1、更多免费资料下载请进：http:/ 中国最大的免费课件资料库电子技术基本操作技能要点 印制板的基本知识 焊接材料与焊接工具 难点 印制板的设计 印制板的制作 手工焊接技术 3.1 印制板的设计与制作3.1.1 印刷板的基本知识 印制电路板（Print Circuit Board，缩写为 PCB，简称印制板）是通过专门工艺，在一定尺寸的绝缘基材敷铜板上，按预定设计印制导线和小孔，可在板上实现元器件之间的相互连接。 1. 印制电路板的种类 （1）单面板、双面板和多面板 单面板 在印制电路板上只有一面有铜箔导线的称为单导印制电路板，简称单面板,见图 3-1。单面板的结构简单且成本低廉，因此，广泛应用
2、于各个行业中。但是正因为其过于简单、布线的选择余地小，所以对于比较复杂的电路，设计的难度往往很大，甚至不可能实现。 图 3-1 单面板和双面板 双面板 在板子的两面都可以布线，中间利用过孔连接，这样交叉的路线可以在不同的板层通过而不相互接触称为双层印制电路板，简称双面板，见图 3-1。同单面板相比双面板应用更为广泛，它具有布线方便、简洁的特点，同样的电路，使用双面板线路长度更短，劳动强度更小，所以，在目前的电路板制作中，使用最普遍的就是双面板。 多面板 多层印制电路板简称多面板，是指四层或四层以上的电路板，见图 3-2。它是在双面板已有的顶层和底层基础上，增加了内部电源层、内部接地层以更多免费
3、资料下载请进：http:/ 中国最大的免费课件资料库及中间布线层。随着电子工业的迅速发展，在电路比较复杂，且对电路板要求严格时，单面板和双面板很可能就无法实现理想的布线，甚至根本不可能完成。这时，就必须采用多面板布线。 图 3-2 多面板 （2）刚性、挠性印制电路板 刚性印制电路板是指由不易变形的刚性基材制成的印制电路板，在使用时处于平展状态。一般电子设备中使用的都是刚性印制电路板。 挠性印制电路板是指可以扭曲和伸缩的基材制成的印制电路板，在使用时可根据安装要求将其弯曲。挠性印制电路板一般用于特殊场合，如：某些无绳电话机的手柄是弧形的，其内部往往采用挠性印制电路板。 2. 印制电路板的材料 印
4、制电路板是在绝缘的基板上，敷以电解铜箔，再经热压而成的。目前，我国常用单、双面板的铜箔厚度为 35um，国外开始使用 18um、10um 和5um 等超薄铜箔具有蚀刻时间短、侧面腐蚀小、易钻孔和节约铜材等优点。常用的基板有： 酚醛纸质基板 这种基板价格低，但耐潮和耐热性不好，一般用于对耐潮和耐热性要求不高的电气设备中。 环氧酚醛玻璃布基板 这种基板的耐潮和耐热性都较好，但其透明度稍差。 环氧玻璃布基板 它除了具有环氧酚醛布基板的优点外，还有透明度好，便于安装和维修，冲剪和钻孔性能良好等优点，多用于双面板。 聚四氟乙烯玻璃布基板 它具有良好的介电性能和化学稳定性，是一种工作范围宽（-230260
5、） ，耐调温、高绝缘的基材。 此外，还有耐火的自熄性基板，挠性基板等。 印制电路板常用厚度有：0.1mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm 、 2.5mm、3.0mm 等，印制电路板的电气指标可参阅相关手册。 3. 印制电路板设计的常用术语 元件面 大多数元件都安装在其上的那一面。 焊接面 与元件面相对的另一面。 丝印层 丝印层是印制在元件面上的一种不导电的图形（有时焊接面上也有丝印层） ，代表一些器件的符号和标号，用于标注元件的安装位置，一般通过丝印的方法，将绝缘的白色涂料印制在元件面上。 更多免费资料下载请进：http:/ 中国最大的免费课件资料库阻焊图 它是为了防止需要焊接
6、的印制导线被焊接而绘制的一种图形。在制板过程中，可根据阻焊图的要求将不需要焊接的地方涂一层阻焊剂，只露出需要焊接的部位。使用 CAD 软件设计 PCB 时，当焊接面和元件面设计完成后，软件可自动生成阻焊图。 焊盘 用于连接和焊接元件的一种导电图形。 金属化孔 金属化孔也称为通孔，孔壁沉积有金属的孔，主要用于层间导电图形的电气连接。 通孔 通孔也称为中继孔，是用于导线转接的一种金属孔。通孔一般只用于电气连接，不用于焊接元件。 坐标网格 两组等距离平行正交而成的网格（或称为格点） 。它用于元器件在印制电路板上的定位，一般要求元件的管脚必须位于网格的交点上，导线不一定按网格定位。 3.1.2 印制板
7、的设计 印制电路板设计是电子产品制作的重要环节，其合理与否不仅关系到电路在装配、焊接、调制和检修过程中是否方便，而且直接影响到产品的质量与电气性能。 对于同一张电路原理图，因为思路不同、习惯不一、技巧各异，就会出现各种设计方案，结果具有很大的灵活性和离散性。 对于初学者来说，首先就是掌握电路的原理和一些基本布局、布线原则。然后通过大量的实践，在实践中摸索、领悟并掌握布局、布线原则，积累经验，才能不断的提高印制电路板的设计水平。 1. 印制电路板设计常用标准 印制电路板设计必须符合有关标准，下面列出几个最基本的标准。 （1）网格尺寸 一般分公制和英制两种标准。最基本的坐标网格间距为 2.5mm，
8、当需要更小的网格时，采用 1.25mm 和 0.625mm。国外生产的集成电路一般采用英制规范，例如：双列直插式（DIP）的管脚间距为 2.45mm（十分之一英寸） 。所以，在放置元件时一般可采用英制坐标网格。 （2）孔径和焊盘尺寸 标称孔径和最小焊盘直径如表 3-1 所示。实际制作中，最小孔径受生产印制电路板厂家具有的工艺水平的限制，就目前而言，一般选 0.8mm 以上，焊盘尺寸一般也要比表中所列数据稍大些。 表 3-1 标称孔径与最小焊盘直径（单位：mm） 标称孔径 0.4 0.5 0.6 0.8 0.9 1.0 1.3 1.6 2.0 最小焊盘直径 1.0 1.0 1.2 1.4 1.5
9、 1.6 1.8 2.5 3.0 （3）导线宽度 导线宽度没有统一的要求，其最小值应能承受通过这条导线的最大电流值。更多免费资料下载请进：http:/ 中国最大的免费课件资料库一般应大于 10 密耳（1Mil 为千分之一英寸） 。考虑到美观、整齐，导线宽度应尽量宽一些，一般可取 2050 密耳。 （4）导线间距 导线之间的间距没有统一的要求，但两条导线之间的最小距离应满足电气安全要求。考虑到工艺方便，导线间距应大于 10 密耳（Mil） ，在允许的条件下，导线间距应尽量宽一些，在集成块两管脚之间（100Mil）一般只设计一根导线。当导线平行时，各导线之间的距离应均匀一致。 （5）焊盘形状 常用
10、的焊盘形状有 4 种：方形、圆形、长圆形和椭圆形。最常用的是圆形焊盘。 2. 印制电路板上的干扰及抑制 （1）电源干扰与抑制 电路的质量直接影响整机的技术指标，而电源的质量除原理设计本身外，工艺布线和印制电路板设计不合理，去耦电容放置的位置不正确，都会产生干扰，特别是交流电源的干扰。一般常用铝电解电容器滤低频干扰，并将其放置在印制电路板电源线上；陶瓷电容器用于滤除干扰，将其装在集成电路的近处；对于每个大规模集成电路（LSI）并联 0.010.1F 的电容；每几个中规模集成电路（MSI）并联 0.010.1F 的电容器；每 510 个小规模集成电路（SSI）并联 0.010.1F 的电容器；对用
11、作线路驱动器和接收器的集成电路，每个都接入 0.1F 左右的电容器。 （2）印制导线间的寄生耦合 两条相距相近平行导线，当信号从一条线中通过时，另一条线内也会产生感应信号，此感应信号就是由分布参数产生的干扰源。为了抑制这种干扰，排版前应分析原理图，区别强弱信号线，使弱信号线尽量短，并避免与其他信号线平行。 （3）温度的干扰及抑制 温度升高造成的干扰在印制电路板设计中也应引起注意。对于发热元器件，应优先安排在有利于散热的位置，尽量不要把几个发热元器件放在一起，对于温度敏感的元器件，不宜放在热源附近或设备的上部。 （4）地线的公共阻抗干扰及抑制 由于地线具有一定的电阻和电感，在电路工作时，地线具有
12、一定的阻抗，当地线中有电流流过时，因阻抗的存在，必然在地线上产生压降，这个压降使地线上各点电位都不相等，这就对各级电路带来影响。为克服地线公共阻抗的干扰，在地线布设时应遵循以下几个原则： 地线一般布设在印制电路板最边缘，以便于印制电路板安装在机壳底座或机架上。 对低频信号地线，采用一点接地的原则： 更多免费资料下载请进：http:/ 中国最大的免费课件资料库a. 串联式一点接地 如图 3-3 所示，各单元电路一点接地线于公共地线，但各电路离电源远近不同，离电源较远的 C 回路因地线阻抗大所受的干扰大，而离电源最近的 A 回路因地线阻抗小所受的干扰最小。由于各电路抗干扰的能力不同，所以在这种地线
13、系统中，除了要设计低阻抗地线外，还应将易受干扰的敏感电路单元尽可能靠近电源。串联式一点接地能有效地避免公共阻抗和接地闭合回路造成的干扰，而且简单经济，在电路中被广泛采用。 b. 并联式一点接地 如图 3-4 所示。以面积足够大的铜箔作为接地母线，并直接接到电位基准点，需要接地的各部分就近接到该母线上。由于接地母线阻抗很小，故能够把公共阻抗干扰减弱到允许程度。 图 3-3 串联式一点接地 图 3-4 并联式一点接地 高频电路宜采用多点接地，在高频电路中应尽量扩大印制电路板上地线的面积，这样可以有效减小地线的阻抗；在一块印制电路板上，如果同时布设模拟电路和数字电路，两种电路的地线要完全分开，供电也
14、要完全分开，以抑制它们相互干扰。 3. 印制电路板元器件的布局 在印制电路板的排版设计中，元器件的布局至关重要，这决定了板面的整齐美观程度和印制导线的长短与数量，对整机的可靠性也有一定的影响，对于模拟电路和高频电路尤为重要。布设元器件时应遵循以下几个原则： 在通常情况下，所有元器件均应布置在印制电路板的一面，如果需要绝缘，可在元器件与印制电路板之间垫绝缘薄膜或元器件与印制电路板之间留有 12mm 的间隙。 在条件允许的情况下，尽量使元器件在整个板面上分布均匀、疏密一致。在保证电气性能的前提下，元器件应相互平行或垂直排列，以求整齐、美观。 重而大的元器件，尽量安置在印制电路板上紧靠固定端的位置，
15、并降低重心。 发热元器件应优先安排在有利于散热且远离高温区。 对电磁感应较灵敏的元器件和电磁辐射较强的元器件在布局时应避免它们之间相互影响。 布局的首要任务就是如何合理地安排元件位置，减少不利因素。目前已有多种 CAD 印制电路板设计软件具有自动布局功能，但是，CAD 软件在布局时只从拓扑结构上考虑元件的位置，未能考虑上述的种种因素，这样的布局有时无法可靠保证电路指标特性。所以，设计人员往往要采用人工布局或进行调整。 4. 印制电路板的布线设计 更多免费资料下载请进：http:/ 中国最大的免费课件资料库完成布局之后，接着就是布线设计，在布线设计时如何使布局合理化、整齐、美观，要考虑如下几点：
16、 （1）先设计公共通路的导线 公共通路导线主要指地线和电源线。这些线要连接每个单元电路，走线距离最长，所以应先设计它们。 （2）按信号流向布线 在设计导线时，一般按信号的传输走向，逐步设计各个单元电路的导线。 （3）保持良好的导线形状 在设计导线时，良好的导线形状的主要标准是：导线的长度最短；在导线转弯时要避免出现锐角；焊盘和导线的附着力强；地线和电源线应尽量宽一些；除了地线和电源线之外，导线的宽度和线距应整齐、均匀、美观。图 3-5 列出了一些初学者容易犯的错误，希望初学者在设计导线时应特别注意。 （4）双面板布线 双面板的导线设计与单面板有较大的不同，一般是：同一层面上的导线方向尽量一致，
17、或者都是水平方向布线或者都是垂直方向布线；元件面的导线与焊接面的导线相互垂直；两个层面上的导线连接必须通过通孔。 5. 印制电路板的设计步骤和方法 （1）确定印制电路板及尺寸 印制电路板的形状 印制电路板的形状通常与整机外形有关，一般采用长方形，其长度比例以3：2 或 4：3 为最佳。 印制电路板的尺寸 印制电路板的尺寸的确定应考虑整机的内部结构、印制电路板上元器件的数量尺寸及安装排列方式。 （2）草图设计 版面的四周留出一定的空白间距（一般为 510mm）不设置焊盘与导线，绘制印制电路板的定板孔和各元器件的固定孔。 进行元器件布局 用铅笔画出各元器件外形轮廓，注意应使元器件轮廓尺寸与实物对应
18、，元器件间距要均匀一致，各元器件之间外表距离不能小于 1.5mm。使用较多的小型元器件可不画出轮廓，如电阻、小电容等，但要做到心中有数。在元器件布局时还应考虑各种干扰及散热问题等。 确定并标出焊盘位置 有精度要求的焊盘要严格按尺寸标出。无尺寸要求的焊盘，应尽量使元器件排列均匀、整齐。布置焊盘位置时，不要考虑焊盘间距是否一致，而应根据元器件大小形状而定，最终保证元器件装配后均匀、整齐、疏密适中。更多免费资料下载请进：http:/ 中国最大的免费课件资料库勾画印制导线 为简便起见，只用细线标明导线的走向即路径，不需要把印制导线按照实际宽度画出来，但应考虑线间的距离，以及地线、电源线等产生的公共阻抗
19、的干扰。在布线时，导线不能交叉，必要时可用跨线。 铅笔绘制的草图反复核对无误后，再用绘图笔重描焊点及印制导线，描好后擦去元器件实物轮廓图，使草图清晰明了。 标明焊盘尺寸及印制导线的宽度，注明印制电路板的技术要求。 3.1.3 印刷板的制作 （1）材料的确定 根据电路的工作频率及工作环境来选用不同基材的印制电路板。 （2）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。具体方法是：用水砂纸蘸水打磨，用去污粉擦洗，直到将板面擦亮为止，然后用水冲洗，用布擦净后即可使用。这里切忌用粗砂纸打磨，否则会使铜箔变薄，且表
20、面不光滑，影响描绘底图。 （3）复印电路图 把已经绘制完毕的印制电路板图，用复写纸复印在敷铜板的铜箔面上。复印时最好把复印纸、印制电路板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，复查后再把印制电路板图和复写纸取下。 （4）描图 仔细检查复印后的印制电路板图，无误后用小冲头对准要钻孔的部位冲上一个小的凹痕，便于以后打孔时不至于偏移位置，随后便可对复印痕迹描上防腐蚀剂。防腐蚀剂种类很多，一般业余制作可采用喷漆或漆片溶液等。这些防腐蚀剂的特点是干得快，图描完后稍等片刻就能进行腐蚀处理，但它们的漆层较薄，在腐蚀工序中，稍有疏忽就容易碰掉漆层。漆片溶液可以自己配制，将 1 份
21、漆片溶于 3 份工业酒精中，完全溶解后再加入少量的甲基紫作为色剂，便可使用了。描图用的笔，可用小号毛笔，也可用鸭嘴笔，另外还可将描图液灌在废旧的注射器中进行描制，这种方法既灵活又方便，特别适宜描制较细的线条。实际使用时，针尖的斜口部分要先用钢丝钳剪去，再用挫刀挫光滑即可。描完后的印制电路板应平放，让描图液自然干透，同时检查线条是否有麻点、缺口或断线，如果有，应及时填补、修复。再用快口尖刀将线条图形整理一下，使线条光滑、焊盘圆滑。 （5）去除废铜箔 铜箔上所需的线路已被防腐蚀剂涂上，剩下的铜箔必须去除。制作方法常更多免费资料下载请进：http:/ 中国最大的免费课件资料库用化学腐蚀法或刀刻法。
22、化学腐蚀法 三氯化铁是腐蚀印制电路板最常用的化学药品，溶液浓度一般取 35%左右，即用 1 份三氯化铁加 2 份水配制而成。配制时在容器里先放三氯化铁后放水，并不断搅拌。盛放腐蚀液的容器应是塑料或搪瓷盆，不能使用铜、铁、铝等金属制品，因为三氯化铁会与这些金属发生化学反应。把要腐蚀的印制电路板浸没在溶液之中，溶液量控制在铜箔面正好完全被浸没为限，太少不能很好地腐蚀印制电路板，太多易造成浪费。为了加快腐蚀速度，在腐蚀过程中，要不断晃动容器，或用毛笔在印制电路板上来回地刷洗。如嫌速度还太慢，也可适当加大三氯化铁的浓度，或提高溶液的温度，但溶液浓度不宜超过 50%，温度不要超过 60，否则溶液太浓会使
23、铜箔板上需要保存的铜箔从侧面被三氯化铁腐蚀，而温度太高会使漆层隆起脱落。 刀刻法 利用锋利的小刀将铜箔板上不要的铜箔刻去，这样可以省去描漆、腐蚀、清洗等工序。但刻制电路时需要小心，否则容易损坏底层的绝缘板和需要保留的线路铜箔。这种方法一般只适用于制作线条及电路比较简单的印制电路板。 （6）水冲洗 当废铜箔被腐蚀完后，应立即将印制电路板取出，用清水冲洗干净残存的三氯化铁，否则残存的腐蚀液会使铜箔导线的边缘出现黄色的痕迹。 （7）擦去防腐蚀层 印制电路板制作时描在铜箔上的防腐蚀层，经过腐蚀工序后依然留在印制电路板上，所以应当擦掉。如果是喷漆，可用棉花蘸香蕉水或丙酮擦洗；如果是漆片溶液，可采用酒精擦
24、洗；如果缺少这些溶剂，也可用细砂纸（最好是水磨砂纸）轻轻磨去覆盖的漆层。 （8）钻孔 按描图前所冲的凹痕钻孔，孔径应根据引脚粗细而定。如普通电阻、电容、晶体管的安装孔一般取 11.3mm，固定螺钉孔径取 3mm 等。钻孔时，为了钻出的孔眼光洁、无毛刺，除了要选用锋利的钻头以外，孔径 2mm 以下的，最好采用高速（4000 转/min 以上）电钻来钻孔。如果转速过低，钻出来的孔眼就会有严重的毛刺。对于直径在 3mm 以上者，转速可略低一些。 （9）涂保护层 腐蚀后留下的印制导线的铜箔表面，还需涂上一层保护层。涂保护层的目的，一是防止导线铜箔日久受潮锈蚀，另外便于在铜箔上焊接，保证良好的导电性能。
25、常用的保护层有松香涂层和镀银层。无论涂何种保护层，印制电路板上的铜箔都必须先作清洁处理，处理方法与前述第一步相同，清洁后晾干，即可涂上保护层。 更多免费资料下载请进：http:/ 中国最大的免费课件资料库涂松香层 先配制松香酒精溶液，将 2 份松香研碎后放入一份纯酒精中（浓度在 90%以上） ，盖紧盖子搁置一天，待溶液中的酒精自然挥发后，印制电路板上就会留下一层黄色透明的松香保护层。 涂银层 在盆中倒入硝酸银溶液，印制电路板浸没在溶液中，10 分钟后即可在导线铜箔表面均匀地留下银层。用清水冲洗晾干后就可以使用了。 实训考核课题 印制板的设计与制作 1. 首先找一电路图，并准备好印制板所需要的工
26、具。 2. 根据所介绍的有关内容设计印制板。 3. 印制板制作的步骤与要求 （1）材料：设计印制电路板之前，先加工一块尺寸大小符合要求的单面敷铜板，厚 1mm。 （2）对外连接方式：导线焊接方式。 （3）焊盘尺寸：孔径 d=1mm,外径 D=d+1mm。 （4）导线宽度：1mm 。 （5）距离：导线与导线、导线与焊盘、焊盘与焊盘之间的最小距离为1mm。 （6）元件安装方式、排列方式与焊盘形式：元件采用卧式安装，规则排列，圆形焊盘。 （7）跳线要求：最多不能超过 2 根跳线。 （8）图纸要求：完成两张图单线不交叉草图（11）和正式排版（12） 。 3.2 焊接 3.2.1 焊接材料 能熔合两种或
27、两种以上的金属，使之成为一个整体的易熔金属或合金都叫焊料。焊料的种类很多，焊接不同的金属使用不同的焊料。按其成分可分为锡铅焊料、银焊料、铜焊料等。按其耐温情况可分为高温焊料、低温焊料以及低熔点焊料等。在一般电子产品装配中，通常使用锡铅焊料，俗称“焊锡”。 锡（Sn） 锡是一种质软、低熔点的金属，其熔点为 232，纯锡较贵，质脆而机械性能差；在常温下，锡的抗氧化性强，金属锡在高于 13.2时呈银白色，低于 13.2时呈灰色，低于40变成粉末。 铅（Pb） 铅是一种浅青色的软金属，熔点为 327，机械性能差，可塑性好，有较高的抗氧化性和抗腐蚀性。铅属于对人体有害的重金属，在人体中积蓄能引起铅中毒。
28、 锡铅合金 当铅和锡以不同的比例熔成锡铅合金以后，熔点和其他物理性能更多免费资料下载请进：http:/ 中国最大的免费课件资料库都会发生变化。 锡铅焊料目前在电子通信及计算机产业广泛使用，但是，由于铅是有毒物质，一些国家已开始对无铅焊料进行研究。日本的一些公司已率先把无铅焊料用到电视及音响器材上。其他国家的公司也进行了小批量生产。一些跨国公司也将使用无铅焊料的“绿色产品” ，将它作为促销工具。 钎料膏用于表面组装再流焊，有足够的黏性，可将元器件黏附在印制电路板上，直到开始再流焊。它由钎料粉与助焊剂组成，钎料粉的钎是粒度均匀的球状颗粒，颗粒大小根据印制电路板的图形精细而定。助焊剂的含量一般为钎焊
29、料的 8%15%，主要成分有树脂、活性剂和稳定剂等。助焊剂的组成与配比对钎焊膏的黏度、钎焊工艺性能、印制图形的形状及钎焊面上焊料的厚度等会产生影响。 按照助焊剂的类型，钎焊膏分为树脂基钎焊膏、水清洗钎焊膏和免清洗钎焊膏。 1. 焊锡成分与温度的关系 如图 3-6 所示，横坐标代表质量的百分比，纵坐标代表温度的变化。A 点表示纯铅的熔点为 327。C 点表示纯锡的熔点为 232。ABC 线称液相线，温度高于这条线时，合金处于液态。ADBEC 称固相线，温度低于这条线时合金为固态；在两个三角区内为半熔融状态。例如，锡铅各占 50%的合金，熔点为 212，凝固点中锡的含量少，所以成本较低，一般的焊接
30、可以使用。但又由于它的熔点较高而凝固点较低，所以不宜用来焊接电子产品。图 3-6中的虚线表示最适合焊接的温度，它高于液相线约 50。 图 3-6 锡铅合金状态图 由于锡铅组成的质量比不同，其熔点是在变化的。例如，含锡 20%、铅 80%的合金在 190变成半液体；再升温到 275时，才变成完全的液体。 从状态图中看出只有 B 这一点，在 183时由固体直接变成液体没有半液体状态，我们称这个点为“共晶点” 。按照这个共晶点配制的合金，称为 “共晶合金”。 我们把锡铅合金焊料中锡占 63%、铅占 37%的焊锡称为“共晶焊锡” ，它是比较理想的焊锡，是我们一般常使用的焊锡。 焊锡在整个焊接过程中，铅几乎不起反应，那么为什么还要把铅作为焊料的一种成分呢？因为在锡中加入铅后可获得和铅都不具备的优良特性。 2. 共晶焊锡的优良特点 （1）熔点低 铅的熔点为 327，锡的熔点为 232，而“共晶焊锡” 的熔点只有 183，焊接温度低，防止损害元器件。 （2）无半液态
