CB的结构设计与制造工艺.ppt

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1、电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 电子产品（设备） 结构设计与制造工艺 印制线路板的结构设计及制造工艺 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 印制线路板的结构设计及制造工艺 第七章 印制线路板的结构设计及制造工艺 印制电路板 PCB（ printed circuit boards） 7.1 印制电路板结构设计的一般原则 7.2 印制电路板的制造工艺及检测 7.3 印制电路板的组装工艺 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 印制线路板的结构设计及制造工艺 第七章 印制线路板的结构设计及制造工艺 印制电路板 PCB（

2、 printed circuit boards） 7.1印制电路板结构设计的一般原则 一 、 印制电路板的结构布局设计 1印制电路板的热设计 2 .印制电路板的减振缓冲设计 3 .印制电路板的抗电磁干扰设计 4. 印制电路板的板面设计 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 （ 1）元器件应平行或垂直于板面，并和主要板边 平行或垂直。在板面上分布均匀整齐，一般不得 将元件重叠安放； （ 2）元件的标记或型号应朝向便于观察的一面 ； （ 3） 由于板面尺寸限制，或由于屏蔽要求而必须 将电路分成几块时，应使每一块印制板成为独立 的功能电路，并使 引出线为最少； （ 4）可调

3、元件的布局应考虑整机的结构要求 ； （ 5）板面过小时可采用拼板、加工艺边。 印制线路板的结构设计 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 二、 印制电路板布线的一般原则 1.电源线设计 根据印制线路板电流的大小，尽量加 粗电源线宽度，减少环路电阻。同时使电 源线、地线的走向和数据传递的方向一致 ，这样有助于增强抗噪声能力。 印制线路板的结构设计 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 2. 地线设计 公共地线应布置在板的最边缘； 数字地与模拟地应尽量分开； 印制板上每级电路的地线一般应自成封闭 回路。以保证每级电路的地电流主要在本级地回 路中流

4、通，减小级间地电流耦合； （ 4） 大面积地线要镂空。 印制线路板的结构设计 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 3.信号线设计 低频导线靠近印制板边布置； 高电位导线和低电位导线应尽量远离，最 好的布线是使相邻的导线间的电位差最小； 避免长距离平行走线，印制电路板上的布 线应短而直； 不同性质的 电路 导线 分开，它们的供电系 统也要完全分开； 采用 合适的外接 形式。 印制线路板的结构设计 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 外接形式有： 导线引出、插接端和接插件（如图） 输入、输出远离，以免发生反馈耦合。 引出线要相对集中设置。布线

5、时使输入 输出电路分列于电路板的两边，并用地 线隔开 。 印制线路板的结构设计 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 三、印制导线的尺寸和图形 1. 宽度 印制导线的最小宽度取决于导线的载流 量和允许温升 。 当铜箔厚度为 0.05mm，通过的电流 ： 1A /mm。 2. 间距 导线的最小间距主要 取决于 导线间绝缘 电阻和击穿电压。 印制线路板的结构设计 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 一般导线间距等于导线宽度 （ 1）低频低压电路的导线间距取决于焊接 工艺。 （ 2） 高压电路的导线间距取决于工作电压 和基板的抗电强度 。 （ 3

6、） 高频电路主要考虑分布电容的影响 。 印制线路板的结构设计 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 3.印制导线的图形 元器件在印制板上有两种排列方式：不规则排 列、规则排列 。 导线的宽度宜一致 ， 地线可适当加宽 。 导线不应有急弯和尖角 ， 转弯和过渡部分宜用 半径不小于 2mm的圆弧连接或用 45度角连线 ， 且 应避免分支线 。 当导线宽度超过 3mm时 ， 最好在导线中间开槽成 两根并联线 大面积铜箔时 ， 应做成栅格状 （ 镂空 ） 。 印制线路板的结构设计 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 4.焊盘 焊盘中心孔 d要比器件

7、引线直径稍大一些（ 0.2 0.4 mm ）。 焊盘外径 D (d+1.2)mm，其中 d为引线插孔直径， 焊盘最小直径可取 Dmin=(d+ 0.5)mm 。 焊盘的形状有：岛形焊盘、圆形焊盘、方形焊盘、 椭圆焊盘和灵活设计的焊盘 5 .过（金属化）孔 0.6mm 0.5mm 0.30mm 0.20mm 0.10 0.05mm 印制线路板的结构设计 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 4.焊盘 焊盘中心孔 d要比器件引线直径稍大一些（ 0.2 0.4 mm ）。 焊盘外径 D (d+1.2)mm，其中 d为引线插孔直径， 焊盘最小直径可取 Dmin=(d+ 0.5

8、)mm 。 印制线路板的结构设计 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 4.焊盘 焊盘中心孔 d要比器件引线直径稍大一些（ 0.2 0.4 mm ）。 焊盘外径 D (d+1.2)mm，其中 d为引线插孔直径， 焊盘最小直径可取 Dmin=(d+ 0.5)mm 。 焊盘的形状有：岛形焊盘、圆形焊盘、方形焊盘、 椭圆焊盘和灵活设计的焊盘 5 .过（金属化）孔 0.6mm 0.5mm 0.30mm 0.20mm 0.10 0.05mm 印制线路板的结构设计 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 四 印制板设计步骤和方法 1. 设计印制板应具备的条

9、件 已知印制电路板板面需要容纳的电路 ， 以及该 电路内各种元器件的型号 、 规格和主要尺寸 。 明确各元器件和导线在布局 、 布线时的特殊要 求 。 确定印制板在整机 (或分机 )中的位置及其连接 形式 。 印制线路板的结构设计 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 2. 印制板的设计步骤和方法 （ 1）选定印制板的材料、板厚和板面尺寸。 （ 2）设计印制电路板坐标尺寸图。 （ 3）根据电原理图绘制排版连线图。 设计的排版设计草图 排版连线图 （ 4）画出印制电路板照相底图 印制电路板装配图。 丝印图（字符图 ） 印制线路板的结构设计 电子产品（设备）结构设计与制造

10、工艺 2004年 12月 18日 印制电路板的制造及检测 7.2印制电路板的制造工艺及检测 减成法 (铜箔蚀刻法 )和加成法 (添加法 ) 一、 印制电路板的制造工艺流程 1.单面板 照相底 图 照相制 版 蚀刻 机加 工 图形固化 印阻焊剂 表面涂 (镀 ) 覆 图形转移 修边 印字符 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 2.双面板 3.多层板 照相底图 照相制版 图形转移 蚀刻 孔的金属 化 印制插头的电 镀 印阻焊剂 、 印 字符涂覆 印制板的机械加 工 修边 表面涂 (镀 ) 覆 印制电路板的制造及检测 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月

11、 18日 金属化孔 : 孔金属化就是在孔内电镀一层金属，形成一个金属 筒，与印制导线连接起来。 其 作用是实现不同层面间印 制导线间的互连 。 阻焊剂 或称 阻焊油墨 : 阻焊膜 是印制板最外面的 “ 衣服 ” 。它的作用是 防止电路腐蚀，防止由于潮湿引起的电路绝缘性能下降 ，防止焊锡粘附在不需要的部分， 防止相邻导电图形间 发生桥接 ,防止铜对焊锡槽的污染， 提高 印制板 的电气 性能 ,具有 保 护 印制板功能等 . 印制电路板的制造及检测 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 二、 印制电路板的质量检验 1目视检验 表面缺陷 表面缺陷包括凹痕、麻坑、划痕、 表面

12、粗糙、空洞、针孔等 ； 其它缺陷 焊盘的重合性 检验孔是否在焊盘中心 。 导线图形的完整性 测量导线图形的完整性 。 外 形尺寸 。 印制电路板的制造及检测 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 2.电性能测试 对多层印制电路板要进行连通性试验， 检验印制电路图形是否是连通的。 3.绝缘电阻 测量印制板绝缘部件对外加直流电压所 呈现出的一种电阻。 印制电路板的制造及检测 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 4.可焊性 可焊性是用来测量元器件连接到印制板上时，焊 接对印制图形的润湿能力 . 一般用：润湿、半润湿、不润湿来表示。 5.镀层的附着

13、力 金镀层、铜镀层 6.敷 (镀 )铜层厚度 铜箔厚度、金属化孔壁（铜镀层）厚度 印制电路板的制造及检测 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 印制电路板的组装工艺 7.3 印制电路板的组装工艺 一、 印制电路板的分类 按结构分： 刚性印制板、挠（ 柔 ）性印制电路板、刚 挠（ 柔 ）结合印制板； 单面板、双面板、多层板 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 印制电路板的组装工艺 二、 印制板电路板组装工艺的基本要求 印制基板的两面分别叫元件面和焊接面。 1.元器件引线的成形 预加工处理 由于生产工艺的限制和包装、贮存、运输等中间环节时间 较

14、长，元器件表面易产生氧化膜，使引线可焊性下降。引线的 预加工处理包括引线的校直、表面清洁、搪锡三个步骤。 引线成形的基本要求 为将元器件迅速而准确地插入印制板上的孔内，要根据焊 点之间的距离，将引线做成需要形状。 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 印制电路板的组装工艺 基本要求如下： 元件引线开始弯曲处，离元件端面的最小距离大 于 1.5mm。 弯曲半经大于等于引线直经的两倍，两根引线打 弯后要相互平行。 焊接时怕热元件，应将引线绕成环状或用卷发式 成形方法，将引线增长，提高散装面积热能力。 元件标称值及文字标记应处于便于查看的位置， 便于检查和维修。 成形后无机

15、械损伤。 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 印制电路板的组装工艺 成形方法 在自动化生产中，成形工序在流水线上用专用 工具和成形模具成形。如采用电动、气动等专用 引线成形机。少量元器件可采用手工，用尖嘴钳 或镊子钳等工具成形。 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 印制电路板的组装工艺 2.元器件的安装的技术要求 元器件的标志方向按图纸要求，安装后应能 看清元件上标志。若装配图上没指明方向，则应 按从左到右、从下到上的顺序能读出标志。 有极性的元器件可加彩色套管以示区别。如 晶体管的管脚和电解电容的正负端。 晶体管管脚引线一般留 3 5m

16、m，管脚过长 降低晶体管的稳定性，过短时，焊接过热会损坏 晶体管。集成电路安装时要先将引线脚与孔位对 准，防止弄断或弄偏引出脚。 安装高度应符合规定要求，同一规格的元器 件应尽量安装在同一高度。 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 印制电路板的组装工艺 安装顺序一般为先低后高，先轻后重、先易后难 、先一般元器件后特殊元器件。 在印制板上元器件分布均匀、整齐。元器件外壳 与引线不得相碰，并保证 1mm左右间隙，必要时应 套绝缘套管。 一些特殊元器件应做特殊处理。静电损坏器件； 发热元件；较大元器件（重量大于 28g）。 元器件插好后，其引线外形处理有弯头和切断 成形两

17、种。一般弯脚的弯折方向都应与铜箔走线方向 相同。如无印制导线只有焊盘时，可朝距印制导线远 的地方打弯。 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 印制电路板的组装工艺 三、 印制电路板装配工艺 1元器件的安装方法 ,一般有以下几种形式： 贴板安装 元器件贴紧印制基板面，安装间隙小 于 1mm。若元器件外壳是金属的，安装面又有印制 导线时，应加垫绝缘衬垫或套绝缘套管。 优点是：元器件稳定性好、受振动时不易脱落。 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 印制电路板的组装工艺 悬空安装 元器件插装后距印制板面 3 8mm高。 这种方法有利于元器件散热。

18、垂直安装 元器件垂直于印制基板面插装，这种方 法有利于提高元器件的组装密度，拆卸方便，但不抗 振。 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 印制电路板的组装工艺 埋头安装 (嵌入式安装 ) 将元器件的壳体埋于印制 基板的嵌入孔内，这种方法有利于元器件抗振，并降 低了安装高度。 支架固定安装 用金属支架将元器件固定在印制 基板上， 这种方法适用于重量较大的元器件，如小 型继电器、变压器、阻流圈等。 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 印制电路板的组装工艺 有高度限制时的安装 将元器件的垂直插入后，再 朝水平方向弯曲。对大型元件要特殊处理，以保证

19、有 足够机械强度，经得起振动和冲击。 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 印制电路板的组装工艺 三、 印制电路板装配工艺 四、 印制电路板组装工艺流程 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 印制电路板的组装工艺 四、 印制电路板组装工艺流程 1.自动插装工艺流程 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 印制电路板的组装工艺 2.手工插入与半自动插装工艺流程 手工插入与半自动插入时，所有操作按次序用人 工完成。 半自动插装机自动地向操作员提供正确的元件， 并且利用光束指示元件在电路板上的插入位置和 方向。 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 印制电路板的组装工艺 3.机器人插装工艺流程 机器人插入的操作包括：机器人手臂向元件运动 、抓住元件、把它重新定向（如果需要的话）、 移到电路板的正确位置然后插入。机器人一般仅 仅用来插入那些需要人工插入的非标准元件，或 者形状奇特不能采用专用的机械插入那些元件。 电子产品（设备）结构设计与制造工艺 2004年 12月 18日 谢谢大家！