第6章印制电路板设计基础

6.1.1 元件外型结构
元器件是实现电器功能的 基本单元，他们的结构和外 型各异，为了实现电器的功 能它们必须通过管脚相互连 接，并为了确保连接的正确 性，各管脚都按一定的标准 规定了管脚号，并且各元件 制造商为了满足各公司在体 积、功率等方面的要求，即 使同一类型的元件他们又有 不同的元件外型和管脚排列， 即元件外型结构，如图所示， 同为数码管，但大小、外形、 结构却差别很大。
6.1.2 印制电路板结构
印制电路板是电子元件装载的基板，它 的生产涉及电子、机械、化工等众多领 域。它要提供元件安装所需的封装，要 有实现元件管脚电气连接的导线，要保 证电路设计所要求的电气特性，以及为 元件装配、维修提供识别字符和图形。 所以它的结构较为复杂，制作工序较为 繁琐，而了解印制电路板的相关概念是 成功制作电路板的前提和基础。
助焊剂和阻焊漆：在经过以上步骤后，电路板 已经初步制作完成，但为了更好的装配元件和 提高可靠性，还必须在元件的焊盘上涂抹一层 助焊剂，该助焊剂有利用焊盘与元件管脚的焊 接。而在焊接过程中为了避免和附近其它导线 短接的可能性，还必须在铜箔导线上涂上一层 绿色的阻焊漆，同时阻焊漆还可保护其下部的 铜箔导线在长期恶劣的工作环境中被氧化腐蚀。
印制电路板结构
为了实现元器件的安装和管脚连接，我们 必须在电路板上按元件管脚的距离和大小 钻孔，同时还必须在钻孔的周围留出焊接 管脚的焊盘，为了实现元件管脚的电气连 接，在有电气连接管脚的焊盘之间还必须 覆盖一层导电能力较强的铜箔膜导线，同 时为了防止铜箔膜导线在长期的恶劣环境 中使用而氧化，减少焊接、调试时短路的 可能性，在铜箔导线上涂抹了一层绿色阻 焊漆，以及表示元件安装位置的元件标号。 一个制作好并拆除了部分元件的实用电路 板如图所示
印制电路板样板
6.1.3 印制电路板种类
印制电路板的种类很多，根据元 件导电层面的多少可以分为单面板、 双面板、多层板。
1．单面板
单面板所用的绝缘基板上只 有一面是敷铜面，用于制作 铜箔导线，而另一面只印上 没有电气特性的元件型号和 参数等，以便于元器件的安 装、调试和维修，单面板由 于只有一面敷铜面，因此无 须过孔（过孔的概念见双面 板）、制作简单、成本低廉， 功能较为简单，在电路板面 积要求不高的电子产品中得 到了广泛的应用
多层板结构图
6.1.4 印制电路板的制作流程
下料
丝网漏印
腐蚀
涂助焊剂和 阻焊漆
Байду номын сангаас孔加工
去除印料
印标注
成品分割
检查测试
印制电路板的制作流程
下料：一般是指选取材料、厚度合适，整个表面铺有 较薄铜箔的整张基板。
丝网漏印：为了制作元件管脚间相连的铜箔导线，必 须将多余的铜箔部分利用化学反应腐蚀掉，而使铜箔 导线在化学反应的过程中保留下来，所以必须在腐蚀 前将元件管脚间相连的铜箔导线利用特殊材料印制到 铺有较薄铜箔的整张基板上，该特殊材料可以保证其 下面的铜箔与腐蚀液隔离，将特殊材料印制到基板上 的过程就是丝网漏印。
敷着整面铜箔的绝缘基板上通过化学反应腐 蚀出来的，元件标号和参数是制作完电路板 后印刷上去的，因此在加工、印刷实际电路 板过程中所需要的板面信息，在Protel DXP 的 PCB编辑器中都有一个独立的层面 （Layers）与之相对应，电路板设计者通过 层面（Layers）给电路板厂家提供制作该板 所需的印制参数，因此理解层面对于设计印 制电路板至关重要，只有充分理解各个板层 的物理作用以及它和Protel DXP中层面的对 应关系，才能更好的利用PCB编辑器进行电 路板设计。
3．多层板
多层板结构复杂，它由电气导电层和绝缘材料层交 替粘合而成，成本较高，导电层数目一般为4、6、 8等，且中间层（即内电层）一般连接元件管脚数 目最多的电源和接地网络，层间的电气连接同样利 用层间的金属化过孔实现。在多层板中，可充分利 用电路板多层层叠结构解决高频电路布线时的电磁 干扰、屏蔽问题，同时由于内电层解决了电源和地 网络的大量连线，使布线层面的连线急剧减少，因 此，电路板可靠性高，面积小，在电脑主板、内存 条、优盘、MP3等产品上得到广泛的使用。
2．双面板
在绝缘基板的上、下二面均有 敷铜层，都可制作铜箔导线， 底面和单面板作用相同，而在 顶面除了印制元件的型号和参 数外，和底层一样可以制作成 铜箔导线，元件一般仍安装在 顶层，因此顶层又称为“元件 面”，底层称为“焊锡面”。 为了解决顶层和底层相同导线 之间的连接关系，人们还制作 了金属化过孔，双面板的采用 有效的解决了同一层面导线交 叉的问题，而过孔的采用又解 决了不同层面导线的连通问题， 与单面板相比，极大的提高了 电路板的元件密度和布线密度。
6.1 认识印制电路板
PCB是英文Printed Circuit Board的缩写， 译为印制电路板，简称电路板或PCB板。 印制电路板是用印制的方法制成导电线 路和元件封装，它的主要功能是实现电 子元器件的固定安装以及管脚之间的电 气连接，从而实现电器的各种特定功能。 制作正确、可靠、美观的印制电路板是 电路板设计的最终目的。
印制电路板的制作流程
印标注：为了元件装配和维修的过程中 识别元件，还必须在电路板上印上元件 的编号以及其它必要的标注。
成品分割和检查测试：随后将整张制作 完成的电路板分割为小的成品电路板。 最后还要对电路板进行检查测试。
6.2.1 层面（Layers）的概念
印制电路板的铜箔导线是在一层（或多层）
腐蚀和去除印料：接下来将丝网漏印后的基板放置在 腐蚀化学液中，将裸露出来的多余铜箔腐蚀掉，接下 来再利用化学溶液将保留下来铜箔上的特殊材料清洗 掉。
以上步骤就制作出了裸露的铜箔导线。
印制电路板的制作流程
孔加工：为了实现元件的安装，还必须为元件 的管脚提供安装孔，利用数控机床在基板上钻 孔。对于双面板而言，为了实现上下层导线的 互连，还必须制作过孔，过孔的制作较为复杂， 钻孔后还必须在过孔中电镀上一层导电金属膜， 该过程就是孔加工。
6.2.2 Protel DXP PCB编辑器常用层面