電工電子實習(xí)教學(xué)指導(dǎo)書

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印制電路板的設(shè)計與制作

趙文兵柴旺興編

徐祖建主審

湖北汽車工業(yè)學(xué)院電工電子實習(xí)基地

目錄

印制電路板的設(shè)計

一.印制電路板的差不多概念

.......................................................1

（一）印制板的組成（二）印制板的種類（三）

印制板的安裝技術(shù)

二.印制電路板的設(shè)計預(yù)備

3

（一）設(shè)計目標(biāo)（二）設(shè)計前預(yù)備工作

三.印制電路板的排版布局

5

（一）整機電路的布局原則（二）元器件的安裝與布

局

四.印制電路的設(shè)計

9

（一）焊盤的設(shè)計（二）印制導(dǎo)線的設(shè)計（三）

過孔和引線孔的設(shè)計

五.印制電路板的抗干擾設(shè)計

12

（一）地線設(shè)計（二）電源線設(shè)計（三）電磁

兼容性設(shè)計

（四）器件布置設(shè)計（五）散熱設(shè)計（六）板間配

線設(shè)計

六.印制電路板圖的繪制

20

（一）手工設(shè)計印制電路板圖（二）運算機輔助設(shè)計

印制電路板圖

七.手工設(shè)計印制電路板實例

22

印制電路板的制作

一.印制電路的形成方式

24

（一）減成法（二）加成法

二.印制電路板的工業(yè)制作

24

（一）雙面印制板制作的工藝流程（二）單面印制板

制作的工藝流程

三.印制電路板的手工制作

26

（一）描圖蝕刻法（二）貼圖蝕刻法（三）雕刻

法

（四）“轉(zhuǎn)印”蝕刻法

四.印制導(dǎo)線的修復(fù)

29

（一）印制導(dǎo)線斷路的修復(fù)（二）印制導(dǎo)線起翹的修

印制電路板(Printedcircuitboard,PCB)也稱為印制線路

板、印刷電路板，簡稱印制板。印制電路的概念是1936年由英

國Eisler博士第一提出，他首創(chuàng)了在絕緣基板上全面覆蓋金屬

箔，涂上耐蝕刻油墨后再將不需要的金屬箔腐蝕掉的印制板制

造差不多技術(shù)。

印制電路板在各種電子設(shè)備中有如下功能：

1.提供各種電子元器件固定、裝配的機械支撐。

2.實現(xiàn)各種電子元器件之間的布線和電氣連接(信號傳輸)

或電絕緣。提供所要求的電氣特性，

如特性阻抗等。

3.為自動裝配提供阻焊、助焊圖形，為元器件插裝、檢查、

修理提供識別字符和圖形。

印制電路板的應(yīng)用降低了傳統(tǒng)方式下的接線工作量，簡化

了電子產(chǎn)品的裝配、焊接、調(diào)試工作；縮小了整機的體積，降

低了產(chǎn)品的成本，提升了電子設(shè)備的質(zhì)量和可靠性。另外，印

制電路板具有良好的產(chǎn)品一致性，能夠采納標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計，有利

于生產(chǎn)過程中實現(xiàn)機械化和自動化，也便于整機產(chǎn)品的互換和

修理。隨著電子工業(yè)的飛速進展，印制板的使用已日趨廣泛，

能夠講它是電子設(shè)備的關(guān)鍵互聯(lián)件，任何電子設(shè)備均需配備。

因此，印制電路板的設(shè)計與制作已成為我們學(xué)習(xí)電子技術(shù)和制

作電子裝置的差不多功之一。

印制電路板的設(shè)計

在電子產(chǎn)品設(shè)計中，電路原理圖只是是設(shè)計思想的初步體

現(xiàn)，而要最終實現(xiàn)整機功能無疑則要通過印制電路板那個實體。

印制電路板的設(shè)計，確實是按照電路原理圖設(shè)計出印制電路板

圖，但這決不意味著設(shè)計工作僅僅是簡單地連通，它是整機工

藝設(shè)計的重要一環(huán)，也是一門綜合性的學(xué)科，需要考慮到如選

材、布局、抗干擾等諸多咨詢題。關(guān)于同一種電子產(chǎn)品，采納

的電路原理圖盡管相似，但各自不同的印制板設(shè)計水平會帶來

專門大的差異。

印制電路板的設(shè)計現(xiàn)在有兩種方式：人工設(shè)計和運算機輔

助設(shè)計。盡管設(shè)計方式不同，設(shè)計方法也不同，但設(shè)計原則和

差不多思路差不多上一致的，都必須符合原理圖的電氣連接以

及產(chǎn)品電氣性能、機械性能的要求，同時考慮印制板加工工藝

和電子裝配工藝的差不多要求。

一.印制電路板的差不多概念

（一）印制板的組成

印制板要緊由絕緣底板（基板）和印制電路（也稱導(dǎo)電圖

形）組成，具有導(dǎo)電線路和絕緣底板的雙重作用。

1.基板（BaseMaterial）

基板是由絕緣隔熱、并不易彎曲的材料所制作成，一樣常

用的基板是敷銅板，又稱覆銅板，全稱敷銅箔層壓板。敷銅板

的整個板面上通過熱壓等工藝貼敷著一層銅箔。

2.印制電路（PrintedCircuit）

覆銅板被加工成印制電路板時，許多覆銅部份被蝕刻處理

掉，留下來的那些各種形狀的銅膜材料確實是印制電路，它要

緊由印制導(dǎo)線和焊盤等組成（如圖1所示）。

(1)印制導(dǎo)線(Conductor)

用來形成印制電路的導(dǎo)電通路。

(2)焊盤(Pad)

用于印制板上電子元器件的電氣連接、元件固定或兩者兼

備。

(3)過孔(Via)和引線孔(ComponentHole)

分別用于不同層面的印制電路之間的連接以及印制板上電

子元器件的定位。

3.助焊膜和阻焊膜

在印制電路板的焊盤表面可看到許多比之略大的各淺色斑

痕，這確實是為提升可焊性能而涂覆的助焊膜。

印制電路板上非焊盤處的銅箔是不能粘錫的，因此印制板

上焊盤以外的各部位都要涂覆綠色或

棕色的一層涂料一一阻焊膜。這一絕緣防護層，不但能夠

防止銅箔氧化，也能夠防止橋焊的產(chǎn)生。

4.絲印層（Overlay）

為了方便元器件的安裝和修理等，印制板的板上有一層絲

網(wǎng)印刷面（圖標(biāo)面）一一絲印層，這上面會印上標(biāo)志圖案和各

元器件的電氣符號、文字符號（大多是白色）等，要緊用于標(biāo)

示出各元器件在板子上的位置，因此印制板上有絲印層的一面

常稱為元件面。

印制導(dǎo)線

焊盤

（圖1印制電路板圖）

(二)印制板的種類

印制板按照其基板材質(zhì)剛、柔強度不同，分為剛性板、撓

性板以及剛撓結(jié)合板，又按照板面上印制電路的層數(shù)分為單面

板、雙面板以及多層板。

單面板(Single-sided)

僅一面上有印制電路的印制板。這是早期電路(THT元件)

才使用的板子，元器件集中在其中一面----元件面(Compone

ntSide),印制電路則集中在另一面上一一印制面或焊接面(S

olderSide),兩者通過焊盤中的引線孔形成連接。單面板在設(shè)

計線路上有許多嚴格的限制，如布線間不能交叉而必須繞獨自

的路徑。

2.雙面板(Double-SidedBoards)

兩面均有印制電路的印制板。這類的印制板，兩面導(dǎo)線的

電氣連接是靠穿透整個印制板并金屬化的通孔(throughvia)來

實現(xiàn)的。相對來講，雙面板的可利用面積比單面板大了一倍，

同時有效的解決了單面板布線間不能交叉的咨詢題。

3.多層板(Multi-LayerBoards)

由多于兩層的印制電路與絕緣材料交替粘結(jié)在一起，且層

間導(dǎo)電圖形互連的印制板。如用一塊雙面作內(nèi)層、二塊單面作

外層，每層板間放進一層絕緣層后黏牢(壓合)，便有了四層的

多層印制板。板子的層數(shù)就代表了有幾層獨立的布線層，通常

層數(shù)差不多上偶數(shù)，同時包含最外側(cè)的兩層。例如大部分運算

機的主機板差不多上4到8層的結(jié)構(gòu)。目前，技術(shù)上差不多能

夠做到近100層的印制板。

在多層板中，各面導(dǎo)線的電氣連接采納埋孔(buriedvia)

和盲孔(blindvia)技術(shù)來解決。

(三)印制板的安裝技術(shù)

印制電路板的安裝技術(shù)能夠講是現(xiàn)代進展最快的制造技

術(shù)，目前常見的要緊有傳統(tǒng)的通孔插入

式和代表著當(dāng)今安裝技術(shù)主流的表面黏貼式。

1.通孔插入式安裝技術(shù)(ThroughHoleTechnology,TH

T)

通孔插入式安裝也稱為通孔安裝，適用于長管腳的插入式

封裝的元件。安裝時將元件安置在印制電路板的一面，而將元

件的管腳焊在另一面上。這種方式要為每只管腳鉆一個洞，事

實上占掉了兩面的空間，同時焊點也比較大。明顯這一方式難

以滿足電子產(chǎn)品高密度、微型化的要求。

2.表面黏貼式安裝技術(shù)（SurfaceMountedTechnology,S

MT）

表面黏貼式安裝也稱為表面安裝，適用于短管腳的表面黏

貼式封裝的元件。安裝時管腳與元件是焊在印制電路板的同一

面。這種方式無疑將大大節(jié)約印制板的面積，同時表面黏貼式

封裝的元件較之插入式封裝的元件體積也要小許多，因此SMT

技術(shù)的組裝密度和可靠性都專門高。所以，這種安裝技術(shù)因為

焊點和元件的管腳都專門小，要用人工焊接確實有一定的難度。

二.印制電路板的設(shè)計預(yù)備

（一）設(shè)計目標(biāo)

這是設(shè)計工作開始時第一應(yīng)該明確的，同時也是在整個設(shè)

計中需要時刻關(guān)注的，要緊有以下方面：

1.功能和性能

表面上看，按照電路原理圖進行正確的邏輯連接后其功能

就可實現(xiàn)、性能也可保證穩(wěn)固，但隨著電子技術(shù)的飛速進展，

信號的速率越來越快，電路的集成度越來越高，僅僅做到這一

步已遠遠不夠了。目標(biāo)能否專門好完成，無疑是印制板設(shè)計過

程中的重點，也是難點。

2.工藝性和經(jīng)濟性

這些差不多上衡量印制板設(shè)計水平的重要指標(biāo)。設(shè)計優(yōu)良

的印制電路板應(yīng)該方便加工、愛護、測試，同時在生產(chǎn)制造成

本上有優(yōu)勢。這是需要多方面相互和諧的，并不是件容易的事。

（二）設(shè)計前預(yù)備工作

進入印制板設(shè)計時期前，許多具體要求及參數(shù)應(yīng)該差不多

確定了，如電路方案、整機結(jié)構(gòu)、板材外形等。只是在印制板

設(shè)計過程中，這些內(nèi)容都可能要進行必要的調(diào)整。

1.確定電路方案

設(shè)計出的電路方案一樣第一應(yīng)進行實驗驗證一一用電子元

器件把電路搭出來或者用運算機仿真，這不僅是原理性和功能

性的，同時也應(yīng)當(dāng)是工藝性的。

(1)通過對電氣信號的測量，調(diào)整電路元器件的參數(shù)，改

進電路的設(shè)計方案。

(2)按照元器件的特點、數(shù)量、大小以及整機的使用性能

要求，考慮整機的結(jié)構(gòu)尺寸。

(3)從實際電路的功能、結(jié)構(gòu)與成本，分析成品適用性。

在電路方案實驗的時候，必須審核考察產(chǎn)品在工業(yè)化生產(chǎn)

過程中的加工可行性和生產(chǎn)費用，以及產(chǎn)品的工作環(huán)境習(xí)慣性

和運行、愛護、保養(yǎng)消耗。

通過對電路實驗的結(jié)果進行分析，以下幾點將得到確認：

(1)電路原理。整個電路的工作原理和組成，各功能電路

的相互關(guān)系和信號流程。

(2)印制電路板的工作環(huán)境及工作機制。

(3)要緊電路參數(shù)。

(4)要緊元器件和部件的型號、外形尺寸及封裝。

2.確定整機結(jié)構(gòu)

當(dāng)電路和元器件的電氣參數(shù)和機械參數(shù)得以確定，整機的

工藝結(jié)構(gòu)還僅僅是初步成型，在后面的印制板設(shè)計過程中，需

要綜合考慮元件布局和印制電路布設(shè)這兩方面因素才可能最終

確定。

3.確定印制板的板材、形狀、尺寸和厚度

(1)板材

關(guān)于印制板電路板的基板材料的選擇，不同板材的機械性

能與電氣性能有專門大的差別。目前國內(nèi)常見覆銅板的種類見

表一。

確定板材要緊是從整機的電氣性能、可靠性、加工工藝要

求、經(jīng)濟指標(biāo)等方面考慮。

通常情形下，期望印制板的制造成本在整機成本中只占專

門小的比例。關(guān)于相同的制板面積來講，雙面板的制造成本是

一樣單面板的3—4倍以上，而多層板至少要貴到20倍以上。

分立元器件的引線少，排列位置便于靈活變換，其電路常用單

面板。雙面板多用于集成電路較多的電路。

(2)印制板的形狀

印制電路板的形狀由整機結(jié)構(gòu)和內(nèi)部空間的大小決定，外

形應(yīng)該盡量簡單，最佳形狀為矩形(正方形或長方形，長:寬=3:

2或4:3),幸免采納異形板。當(dāng)電路板面尺寸大于200X150m

m時，應(yīng)考慮印制電路板的機械強度。

表一常用覆銅板及特點

名稱銅箔厚(um)特點應(yīng)用

覆銅酚醛多呈黑黃色或淡黃色。價格低，阻中低檔民用品如收音

50—70

紙質(zhì)層壓板燃強度低，易吸水，不耐高溫。機、錄音機等。

價格高于覆銅酚醛紙質(zhì)層壓板，機

覆銅環(huán)氧工作環(huán)境好的儀器、外

35—70械強度、耐高溫順防潮濕等性能較

紙質(zhì)層壓板表及中檔以上民用品

好。

多呈青綠色并有透亮感。價格較

覆銅環(huán)氧工業(yè)、軍用設(shè)備，運算

35—50高，性能優(yōu)于覆銅環(huán)氧紙質(zhì)層壓

玻璃布層壓板機等高檔電器。

板。

覆銅聚四氟乙

價格高，介電常數(shù)低，介質(zhì)損耗低，

烯35—50微波、高頻、航空航天。

耐高溫，耐腐蝕。

玻璃布層壓板

(3)印制板的尺寸

尺寸的大小按照整機的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和板上元器件的數(shù)量、尺

寸及安裝、排列方式來決定，同時要充分考慮到元器件的散熱

和鄰近走線易受干擾等因素。

①面積應(yīng)盡量小，面積太大則印制線條長而使阻抗增加，抗

噪聲能力下降，成本也高。

②元器件之間保證有一定間距，專門是在高壓電路中，更應(yīng)

該留有足夠的間距。

③要注意發(fā)熱元件安裝散熱片占用面積的尺寸。

④板的凈面積確定后，還要向外擴出5—10mm,便于印制

板在整機中的安裝固定。

（4）印制板的厚度

覆銅板的厚度通常為1.0mm、1.5mm、2.0mm等。在確定

板的厚度時，要緊考慮對元器件的承重和振動沖擊等因素。如

果板的尺寸過大或板上的元器件過重，都應(yīng)該適當(dāng)增加板的厚

度或?qū)﹄娐钒宀扇〖庸檀胧?，否則電路板容易產(chǎn)生翹曲。當(dāng)印

制板對外通過插座連線時（如圖2所示），插座槽的間隙一樣為

1.5mm,板材過厚則插不到里面去，過薄則容易造成接觸不良。

（圖2印制板經(jīng)插座對外引線）（圖3焊接式對外引線）

在選定了印制板的板材、形狀、尺寸和厚度后，還要

注意查看銅箔面有無氣泡、劃痕、凹陷、膠斑，以及整塊板是

否過分翹曲等質(zhì)量咨詢題。

4.確定印制板對外連接的方式

印制板是整機的一個組成部分，必定存在對外連接的咨詢

題。例如，印制板之間、印制板與板外元器件、印制板與設(shè)備

面板之間，都需要電氣連接。這些連接引線的總數(shù)要盡量少，

并按照整機結(jié)構(gòu)選擇連接方式，總的原則應(yīng)該使連接可靠、安

裝、調(diào)試、修理方便，成本低廉。

（1）導(dǎo)線焊接方式

這是一種最簡單、廉價而可靠的連接方式，不需要任何接

插件，只要用導(dǎo)線將印制板上的對外連接點與板外的元器件或

其他部件直截了當(dāng)焊接（如圖3所示）。它的優(yōu)點是成本低，可

靠性高，能夠幸免因接觸不良而造成的故障，缺點是修理不夠

方便，一樣適用于對外引線比較少的場合。

采納導(dǎo)線焊接方式應(yīng)該注意以下幾點：

①線路板的對外焊點盡可能引到整板的邊緣，按統(tǒng)一尺寸排

列，以利于焊接與修理。

②在使用印制板對外引線焊接方式時，為了加大導(dǎo)線在印制

板上的連接可靠性，要幸免焊盤直截了當(dāng)受力，印制板上應(yīng)該

設(shè)有穿線孔。連接導(dǎo)線先由焊接面穿過穿線孔至元件面，再由

元件面穿入焊

盤的引線孔焊好（如圖4所示）。

③將導(dǎo)線排列或捆扎整齊，通過線卡或其他緊固件將線與板

固定，幸免導(dǎo)線因移動而折斷（如圖5）。

（圖4印制板對外引線焊接方式）（圖5用緊固件將引線固定在板上）

（2）插接件連接

在比較復(fù)雜的儀器設(shè)備中，經(jīng)常采納接插件連接方式。這

種“積木式”的結(jié)構(gòu)不僅保證了產(chǎn)品批量生產(chǎn)的質(zhì)量，降低成

本，也為調(diào)試、修理提供了極為便利的條件。

①印制板插座：板的一端作成插頭，插頭部分按照插座的尺

寸、接點數(shù)、接點距離、定位孔的位置等進行設(shè)計。此方式裝

配簡單、修理方便，但可靠性較差，常因插頭部分被氧化或插

座簧片老化而接觸不良。

②插針式接插件：插座能夠裝焊在印制板上，在小型儀器中

用于印制電路板的對外連接。

③帶狀電纜接插件：扁平電纜由幾十根并排沾合在一

起，電纜插頭將電纜兩端連接起來，插座的部分直截了當(dāng)裝焊

在印制板上。電纜插頭與電纜的連接不是焊接，而是靠壓力使

連接端上的刀口刺破電纜的絕緣層來實現(xiàn)電氣連接，其工藝簡

單可靠。這種方式適于低電壓、小電流的場合，能夠可靠的同

時連接幾路或幾十路柔弱信號，不適合用在高頻電路中。

5.印制板固定方式的選擇

印制板在整機中的固定方式有兩種，一種采納插接件連接

方式固定；另一種采納螺釘緊固：將印制板直截了當(dāng)固定在基

座或機殼上，這時要注意當(dāng)基板厚度為1.5mm時，支承間距不

超過90mm,而厚度為2mm時，支承間距不超過120mm,支

承間距過大，抗振動或沖擊能力降低，阻礙整機可靠性。

三.印制電路板的排版布局

所謂排版布局確實是把電路圖上所有的元器件都合理地安

排到面積有限的印制板上。這是印制板設(shè)計的第一步，關(guān)系著

整機是否能夠穩(wěn)固、可靠地工作，乃至今后的生產(chǎn)工藝和造價

等多方面。

（一）整機電路的布局原則

1.就近原則

當(dāng)板上對外連接確定后，有關(guān)電路部分就應(yīng)該就近安排，

幸免繞原路，專門忌諱交叉。

2.信號流原則

將整個電路按照功能劃分成若干個電路單元，按照電信號

的流向，逐個依次安排各個功能電路單元在板上的位置，使布

局便于信號流通，并使信號流盡可能保持一致的方向：從上到

下或從左到右。

(1)與輸入、輸出端直截了當(dāng)相連的元器件應(yīng)安排在輸入、

輸出接插件或連接件的地點。

(2)對稱式的電路，如橋式電路、差動放大器等，應(yīng)

注意元件的對稱性，盡可能使其分布參數(shù)一致。

(3)每個單元電路，應(yīng)以核心元件為中心，圍繞它進

行布局，盡量減少和縮短各元器件之間的引線和連接。如以三

極管或集成電路等元件作為核心元件時，可按照其各電極的位

置布排其它元件。

3.優(yōu)先考慮確定專門元器件的位置

在著手設(shè)計的板面決定整機電路布局時，應(yīng)該分析電

路原理，第一決定專門元件的位置，然后再安排其它元件，盡

量幸免可能產(chǎn)生干擾的因素。

(1)發(fā)熱量較大的元件，應(yīng)加裝散熱器，盡可能放置在有

利于散熱的位置以及靠近機殼處。熱敏元件要遠離發(fā)熱元件。

(2)關(guān)于重量超過15g的元器件(如大型電解電容)，應(yīng)另

加支架或緊固件，不能直截了當(dāng)焊在印制板上。

(3)盡可能縮短高頻元器件之間的連線，設(shè)法減少它們的

分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元器件應(yīng)加屏蔽。

(4)同一板上的有鐵心的電感線圈，應(yīng)盡量相互垂直放置,

且遠離以減少相互間的偶合。

(5)某些元器件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大

它們之間的距離，以免放電引出意外短路。高壓電路部分的元

器件與低壓部分分隔開許多于2mm。

(6)高頻電路與低頻電路不宜靠太近。

(7)電感器、變壓器等器件放置時要注意其磁場方向，盡

量幸免磁力線對印制導(dǎo)線的切割。

(8)做顯示用的發(fā)光二極管等，因在應(yīng)用過程中要用來觀

看，應(yīng)該考慮放于印制板的邊緣處。

4.注意操作性能對元器件位置的要求

(1)關(guān)于電位器、可調(diào)電容、可調(diào)電感等可調(diào)元器件的布

局，應(yīng)考慮整機的結(jié)構(gòu)要求。若是機內(nèi)調(diào)劑，應(yīng)放在印制板上

方便于調(diào)劑的地點；若是機外調(diào)劑，其位置要與調(diào)劑旋鈕在機

箱面板上的位置相習(xí)慣。

(2)為了保證調(diào)試、修理時的安全，專門要注意關(guān)于帶高

電壓的元器件，要盡量布置在操作時人手不易觸擊的地點。

(二)元器件的安裝與布局

1.元器件的布局

在印制板的排版設(shè)計中，元器件的布設(shè)是至關(guān)重要的，不

僅決定了板面的整齊美觀程度以及印制導(dǎo)線的長度和數(shù)量，對

整機的性能也有一定的阻礙。

元件的布設(shè)應(yīng)遵循以下幾點原則：

①元件在整個板面上的排列要平均、整齊、緊湊。單

元電路之間的引線應(yīng)盡可能短，引出線的數(shù)目盡可能少。

②元器件不要占滿整個板面，注意板的四周要留有一

定的空間。位于印制板邊緣的元件，距離

板的邊緣應(yīng)該大于2mm。

③每個元件的引腳要單獨占一個焊盤，不承諾引腳相碰。

④關(guān)于通孔安裝，不管單面板依舊雙面板，元器件一樣只能

布設(shè)在板的元件面上，不能布設(shè)在焊接面。

⑤相鄰的兩個元件之間，要保持一定的間距，以免元

件之間的碰接。個別密集的地點須加裝套管。若相鄰的元器件

的電位差較高，要保持不小于0.5mm的安全距離。

⑥元器件的布設(shè)不得立體交叉和重疊上下交叉，幸免元器件

外殼相碰（如圖6所示）。

正確錯誤

（圖6元器件的布設(shè)）

⑦元器件的安裝高度要盡量低，一樣元件體和引線離開板面

不要超過5mm,過高則承擔(dān)振動和沖擊的穩(wěn)固性較差，容易倒

伏與相鄰元器件碰接。如果不考慮散熱咨詢題，元器件應(yīng)緊貼

板面安裝。

⑧按照印制板在整機中的安裝位置及狀態(tài)，確定元件的軸線

方向。抑固排引蛇去哭住后估體和較夫的元器件的軸線方向在

整機中彳工工工

圖7所7

TTT

IIIIIIF

合理不合理

（圖7元器件的布設(shè)方向）

2.元器件的安裝方式

在將元件按原理圖中的電氣連接關(guān)系安裝在電路板上

之前，事先應(yīng)通過查資料或?qū)崪y元件，確定元件的安裝數(shù)據(jù)，

如此再結(jié)合板面尺寸的面積大小，便可選擇元器件的安裝方式

To

在印制板上，元器件的安裝方式可分為臥式與立式兩種（如

圖J［軸向與板面平行，立式則是垂直的。

.Q41gx

立式臥式

（圖8元器件的安裝方式）

（1）立式安裝

立式固定的元器件占用面積小，單位面積上容納元器件的

數(shù)量多。這種安裝方式適合于元器件排列密集緊湊的產(chǎn)品。立

式安裝的元器件要求體積小、重量輕，過大、過重的元器件不

宜使用。

(2)臥式安裝

與立式安裝相比，元器件具有機械穩(wěn)固性好、板面排列整

齊等優(yōu)點，臥式安裝使元器件的跨距加大，兩焊點之間容易走

線，導(dǎo)線布設(shè)十分有利。

不管選擇那種安裝方式進行裝配，元器件的引線都不要齊

根彎折，應(yīng)該留有一定的距離，許多于2mm,以免損壞元件（如

圖9所示）。

錯誤正確

（圖9元器件的裝配）

3.元器件的排列格式

元器件在印制板上的排列格式與產(chǎn)品種類和性能要求

有關(guān)，通常有不規(guī)則排列、規(guī)則排列以及柵格排列三種。

（1）不規(guī)則排列

不規(guī)則排列也稱為隨機排列。元器件的軸線方向彼此不一

致，在板上的排列順序也沒有一定規(guī)則（如圖10所示）。

這種方式排列的元器件，看起來顯得雜亂無章，但由于元

器件不受位置與方向的限制，印制導(dǎo)線布設(shè)方便，能夠縮短、

減少元器件的連線，降低了板面印制導(dǎo)線的總長度。這關(guān)于減

少線路板的分布參數(shù)、抑制干擾專門有好處，專門關(guān)于高頻電

路極為有利。此方式一樣還在立式安裝固定元器件時被采納。

（2）規(guī)則排列

規(guī)則排列也稱為坐標(biāo)排列。元器件的軸線方向排列一致，

并與板的四邊垂直、平行（如圖10所示）。這種排列格式美觀、

易裝焊并便于批量生產(chǎn)。

除了高頻電路之外，一樣電子產(chǎn)品中的元器件都應(yīng)當(dāng)盡可

能平行或垂直地排列，臥式安裝固定元器件的時候，更要以規(guī)

則排列為主。此方式專門適用于版面相對寬松、元器件種類相

對比較少而數(shù)量較多的低頻電路。電子儀器中的元器件常采納

這種排列方式。元器件的規(guī)則排列要受到方向和位置的一定限

制，印制板上導(dǎo)線的布設(shè)要復(fù)雜一些，導(dǎo)線的長度也會相應(yīng)增

加。

（3）柵格排列

柵格排也稱為網(wǎng)格排列。與規(guī)則排列相似但要求焊盤的位

置一樣要在正交網(wǎng)格的交點上（如圖10所示）。這種排列格式整

齊美觀、便于測試修理，專門利于自動化設(shè)計和生產(chǎn)。

柵格為等距正交網(wǎng)格，在國際IEC標(biāo)準(zhǔn)中柵格格距為2.54

mm（0.1英寸）=1個IC間距。關(guān)于運算機自動化設(shè)計和元器

件自動化焊裝，這一格距標(biāo)準(zhǔn)有著十分重要的實際意義。絕大

多數(shù)小功率阻容抗元件和晶體管器件的管腳是柔軟可彎折的，

而象大功率的電位器和晶體管以及集成電路芯片的管腳是不承

諾彎折的，其管腳間距均為IC間距的倍數(shù)。

四.印制電路的設(shè)計

元器件在印制板上的固定，是靠引線焊接在焊盤上實現(xiàn)的,

元器件彼此之間的電氣連接則要靠印制導(dǎo)線。

(一)焊盤的設(shè)計

焊盤是印制在引線孔周圍的銅箔部分，供焊裝元器件的引

線和跨接導(dǎo)線用。設(shè)計元器件的焊盤時，要綜合考慮該元器件

的形狀、大小、布置形式、振動以及受熱情形、受力方向等因

素。

1.焊盤的形狀

焊盤的形狀專門多，常見的圓形、島形、方形以及橢圓

形等幾種(如圖11所示)。

(1)圓形焊盤。最常用的焊盤形狀，焊盤與引線孔是同心

圓，焊盤的外徑一樣為孔的2—3倍。在同一塊板上，除個別大

元件需要大孔以外，一樣焊盤的外徑應(yīng)取為一致，如此不僅美

觀，而且容易繪制。圓形焊盤多在元件規(guī)則排列方式中使用，

雙面印制板也多采納圓形焊盤。

(2)島形焊盤。焊盤與焊盤之間的連線合為一體，猶如水

上小島，故稱為島形焊盤。島形焊盤常用于元件的不規(guī)則排列，

專門是當(dāng)元器件采納立式不規(guī)則固定時更為普遍。

島形焊盤適合于元器件密集固定，可大量減少印制品導(dǎo)線

的長度與數(shù)量，能在一定程度上抑制分布參數(shù)對電路造成的阻

礙，能夠講它是順應(yīng)高頻電路的要求而形成的。另外，焊盤與

印制導(dǎo)線合為一體后，銅箔的面積加大，焊盤和印制導(dǎo)線的抗

剝強度增加能降低覆銅板的檔次，降低產(chǎn)品成本。

COO,

圓形焊盤島形焊盤橢圓焊盤

（圖11焊盤的幾種形狀）

（3）方形焊盤。印制板上元器件體積大、數(shù)量少且線路簡

單時，多采納方形焊盤。這種形式的焊盤設(shè)計制作簡單，精度

要求低，容易實現(xiàn)。在一些手工制作的印制板中，只需用刀刻

斷或刻掉一部分銅箔即可。在一些大電流的印制板上也多用這

種形式，它能夠獲得大的載流量。

（4）橢圓焊盤。這種焊盤既有足夠的面積增強抗剝強度，

又在一個方向上尺寸較小有利于中間走線。常用于雙列直插式

集成電路器件或插座類元件。

焊盤的形狀另外還有淚滴式、開口式、矩形、多邊形以及

異形孔等多種，在印制電路設(shè)計中，不必拘泥于一種形式的焊

盤，要按照實際情形靈活變換。

2.焊盤的大小

圓形焊盤的大小尺寸要緊取決于引線孔的直徑和焊盤的外

徑(其它焊盤種類可參考其確定)。

(1)引線孔的直徑

引線孔鉆在焊盤中心，孔徑應(yīng)該比焊接的元器件引線

的直徑略大一些，如此才能便于插裝元器件，然而孔徑也不宜

過大，否則在焊接時不僅用錫量多，也容易因為元器件的活動

而形成虛焊，使焊接的機械強度降低，同時過大的焊點也可能

造成焊盤的剝落。

元器件引線孔的直徑優(yōu)先采納0.5、0.8,1.0mm等尺

寸。在同一塊電路板上，孔徑的尺寸應(yīng)規(guī)格應(yīng)盡量統(tǒng)一，要幸

免異型孔，以便加工。

(2)焊盤的外徑

焊盤的外徑一樣要比引線孔的直徑大1.3mm以上，即

若焊盤的外徑為D,引線孔的直徑為d,應(yīng)

有：D>(d+1.3)mm

在高密度的電路板上，焊盤的最小直徑能夠為：D=(d

+1.0)mm

設(shè)計時，在不阻礙印制板的布線密度的情形下，焊盤的外

徑宜大不宜小，否則會因過小的焊盤外徑，在焊接時造成沾斷

或剝落。

3.焊盤的定位

元器件的每個引出線都要在印制板上占據(jù)一個焊盤，焊盤

的位置隨元器件的尺寸及其固定方式而改變?？偟亩ㄎ辉瓌t是：

焊盤位置應(yīng)該盡量使元器件排列整齊一致，尺寸相近的元件，

其焊盤間距應(yīng)力求統(tǒng)一。如此，不僅整齊、美觀，而且便于元

器件裝配及引線彎腳。

(1)關(guān)于立式固定和不規(guī)則排列的板面，焊盤的位置能夠

不受元器件尺寸與間距的限制。

(2)關(guān)于臥式固定和規(guī)則排列的板面，要求每個焊盤的位

置及彼此間距離必須遵守一定標(biāo)準(zhǔn)。

(3)關(guān)于柵格排列的版面，要求每個焊盤的位置一定在正

交網(wǎng)格的交點上。

不管采納那種固定方式或排列規(guī)則，焊盤的中心距離印制

板的邊緣一樣應(yīng)在2.5mm以上，至少應(yīng)該大于板的厚度。

(二)印制導(dǎo)線的設(shè)計

焊盤之間的連接銅箔即印制導(dǎo)線。設(shè)計印制導(dǎo)線時，更多

要考慮的是其承諾載流量和對整個電路電氣性能的阻礙。

1.印制導(dǎo)線的寬度

印制導(dǎo)線的寬度要緊由銅箔與絕緣基板之間的粘附強度和

流過導(dǎo)線的電流強度來決定，寬窄要適度，與整個板面及焊盤

的大小相和諧。一樣情形下（印制板上的銅箔厚度多為0.05m

m）,導(dǎo)線的寬度選在左右就完全能夠滿足電路的需

要。印制導(dǎo)線寬度與最大工作電流的關(guān)系見表二。

表二印制導(dǎo)線最大承諾工作電流

導(dǎo)線寬度（mm）11.522.533.54

導(dǎo)線電流（A）11.522.533.54

（1）關(guān)于集成電路的信號線，導(dǎo)線的寬度能夠選1m

m以下，甚至0.25mm。

（2）關(guān)于電源線、地線及大電流的信號線，應(yīng)適當(dāng)加大寬

度。若條件承諾，電源線和地線的寬度能夠放寬到4-5mm,甚

至更寬。

只要印制板面積及線條密度承諾，就應(yīng)盡可能采納較

寬的印制導(dǎo)線。

2.印制導(dǎo)線的間距

導(dǎo)線之間的間距，應(yīng)當(dāng)考慮導(dǎo)線之間的絕緣電阻和擊

穿電壓在最壞的工作條件下的要求。印制導(dǎo)線越短，間距越大,

絕緣電阻按比例增加。

導(dǎo)線之間距離在1.5mm時，絕緣電阻超過10MQ,承諾的

工作電壓可達300V以上，間距為1mm時，承諾電壓為200V。

一樣設(shè)計中，間距/電壓的安全參考值見表三。

表三印制導(dǎo)線間距最大承諾工作電壓

導(dǎo)線間距

0.511.523

(mm)

工作電壓(V)100200300500700

為了保證產(chǎn)品的可靠性，應(yīng)該盡量使印制導(dǎo)線的間距

不小于1mm。

3.幸免導(dǎo)線的交叉

在設(shè)計印制板時，應(yīng)盡量幸免導(dǎo)線的交叉。這一要求，關(guān)

于雙面板比較容易實現(xiàn)，單面板相對要困難一些。在設(shè)計單面

板時，可能遇到導(dǎo)線繞只是去而不得不交叉的情形，這時能夠

在板的另一面(元件面)用導(dǎo)線跨接交叉點，即“跳線”、“飛

線”，所以，這種跨接線應(yīng)盡量少。使用“飛線”時，兩跨接點

的距離一樣不超過30mm，“飛線”可用1mm的鍍鋁銅線，要

套上塑料管。

4.印制導(dǎo)線的形狀與走向

由于印制板上的銅箔粘貼強度有限，浸焊時刻較長會

使銅箔翹起和脫落，同時考慮到印制導(dǎo)線的間距，因此對印制

導(dǎo)線的形狀與走向是有一定的要求的。

①以短為佳，能走捷徑就不要繞遠。專門關(guān)于高頻部分的布

線應(yīng)盡可能短且直，以防自激。

②除了電源線、地線等專門導(dǎo)線外，導(dǎo)線的粗細要平均，不

要突然由粗變細或由細變粗。

③走線平滑自然為佳，幸免急拐彎和尖角，拐角不得小于9

0°,否則會引起印制導(dǎo)線的剝離或翹起，同時尖角對高頻和高

電壓的阻礙也較大。最佳的拐角形式應(yīng)是平緩的過渡，即拐角

的內(nèi)角和外角差不多上圓弧（如圖12所示）。

輔助加固導(dǎo)線

（圖12印制導(dǎo)線的拐角、導(dǎo)線與焊盤連接以及輔助加固導(dǎo)線）

④印制導(dǎo)線應(yīng)幸免呈一定角度與焊盤相連，要從焊盤的長邊

中心處與之相連，同時過渡要圓滑（如圖12所示）。

⑤有時為了增加焊接點（焊盤）的牢固，可在單個焊盤或連

接較短的兩焊盤上加一小條印制導(dǎo)線，即輔助加固導(dǎo)線，也稱

工藝線（如圖12所示），這條線不起導(dǎo)電的作用。

⑥導(dǎo)線通過兩焊盤之間而不與它們連通時，應(yīng)與它們保持最

大且相等的間距（如圖13所示）；同樣，導(dǎo)線之間的距離也應(yīng)當(dāng)

平均地相等并保持最大。

（圖13導(dǎo)線通過焊盤）

⑦如果印制導(dǎo)線的寬度超過5mm,為了幸免銅箔因氣溫變

化或焊接時過熱而鼓起或脫落，要在線條中間留出圓形或縫狀

的空白處一一鏤空處理（如圖14所示）。

⑧盡二量幸免印制導(dǎo)線分支，（如圖15所示）。幾

（圖15幸免印制導(dǎo)線分支）

⑨在板面承諾的條件下，電源線及地線的寬度應(yīng)盡量寬一

些，即使面積緊張一樣也不要小于1mm。專門是地線，即使局

部不承諾加寬，也應(yīng)在承諾的地點加寬以降低整個地線系統(tǒng)的

電阻。

⑩布線時應(yīng)先考慮信號線，后考慮電源線和地線。因為信

號線一樣比較集中，布置的密度比較高，而電源線和地線要比

信號線寬的多，對長度的限制要小的多。

(三)過孔和引線孔的設(shè)計

過孔和引線孔也是印制電路的重要組成部分之一，前者用

作各層間電氣連接，后者用作元器件固定或定位。

1.過孔

過孔是連接電路的“橋梁”，也稱為通孔、金屬化孔。過孔

的孔壁圓柱面上用化學(xué)沉積的方法鍍上一層金屬。

過孔一樣分為三類：盲孔、埋孔和通孔。盲孔位于印刷線

路板的頂層和底層表面，是將幾層內(nèi)部印制電路連接并延伸到

印制板一個表面的導(dǎo)通孔；埋孔位于印刷線路板內(nèi)層，是連接

內(nèi)部的印制電路而不延伸到印制板表面的導(dǎo)通孔；通孔則穿過

整個線路板。其中通孔在工藝上易于實現(xiàn)，成本較低，因此使

用也最多，但要注意：通孔一樣只用于電氣連接，不用于焊接

元件。

一樣而言，設(shè)計過孔時有以下原則：

(1)盡量少用過孔。關(guān)于兩點之間的連線而言，通過的過

孔太多會導(dǎo)致可靠性下降。

(2)過孔越小則布線密度越高，但過孔的最小極限往往受

到技術(shù)設(shè)備條件的制約。一樣過孔的孔徑可取0.6-0.8mm。

(3)需要的載流量越大，所需的過孔尺寸越大，如電源層

和地層與其它層聯(lián)接所用的過孔就要大一些。

2.引線孔

引線孔也稱為元件孔，兼有機械固定和電氣連接的雙重作

用。

引線孔的孔徑取決于元器件引線的直徑大小。若器件引線

的直徑為dl,引線孔的孔徑為d,通常取d=（dl+0.3）mmo

另外，印制電路板上還有一些不屬于印制電路范疇的安裝

孔和定位孔，設(shè)計時同樣要認真對待。安裝孔用于機械安裝印

制板或機械固定大型元器件，其孔徑按照安裝需要選取，優(yōu)選

系列為2.2、3.0,3.5、4.0、4.5、5.0、6.0mm；定位孔（能夠用

安裝孔代替）用于印制板加工和檢測定位，一樣采納三孔定位

方式，孔徑按照裝配工藝選取。

五.印制電路板的抗干擾設(shè)計

在印制電路板的設(shè)計中，為了使所設(shè)計的產(chǎn)品能夠更好有

效地工作，就必須考慮它的抗干擾能力。印制電路板的抗干擾

設(shè)計與具體電路有著緊密的關(guān)系，那個地點僅就幾項常用措施

做一些講明。

（一）地線設(shè)計

電路中接地點的概念表示零電位，其他電位均有關(guān)于這一

點而言。在實際的印制電路板上，地線并不能保證是絕對零電

位，往往存在一個專門小的非零電位值。由于電路中的放大作

用，這小小的電位便可能產(chǎn)生阻礙電路性能的干擾一一地線共

阻抗干擾。

排除地線共阻抗干擾的方法要緊有以下幾點：

1.盡量加粗接地線

若接地線專門細，接地電位則隨電流的變化而變化，致使

電子設(shè)備的定時信號電平不穩(wěn)，抗噪聲性能變壞。因此應(yīng)將接

地線盡量加粗，使它能通過三倍于印制電路板的承諾電流。如

有可能，接地線的寬度應(yīng)大于3mm。

2.單點接地

單點接地（也稱一點接地）是排除地線干擾的差不多原貝L

馬上電路中本單元（級）的各接地元器件盡可能就近接到公共

地線的一段或一個區(qū)域里（如圖16a所示），也能夠接到一個分

支地線上（如圖16b所示）。

(1)那個地點所講的“點”是能夠忽略電阻的幾何導(dǎo)電圖

形，如大面積接地、匯流排、粗導(dǎo)線等。

(2)單點接地除了本單元的板內(nèi)元器件外，還包括與本單

元直截了當(dāng)連接或通過電容連接的板外元器件。

(b)

(圖16單點接地)

(3)為防止因接地元器件過于集中而造成排列擁擠，在一

級電路中可采納多個分支(分地線)，但這些分支不可與其他單

元的地線連接。

(4)高頻電路采納大面積接地點法，不能采納分地線，但

單點接地一樣十分必要一一將本單元(級)的各接地元器件盡

可能安排在一個較小的區(qū)域里。

另外，當(dāng)一塊印制電路板由多個單元電路組成、一個電子

產(chǎn)品由多塊印制電路板組成時，都應(yīng)該采納單點接地點式以排

除地線干擾(如圖17所示)。

3.合理設(shè)計板內(nèi)地線布局

通常一塊印制電路板都有若干個單元電路，板上的地線是

用來連接電路各單元或各部分之間接地的。板內(nèi)地線布局要緊

應(yīng)防止各單元或各部分之間的全電流共阻抗干擾。

(1)各部分(必要時各單元)的地線必須分開，即盡量幸

免不同回路的電流同時流經(jīng)某一段共用地線。

①在高頻電路和大電流回路中，專門要講究地線的接法。把

“交流電”和“直流電”分開，是減少噪聲通過地線串?dāng)_的有

效方法。

②電路板上既有高速邏輯電路，又有線性電路，應(yīng)使它們

盡量分開，而兩者的地線不要相混，分別與電源端地線相連。

同時要盡量加大線性電路的接地面積。

③關(guān)于既有小信號輸入端、又有大信號輸出端的電路，它們

的接地端務(wù)必分別用導(dǎo)線引到公共地線上，不能共用一根接地

線。

(2)為排除或盡量減少各部分的公共地線段，總地線的引

出點必須合理。

(3)為防止各部分通過總地線的公共引出線而產(chǎn)生的共阻

抗干擾，在必要時可將某些部分的地線單獨引出。專門是數(shù)字

電路，必要時能夠按單元、按工作狀態(tài)或按集成塊分別設(shè)置地

線，各部分并聯(lián)聚攏到一點接地(如圖18b所示)。

(4)設(shè)計只由數(shù)字電路組成的印制電路板的地線系統(tǒng)時，

將接地線做成閉環(huán)路能夠明顯的提升抗噪聲能力。因為印制電

路板上有專門多集成電路元件，專門遇有耗電多的元件時，因

受接地線粗細的限制，會在地線上產(chǎn)生較大的電位差，引起抗

噪聲能力下降，若將接地結(jié)構(gòu)成環(huán)路，則會縮小電位差值，提

升電子設(shè)備的抗噪聲能力。

板內(nèi)地線布局的方式有以下幾種：

(1)并聯(lián)分路式

一塊板內(nèi)有幾個子電路(或幾級電路)時各子電路(各級)

地線分別設(shè)置，并聯(lián)聚攏到一點接

地(如圖18a所示)。

子電路1子電路2

子電路33r子電路4

(2)匯流排式

該方式適用于高速數(shù)字電路(如圖18c所示)，布設(shè)時板上

所有IC芯片的地線與匯流排接通。

匯流排是由0.3-0.5mm銅箔板鍍銀而成，直流電阻專門小,

又具有條形對稱傳輸線的低阻抗特性，能夠有效減少干擾，提

升信號傳輸速度。

（3）大面積接地

該方式適用于高頻電路（如圖18d所示），布設(shè)時板上所有

能使用的面積均布設(shè)為地線。采納這種布線方式的員器件一樣

都采納不規(guī)則排列并按信號流向布設(shè)，以求最短的傳輸線和最

大的接地面積。

（4）一字形地線

當(dāng)板內(nèi)電路不復(fù)雜時可采納一字形地線布設(shè)一一簡單

明了（如圖18e所示）。布設(shè)時要注意地線應(yīng)用足夠?qū)挾惹彝?/p>

級電路接地點盡可能靠近，總接地點在最后一級。

（二）電源線設(shè)計

任何電子儀器都需要電源供電，絕對多數(shù)直流電源是由交

流電通過降壓、整流、穩(wěn)壓后供出的。供電電源的質(zhì)量會直截

了當(dāng)阻礙整機的技術(shù)指標(biāo)。因此在排版設(shè)計中電源及電源線的

合理布局對排除電源干擾有著重要的意義。

1.穩(wěn)壓電源的布局

穩(wěn)壓電源在布局時盡可能安排在單獨的印制板上。如此能

夠使電源印制板的面積減小，便于放置在濾波電容和調(diào)整管鄰

近，有利于在調(diào)試和檢修設(shè)備時將負載與電源斷開。而當(dāng)電源

與電路合用印制板時，在布局中應(yīng)幸免穩(wěn)壓電源與電路元件混

合布設(shè)或是使電源和電路合用地線。如此的布局不僅容易產(chǎn)生

干擾，同時也給修理帶來苦惱。

2.電源線的布局

盡管電路中有電源的存在，合理的電源線的布設(shè)對抑制干

擾仍有著決定性作用。

(1)按照印制線路板電流的大小，盡量加寬電源線寬度,

減少環(huán)路電阻。同時、使電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞的方

向一致，如此有助于增強抗噪聲能力。

(2)在設(shè)計印制電路時應(yīng)當(dāng)盡量將電源線和地線緊緊布設(shè)

在一起，以減少電源線耦合所引起的干擾。

(3)退耦電路應(yīng)布設(shè)在各有關(guān)電路鄰近，而不要集中放置

在電源部分。如此既阻礙旁路成效，又會在電源線和地線上因

流過脈動電流造成竄擾。

(4)由于末級電路的交流信號往往較大，因此在安排各部

分電路內(nèi)部的電子走向時，qF納從末級『前級呷杞"式^ucc

圖19所示)。如《的安排對Q級電路的耕瓢最好。

(圖19電路內(nèi)部的電源走向)

(三)電磁兼容性設(shè)計

電磁兼容性是指電子設(shè)備在各種電磁環(huán)境中仍能夠和諧、

有效地進行工作的能力。印制板使元器件緊湊，連接密集，如

果設(shè)計不當(dāng)則會產(chǎn)生電磁干擾，給整機工作帶來苦惱。電磁干

擾無法完全幸免，只能在設(shè)計中設(shè)法抑制。

1.采納正確的布線策略

(1)選擇合理的導(dǎo)線寬度

由于瞬變電流在印制線條上所產(chǎn)生的沖擊干擾要緊是由印

制導(dǎo)線的電感成分造成的，因此應(yīng)盡量減小印制導(dǎo)線的電感量。

印制導(dǎo)線的電感量與其長度成正比，與其寬度成反比，因而短

而精的導(dǎo)線對抑制干擾是有利的。時鐘引線、行驅(qū)動器或總線

驅(qū)動器的信號線常常載有大的瞬變電流，印制導(dǎo)線要盡可能地

短。關(guān)于分立元件電路，印制導(dǎo)線寬度在1.5mm左右時，即可

完全滿足要求；關(guān)于集成電路，印制導(dǎo)線寬度可在0.2-1.0mm

之間選擇。

(2)幸免印制導(dǎo)線之間的寄生耦合

兩條相距專門近的平行導(dǎo)線，他們之間的分布參數(shù)能夠等

效為相互耦合的電感和電容，當(dāng)信號從一條線中通過時，另外

一條線路內(nèi)也會產(chǎn)生感應(yīng)信號一一平行線效應(yīng)。

平行線效應(yīng)與導(dǎo)線長度成正比，因此為了抑制印制板導(dǎo)線

之間的串?dāng)_，布線時導(dǎo)線越短越好并盡可能拉開線與線之間的

距離。在一些對干擾十分敏銳的信號線之間設(shè)置一根接地的印

制線，能夠有效地抑制串?dāng)_。

(3)幸免成環(huán)

由無線電理論可知，一定形狀的導(dǎo)體對一定波長的電磁波

可實現(xiàn)發(fā)射或接收-天線效應(yīng)。在高頻電路的印制板設(shè)計中，

天線效應(yīng)專門不可忽視。

印制板上的環(huán)形導(dǎo)線相當(dāng)于單匝線圈或環(huán)形天線，使電磁

感應(yīng)和天線效應(yīng)增強。布線時最好按信號去向順序，忌迂回穿

插，以幸免成環(huán)或減少環(huán)形面積。

(4)遠離干擾源或交叉通過

布線時信號線要盡量遠離電源線、高電平導(dǎo)線這些干擾源。

如果實在無法躲避，最好采納井字形網(wǎng)狀布線結(jié)構(gòu)一一交叉通

過。關(guān)于單面板用“飛線”過渡；關(guān)于雙面板印制板的一面橫

向布線，另一面縱向布線，交叉孔處用金屬化孔相連。

(5)一些專門用途的導(dǎo)線布設(shè)要點

①反饋元件和導(dǎo)線連接輸入和輸出，設(shè)置不當(dāng)容易引入干

擾。布線時輸出導(dǎo)線要遠離前級元件，幸免干擾(如圖20所示)。

1

(圖20放大電路反饋布線)

②時鐘信號引線最容易產(chǎn)生電磁輻射干擾，走線時應(yīng)與地

線回路相靠近，驅(qū)動器應(yīng)緊挨著連接器。

③總線驅(qū)動器應(yīng)緊挨其欲驅(qū)動的總線。關(guān)于那些離開印制電

路板的引線，驅(qū)動器應(yīng)緊緊挨著連接器。

④數(shù)據(jù)總線的布線應(yīng)每兩根信號線之間夾一根信號地線。最

好是緊緊挨著最不重要的地址引線放置地回路，因為后者常載

有高頻電流。

(6)印制導(dǎo)線屏蔽

有時某種信號線密集地平行排列，而且無法擺脫較強信號

的干擾，可采取大面積屏蔽地、專置電線環(huán)、使用專用屏蔽線

等措施來解決干擾的咨詢題。

(7)抑制反射干擾

為了抑制顯現(xiàn)在印制線條終端的反射干擾，除了專門需要

之外，應(yīng)盡可能縮短印制線的長度和采納慢速電路。必要時可

加終端匹配，即在傳輸線的末端對地和電源端各加接一個相同

阻值的匹配電阻。按照體會，對一樣速度較快的TTL電路，其

印制線條長于10cm以上時就應(yīng)采納終端匹配措施。匹配電阻

的阻值應(yīng)按照集成電路的輸出驅(qū)動電流及吸取電流的最大值來

決定。

2.設(shè)法遠離干擾磁場

(1)電源變壓器、高頻變壓器、繼電器等元件由于通過交

變電流所形成的交變磁場，會因閉合線圈(導(dǎo)線)的垂直切割

而產(chǎn)生感生環(huán)路電流，對電路造成干擾。因此布線時除盡量不

形成環(huán)形通路外，還要在元件布局時選擇好變壓器與印制板的

相對位置，使印制板的平面與磁力線平行。

（2）揚聲器、電磁鐵、永磁式外表等元件由于自身特性所

形成的恒定磁場，會對磁棒、中周線圈等磁性元件和顯象管、

示波管等電子束元件造成阻礙。因此元件布局時應(yīng)盡可能使易

受干擾的元件遠離干擾源，并合理選擇干擾與被干擾元件的相

對位置和安裝方向。

3.配置抗擾器件一一去耦電容

在印制板的抗干擾設(shè)計中，經(jīng)常要按照干擾源的不同特點，

選用相應(yīng)的抗擾器件：用二極管和壓敏電阻等吸取浪涌電壓；

用隔離變壓器等隔離電源噪聲；用線路濾波器等濾除一定頻段

的干擾信號；用電阻器、電容器、電感器等元件的組合對干擾

電壓或電流進行旁路、吸取、隔離、濾除、去耦等處理。其中

為防止電磁干擾通過電源及配線傳播，而在印制板的各個關(guān)鍵

部位配置適當(dāng)?shù)臑V波去耦（退耦）電容已成為印制板設(shè)計的常

規(guī)做法之一。

去耦電容通常在電原理圖中并不反映出來。要按照集成電

路芯片的速度和電路的工作頻率選擇電容量（可按C=l/f,即1

0MHz取O.luF）,速度越快、頻率越高，則電容量越小且需使

用高頻電容。

去耦電容的一樣配置原則是：

（1）電源輸入端跨接一個10-lOOuF的電解電容器（如果

印制電路板的位置承諾，采納100uF以上的電解電容器成效會

更好），或者跨接一個大于104F的電解電容和一個O.mF的

陶瓷電容并聯(lián)。當(dāng)電源線在板內(nèi)走線長度大于100mm時應(yīng)再加

一組。該處的去藕

電容一樣可選用鋰電解電容。

（2）原則上每個集成電路芯片都應(yīng)布置一個0.1四F/；§_

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之間的瓷片電容，這種方法關(guān)于多片數(shù)字電路芯鱉

少。如（圖21布設(shè)去藕電容）

遇印制板間隙不夠，可每4-8個芯片布置一個1-10pF的

鋰電

解電容器。要注意地是，去藕電容必須要加在靠近芯片的

電源端

（Vcc）和地線（GND）之間（如圖20所示），這一要求

同樣適用

于那些抗噪聲能力弱、關(guān)斷時電流變化大的器件和ROM、

RAM等

儲備型器件。

（3）去藕電容的引線不能太長，專門是高頻旁路電容不能

有

引線。

（四）器件布置設(shè)計

印制板上器件布局不當(dāng)也是引發(fā)干擾的重要因素，因此應(yīng)

全面考慮電路結(jié)構(gòu)，合理布置印制板

上的器件。

1.印制板上器件布局應(yīng)以盡量獲得較好的抗噪聲成效為首

要目的。將輸入輸出部分分別布置在板的兩端；電路中相互關(guān)

聯(lián)的器件應(yīng)盡量靠近，以縮短器件間連接導(dǎo)線的距離；工作頻

率接近或工作電平相差大的器件應(yīng)相距遠些，以免相互干擾。

易產(chǎn)生噪聲的器件、小電流電路、大電流電路等應(yīng)盡量遠離邏

輯電路，如有可能，應(yīng)另做印制板。如常用的以單片機為核心

的小型開發(fā)系統(tǒng)電路，在設(shè)計印制板時，宜將時種發(fā)生器、晶

振和CPU的時鐘輸入端等易產(chǎn)生噪聲的器件相互靠近布置，讓

有關(guān)的邏輯電路部分盡量遠離這類噪聲器件。同時，考慮到電

路板在機柜內(nèi)的安裝方式，最好將ROM、RAM、功率輸出器

件以及電源等易發(fā)熱器件布置在板的邊緣或偏上方部位，以利

于散熱（如圖22所示）。

（圖22單片機開發(fā)系統(tǒng)的器件布置）（圖23邏輯電路的布置）

2.在印制電路板上布置邏輯電路，原則上應(yīng)在輸出端子鄰

近放置高速電路，如光電隔離器等，在稍遠處放置低速電路和

儲備器等，以便處理公共阻抗的耦合、輻射和串?dāng)_等咨詢題。

在輸入輸出端放置緩沖器，用于板間信號傳送，可有效防止噪

聲干擾（如圖23所示）。

3.如果印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件，操作時

均會產(chǎn)生較大火花放電，必須采納相應(yīng)的RC電路來吸取放電

電流。一樣R取1—2K,C取2.2—47UF。

4.CMOS的輸入阻抗專門高，且易受感應(yīng)，因此在使用時

對不用端要接地或接正電源。

（五）散熱設(shè)計

多數(shù)印制電路板都存在著元器件密集布設(shè)的現(xiàn)實咨詢題，

電源變壓器、功率器件、大功率電阻等發(fā)熱元器件所形成“熱

源”，將可能對電路乃至整機產(chǎn)品的性能造成不良阻礙。一方面

許多元件如電解電容、瓷片電容等是典型的怕熱元件，而幾乎

所有的半導(dǎo)體器件都有程度不同的溫度敏銳性；另

一方面印制電路板基材的耐溫能力和導(dǎo)熱系數(shù)都比較低，

銅箔的抗剝離強度隨工作溫度的升高而下降（印制電路板的工

作溫度一樣不能超過852）。因此，如何做好散熱處理是印制

電路板設(shè)計中必須考慮的咨詢題。

印制電路板散熱設(shè)計的差不多原則是：有利于散熱，遠離

熱源。具體措施有：

1.專門“關(guān)照”熱源的位置

（1）熱源外置。將發(fā)熱元器件放置在機殼外部，如許多的

電源設(shè)備就將大功率調(diào)整管固定于金屬機殼上，以利散熱。

（2）熱源單置。將發(fā)熱元器件單獨設(shè)計為一個功能單元，

置于機內(nèi)靠近板邊緣容易散熱的位置，必要時強制通風(fēng)，如臺

式運算機的電源部分。

（3）熱源高置。發(fā)熱元器件在印制電路板上安裝時，切忌

貼板。

2.合理配置器件

從有利于散熱的角度動身，印制版最好是直立安裝，板與

板之間的距離一樣不應(yīng)小于2cm,而且

器件在印制版上采納合理的的排列方式，能夠有效地降低

印制電路的溫升，從而使器件及設(shè)備的故障率明顯下降。

（1）關(guān)于采納自由對流空氣冷卻的設(shè)備，最好是將集成電

路（或其它器件、嘉嘉…弋排列（如圖24a所示）；--

（圖24元器件板面排列的散熱設(shè)計）

（2）同一塊印制板上的器件應(yīng)盡可能按其發(fā)熱量大小及散

熱程度分區(qū)排列，發(fā)熱量小或耐熱性差的器件（如小信號晶體

管、小規(guī)模集成電路、電解電容等）放在冷卻氣流的最上流（入

口處），發(fā)熱量大或耐熱性好的器件（如功率晶體管、大規(guī)模集

成電路等）放在冷卻氣流最下游。

(3)在水平方向上，大功率器件盡量靠近印制板邊沿布置,

以便縮短傳熱路徑；在垂直方向上，大功率器件盡量靠近印制

板上方布置，以便減少這些器件工作時對其它器件溫度的阻礙。

(4)對溫度比較敏銳的器件最好安置在溫度最低的區(qū)域

(如設(shè)備的底部)，千萬不要將它放在發(fā)熱器件的正上方，多個

器件最好是在水平面上交錯布局。

(5)設(shè)備內(nèi)印制板的散熱要緊依靠空氣流淌，空氣流淌時

總是趨向于阻力小的地點，因此在印制電路板上配置器件時，

要幸免在某個區(qū)域留有較大的空域。整機中多塊印制電路板的

配置也應(yīng)注意同樣的咨詢題。

如果因工藝需要板面必須有一定的空域，可人為添加一些

與電路無關(guān)的零部件，以改變氣流使散熱成效提升(如圖25所

示)。

氣流過于集中氣流趨于合理

(圖25板面加引導(dǎo)散熱)

（六）板間配線設(shè)計

板間配線會直截了當(dāng)阻礙印制板的噪聲敏銳度，因此，在

印制板聯(lián)裝后，應(yīng)認真檢查、調(diào)整，對板間配線作合理安排，

完全清除超過額定值的部位，解決設(shè)計中遺留的不妥之處。

1.板間信號線越短越好，且不宜靠近電力線，或可采取兩

者相互垂直配線的方式，以減少靜電感應(yīng)、漏電流的阻礙，必

要時應(yīng)采取適宜的屏蔽措施；板間接地線需采納“一點接地”

方式，切忌使用串聯(lián)型接地，以幸免顯現(xiàn)電位差。地線電位差

會降低設(shè)備抗擾度，是經(jīng)常顯現(xiàn)誤動作的緣故之一。

2.遠距離傳送的輸入輸出信號應(yīng)有良好的屏蔽愛護，屏蔽

線與地應(yīng)遵循一端接地原則，且僅將易受干擾端屏蔽層接地。

應(yīng)保證柜體電位與傳輸電纜地電位一致。

3.當(dāng)用扁平電纜傳輸多種電平信號時，應(yīng)用閑置導(dǎo)線將各

種電平信號線分開，并將該閑置導(dǎo)線接地。扁平電纜力求貼近

接地底板，若串?dāng)_嚴峻，可采納雙絞線結(jié)構(gòu)的信號電纜。

4.交流中線（交流地）與直流地嚴格分開，以免相互干擾，

阻礙系統(tǒng)正常工作。

六.印制電路板圖的繪制

印制電路板圖也稱印制板線路圖，是能夠準(zhǔn)確反映元器件

在印制板上的位置與連接的設(shè)計圖紙。圖中焊盤的位置及間距、

焊盤間的相互連接、印制導(dǎo)線的走向及形狀、整板的外形尺寸

等，均應(yīng)按照印制板的實際尺寸（或按一定的比例）繪制出來。

繪制印制電路板圖是把印制板設(shè)計圖形化的關(guān)鍵和要緊的工作

量，設(shè)計過程中考慮的各種因素都要在圖上體現(xiàn)出來。

目前，印制電路板圖的繪制有運算機輔助設(shè)計(CAD)與

手工設(shè)計兩種方法。手工設(shè)計比較費事，需要第一在紙上不交

叉單線圖，而且往往要反復(fù)幾次才能最后完成，但這對初學(xué)者

把握印制板設(shè)計原則依舊專門有關(guān)心的，同時CAD軟件的應(yīng)用

也仍舊是這些設(shè)計原則的體現(xiàn)。

(一)手工設(shè)計印制電路板圖

手工設(shè)計印制電路板圖適用于一些簡單電路的制作，設(shè)計

過程一樣要通過以下幾步：

1.繪制外型結(jié)構(gòu)草圖

印制電路板的外型結(jié)構(gòu)草圖包括對外連接草圖和外形尺寸

圖兩部分，不管采納何種設(shè)計方式，這一步驟差不多上不可省

略的。同時，這也是印制板設(shè)計前的預(yù)備工作的一部分。

(1)對外連接草圖

按照整機結(jié)構(gòu)和要求確定，一樣包括電源線、地線、板外

元器件的引線、板與板之間的連接線等，繪制時應(yīng)大致確定其

位置和方向。

(2)外形尺寸草圖

印制板的外形尺寸受各種因素的制約，一樣在設(shè)計時大致

已確定，從經(jīng)濟性和工藝性動身，應(yīng)優(yōu)先考慮矩形。

印制板的安裝、固定也是必須考慮的內(nèi)容，印制板與機殼

或其他結(jié)構(gòu)件連接的螺孔位置及孔徑應(yīng)明確標(biāo)出。此外，為了

安裝某些專門元器件或插接定位用的孔、槽等幾何形狀的位置

和尺寸也應(yīng)標(biāo)明。

關(guān)于某些簡單的印制板，上述兩種草圖也可合為一種。

2.繪制不交叉單線圖

電路原理圖一樣只表現(xiàn)出信號的流程及元器件在電路中的

作用，以便于分析與閱讀電路原理，從來不用去考慮元器件的

尺寸、形狀以及引出線的排列順序。因此，在手工設(shè)計圖設(shè)計

時，第一要繪制不交叉單線圖。除了應(yīng)該注意處理各類干擾并

解決接地咨詢題以外，不交叉單線圖設(shè)計的要緊原則是保證印

制導(dǎo)線不交叉地連通。

(1)將原理圖上應(yīng)放置在板上的元器件按照信號流或排版

方向依次畫出，集成電路要畫出封裝管腳圖。

(2)按原理圖將各元器件引腳連接。在印制板上導(dǎo)線交叉

是不承諾的，要幸免這一現(xiàn)象一方面要重新調(diào)整元器件的排列