一文解析PCB电路板制作流程及方法

　　PCB电路板是什么

　　印制电路板{PCB线路板}，又称印刷电路板，是电子元器件电气连接的提供者。它的发展已有100多年的历史了；它的设计主要是版图设计；采用电路板的主要优点是大大减少布线和装配的差错，提高了自动化水平和生产劳动率。

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　　PCB电路板的组成

　　1、线路与图面（Pattern）：线路是做为原件之间导通的工具，在设计上会另外设计大铜面作为接地及电源层。线路与图面是同时做出的。

　　2、介电层（Dielectric）：用来保持线路及各层之间的绝缘性，俗称为基材。

　　3、孔（Through hole / via）：导通孔可使两层次以上的线路彼此导通，较大的导通孔则做为零件插件用，另外有非导通孔（nPTH）通常用来作为表面贴装定位，组装时固定螺丝用。

　　4、防焊油墨（Solder resistant /Solder Mask） ：并非全部的铜面都要吃锡上零件，因此非吃锡的区域，会印一层隔绝铜面吃锡的物质（通常为环氧树脂），避免非吃锡的线路间短路。根据不同的工艺，分为绿油、红油、蓝油。

　　5、丝印（Legend /Marking/Silk screen）：此为非必要之构成，主要的功能是在电路板上标注各零件的名称、位置框，方便组装后维修及辨识用。

　　6、表面处理（Surface Finish）：由于铜面在一般环境中，很容易氧化，导致无法上锡（焊锡性不良），因此会在要吃锡的铜面上进行保护。保护的方式有喷锡（HASL），化金（ENIG），化银（Immersion Silver），化锡（Immersion Tin），有机保焊剂（OSP），方法各有优缺点，统称为表面处理。

　　

　　PCB电路板的设计步骤

　　电路板的基本设计过程可分为以下四个步骤：

　　（1） 电路原理图的设计：电路原理图的设计主要是利用Protel DXP的原理图编辑器来绘制原理图。

　　

　　（2）生成网络报表：网络报表就是显示电路原理与中各个元器件的链接关系的报表，它是连接电路原理图设计与电路板设计的桥梁与纽带，通过电路原理图的网络报表，可以迅速地找到元器件之间的联系，从而为后面的PCB设计提供方便。

　　

　　（3）印刷电路板的设计：印刷电路板的设计即我们通常所说的PCB设计，它是电路原理图转化成的最终形式，这部分的相关设计较电路原理图的设计有较大的难度，我们可以借助Protel DXP的强大设计功能完成这一部分的设计。

　　

　　（4）生成印刷电路板报表：印刷电路板设计完成后，还需生成各种报表，如生成引脚报表、电路板信息报表、网络状态报表等，最后打印出印刷电路图。

　　

　　PCB电路板的设计注意事项

　　一、 天线部分设计

　　1、蓝牙IC到天线走线要圆滑或者走直线；

　　2、天线有效部分的周围及其下层（即背面）不应有元器、布线和铺铜；

　　3、天线要求设计在PCB板的板边，尽量朝前面板，并要求周围避开铁质结构件；

　　4、根据PCB板大小选择天线类型，较大时选择倒F型天线，小板时选择蛇形天线；

　　

　　二、 元器件放置原则

　　元件放置的一般顺序：首先，放置与结构有紧密配合的元器件，如电源插座、指示灯、开关、连接器、接口等；其次，放置特殊元器件，如大的元器件、重的元器件、发热元器件、IC等；最后，放置小的元器件；元件布局时应考虑走线，尽量选择利于布线的布局设计；

　　1、晶振要靠近IC摆放；

　　2、IC去耦电容的布局要尽量靠近IC的电源管脚，并使之与电源和地之间形成的回路最短；

　　3、发热元件一般应均匀分布，以便于单板和整机的散热，除温度检测元件以外的温度敏感器件应远离发热量大的元器件；

　　三、走线原则

　　1、高速信号走线尽量短，关键信号走线尽量短；

　　2、一条走线不要打太多的过孔，不要超过两个过孔；

　　3、走线拐角应尽可能大于90度，杜绝90度以下的拐角，也尽量少用90度拐角；

　　4、双面板布线时，两面的导线宜相互垂直、斜交、或弯曲走线，避免相互平行，以减少寄生耦合；

　　5、音频输入线要等长，两条线靠近摆放，音频线外包地线；

　　6、功放IC下面不能走线，功放IC下多打过孔与GND连接；

　　7、双面板中没有地线层，晶振电容地线应使用尽量款的短线连接至器件上离晶振最近的GND引脚，且尽量减少过孔；

　　8、电源线，USB充电输入要走粗线（》=1mm），过孔处双面铺铜，然后在铺铜处多打几个过孔，如下图黄色框内：

　　

　　一般情况下，首先应对电源线和地线进行布线，以保证电路板的电气性能。在条件允许的范围内，尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线＞电源线＞信号线，通常信号线宽为：0.2～0.3mm，最细宽度可达0.05～0.07mm，电源线一般为1.2～2.5mm。

　　解析PCB电路板制作流程及方法

　　对于初学者来讲，在熟记完各个电器元件、了解各种芯片工作情况、默默的看了几张电路原理设计图后，就有些跃跃欲试。在制作电路板前，需要先设计电路板原理图，制作电路板其实就是将电路原理图一步步现实化的过程。

　　在正式动手制作电路板前，我们需要将电路原理图设计出来。如下图，通过Altium Designer（当然也可以是其他比如PCB Layout或Protel）绘制电路原理图和PCB。

　

　　使用Altium Designer绘制的原理图及PCB图

　　绘制完成后，需要将PCB打印出来，原理图不需要打印。打印的时候要注意调整设置，将高级设置里的Holes打勾。

　　PCB打印前设置参数

　　

　　打印高级选项勾选设置

　　另外，打印的纸质并非一般的打印纸，需要使用热转印纸。（就是图下黄色的这种）

　　

　　热转印纸

　　

　　裁剪完的PCB热转印纸

　　

　　打磨后的覆铜板

　　将打印出来的热转印纸剪切下来，然后根据PCB热转印纸大小，裁剪一个合适的覆铜板。并将覆铜板表面已氧化的那一层打磨掉。

　　

　　将打印的PCB热转印纸固定在覆铜板上

　　

　　自动热转印神器

　　热转印纸的作用就是要将纸上面的PCB打印到覆铜板上，所以，我们将PCB纸的一端固定在覆铜板上。接下去就是见证奇迹的时刻。上图这个大个子机器可不是打印机，这是传说中的转印神器。

　　

　　热转印纸摆放位置

　　

　　热转印过后的覆铜板

　　将覆铜板放入中间箭头所示位置，纸面朝上，然后按下转印按钮即可，为了一步到位，我们转印4次，然后等板子冷却后将转印纸撕下。有人说我没热转印机怎么办？没热转印机也不是事，卷发器、烫斗都可以代替。

　　

　　简易PCB板腐蚀机

　　接下去这一步很关键，要先准备好几样东西。一包蓝色蚀刻剂、一根热得快、一个收纳盒跟一个增氧机。准备这些东西的目的是为了做一个腐蚀机。准备好后，如图，将收纳盒装上水，导入蚀刻剂后，将热得快插入水中，并将增氧机通电放入水中。

　　

　　待放入腐蚀机里的PCB板

　　做完如上步骤后，就可以开始正式放入PCB板了，为了防止意外，我们在PCB板上钻了个小孔，用铁丝勾住后放入含有蓝色蚀刻剂的水中。

　　

　　打磨掉碳粉后的PCB板子

　　腐蚀完成后，将板子打捞上来时表面会有一层碳粉，记得用细砂纸打磨掉，不要问用粗砂可不可以，很多问题是没有为什么的。

　　做完这些，有条件的可以在表面涂一层松香水。当然，这里说的有条件是有这东西的，没有的话也没关系，毕竟只是做一个简易的试验。松香水是为了焊接方便及防氧化的。没有松香水的话，焊起来不是很方便。

　　

　　将PCB板镀锡

　　

　　PCB板制作完成

　　将PCB板镀锡，镀锡完成后就可以钻孔的。没有钻孔机的，可以用东西固定牢后，用钉子慢慢钻。。。

　　打完孔后，只需要根据设计的时候将元器件焊接上去就OK啦。

　　PCB电路板制作流程注意事项

　　1、设置电路板外形得是用keep-out layer层画线（若是不裁板的话直接发去制版）；

　　2、线与线的间距，线与过孔的间距，覆铜间距，得达到制版厂的要求，一般10mil即可（制版厂设备技术）；

　　3、投板之前进行规则检查，关键查漏短路和开路这两项；

　　4、元器件布局时距离板边至少2mm的距离；