印制电路板设计基础.ppt

在实际电路设计中,完成原理图绘制和电路仿真后,最终需要将电路中的实际元件安装在印制电路板(Printed Circuit Board,简称PCB)上。原理图的绘制解决了电路的逻辑连接,而电路元件的物理连接是靠PCB上的铜箔实现。
随着中、大规模集成电路出现,元器件安装朝着自动化、高密度方向发展,对印制电路板导电图形的布线密度、导线精度和可靠性要求越来越高。为满足对印制电路板数量上和质量上的要求,印制电路板的生产也越来越专业化、标准化、机械化和自动化,如今已在电子工业领域中形成一门新兴的PCB制造工业。
印制电路板(也称印制线路板,简称印制板)是指以绝缘基板为基础材料加工成一定尺寸的板,在其上面至少有一个导电图形及所有设计好的孔(如元件孔、机械安装孔及金属化孔等),以实现元器件之间的电气互连。
印制电路板概述
印制电路板的发展
印制电路技术虽然在第二次世界大战后才获得迅速发展,但是“印制电路”这一概念的来源,却要追溯到十九世纪。
在十九世纪,由于不存在复杂的电子装置和电气机械,因此没有大量生产印制电路板的问题,只是大量需要无源元件,如:电阻、线圈等。
1899年,美国人提出采用金属箔冲压法,在基板上冲压金属箔制出电阻器,1927年提出采用电镀法制造电感、电容。
经过几十年的实践,英国Paul Eisler博士提出印制电路板概念,并奠定了光蚀刻工艺的基础。
随着电子元器件的出现和发展,特别是1948年出现晶体管,电子仪器和电子设备大量增加并趋向复杂化,印制板的发展进入一个新阶段。
五十年代中期,随着大面积的高粘合强度覆铜板的研制,为大量生产印制板提供了材料基础。1954年,美国通用电气公司采用了图形电镀-蚀刻法制板。
六十年代,印制板得到广泛应用,并日益成为电子设备中必不可少的重要部件。在生产上除大量采用丝网漏印法和图形电镀-蚀刻法(即减成法)等工艺外,还应用了加成法工艺,使印制导线密度更高。目前高层数的多层印制板、挠性印制电路、金属芯印制电路、功能化印制电路都得到了长足的发展。
我国在印制电路技术的发展较为缓慢,五十年代中期试制出单面板和双面板,六十年代中期,试制出金属化双面印制板和多层板样品,1977年左右开始采用图形电镀--蚀刻法工艺制造印制板。1978年试制出加成法材料--覆铝箔板,并采用半加成法生产印制板。八十年代初研制出挠性印制电路和金属芯印制板。
在电子设备中,印制电路板通常起三个作用。
⑴为电路中的各种元器件提供必要的机械支撑。
⑵提供电路的电气连接。
⑶用标记符号将板上所安装的各个元器件标注出来,便于插装、检查及调试。
但是,更为重要的是,使用印制电路板有四大优点。
⑴具有重复性。
⑵板的可预测性。
⑶所有信号都可以沿导线任一点直接进行测试,不会因导线接触引起短路。
⑷印制板的焊点可以在一次焊接过程中将大部分焊完。
正因为印制板有以上特点,所以从它面世的那天起,就得到了广泛的应用和发展,现代印制板已经朝着多层、精细线条的方向发展。特别是八十年代开始推广的SMD(表面封装)技术是高精度印制板技术与VLSI(超大规模集成电路)技术的紧密结合,大大提高了系统安装密度与系统的可靠性
印制电路板种类
目前的印制电路板一般以铜箔覆在绝缘板(基板)上,故亦称覆铜板。

⑴单面印制板(Single Sided Print Board)。单面印制板指仅一面有导电图形的印制板,~,它是在一面敷有铜箔的绝缘基板上,通过印制和腐蚀的方法在基板上形成印制电路。它适用于一般要求的电子设备。
⑵双面印制板(Double Sided Print Board)。双面印制板指两面都有导电图形的印制板,~,它是在两面敷有铜箔的绝缘基板上,通过印制和腐蚀的方法在基板上形成印制电路,两面的电气互连通过金属化孔实现。它适用于要求较高的电子设备,由于双面印制板的布线密度较高,所以能减小设备的体积。
⑶多层印制板(Multilayer Print Board)。多层印制板是由交替的导电图形层及绝缘材料层层压粘合而成的一块印制板,导电图形的层数在两层以上,层间电气互连通过金属化孔实现。多层印制板的连接线短而直,便于屏蔽,但印制板的工艺复杂,由于使用金属化孔,可靠性稍差。它常用于计算机的板卡中。
对于电路板的制作而言,板的层数愈多,制作程序就愈多,失败率当然增加,成本也相对提高,所以只有在高级的电路中才会使用多层板。
图4-1所示为四层板剖面图。通常在电路板上,元件放在顶层,所以一般顶层也称元件面,而底层一般是焊接用的,所以又称焊接面。对于SMD元件,顶层和底层都可以放元件。元件也分为两大类,插