任务引入 印制电路板(PCB)由绝缘基板、连接导线和装配焊接电子元器件的焊盘组成，具有导电线路和绝缘基板的双重作用。它可以实现电路中各个元器件的电气连接，代替复杂的布线，不仅减少了传统方式下的接线工作量，简化了电子产品的装配焊接、调试工作，还缩小了整机的体积，降低了产品的成本，提高了电子设备的质量和可靠性。印制电路板是电路的基本载体和连接基础。可以说，没有印制电路板就没有现代化电子信息产业的高速发展。

1.覆铜板的基板 高分子合成树脂和增强材料组成的绝缘层压板可以作为覆铜板的基板。合成树脂作为黏合剂，是基板的主要成分，决定电气性能；增强材料一般有纸质和布质，决定基板的耐热性能、机械性能和阻燃性能。常用覆铜板有酚醛树脂基板和酚醛纸基覆铜板、环氧树脂基板和环氧玻璃布覆铜板、聚四氟乙烯基板和聚四氟乙烯玻璃布覆铜板。

2.铜箔 铜箔是制造覆铜板的关键材料，必须有较高的导电率及良好的可焊性，铜箔质量直接影响覆铜板的性能。要求铜箔表面不得有划痕、砂眼和遮折。铜箔越薄，则越易于蚀刻和钻孔，特别适合于制造线路复杂的高密度印制电路板。国内普遍使用35μm厚度的铜箔。 3.黏合剂 印制电路板的制作与计算机绘图铜箔能否牢固地附着在基板上，黏合剂是重要因素。覆铜板的抗剥强度主要取决于黏合剂的性能。

二、PCB的组成结构 根据结构不同，印制电路板可分为单面板、双面板和多层板。而一块合格的单、双面印制电路板是由焊盘、过孔、印制导线、安装孔、定位孔、元件面、焊接面、阻焊层(膜)、助焊层(膜)、丝印层等组成。除此之外，多层板还有中间层和内层等。

1.焊盘 THT元器件通过板上的引线孔，用焊料焊接固定在印制电路板上，印制导线把焊盘连接起来，实现元器件在电路中的电气连接。引线孔与周围的铜箔称为焊盘。与此类似，SMT电路板上的焊盘是指形成焊点的铜箔。 2.过孔 过孔是用于连接不同板层间的导线。过孔内侧一般涂有金属，这个过程也叫孔金属化。过孔有穿透式过孔、盲过孔和隐藏式过孔等三种类型。过孔的形状一般为圆形，有两个尺寸参数，即钻孔直径和过孔直径。

3. 印制导线 将印制电路板上的铜箔按要求经过蚀刻处理而留下来的细小的线路就是印制导线，它是用来提供PCB上元器件的电路连接的。 4 3.印制导线 将印制电路板上的铜箔按要求经过蚀刻处理而留下来的细小的线路就是印制导线，它是用来提供PCB上元器件的电路连接的。 4.安装孔和定位孔 安装孔是用来固定大型元器件和PCB的小孔，大小根据结构和位置而定。而定位孔是用于PCB加工和检测定位的小孔。

5. 元件面和焊接面 在PCB上用来安装元器件的一面称为元件面，用来焊接元器件引脚的一面称为焊接面。 6 5.元件面和焊接面 在PCB上用来安装元器件的一面称为元件面，用来焊接元器件引脚的一面称为焊接面。 6.阻焊层和助焊层 在PCB布上印制导线后，一般在焊接面上除焊盘以外的各部位还要印刷一层阻焊层，它是一种特殊的化学物质，通常为绿色，目的是防止非焊盘处的铜箔不能粘锡，还可以保护印制导线不致过快氧化。助焊层是涂于焊盘上、提高可焊性能的一层膜，也就是绿色板子上比焊盘略大的各浅色圆斑。

7.丝印层 在阻焊层可以印上一些文字和符号，一般是白色的，比如组件名称、组件符号、组件引脚和版权等，方便以后的电路焊接和查错。 7.丝印层 在阻焊层可以印上一些文字和符号，一般是白色的，比如组件名称、组件符号、组件引脚和版权等，方便以后的电路焊接和查错。 8.中间层和内层 多层板的中间层和内层是两个不同的概念，中间层是用于布线的中间板层，该层均布的是导线，而内层主要用于做电源层或者地线层，由大块的铜箔构成。

三、PCB 1.元器件的安装布局 元器件的安装布局决定了板面的整齐、美观程度和印制导线的长短与数量，对整机的可靠性有一定的影响。元器件在整个板面上应分布均匀，疏密一致，不要占满整个板面，注意板面四周要留有一定空间，所留空间的大小要根据印制电路板的面积和固定方式来确定。

元器件有立式与卧式两种安装固定的方式(见图4-1-3)。立式安装方式适合于元器件排列密集紧凑的产品，要求体积小、重量轻，过大、过重的元器件不宜采用立式安装。卧式安装具有机械稳定性好、板面排列整齐等优点，可以使元器件的跨距加大，容易从两个焊点之间走线，这对于布设印制导线十分有利。

2.焊盘的孔径和外径 在THT电路板上，元器件的引线孔钻在焊盘的中心，孔径应该比所焊接的引线直径略大一些，才能方便地插装元器件；但孔径也不能太大，否则在焊接时不仅用锡量多，而且容易因为元器件的晃动而造成虚焊，使焊点的机械强度变差。元器件引线孔的直径应该比引线的直径大0.2～0.3mm，优先采用0.6mm、0.8mm、1.0mm和1.2mm等尺寸。在同一块电路板上，孔径的尺寸规格应当少一些。

3.焊盘的形状 PCB设计时可根据不同的要求选用不同形状的焊盘，常见的焊盘有岛形焊盘、圆形焊盘和方形焊盘。 焊盘与焊盘之间的连线合为一体，犹如水上小岛，故称为岛形焊盘。岛形焊盘常用于元器件的不规则排列，特别是当元器件采用立式不规则固定时更为普遍。电视机、收录机等低档民用电器产品中大多采用这种焊盘形式。

3.焊盘的形状 PCB设计时可根据不同的要求选用不同形状的焊盘，常见的焊盘有岛形焊盘、圆形焊盘和方形焊盘。 焊盘与焊盘之间的连线合为一体，犹如水上小岛，故称为岛形焊盘。岛形焊盘常用于元器件的不规则排列，特别是当元器件采用立式不规则固定时更为普遍。电视机、收录机等低档民用电器产品中大多采用这种焊盘形式。

4.印制导线的走向与形状 如图4-1-3所示，印制导线的走向不能有急剧的拐弯和尖角，拐角不得小于90°，最佳的拐弯形式是平缓的过渡，即拐角的内角和外角最好都是圆弧。导线通过两个焊盘之间而不与它们连通的时候，应该与它们保持最大且相等的间距。同样，导线与导线之间的距离也应当均匀地相等并且保持最大。导线与焊盘连接处的过渡也要圆滑，避免出现小尖角。

5.印制导线的宽度和间距 电路板上连接焊盘的印制导线的宽度，主要由铜箔与绝缘基板之间的黏附强度和流过导线的电流强度来决定，而且应该宽窄适度，与整个板面及焊盘的大小相符合。一般，导线的宽度可选在0.3～2.5mm，而1～1.5mm的线宽完全可以满足一般电路的要求。

四、PCB的制造工艺 PCB的制造工艺发展很快，不同类型和要求的印制电路板要采用不同的制造工艺，但在这些工艺流程中，一般都要经过底图胶片制版、图形转移、化学蚀刻、孔金属化和金属涂敷、阻焊剂处理、助焊剂处理等工艺环节。不过，在印制电路板的生产过程中，虽然都需要上述各个环节，但生产不同类型的印制电路板却具有不同的工艺流程，这方面的知识此处就不再赘述了。

我们在产品研制和实验阶段或在课程设计及业余制作时，经常需要很快得到一两块PCB，如果按照正规的工艺步骤，要在绘制出PCB图以后，再送到专业制板厂去加工，这样既费时，又不经济。因此，学会几种在非专业条件下手工自制印制电路板的简单方法是必要的。

任务2　计算机绘制印制电路板

任务引入 随着PCB的走线愈加精密和复杂，传统的手工方式设计和制作PCB已显得越来越难了。如今不管是工厂制板或是实验室制板，都采用CAD软件，因它们能够协助用户完成电子产品线路的设计，具备自动布线、自动布局、逻辑检测、逻辑模拟等功能。 实际中广泛使用的制图制板的软件是Protel DXP 2004或Protel 99 SE。虽然说这两个版本不一样，但PCB设计的主要流程是一样的。

一、PCB设计流程 通常，利用Protel DXP 2004 (或Protel 99 SE)设计PCB主要包括电路板设计准备工作、绘制原理图、生成网络表和设计PCB等四个主要步骤。

二、电路原理图的设计及流程 电路原理图的设计主要是利用Protel的原理图设计系统来绘制一张电路原理图，它是整个电路设计的基础。在这一过程中，要充分利用Protel软件所提供的各种绘图工具和各种编辑功能。其设计流程如下： 1.启动Protel电路原理图编辑器 单击Windows任务栏的“开始”图标，在“程序”菜单中选择Protel相应的命令，便启动了Protel 软件。

2. 设置电路图样尺寸以及版面 用户可以设置图样的尺寸、方向、网格大小以及标题栏等。 3 2.设置电路图样尺寸以及版面 用户可以设置图样的尺寸、方向、网格大小以及标题栏等。 3.放置元器件 在图样上放置设计需要的元器件，用户根据实际电路的需要，从元器件库里取出所需元器件放置到工作平面上，并对元器件的位置进行调整、修改。 在图样上放置设计需要的元器件，用户根据实际电路的需要，从元器件库里取出所需元器件放置到工作平面上，并对元器件的位置进行调整、修改。

4. 元件布局与连线 对所放置的元器件进行布局、布线，将工作平面上的器件用有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的电路原理图。 5 4.元件布局与连线 对所放置的元器件进行布局、布线，将工作平面上的器件用有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的电路原理图。 5.对布局布线后的元器件进行调整 为了保证原理图的美观和正确，就需要对元件位置进行重新调整。导线位置进行删除、移动、更改图形尺寸、属性及排列等。 6.保存文档并打印输出 将设计的电路原理图进行存盘或通过打印机打印出来。

三、网络表的产生 网络表是电路原理图设计与印制电路板(PCB)设计之间的一座桥梁。网络表可以从电路原理图中获得，也可以从印制电路板中提取。 1.电气规则检查 Protel在产生网络表之前，可以利用软件来测试用户设计的电路原理图的电气规则检查(ERC)，以便能够找出人为的疏忽。执行完测试后，能生成错误检查报告并且在原理图中有错误的地方做好标记，以便用户分析和修改错误。

2.产生网络表 在原理图所产生的各种报告中，以网络表(Netlist)最为重要。网络表的内容主要为原理图中各个元器件的数据以及元器件间网络连接的数据。绘制电路图的主要目的就是为了将设计电路转换出一个有效的网络表，以供后续工作使用。 由于网络表是纯文本文件，所以用户可以利用一般的文本编辑程序自行建立或是修改已存在的网络表。当用手工方式编辑网络表时，在保存文件时必须以纯文本格式来保存。

四、印制电路板的设计流程 印制电路板的设计是Protel软件的另外一个重要部分。在这个过程中，可以借助Protel提供的强大功能实现电路板的版面设计，完成高难度的布线工作。 在PCB设计中，一般采用双面板或多层板，每一层的功能区分都很明确。零件的封装有两种情况：一种是THT针式封装，即焊点的导孔是贯穿整个电路板的；另一种是SMT封装，其焊点只限于表面层。元器件的跨距是指元器件成形后的端子之间的距离。利用Protel设计PCB的步骤如下：

1. PCB设计前的准备工作 绘制原理图，然后生成网络表。当然，如果是—个非常简单的电路图，可以直接进行PCB的设计。 2 1. PCB设计前的准备工作 绘制原理图，然后生成网络表。当然，如果是—个非常简单的电路图，可以直接进行PCB的设计。 2.进入PCB设计系统 根据个人习惯设置设计系统的环境参数，如格点的大小和类型、光标的大小和类型等，一般来说可以采用系统的默认值。

3. 设置电路板的有关参数 对电路板的物理尺寸、禁止布线层、电路板的层数等参数进行设置。 4 3.设置电路板的有关参数 对电路板的物理尺寸、禁止布线层、电路板的层数等参数进行设置。 4.引入生成的网络表 网络表引入时，需要对电路原理图设计中的错误进行检查和修正。特别注意的是在电路原理图设计时一般不会涉及元件封装的问题，但PCB设计的时候，元件封装是必不可少的。 5.布置各元器件封装的位置 可利用系统的自动布局功能，但自动布局功能并不太完善，需要进行手工调整各元器件封装的位置。

6. 进行布线规则设置 布线规则包括对安全距离、导线形式等内容进行设置，这是进行自动布线的前提。 7 6.进行布线规则设置 布线规则包括对安全距离、导线形式等内容进行设置，这是进行自动布线的前提。 7.进行自动布线 Protel软件的自动布线功能比较完善，一般的电路图都是可以布通的；但有些线的布置并不令人满意，也需要进行手工调整。 8. DRC检查 通过对PCB设计规则的设置，进行相应的规则(DRC)检查，从而能标出不符合设计规则的位置，以便于用户修改到没有错误为止。

9.通过打印机输出或硬拷贝保存 完成电路板的布线后，保存完成的电路线路图文件，然后利用各种图形输出设备，如打印机或绘图仪输出电路板的布线图，或者送到制板厂进行生产加工。