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1、印制電路板設(shè)計(jì)基礎(chǔ)分析第6章印制電路板設(shè)計(jì)基礎(chǔ)本章學(xué)習(xí)目標(biāo)本章主要講解印制電路板和元件封裝的基本概念,以達(dá)到以下學(xué)習(xí)目標(biāo):了解印制電路板的種類和結(jié)構(gòu)。理解ProtelDXP編輯器中層面的概念;掌握PCB編輯器中顯示層面的設(shè)置方法。理解元件封裝的含義;掌握常用元件的封裝;能根據(jù)實(shí)際元件選用合適的封裝。了解印制電路板的整體制作過程。印制電路板結(jié)構(gòu)為了實(shí)現(xiàn)元器件的安裝和管腳連接,我們必須在電路板上按元件管腳的距離和大小鉆孔,同時還必須在鉆孔的周圍留出焊接管腳的焊盤,為了實(shí)現(xiàn)元件管腳的電氣連接,在有電氣連接管腳的焊盤
2、之間還必須覆蓋一層導(dǎo)電能力較強(qiáng)的銅箔膜導(dǎo)線,同時為了防止銅箔膜導(dǎo)線在長期的惡劣環(huán)境中使用而氧化,減少焊接、調(diào)試時短路的可能性,在銅箔導(dǎo)線上涂抹了一層綠色阻焊漆,以及表示元件安裝位置的元件標(biāo)號。一個制作好并拆除了部分元件的實(shí)用電路板如圖所示印制電路板樣板6.1.3印制電路板種類印制電路板的種類很多,根據(jù)元件導(dǎo)電層面的多少可以分為單面板、雙面板、多層板。1.單面板單面板所用的絕緣基板上只有一面是敷銅面,用于制作銅箔導(dǎo)線,而另一面只印上沒有電氣特性的元件型號和參數(shù)等,以便于元器件的安裝、調(diào)試和維修,單面板由于只有一
3、面敷銅面,因此無須過孔(過孔的概念見雙面板)、制作簡單、成本低廉,功能較為簡單,在電路板面積要求不高的電子產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用2.雙面板在絕緣基板的上、下二面均有敷銅層,都可制作銅箔導(dǎo)線,底面和單面板作用相同,而在頂面除了印制元件的型號和參數(shù)外,和底層一樣可以制作成銅箔導(dǎo)線,元件一般仍安裝在頂層,因此頂層又稱為“元件面”,底層稱為“焊錫面”。為了解決頂層和底層相同導(dǎo)線之間的連接關(guān)系,人們還制作了金屬化過孔,雙面板的采用有效的解決了同一層面導(dǎo)線交叉的問題,而過孔的采用又解決了不同層面導(dǎo)線的連通問題,與單面板相
4、比,極大的提高了電路板的元件密度和布線密度。3.多層板多層板結(jié)構(gòu)復(fù)雜,它由電氣導(dǎo)電層和絕緣材料層交替粘合而成,成本較高,導(dǎo)電層數(shù)目一般為4、6、8等,且中間層(即內(nèi)電層)一般連接元件管腳數(shù)目最多的電源和接地網(wǎng)絡(luò),層間的電氣連接同樣利用層間的金屬化過孔實(shí)現(xiàn)。在多層板中,可充分利用電路板多層層疊結(jié)構(gòu)解決高頻電路布線時的電磁干擾、屏蔽問題,同時由于內(nèi)電層解決了電源和地網(wǎng)絡(luò)的大量連線,使布線層面的連線急劇減少,因此,電路板可靠性高,面積小,在電腦主板、內(nèi)存條、優(yōu)盤、MP3等產(chǎn)品上得到廣泛的使用。多層板結(jié)構(gòu)圖6.1.4
5、印制電路板的制作流程印制電路板的制作流程下料:一般是指選取材料、厚度合適,整個表面鋪有較薄銅箔的整張基板。絲網(wǎng)漏?。簽榱酥谱髟苣_間相連的銅箔導(dǎo)線,必須將多余的銅箔部分利用化學(xué)反應(yīng)腐蝕掉,而使銅箔導(dǎo)線在化學(xué)反應(yīng)的過程中保留下來,所以必須在腐蝕前將元件管腳間相連的銅箔導(dǎo)線利用特殊材料印制到鋪有較薄銅箔的整張基板上,該特殊材料可以保證其下面的銅箔與腐蝕液隔離,將特殊材料印制到基板上的過程就是絲網(wǎng)漏印。腐蝕和去除印料:接下來將絲網(wǎng)漏印后的基板放置在腐蝕化學(xué)液中,將裸露出來的多余銅箔腐蝕掉,接下來再利用化學(xué)溶液將保
6、留下來銅箔上的特殊材料清洗掉。以上步驟就制作出了裸露的銅箔導(dǎo)線。印制電路板的制作流程孔加工:為了實(shí)現(xiàn)元件的安裝,還必須為元件的管腳提供安裝孔,利用數(shù)控機(jī)床在基板上鉆孔。對于雙面板而言,為了實(shí)現(xiàn)上下層導(dǎo)線的互連,還必須制作過孔,過孔的制作較為復(fù)雜,鉆孔后還必須在過孔中電鍍上一層導(dǎo)電金屬膜,該過程就是孔加工。助焊劑和阻焊漆:在經(jīng)過以上步驟后,電路板已經(jīng)初步制作完成,但為了更好的裝配元件和提高可靠性,還必須在元件的焊盤上涂抹一層助焊劑,該助焊劑有利用焊盤與元件管腳的焊接。而在焊接過程中為了避免和附近其它導(dǎo)線短接的可
7、能性,還必須在銅箔導(dǎo)線上涂上一層綠色的阻焊漆,同時阻焊漆還可保護(hù)其下部的銅箔導(dǎo)線在長期惡劣的工作環(huán)境中被氧化腐蝕。印制電路板的制作流程印標(biāo)注:為了元件裝配和維修的過程中識別元件,還必須在電路板上印上元件的編號以及其它必要的標(biāo)注。成品分割和檢查測試:隨后將整張制作完成的電路板分割為小的成品電路板。最后還要對電路板進(jìn)行檢查測試。6.2.1層面(Layers)的概念印制電路板的銅箔導(dǎo)線是在一層(或多層)敷著整面銅箔的絕緣基板上通過化學(xué)反應(yīng)腐蝕出來的,元件標(biāo)號和參數(shù)是制作完電路板后印刷上去的,因此在加工、印刷實(shí)際電路
8、板過程中所需要的板面信息,在ProtelDXP的PCB編輯器中都有一個獨(dú)立的層面(Layers)與之相對應(yīng),電路板設(shè)計(jì)者通過層面(Layers)給電路板廠家提供制作該板所需的印制參數(shù),因此理解層面對于設(shè)計(jì)印制電路板至關(guān)重要,只有充分理解各個板層的物理作用以及它和ProtelDXP中層面的對應(yīng)關(guān)系,才能更好的利用PCB編輯器進(jìn)行電路板設(shè)計(jì)。6.2.2ProtelDXPPCB編輯器常用層面1.信號層(S