第一:前期准备。这包括准备元件库和原理图。“工欲善其事,必先利其器”,要做出一块好的板子,除了要设计好原理之外,还要画得好。在进行PCB设计之前,首先要准备好原理图SCH的元件库和PCB的元件库。元件库可以用peotel自带的库,但一般情况下很难找到合适的,最好是自己根据所选器件的标准尺寸资料自己做元件库。原则上先做PCB的元件库,再做SCH的元件库。PCB的元件库要求较高,它直接影响板子的安装;SCH的元件库要求相对比较松,只要注意定义好管脚属性和与PCB元件的对应关系就行。PS:注意标准库中的隐藏管脚。之后就是原理图的设计,做好后就准备开始做PCB设计了。
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第二:PCB结构设计。这一步根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位,在PCB设计环境下绘制PCB板面,并按定位要求放置所需的接插件、按键/开关、螺丝孔、装配孔等等。并充分考虑和确定布线区域和非布线区域(如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域)。
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第三:PCB布局。布局说白了就是在板子上放器件。这时如果前面讲到的准备工作都做好的话,就可以在原理图上生成网络表(Design->CreateNetlist),之后在PCB图上导入网络表(Design->LoadNets)。就看见器件哗啦啦的全堆上去了,各管脚之间还有飞线提示连接。然后就可以对器件布局了。一般布局按如下原则进行:
①.按电气性能合理分区,一般分为:数字电路区(即怕干扰、又产生干扰)、模拟电路区
(怕干扰)、功率驱动区(干扰源);
②.完成同一功能的电路,应尽量靠近放置,并调整各元器件以保证连线最为简洁;同时,调整各功能块间的相对位置使功能块间的连线最简洁;
③.对于质量大的元器件应考虑安装位置和安装强度;发热元件应与温度敏感元件分开放置,必要时还应考虑热对流措施;
④.I/O驱动器件尽量靠近印刷板的边、靠近引出接插件;
⑤.时钟产生器(如:晶振或钟振)要尽量靠近用到该时钟的器件;
⑥.在每个集成电路的电源输入脚和地之间,需加一个去耦电容(一般采用高频性能好的独石电容);电路板空间较密时,也可在几个集成电路周围加一个钽电容。
⑦.继电器线圈处要加放电二极管(1N4148即可);
⑧.布局要求要均衡,疏密有序,不能头重脚轻或一头沉
--需要特别注意,在放置元器件时,一定要考虑元器件的实际尺寸大小(所占面积和高度)、元器件之间的相对位置,以保证电路板的电气性能和生产安装的可行性和便利性同时,应该在保证上面原则能够体现的
前提下,适当修改器件的摆放,使之整齐美观,如同样的器件要摆放整齐、方向一致,不能摆得“错落有致”。这个步骤关系到板子整体形象和下一步布线的难易程度,所以一点要花大力气去考虑。布局时,对不太肯定的地方可以先作初步布线,充分考虑。
特别提示
一般情况下,信号线宽为0.3mm(12mil),电源线宽为0.77mm(30mil)或1.27mm(50mil);线与
线之间和线与焊盘之间的距离大于等于0.33mm(13mil),实际应用中,条件允许时应考虑加大距离;布线密度较高时,可考虑(但不建议)采用IC脚间走两根线,线的宽度为0.254mm(10mil),线间距不小于0.254mm(10mil)。
一、蜡纸腐蚀法
1、制作敷铜板
按照印版图的尺寸裁切敷铜板,使其与实际电路图的大小一致,并使敷铜板保持清洁。
2、将电路印在敷铜板上
将蜡纸平铺在钢板上,用笔将印版图按照1:1的比例刻在蜡纸上,将蜡纸上的印版图根据电路板尺寸剪裁,并将其平放在敷铜板上。用少量油漆与滑石粉调成稀稠合适的材料,用毛刷蘸取印调好的材料,均匀地涂蜡纸上,反复几遍,即可将电路印在印制板上(敷铜板)。
注:可反复使用,适用于少量PCB板制作。
3、腐蚀敷铜板
将敷铜板放入三氯化铁液体中腐蚀。
4、清洗印制板
将腐蚀好的印制板反复用水清洗。用香蕉水擦掉油漆,再清洗几次,使印制板清洁,不留腐蚀液。抹上一层松香溶液待干后钻孔。
二、胶带腐蚀法
此法是用预先制好的类似不干胶材料制成的各种符号(点、圆盘等)贴在电路板上。
1、绘制印版图
用点表示焊盘,线路用单线表示,保证位置、尺寸准确。
2、制作敷铜板
按照印版图的尺寸裁切敷铜板,并使敷铜板铜箔面保持清洁。
3、将印版图印在敷铜板上
首先,可用复写纸将印版图复制在敷铜板上,根据所用元器件的实际大小粘贴不同内外径的焊盘(即印刷电路板上用来焊接电子元器件的圆孔);其次,根据电路中电流的大小决定采用不同宽度的胶带(大电流采用宽胶带,小电流窄胶带即可),按照印版图将胶带粘贴在敷铜板上(代表电路中元器件之间的连线);用软一点的小锤,如光滑的橡胶、塑料等敲打图贴,使之与铜箔充分粘连。重点敲击线条转弯处、搭接处。天冷时,最好用取暖器使表面加温以加强粘连效果。
注:焊盘规格:D373(外径:2.79毫米,内径:0.79毫米),D266(外径:2.00,内径:0.80),D237(外径:3.50,内径:1.50)等几种,最好购买纸基材料做的(黑色),塑基(红色)材料尽量不用。胶带常用规格有0.3、0.9 、1.8、 2.3、 3.7等几种,单位均为毫米。
4、腐蚀、清洗敷铜板
将粘有胶带的敷铜板放入三氯化铁液体中腐蚀。腐蚀完后应及时取出用水冲洗干净。
在焊盘处用钻头打孔,用细砂纸打亮铜箔,再涂上松香酒精溶液,凉干则制作完毕了。
三、激光打印法
传统的印刷电路板制作方法皆采用抗腐蚀材料(如胶带、蜡纸等)粘在敷铜板表面以代表电路连线,然后用腐蚀液将敷铜板上不需要的铜片腐蚀掉。一般的工业用法是采用丝网印刷,或者照相法。
这里介绍一种工艺简单,成本低廉的PCB制作方法,只需使用一台旧激光打印机,一个家用电熨斗和一张热转印纸,就可在一个小时内完成一块印刷电路板的制作。
这一方法是基于热转移原理,激光打印机墨盒的碳粉中含有黑色塑料微粒,在打印机硒鼓静电的吸引下,在硒鼓上形成高精度的图形和文字(印版图),当静电消失后,高精度的图形和文字便转移到打印纸上,这里使用的是经过特殊处理的热转印纸,具有耐高温不粘连的特性。
当温度达到180度时,在高温和压力的作用下,热转印纸对融化的墨粉吸附力急剧下降,使融化的墨粉完全吸附在敷铜板上,敷铜板冷却后,形成紧固的有图形的保护层,经过腐蚀后,印刷电路板便制作成功了。
这种方法制作精度高,成本低。制作一块110mmx170mm单面电路板的制板费仅相当于半张热转印纸的成本(0.5~0.75元)。
具体制作过程如下:
1、打印印版图
用激光打印机将画好的印版图打印在热转印纸上,注意在打印前后,不要用手或其他东西碰热转印纸上的印版图位置。
2、将电路印在敷铜板上
将热转印纸的印有印版图部分剪下,四边留些空白,面朝下覆盖在平坦、干净的敷铜板上(可用砂纸打磨敷铜板),用家用电熨斗(非蒸汽式)熨烫贴有热转印纸的敷铜板,可多烫几次,使融化的墨粉完全吸附在敷铜板上。
3、揭去热转印纸
有两种方法:湿揭法和干揭法。
湿揭法:将贴有热转印纸的敷铜板放入热水中浸泡5-10分钟,可揭去一层热转印纸,再泡10多分钟,再揭去热转印纸,如板上粘有剩余的纸,可用牙刷或拇指擦去。
干揭法:敷铜板冷却后揭去热转印纸。
4、腐蚀、清洗敷铜板
将揭去热转印纸的敷铜板放入三氯化铁液体中腐蚀,腐蚀完后取出用“Laquer Thinner”(一种稀释剂)冲洗,并用纸巾迅速擦去墨粉,印刷电路板便制作成功了。
小技巧: 建议使用惠普(HP)打印机和硒鼓,质量较好。
打印纸可选用喷墨打印机用来打印相片的相片纸,绘图纸等,请自行试验选定最合适的纸张。
熨烫时,最好将熨斗覆盖整个敷铜板上的电路部分,用力熨烫纸的背面至少1.5分钟,可站在高处熨烫。当印版图透过纸张显现出来时,说明印版图已经印在敷铜板上了。
如果在擦去打印纸的同时,将一些墨粉也擦掉了,用防腐材料填上即可。
也可使用照片过塑机代替熨斗。将打印好的热转印纸覆盖在敷铜板上,送入照片过塑机(调到180.5~200℃)来回压几次,使融化的墨粉完全吸附在敷铜板上。
四、即时贴腐蚀法
将即时贴(或包装用的宽透明胶带)粘在敷铜板的铜箔上,然后在贴面上绘制好印版图,再用刻刀刻透贴面层,形成所需电路,揭去非电路部分,最后用三氯化铁腐蚀敷铜板即可。
腐蚀温度可在55度左右进行,腐蚀速度较快。腐蚀好的电路板用清水冲洗干净,揭去电路上的即时贴,打好孔,擦干净涂上松香酒精溶液以备使用。
五、手工及绘图仪直接描绘法
这种方法利用绘图仪的绘图笔在敷铜板上直接画印版图,有手画和绘图仪自动画两种做法,下面分别介绍。
1、手画法
调制绘图液 在三份无水酒精中,放入一份漆片(即虫胶,化工原料店有售),并适当搅拌,待其全部溶解后,滴上几滴医用紫药水(龙胆紫),使其呈现一定的颜色,搅拌均匀后,绘图液便制成了。
绘制印版图 用细砂纸把敷铜板打亮,然后采用绘图仪器中的鸭嘴笔(或圆规上用来画图形的墨水鸭嘴笔),在敷铜板上描绘印版图,由于鸭嘴笔上有调整笔划粗细的螺母,可通过调节笔划粗细去改变电路图中连线的粗细,也可借用直尺、三角尺描绘出很细的直线。此法描绘出的线条光滑、均匀,无边缘锯齿。
在绘制过程中,如果发现绘出的连线向周围浸润,则说明绘图液浓度太小,可以加一点漆片;若是绘制时拖不开笔,则说明绘图液太稠了,需滴上几滴无水酒精。
如果发现描错了,只要用一小棍(如火柴杆),做一个小棉签,蘸上一点无水酒精,即可方便地擦掉,然后重新描绘即可。 此外,可以在敷铜板的空白处写上相应的说明文字。
腐蚀电路板 将画好的电路板(敷铜板)放入三氯化铁溶液中腐蚀,腐蚀完成后,用棉球蘸上无水酒精,就可以将板子上的绘图液擦掉,晾干后,涂上松香水即可。
注:由于酒精挥发快,配制好的绘图液应密封保存在瓶中(如墨水瓶),用完后盖紧瓶盖,若在下次使用时,发现浓度变稠了,只要加上适量无水酒精即可。
2、绘图仪自动画法
可采用惠普公司的HP7440A型号绘图仪,关键是改装绘图仪的绘图笔,下面是一个参考实例。
改装绘图笔 将原始的绘图仪上的绘图笔的两端切掉一部分,这样便得到一根中间有定位环的短一点的绘图笔,定位环是笔架用来固定笔的部分。将笔架上用来固定笔的圆孔用锉刀锉大些,使得切短后的绘图笔可以通过。将签字笔(felt tipped pen)切短,盖上笔帽,把它挤入切短后的绘图笔中,定位环的位置距笔尖约35mm。
绘制电路图 将改装后的绘图笔装好,将打磨干净的敷铜板放在一张A4大小的胶片上,置于绘图笔的下方,便可使用绘图仪自动打印印版图了。
将打印好的电路板进行腐蚀后,冲洗干净,涂上松香即可