七、印制电路板基础-1
PCB基础知识（一）
PCB基础知识（⼀）在电⼦⾏业有⼀个关键的部件叫做(printed circuit board,印刷电路板)。
这是⼀个太基础的部件，导致很多⼈都很难解释到底什么是PCB。
这篇⽂章将会详细解释PCB的构成，以及在PCB的领域⾥⾯常⽤的⼀些术语。
在接下来的⼏页⾥⾯，我们将讨论PCB的组成，包括⼀些术语，简要的组装⽅法，以及简介PCB的设计过程。
What's a PCB?PCB(Printed circuit board)是⼀个最普遍的叫法，也可以叫做“printed wiring boards” 或者 “printed wiring cards”。
在PCB出现之前，电路是通过点到点的接线组成的。
这种⽅法的可靠性很低，因为随着电路的⽼化，线路的破裂会导致线路节点的断路或者短路。
绕线技术是电路技术的⼀个重⼤进步，这种⽅法通过将⼩⼝径线材绕在连接点的柱⼦上，提升了线路的耐久性以及可更换性。
（1977年Z80计算机的绕线背板）当电⼦⾏业从真空管、继电器发展到硅半导体以及的时候，电⼦元器件的尺⼨和价格也在下降。
电⼦产品越来越频繁的出现在了消费领域，促使⼚商去寻找更⼩以及性价⽐更⾼的⽅案。
于是，PCB诞⽣了。
Composition（组成）PCB看上去像多层蛋糕或者千层⾯--制作中将不同的材料的层，通过热量和粘合剂压制到⼀起。
从中间层开始吧。
FR4PCB的基材⼀般都是玻璃纤维。
⼤多数情况下，PCB的玻璃纤维基材⼀般就指"FR4"这种材料。
"FR4"这种固体材料给予了PCB硬度和厚度。
除了FR4这种基材外，还有柔性⾼温塑料（聚酰亚胺或类似）上⽣产的柔性电路板等等。
你可能会发现有不同厚度的PCB；然⽽ SparkFun的产品的厚度⼤部分都是1.6mm（0.063''）。
有⼀些产品也采⽤了其它厚度，⽐如LilyPad、Arudino Pro Micro boards采⽤了0.8mm的板厚。
EDA第4讲印制电路板基本知识
元器件面
焊接面
如果要将两块印制电路板相互连接，一般都会用到金手指 (Gold Finger)的边接头(Edge Connector)。使连接器(Connector)弹 片之间连接，进行压迫接触而导电互连。通常连接时，将其中一 片印制电路上的金手指插进另一片印制电路上合适的插槽上(一般 叫做扩充槽S1ot)。由于金导电性好，在低温和高温下不会被直接 氧化，不会生锈，而且电镀加工也非常容易，外观也好看，故电 子工业的接点表面几乎都要选择电镀金。在计算机中，内存、图 形显示卡、声卡、网卡或是其他类似的界面卡，都是借助金手指 来与主机板连接的。
在多层印制电 路板中，整个层都 直接连接地线与电 源。所以将各层分 类为信号层 (Signal)，电源层 (Power)或是地线层 (Ground)。
SMD表面贴装器 件(Surface Mounted Devices)
多层板的制作
3. 印制电路历史
1942年，英国人Paul Eisler博士于采用印刷后进行铜箔腐蚀的 方法生产印制板，第一次用印制板制造出了收音机。因此Paul Eisler博士又被称为“印制电路之父”。 1953年，从铜箔腐蚀法成为印制电路的主要生产方法，出现 了两面互连的双面印制板。 1960年出现了多层板。 近些年，由于超大规模集成电路的发展，印制电路的技术不 断更新，整个印制电路行业得到了蓬勃的发展。
刚柔性印制板
载芯片印制板 是指尚未封装的集成电路芯片直接与印制电路相连，装 载在基板上的印制板。这类印制板是具有完整功能的独立组 件，体积小、成本低，较多用于电子表、游戏卡、计算器、 照相机和汽车电话等。 载芯片印制板与普通印制板相比，主要是导线密度高， 线宽在0.1mm左右；图形位置尺寸精度极高，基板厚度小于 0.5mm，耐热性、高频特性和尺寸稳定性好；导线表面常镀 上一层镍、金或其他贵金属。载芯片印制板加工工艺精细， 有的载芯片印制板要求铣孔，在基板上加工出凹部，使芯片 能沉人凹部，并且引线与印制图形对准，可靠地贴合在基板 上。
PCB制板基础知识1
PCB制板基础知识一、PCB概念PCB（PrintedCircuitBoard），中文名称为印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。
由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。
二、PCB在各种电子设备中作用和功能1.焊盘：提供集成电路等各种电子元器件固定、装配的机械支撑。
2.走线：实现集成电路等各种电子元器件之间的布线和电气连接（信号传输）或电绝缘。
提供所要求的电气特性，如特性阻抗等。
3.绿油和丝印：为自动装配提供阻焊图形，为元器件插装、检查、维修提供识别字符和图形。
三、PCB技术发展概要从1903年至今,若以PCB组装技术的应用和发展角度来看,可分为三个阶段1、通孔插装技术(THT)阶段PCB1.金属化孔的作用：(1).电气互连---信号传输(2).支撑元器件---引脚尺寸限制通孔尺寸的缩小a.引脚的刚性b.自动化插装的要求2.提高密度的途径(1)减小器件孔的尺寸，但受到元件引脚的刚性及插装精度的限制，孔径≥0.8mm(2)缩小线宽/间距：0.3mm—0.2mm—0.15mm—0.1mm(3)增加层数：单面—双面—4层—6层—8层—10层—12层—64层2、表面安装技术（SMT）阶段PCB1.导通孔的作用：仅起到电气互连的作用，孔径可以尽可能的小，堵上孔也可以。
2.提高密度的主要途径(1).过孔尺寸急剧减小：0.8mm—0.5mm—0.4mm—0.3mm—0.25mm(2).过孔的结构发生本质变化：a.埋盲孔结构优点：提高布线密度1/3以上、减小PCB尺寸或减少层数、提高可靠性、改善了特性阻抗控制，减小了串扰、噪声或失真（因线短，孔小）b.盘内孔（hole in pad）消除了中继孔及连线(3)薄型化：双面板：1.6mm—1.0mm—0.8mm—0.5mm(4)PCB平整度：a.概念：PCB板基板翘曲度和PCB板面上连接盘表面的共面性。
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。
印刷电路板基础知识
(3)同一级电路的接地点应尽量靠近，并且本级电
路的电源滤波电容也应接在该级接地点上。
(4)总线必须严格按高频—中频—低频逐级按弱电
到强电的顺序排列原则
(5) 强电流引线应尽可能宽一些
(6) 阻抗高的走线尽量短，阻抗低的走线可以长一
些
印刷电路板基础知识
(7)电位器安装位置应当满足整机结构安装及面板 布局的要求，尽可能放在PCB的边缘。 (8)IC座，设计PCB图样时，在使用IC座的场合下， 一定特别注意IC座上定位槽的放置的方位是否正 确。 (9)在对进出接线端布置时，相关联的两条引线端 的距离不要太大。 (10)在保证电路性能要求的前提下，设计时应力求 合理走线。 (11) 设计应按一定顺序方向进行。
印刷电路板基础知识
5.9 板边 PCB板的板边也有一些特殊的要求。板边是PCB
的裸露的界面，他必须可以和外界有绝缘安全 距离
印刷电路板基础知识
6.PCB的叠层设计 PCB板的叠层设计常常是由PCB的目标成本、
制造技术和所要求的布线通道数所决定。
镀锡通孔的只要作用如下： 1) 增强外层焊盘的强度，从而可以使用较小尺寸
的焊盘。 2) 焊接时可以散热，从而焊盘可以较小 3) 连接顶层和底层的信号 4) 从顶层到底层铺上焊锡流，从而不用在两侧进
行焊接
印刷电路板基础知识
印刷电路板基础知识
5.8 不镀层的通孔 不镀层的通孔也就是指在孔中没有镀锡。
印刷电路板基础知识
印刷电路板基础知识
印刷电路板基础知识
3.3 焊盘大小 焊盘的直径和内孔尺寸：通常以金属引脚直径
加0.2mm作为焊盘内孔直径。
(1)当焊盘直径为1.5mm时，为了增加焊盘的抗剥 强度，可以采用长小于1.5mm，宽为1.5mm和长 圆形焊盘。 1）直径小于0.4mm的孔：D/d=0.5~3 2）直径大于2mm的孔：D/d=1.5~2 D---焊盘直径 d----内孔直径
印制电路板设计基础培训
印制电路板设计基础培训摘要印制电路板(PCB)是现代电子设备中不可或缺的组成部分。
了解印制电路板的设计原理和基础知识对于电子工程师至关重要。
本文档旨在提供印制电路板设计的基础培训，帮助读者掌握PCB设计的关键概念和流程。
1. 介绍印制电路板是一个支持和连接电子元件的基板，通过导线、电路等在其表面形成所需的电路连接。
PCB设计不仅决定了电子设备的功能和性能，也影响到生产制造的成本和效率。
2. PCB设计流程2.1 硬件需求分析在进行PCB设计前，需要对电路的功能和性能需求进行全面的分析，包括输入输出接口、电源需求等。
2.2 电路原理图设计电路原理图是PCB设计的基础，通过软件绘制出电路的逻辑连接和元件布局，为之后的布局和布线提供依据。
2.3 PCB布局设计在PCB布局设计中，需要考虑元件的布局、大小、引脚连接等，以确保电路性能和稳定性。
2.4 PCB布线设计通过软件进行PCB布线设计，调整导线路径、增加过孔等，满足电路的传输速度和稳定性要求。
3. PCB设计技巧3.1 信号完整性在PCB设计中，要注意信号完整性，避免信号串扰和时序问题，保证电路的稳定性和可靠性。
3.2 地线与电源线地线和电源线是PCB设计中的关键元件，合理的地线与电源线布局可以有效减小串扰和提高电路性能。
3.3 制造规范在设计PCB时，应考虑制造规范，包括元件间距、过孔规格，以便于生产制造和装配。
4. PCB设计软件4.1 常见PCB设计软件•Altium Designer•Cadence Allegro•Mentor Graphics PADS4.2 选择软件的考量选择PCB设计软件时，需考虑使用习惯、功能强大程度、成本和技术支持等因素，以满足设计需求。
5. 结论通过本文档的阅读，读者将了解PCB设计的基础知识和流程，为将来的PCB 设计工作奠定基础。
PCB设计是电子工程师必备的技能之一，深入研究和实践将有助于提高电路设计的水平和质量。
印制电路板的组成和基材
印制电路板的组成和基材1.印制电路板的组成印制电路板是由导电的印制电路和绝缘基板构成的，而印制电路是印制线路与印制元件的合称。
印制线路是将设计人员设计的电路原理图印制在绝缘基板上，包括印制导线和焊盘等；印制元件就是印制在基板上制成的元件，如电感、电容、电阻等。
图2—1为一个带蓝牙功能的手机板2.印制电路板的基材印制电路板的基材是指板材的树脂及补强材料部分，可作为铜线路与导体的载体及绝缘材料。
它是由树脂、玻纤布、玻纤席或白牛皮纸所组成的胶片(Prepreg)作为翱合剂层，即将多张胶片与外敷铜箔先经叠合，再在高温高压中压合而成的复合板材，其正式学名为铜箔基板(Copper Claded I ‘ ami nates，CCL)。
(1)印制电路板材料分类印制电路板生产用的材料种类繁多，可按其应用分为主材料与辅材料两大类。
主材料是指成为产品一部分的TI代理商原材料，如敷铜箔层压板、阻焊剂油墨、标记油墨等，也称物化材料。
辅助材料是指生产过程中耗用的材料，如光致抗蚀于膜、蚀刻溶液、电镀溶液、化学清洗剂、钻孔垫板等，也称非物化材料而eL是制造印制电路板最关键的基础材料，它主要由铜箔、玻纤布及树脂构成，各自扭任导电材、补强材及联合材的角色，构成咖产业整体供应链。
以使用量最大的玻纤环氧基板而言，原物料占整体成本70 %—80 %，其余则为人工、水电及折旧等；若再进一步纫分各原物料成本比重，其中玻纤布约占四成多，铜箔占近三成，树脂亦占近三成。
(2)常用的ccL的种类及特性几种常用的铜箔基板规格、特性见表 2 —l随着电子产品向小型化、轻量化、多功能化与环保型方向发展，作为其基础的印制电路板也相应地朝这些方向发展，而印制电路扳用的材料也该理所当然地适应这些方面的需^＜。
(1)环保型材料环保型产品是可持续发展的需要，环保型印制板要求用环保型材料。
对于印制板的主材料钢箔基板，按ATMFI代理商照欧盟RoHs法令禁用有毒害的聚溴联苯(PBB)与聚溴联苯醚(P皿E)的规定，这涉及到铜箔基板要取消含溴阻燃剂。
PCB基础知识
盐而被溶解，而发生交联反
应部分油墨则不参与反应而
得以保存。
关键设备：显影机
关键物料：
A、碳酸钠（Na2CO3）
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4) 显影
.关键控制：
喷淋压力：
上喷1.6-2.3kg/cm2
下喷1.2-1.8kg/cm2
显影速度：3.5-4.0m/min
药水浓度：0.8-1.2%
随着整个科技水平，工业水平的提高，印制板行业 得到了
蓬勃发展。
3
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印制电路板分类
PCB分类
结构
硬度性能
双
多
面
面
层
板
板
板
硬
软
板
板
软
埋
盲
通
硬
孔
孔
孔
板
板
板
板
喷 镀 沉
碳 金 沉 沉
锡 金 金
油 手 锡 银
板 板 板 板 板 指 板 板
板
ENTEK
单
表面制作
孔的导通状态
4
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B. 以成品软硬区分
硬板 Rigid PCB
软板 Flexible PCB
软硬板 Rigid-Flex PCB
6
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C. 以结构分
a.单面板
b.双面板
c.多层板
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D.依表面制作分
Hot Air Levelling 喷锡
Gold finger board 金手指板
电路板设计与制作
4. 布线 根据网络表，在Protel DXP提示下完成布线工作， 这是最需要技巧的工作部分，也是最复杂的一部分工 作。 5. 检查错误、撰写文档 布线完成后，最终检查PCB板有没有错误，并为这 块PCB板撰写相应的文档。文档可长可短，视需要而定。
三、电路板的制作（手工）
基本工序： 1、绘制电路接线图 2、下料、准备敷铜板 3、复印电路 4、涂覆保护层 5、腐蚀 ６、清洗 ７、钻孔 8.涂助焊剂 9.涂阻焊剂
6. 要注意管脚排列顺序，元件引脚间距要合理。如 电容两焊盘间距应尽可能与引脚的间距相符。
7. 在保证电路性能要求的前提下，设计时应力求走线合 理，少用外接跨线，并按一定顺序要求走线。走线尽量 少拐弯，力求线条简单明了。 8. 设计应按一定顺序方向进行，例如：可以按左往右和 由上而下的顺序进行。 9.线宽的要求。导线的宽度决定了导线的电阻值，而在 同样大的电流下，导线的电阻值又决定了导线两端的电 压降。
3. 电位器:电位器的安放位置应当满足整机结构安装 及面板布局的要求，因此应尽可能放在板的边缘，旋转 柄朝外。
4. IC座: 设计印制板图时，在使用IC座的场合下， 一定要特别注意IC座上定位槽放置的方位是否正确，并 注意各个IC脚位是否正确。
5. 进出接线端布置。相关联的两引线端不要距离 太大，一般为2/10～3/10 英寸左右较合适。进出线端尽 可能集中在1～2个侧面，不要太过离散。
1、绘制电路图
A、手工绘制 B、计算机软件绘制 原则： 元件布局合理、美观、方便，线条不能交叉！
电路原理图
PCB图
2、下料、准备敷铜板
根据需要选用敷铜板 裁剪敷铜板 对敷铜板表面进行清洁处理 （去掉污迹和氧化层）
3、复印电路
用新复写纸将电路接线图复写到敷铜板上，注意方 向，如果所绘制的原理图是在元件面绘制的，复写 时，一定要将图纸反过来复写！
PCB基础知识简介
Laminate——层压板
第42页, 共123页。
排板条件:
无尘要求: 粉尘数量小于100K 粉尘粒度: 小于0.5 m 空调系统: 保证温度在18-22°C，相对湿度在50-60% 进出无尘室有吹风清洁系统，防止空气中的污染 防止胶粉，落干铜箔或钢板上，引起板凹。
第33页, 共123页。
（四）黑氧化/棕化工序
黑氧化/棕化的作用:
黑氧化前
黑氧化后
黑氧化或棕化工序的作用就是粗化铜表面, 增 大结合面积, 增加表面结合力。
第34页, 共123页。
黑氧化原理： 为什么会是黑色的？
铜的氧化形式有两种: CuO（黑色），Cu2O（紫红 色），而黑氧化的产物是两种形式以一定比例共存。
第25页, 共123页。
贴膜:
贴膜的作用: 是将干膜贴在粗化的铜面上。
保护膜
干菲林
贴膜机将干膜通过压轳与铜面附着, 同时撕 掉一面的保护膜。
第26页, 共123页。
曝光:
曝光的作用是曝光机的紫外线通过底片使菲林上部分图 形感光, 从而使图形转移到铜板上。
底片 干菲林 Cu
基材
第27页, 共123页。
狭义上: 未有安装元器件，只有布线 电路图形的半成品板，被称为印制线路 板。
第6页, 共123页。
二、PCB的分类:
一般从层数来分为: 单面板 双面板 多层板
第7页, 共123页。
什么是单面板、双面板、多层板？
多层印刷线路板是指由三层及以上的导 电图形层与绝缘材料交替层压粘结在一起 制成的印刷电路板。
曝光操作环境的条件: 1. 温湿度要求: 20±1°C，60 ±5%。
印制电路板工艺流程简介(PPT 52张)
2.各流程工艺简介
• 1）制前设计、生产工具制作： • ◆创建元件库：保证元件能焊接到多层 板上，实现元器件之间互连的几何图形， 也包括多层板本身的几何特性。 • ◆建立电原理图与印制板上元件和连线 之间的对应关系。 • ◆布局与布线。 • ◆提取印制板生产使用数据。提取贴装 生产使用的数据。
2）开料
13）外层蚀刻（碱性氯化铜蚀 刻液
• 目的：蚀掉非线路底铜，获得成品线路 图形，使产品达到导通的基本功能。 • 流程：褪膜→水洗→蚀刻→水洗→褪锡 →水洗→烘板。目的：蚀掉非线路底铜， 获得成品线路图形，使产品达到导通的 基本功能。 • 流程：褪膜→水洗→蚀刻→水洗→褪锡 →水洗→烘板。
14）外层AOI • 与内层AOI原理一样
印制电路板工艺流程简介
• 一、基础知识
1.印制电路板（Printed Circuit Board简称为PCB） 通常把在绝缘材上，按预定设计， 制成印制线路、印制元件或两者 组合而成的导电图形称为印制电 路。而在绝缘基材上提供元器件 之间电气连接的导电图形，称为 印制线路。这样就把印制电路或 印制线路的成品板称为印制线路 板，亦称为印制板或印制电路板。
• ◆ 棕化工艺说明：在棕化缸内，由于H2O2的作用， 使内层板的表面形成凹凸不平的粗糙结构，同时在板 面沉积上一层均匀的、有良好粘合特性的有机金属薄 膜。由于有机金属膜与铜面的化学键结合，形成棕色 的毛绒状结构，使它与半固化片的粘合能力大大提高。 • ◆酸洗：清除板面氧化物，使内层芯板表面干净。 • ◆ 碱洗：清洁除去板面上的油污。 • ◆活化：中和从碱洗缸带来的碱，且板面经活化剂的 清洁调整，可防止杂质带入棕化缸，以确保棕化缸各 组分的稳定及板进入棕化缸后能被均匀涂覆。 • ◆棕化：进一步粗化铜表面，增加铜面的表面积，同 时在板面沉积上一层均匀的、有良好粘合特性的有机 金属薄膜,以提高铜面与半固化片之间的结合力。 • 加强：使表面形成一层致密的铜锡合金薄膜。
PCB基础知识
印制电路板的设计
下面是利用Protel DXP的印制电路板 的大体设计流程。按照流程一步一步地往 下做，每一步都保证其正确性，最后就能 顺理成章地得到一块正确的印制电路板。
绘制电路原理图
印
制
规划电路
电
路
设置各项参数
板
的 载入网络表和元器件封装
设
计
元器件自动布局
流
程
手工调整布局
电路板自动布线 手工调整布线
PCB 电路板的基本概念
一般所谓的 PCB 电路板有 Single Layer PCB（单面板）、Double Layer PCB（双 面板）、四层板、多层板等。
● 单面板是一种单面敷铜，因此只能利用它 敷了铜的一面设计电路导线和元件的焊接。
● 双面板是包括 Top （顶层）和 Bottom （底层）的双面都敷有铜的电路板，双面都 可以布线焊接，中间为一层绝缘层，为常用 的一种电 ，为轴 对称式元件封装。如图所示就是一类电阻封装 形式。
◆ 晶体管类
常见的晶体管的封装如图 所示， Miscellaneous Devices PCB ． PcbLib 集成 库中提供的有 BCY — W3 ／ H.7 等。
◆ 集成电路类 集成电路常见的封装是双列直插式封装，如图
过孔的形状一般为圆形。过孔有两个尺寸，即 Hole Size （钻孔直径）和钻孔加上焊盘后的 总的 Diameter （过孔直径），如图所示过孔 的形状和尺寸。
铜膜导线
电路板制作时用铜膜制成铜膜导线
（ Track ），用于连接焊点和导线。铜
膜导线是物理上实际相连的导线，有别于
印刷板布线过程中的预拉线（又称为飞线）
1 ．元件封装的分类
印刷电路板基础知识
AOI 自动光学检测
Drilling 钻孔
Black Oxide (Oxide Replacement)
黑氧化(棕化）
外层制作流程
PTH/Panel Plating
沉铜/板电
Laying- up/ Pressing 排板/压板
Dry Film 干菲林
Pattern Plating /Etching 图电/蚀刻
要求排板,压合成多层板。
曲翘产生原因
• 排板结构不对称
因芯板与 P 片的张数及厚度上下不对称，产生不平衡的应力。
‧ 结构应力
多层板 P/P 与芯板之经纬方向未按经对经、纬对纬的原则叠压，则结构应力
会造成板翘曲。
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‧ 热应力造成板翘
ATDG PCB 基础知识培训知识
Component Mark 白字
Middle Inspection 中检
Hot Air Levelling
喷锡
Solder Mask 湿绿油
Profiling 外形加工
FQC 最后品质控制
FA 最后稽查
内层制作
10 OF 51 5/30/2007
Packing 包装
Inner Dry Film 内层干菲林
硬板 Rigid PCB
• 软板 Flexible PCB 见图1.3 • 软硬板 Rigid-Flex PCB 见图1.4
图1.1
图1.2
C. 以结构分 a.单面板 见图1.3
b.双面板 见图1.4
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c.多层板 见图1.7
ATDG PCB 基础知识培训知识
D. 依用途分： 通信/耗用性电子/军用/计算机/半导体/电测板…,见图1.8 BGA. 另有一种射出成型的立体PCB，使用少。
电路板基础知识
电路板基础知识电路板，也称为印制电路板（Printed Circuit Board，PCB），是现代电子设备中不可或缺的组件之一。
它通过将电子元器件焊接在表面上，实现了电子元器件之间的电气连接，是电子设备的基础支撑。
而了解电路板的基础知识，则有助于我们更好地理解电子设备的工作原理。
电路板的种类和结构•单层电路板：最简单的电路板，只有一个铜层，用于简单的低密度电路设计。
•双层电路板：拥有两个铜层，一层用作信号传输，另一层用作电源或地线。
•多层电路板：由多个铜层交错堆叠而成，在复杂电路设计中使用，能提供更多的布线空间。
电路板的制作过程1.设计电路原理图：确定电路板上元器件的位置和连接方式。
2.进行PCB布局设计：将电路原理图转化为具体的实体PCB布局。
3.制作印制版：将PCB设计图转换为可用的印制版文件。
4.制造电路板：通过化学腐蚀或机械去除铜箔，形成导线图案。
电路板上的元器件1.电阻：用于限制电流或降低电压。
2.电容：用于储存电荷或稳定电压。
3.集成电路：在单个芯片上集成了多个功能模块的电路。
4.二极管：用于将电流限制在一个方向。
电路板的应用领域•消费类电子产品：如智能手机、平板电脑等。
•工业自动化：如控制器、传感器等。
•通信设备：如路由器、交换机等。
电路板的发展趋势•高密度集成：尽可能多的元器件集成在一个小空间内。
•柔性电路板：可以弯曲或卷曲，适用于某些特殊场合。
•高速传输：提高电路板的传输速度和稳定性。
了解电路板的基础知识有助于我们更好地理解现代电子技术的应用和发展。
电路板作为电子设备的基础，其设计和制造过程需要仔细的规划和技术支持。
希望通过本文的介绍，读者能对电路板有更全面的认识。
PCB基础知识培训教材70张课件
实物组图
开料机
开料后待磨边的板
磨边机
清洗后的板
洗板机
磨边机及圆角机
2、内层图形
将开料后的芯板，经前处理微蚀粗化
铜面后，进行压干膜或印刷湿膜处理，然 后将涂覆感光层的芯板用生产菲林对位曝 光，使需要的线路部分的感光层发生聚合 交联反应，经过弱碱显影时保留下来，将 未反应的感光层经显影液溶解掉露出铜面， 再经过酸性蚀刻将露铜的部份蚀刻掉，使 感光层覆盖区域的铜保留下来而形成线路 图形。此过程为菲林图形转移到芯板图形 的过程，又称之为图形转移。
待喷锡板
磨板
喷锡 喷锡板
13、成型
• A、原理： • 将资料（锣带）输入数控铣床，把拼版
后的PNL板分割（锣板）成客户所需要 的外型尺寸。 • B、生产流程： • 钻定位孔 上板 输入资料 锣板 清洗成品板 下工序
实物组图
待开V型槽板
开V型槽
PNL锣到SET
洗板
辅助生产边框
锣后的板
14、电测试
实物组图（1）
打孔机
棕化线
棕化后的内层板
熔合后的板
叠板
叠板
实物组图（2）
盖铜箔 冷压机
压钢板 进热压机
放牛皮纸 压大钢板
实物组图（3）
计算机指令
烤箱
磨钢板
压合后的板
4、钻孔的原理：
• 利用钻机上的钻咀在高转速和落转速情 况下，在线路板上钻成所需的孔。
• 生产工艺流程：
• 来板 钻孔 披峰
钻定位孔 首板检查 下工序
• 阻焊的作用： 1、美观 2、保护 3、绝缘 4、防焊 5、耐酸碱 • 生产流程：
磨板 丝印阻焊 预烤 曝光 PQC检查 后固化 下工序
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带状线
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➢位于两个实体平面层中间的信号线层上，这两个 实体层可以是地电位，也可以是具有一定电位的电 源平面
➢带状线加强了抗RF辐射发射噪声的特性，但相应 地减缓了传播速度
➢仍然会由于在外层安装的元件而产生辐射
➢使PCB顶层上元件引线电感最小会减小辐射发射 作用
电源与地的层间退耦作用基本上不存在，需要安装分立的退耦 电容器件；
RF回流电流不能不间断地回到源头，除非在信号层布放一条紧 邻电源层的地线条
地 信号 信号 电源
备选结构
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无显著的退耦作用 加强通量对消层 较差通量对消层 无显著的退耦作用
无法修复装配损伤，很难测量和调试；
将时钟线条布放在靠近RF回流路径、接地平板（多层 PCB时）、地网格或接地/保护线条处
将元件塑料封装内产生的磁通引导到零伏参考系统
通过降低时钟或频率振荡电路产生的RF驱动电压来减 弱线条中的RF电流
EMC theory and application
线条拓扑结构 两种基本拓扑：微带线和带状线
图 PCB叠层结构举例
PCB很难加工；
可以防止线条上的RF能量向空间辐射，然而这些RF能量会传送 到位于外层的元件的引线端子上。如果没有在元件装配设计时提 供了恰当的RF回流路径，这些元件将辐射所有的内部的RF电能
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射频转移
射频转移是处理电磁能量由高频段向低频段转移 的设计。 射频转移表示，当一个电路的电磁能量由高频段 区域向低频段区域进发时，信号将发生固有的传输 延迟。 引起这种信号传输减缓作用是因为所有的元件都 有输入电容和内部传播延迟
V
I
R
V （时域） rf
Irf Z
（频域）
式中，V是电压，I是电流，R是电阻；Z是阻抗，下标rf 表示“关于射频能量的分量”
当频率低于数千赫兹时，最小阻抗路径就是最小电阻路 径；当频率高于数千赫兹时，电抗的值通常就超过了电 阻值R，最小电抗路径成为主导因素
低频电路
E
高频电路
E
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高频设计中通常需要采用多个到机架地的连接，多 点接地使PCB的电源配送系统的接地阻抗最小化。
每英寸的PCB印制线条大约能附加12-20nH的电感， 这个电感值随着印制线条的宽带和厚度而变化。
该电感同参考平面与机架地之间的集总电容或分布 电容组成了谐振电路并产生振荡。
EMC theory and application
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I/O互连和接口
低速模拟电路
低速数字电路
具有中速射频带宽的电路内存，支持逻辑总线结构 具有高速射频带宽的电路 （CPU、时钟、缓冲、DMA）
PCB的射频转移的分区
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射频电流密度分布
零伏“0V”参考面或回流平面允许RF电流回到它的负载之中， 这个回流平面完成了功能实现要求的封闭回路电路，线条中的 电流分布使回流结构中的电流蔓延开去。
RF回流电流不能不间断地回到源头，除非在信号层布放一条紧 邻电源层的地线条
信号1 地
电源 信号2
填充物质 层间均等分隔距离
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具有强通量对消特 性
较差的退耦特性， 高电源阻抗
具有强通量对消特 性需要使用接地线 条
布线层的阻抗可以具体设计为期望的数值；
对于多层参考平面的情形，与零伏参考平面邻近的 布线层比邻近电源平面的布线层更具有高速信号线 条的特性
EMC theory and application
单面板设计：通常只用于那些不包含周期信号（时钟） 的产品或者用于模拟信号的仪器和控制系统中 ➢单面板PCB一般只用在几百千赫兹工作的情形 ➢最便捷的设计单面PCB的方法是由设计电源和接地线开 始，然后设计高风险信号（时钟），该信号的线条必须紧 靠近接地线条，最后再进行其余线条的设计
信号与地环路
地回路是RF能量产生和传播的主要渠道
关于在PCB上抑制EMI的最重要的设计思想是要设 计一个最优化的地或信号回流回路控制。
为使地平面电位尽量小，高速逻辑和高频振荡元件 必须尽量布放在靠近接地桩附近。
发生RF回路电流的常见的例子是在具有适配卡的典 型的个人电脑进行单点接地的情况，在适配卡插槽和 单点参考地之间产生了很大的回流环路面积，每个回 路都辐射电磁波。
接地桩之间的空间距离不应该大于最高频率或关心谐波所 对应的λ/20。
这种空间间隔距离要求的原理是偶极子天线的特性。
多点接地的概念就是要使信号线条与地回流路径产生的偶 极子效应最小，两个位置点的空间距离越小，产生天线谐 振的频率就越高，在PCB组装时PCB所引起的EMI就越小。
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第7章 印刷电路板基础
无源器件隐含的射频特性 EMC是“巫术”？
为什么一支电容器不仅仅是电容？
为什么电感器不是电感？
EMC theory and application
PCB怎样产生射频能量
麦克斯韦方程描述了产生EMI的根本原因是时变电流， 对麦克斯韦方程的高度概括可以认为其方程可以联合 成欧姆定律
信号线条靠近零伏线条， 线条间的尺寸比到参考平 面的距离小得多
四层板设计
信号1
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强通量对消层
地 电源
为获得最低的电 源阻抗采用最小 间隔距离
信号2
层间均等分隔距离
缺乏通量对消作用
信号线条有较高阻抗，可以达到105-130Ω
层间退耦设计可以去除电源到地的开关电能影响（一定的效果）
振荡器
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图 加强型双面板布线中对RF回流的安排
必须在尽量靠近强干扰信号线条的附近布放一条回流线条以便RF 能量能经这个回流路径回到源头去。电源及其回流线必须相互平行 布置，每一个向电源系统中注入开关电能的器件都要加退耦电容
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图 单点接地方法
电路1 电路2 电路3
电路1 电路2 电路3
图 多点接地方法
图 混合接地——电感耦合 注：也可用电容替换电感
单点接地
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当元件、电路、连接器和类似的部件的工作频率在 1MHz以下时，单点地是最好的方式。
在CPU主板或I/O接续器中，采用单点接地方式时， 如果机架金属板为地，就会在零伏参考平面与机架之 间产生回路电流，从而导致辐射发射或传导发射。
在个人电脑和类似的设备中几乎不可能采用单点接 地方式，因为此时的各种装配结构和边缘结构都直接 地接到金属机架的不同位置实现接地。
由电磁场产生的感应电流的转移机制在电路中产生 耦合电压并产生环路结构，多点接地将这些eory and application
EMC theory and application
图中是较差的布线设计，在电源和地网络中存在着许多多 余的回路面积。此外，没有给关键线条的RF回流电流准 备回流路程。
EMC theory and application
非对称地放置不同封装尺寸的元件，采用同一电源要求的 元件，这已经成为单面板设计的标准做法，上图中的电源 和接地线条采用了径向路由的方法
分布电流共用线条和平面间的公共阻抗，就会由于电流蔓延 而产生互耦合
当线条和平面间距很大时，前进和回流路径之间的回路面积 增加
回流路径的增加增大了电路的电感，而其电感正比于回路面 积
信号线条
I d
地平面
接地方法
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电路1 电路2 电路3
电路1 电路2 电路3
➢当使用双带状线时，两个布线层上的线条是垂直 布置的
叠层安排
EMC theory and application
在设计印制电路板时，一个最基本的问题是实现电 路要求的功能需要多少个布线层和电源平面
最好在PCB上就把RF能量抑制下去，而不是靠金属 机箱或封闭的导电塑料盒将RF能量封闭住
每一个布线层都与一个参考的平面（电源或地）相 邻，而只有最外层的微带线或单层板的情况例外， 最外层的微带线只应该是低速线条
EMC theory and application
（1）确定沿着最关键电路的信号网络中的电 源和接地点 （2）划分为功能子段布线，考虑敏感元件及 其相关的I/O端口和连接器的要求 （3）将最关键信号网络的所有元件邻近放置 （4）如果需要有多个接地点，确定这些接地 点是否需要连在一起 （5）布防其余线条，但要记住承载RF频段能 量多的线条需要采取通量对消措施，同时要注 意能确保RF回流路径始终是可用的
所以，进行双层板设计时，最好的方法是把它看 成两个单层板来设计，顶层和底层板都采用单 层板的设计规则和设计技术。任何时候都要保 证接地环路控制，要为RF回流电流提供实际 存在的线条。
1W 8W
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1W 2W 1W
参考平面到信号线条的距离 达到8倍印制线条的宽度， 使通量对消作用很小
接地连接的距离 EMC theory and application
如何使PCB组装中的RF回流效应最小呢？
如果多层板安装时有机架地，最简单的方法是在PCB上 设计许多个安装到机架地的接地桩。那么，这些接地点的 相互距离应该有多远？如果设计者有选择位置的可能，那 么在具体地应用这一技术时，应该将接地桩摆放在什么位 置处？