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1、印制电路板设计与制作工艺人工制作单面PCB部分第一节敷铜板介绍一、 敷铜板的种类电子电路中用来安装焊接元件的基板，敷铜板一般由电木，纤维编织布加环氧树脂胶压制成厚度在0.5mm-2.5mm的绝缘板材，在板材的一面镀上一层薄薄的红铜箔作为导电层，如果两面都有铜箔则是双面敷铜板。在实际应用中可以人工采用刻刀在铜箔面上刻制出线路来，也可以采用化工材料三氯化铁进行腐刻。随着电子技术的不断发展，敷铜板也由单层，双层发展到多层的，其绝缘强度也越来越高。根据敷铜板的基板通常分为三种。即1.毫米、1.5毫米、2.0毫米。一般常选用的是1.5毫米和2.0毫米的敷铜板。根据敷铜板的基板（绝缘）材料分为酚醛纸基敷铜
2、板、环氧酚醛玻璃布敷铜板、环氧双青胺玻璃布敷铜板、聚四氟乙烯敷铜板。l 酚醛纸基敷铜板黑黄色或淡黄色，高频损耗较大，但便宜而应用较广泛，如：收音机、业余小制作、要求不高的仪器仪表等。优点：价格便宜；缺点：机械强度低，耐高温性能差。l 环氧酚醛玻璃布敷铜板青绿色并有透明感，耐高温，绝缘性能好，适用于高频、超高频电路。如：电视机、高频仪器仪表等优点：电绝缘性能好，耐高温性能好、受潮时不易变形。透明度好，有较好的机械加工性能及耐高温的特性。l 聚四氟乙烯敷铜板具有高绝缘性能，用于微波频段优点：耐高温，有高绝缘性能l 聚酰亚胺柔性覆铜板根据敷铜面的不同又分为：l 单面印制电路板：绝缘基的一面印制导线。
3、l 双面印制电路：绝缘基的两面都有印制导线。l 多层印制电路板：多于两层印制导线的印制电路板。l 平面印制电路板：印制导线嵌在绝缘基板内，与基板表面齐平的电路板。第二节印制电路板图设计原则一、 选定电路图在设计电路板时，首先应该把具体的电路确定下来。确定的原则是：同种电路中选电路简单的，性能优良的；其次是选择合适需要的。如没有合适的电路可选择,也可自己画出电原理图。如一般小制作便需自己先画出电路图。二、绘制电路板图的步骤l 合理安排电路中的元器件设计印制电路板时，不是简单地将元器件之间用印制导线就行了，而是要考虑电路的特点和要求。如高频电路对低频电路的影响，各元器件之间是否产生有害的干扰，以及
4、热传递等方面的影响。由于布线不正确带来的分布参数的影响也不可忽略，为此在设计印制电路板时要充分考虑元器件的摆放位置。l 设计中必须注意的几点收音机中的输入、输出变压器应垂直放置，磁性天线要远离扬声器，以避免相互干扰；要考虑发热元件的散热以及热量对周围元器件的影响。对于大功率管要考虑留散热板的安装位置；对于怕热元器件要尽可能地远离发热件；对于比较重的元器件，如电源变压器等，应尽可能地靠近印制板固定端的边缘位置，以防印制板的变形；各元器件之间的导线不能交叉。如果无法避免，可采用在印制板的另一面跨接引线的办法；应搞清楚所用元器件的外形尺寸和引线方式，并确定元器件在印制电路板上的装配方式（立式、卧式、
5、混合式）；印制电路板上的元器件布置要均匀，密度要一致，尽量要做到横平竖直，不允许将元器件斜排及交叉重排。l 选择合适的印制导线因为印制导线具有一定的电阻，当电流通过时，要产生热量和一定的压降，为此选用合适的印制导线是很重要的。常用的印制导线宽度为0.5mm、1.0mm、1.5mm等几种。它们允许通过的电流以及导线的电阻如表：导线宽度（mm）0.51.01.52.0允许电流（A）0.81.01.51.9导线电阻（）0.70.410.310.25常用印制导线的选用：从上表中可看出，导线宽度不同，允许通过的电流也不同，所以设计印制导线的宽度一般比表中规定的要大些，以留有余量。通常选用1.52mm宽，
6、最窄处不小于0.5mm，对流过大流量的印制导线可放宽到23mm，对于电源线和公共地线，在允许的条件下可放宽到45mm甚至更宽。l 选择合适的印制导线间距印制导线之间的距离将直接影响着电路的电器性能。如绝缘强度、分布电容等。当频率不同时，即使印制导线的间距相同，其绝缘强度也不同。频率越高相对绝缘强度就会下降。导线间距越小，分布电容就越大，电路稳定性就越差。尤其是在高频状态下的电路产生的影响就跟更大。为此，引线间的距离最小不应小于0.5mm。当线间电压超过300V时，其间距不应小于是1.5mm。l 选择合适的焊盘焊盘是一个与印制导线连接的圆盘。其常用焊盘的形状如图：依据DATASHEET的定义再加
7、些余量（方便焊接，手工的话，更加要注意）。某种程度上讲，孔径越大，厂家越容易加工，出错的概率也小，但同时你布线的难度就会增加。最好先跟厂家确认厂家的能力，然后根据自己的板子布线的密度，做出合适的选择。因地适宜设计焊盘、孔径。三、绘制电路板图时应注意的几个问题印制导线的宽度在同一块印制电路板上除地线外，其它印制导线的宽度应尽可能均匀一致，要避免突然变粗、突然变细；印制导线与焊盘的连接应平滑地过渡；高频部分的布线应尽可能地短而直，以防自激；印制导线的公共地线不应闭合，以免产生电磁感应，而且尽可能地将地线布置在印制板的边缘处；导线转弯处最好呈圆孤形；印制导线的接点处直径不能过大；印制导线与印制板的边
8、缘应留有一定的距离，高频电路应避免用外接导线跨接，而且尽可能布置在印制板中间，以减小它对地线和机壳的分布电容。四、绘制电路板图在了解和掌握前面所述内容后便可动手绘制电路板图。首先要根据所需的大小，在一张方格坐标纸上画出印制电路板的形状和尺寸，然后合理安排好元器件的位置，再对照电原理图在方格纸上画出印制导线。一般要先画出主要元器件连线，然后画出其它元件的连线，最后画地线。在画连线的过程中，如发现有的元器件与其它元器件的连线交叉时，可适当调整一下有关元器件的位置以避免交叉。绘图工作不一定一次就能成功，往往需要多次调整和修改。五、串联型稳压电源设计要求输入插座IN、输出插座OUT分别位于PCB 的左
9、右两侧。由于流过BG1的电流大，连接BG1的导线粗些，BG1应靠边安装，以便加装散热器，画PCB时注意E、B、C脚不要画反。大电位器RW1靠另一边，把手朝外。加电前先检查线路、焊点、二极管、电解极性。用表检查输入输出，确认没有短路方可加电。调整管BG1和电位器RW1直接装在外壳上，用导线将各端连到线路板相应的位置。由于流过BG1的电流较大，连接BG1的导线线径要大些。BG1安装时应处理好它的绝缘和散热措施。第三节单面印制电路板的制作方法一、 敷铜板的表面处理由于加工、储存等原因，在敷铜板的表面会形成一层氧化层，氧化层将影响底图的复印，为此在复印底图前应将敷铜板表面清洗干净。清洗的具体方法是：用
10、水砂纸蘸水打磨，或用去污粉擦洗，直至将板面擦亮为止，然后用水冲洗干净，再用干布擦干即可使用。二、转印PCB图把已经绘制完毕的印制电路板草图，用复写纸复印在敷铜板的铜箔上。复印时最好把复写纸与印制电路图用胶布固定在敷铜板上。复印完毕后要认真复查是否有错误和漏掉的线条，如没有错误时，便可把草图和复写纸取下。三、描涂防腐蚀层为能把敷铜板上需要的哪部分保留下来，就要涂防腐层予以保护。也就是说在需要保留的线条上涂一层防酸涂料。防酸涂料的种类很多，常用的有青漆、调和漆、快干漆等，本次实习统一使用指导教师提供的油性笔。描绘时，按复印好的线条，从上到下，或从左至右依次描绘，并将空心线条填实。如发现有描绘的错误
11、时，可等油膜干燥后用小刀铲除干净重新描绘。四、腐蚀准备好三氯化铁溶液和能放入印制板的搪瓷盘。把印制板放入盒中，将三氯化铁溶液倒入盒内，液面以刚超过板面即可。当印制板腐蚀好后，用竹镊子夹住印制板，然后放入清水中清洗干净，并仔细检查有无漏蚀处，尤其是连两印制导线间的边缘处是否有短接处，如有的话应很好地清除。最好用绵纱蘸稀料或酒精擦洗防腐蚀层，直至露出光亮为止。五、钻孔用台钻打孔，既快又省力，并且能保证孔的质量。打孔完毕后，将孔稍加整理，并用干布或餐巾质擦去粉沫。六、涂助焊剂当印制电路板腐蚀、打孔的工序完成后，为提高焊接质量均需在铜箔上涂覆助焊剂。助焊剂除采用成品外，还可自己配制。将1份松香放入2份酒精中，待溶解后用绵球蘸此溶液涂在铜箔表面，然后放在通风处，让其酒精挥发，等干燥后便可以使用。
印制电路板设计与制作工艺
