启动Protel DXP 2004 SP2 PCB板开发环境方法：在菜 单命令中选择【文件】→【新建】→【PCB文件】
• 任务三 电路仿真设计环境
Hale Waihona Puke PPT文档演模板真功能，可以十分方便地检查电路原理图中各个设计模块的正确 性。（6）Protel DXP提供了丰富的设计检查功能。 （7）Protel DXP全面兼容TANGO以及Protel的先前版本。（8）Protel DXP 中同一设计的电路原理图和PCB之间具有动态连接功能。（9） Protel DXP同样也提供了丰富的快捷键支持以及连续操作功能， 使得电路设计人员能够快速有效地完成电路设计工作。（10） Protel DXP提供了全新的FPGA/CPLD设计功能，并且支持VHDL 设计和混合设计模式（如FPGA、SITUS拓扑布线技术）。
•2. 放置电路节点
•（1）在导线的交叉处自动加入节点 •（2）删除多余的节点 •（3）节点属性对话框
• 任务三 放置电源和接地符号
PPT文档演模板
《印制电路板的设计与制作》
• 1. 电源和接地符号工具栏 • 执行主菜单命令【查看】/【工具栏】
• 2. 放置电源和接地符号 • 放置电源和接地符号主要有两种方法： • （1）单击绘制电路图工具栏中放置电源和接地符号的图标。 • （2）执行主菜单命令【放置】/【电源端口】 。
• （2）将光标移动到放置网络名称的位置（导线或总线），光 标上出现红色的“X”，单击鼠标就可以放置一个网络标签了， 但是一般情况下，为了避免以后修改网络名称的麻烦，在放置 网络名称前，按 Tab 键，设置网络名称属性。
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1.认知PCB上的元器件
通孔式元件
图1板的种类
三、热转印方式制板
目前常用的简易制板方式有热转印制板、雕刻制板、小型工业制 板等，下面介绍热转印制板的基本方法。
制板步骤：出图、下料裁板、图形转移、线路腐蚀、钻孔。
实训 热转印方式制板
⑸认知制板辅材：热转印纸、高温胶带及细砂纸等。 ⑹采用热转印方式手工制作一块单面印制板。 3.思考题 ⑴热转印的图形应打印在热转印纸的光面或麻面？ ⑵如何配置双氧水+盐酸腐蚀液？ ⑶如何进行热转印制板？简述步骤。
第1讲 印制电路板认知与制作
主要内容
一、认知印制电路板 二、印制电路板的种类 三、热转印方式制板 实训 热转印方式制板
一、认知印制电路板
图示为一块电路板实物图，从图上可以看到电阻、电 容、电感、晶体管、集成电路、接插件等元器件及PCB走 线、焊盘、金属化孔、元件孔等。这种面上有焊盘、元件 孔、PCB走线等的板子即为印制电路板。
1.实训目的 ⑴认识常用的印制板基材及类型。 ⑵认知印制电路板。 ⑶掌握热转印制板的方法。 ⑷手工制作一块印制电路板。 2.实训内容 ⑴识别纸基板、玻璃布板和合成纤维板。 ⑵认识单面板、双面板、多层板及挠性印制 板。 ⑶认知印制电路板：元件、焊盘、过孔、印 制导线、阻焊、助焊、丝网等。
⑷认知制板设备：激光打印机、热转印机、裁板机 及高速微型台钻等。