制作印制电路板的基本原则

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1． 制作印制电路板的基本原则

印制电路板又称印刷电路板，它是目前电子制作的主要装配形式，既便电路原理图设计得正确无误，若印制电路板设计不当，亦会对电子产品的可靠性产生不利的影响，乃至浪费材料，甚至产生故障。为此，在制作印制电路板时，应遵守以下基本原则： (1)选择适宜的版面尺寸

印制电路板面积大小应适中，过大时印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力降低，成本亦高；过小时，则散热不好，并在线条间产生干扰。其原则是在保证元器件装得下的前提下选择合适的版面尺寸，尽量做到印制线短、元器件紧凑，既能降低干扰，又有利于散热，使制作材料消耗小，制作工时少，亦便利于外壳的设计制作。 (2)合理布置元器件

电路中元器件布置原则是应充分考虑每个单元电路彼此之间的联系，由输入端(或高频)向输出端(或低频)的顺序来设置，元器件占之地方大小应心中有数，并兼顾上下左右，以防前紧后松或前松后紧。先考虑以三极管、集成电路为中心的单元电路所在位置，之后将其外围元器件尽量安排在周围。元器件间应留有一定距离，防止相互碰靠，造成干扰、短路或影响散热。

在同一印制电路板上的元器件，要尽量按其发热量大小与耐热程度区分排列，发热量大或耐热性好的功率三极管、大规模集成电路等元器件，放在边上或周围无大的元器件处，而发热量小或耐热性差的小信号三极管、小规模集成电路等，则放在印制板中间或有碍冷却气流不畅的地方。对温度敏感的元器件应尽量布置在温度最低区域，切忌安装在发热元器件上方。空气总是向阻力小的地方流动，因此元器件在印制电路板上应尽量均匀布置，不可某处空域过大，而另一处却过于紧密。

大功率元器件在水平方向应尽量靠印制电路板边沿布置，而在垂直方向要尽力靠上方布置。接地公共端要尽量就近接地于边框，当元器件布置在印制电路板中间有公共地端时，可分别接在一条公共地线上，之后与边框形成一子边框，将单元电路围在其中，既有利于元器件的安装，又可起屏蔽作用。

当电路元器件多、较复杂时，尚应考虑能清楚标注元器件字符的地方。 (3)印制线路的连接

当元器件位置确定后，其外引脚的焊盘亦随之定位，则焊盘间便可用印制线将其连接起来。印制线应尽量短，其线之宽细视其用途而定：对于放大、振荡等电路，印制线可粗些，一般在O·5～1mm线宽；对于数据信号传送的逻辑电路，印制线可细些，但不能小于0．3mm。而地线应尽量粗些，使其能通过3倍的印制电路板的允许电流，一般应大于3mm线宽。若接地线很细，接地电位将随电流的变化而变化，会导致电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏。为提高抗噪声能力，接地线应尽量构成闭环路。 采用平行布线虽能减少导线电感，但会增加线间互感及分布电容，若电路的布局允许，最好采用井字形网状走线结构，它适于双面电路印制板，即印制电路板的一面走横线，另一面则走纵线，之后在交叉孔处用金属化孔相连。 为抑制印制板导线间的串扰，在走线时要尽量缩短平行走线，且平行走线间距应尽量大，信号线与地线和电源线尽可能不交叉。对一些干扰有明显敏感的信号线之间可设置一条接地印制线，以便有效地抑制串扰。

在设置高频信号走线时，为防止走线产生的辐射，应尽量减少印制导线的不连续I生，导线拐角应大于90。，禁止环状走线。

时钟信号引线易产生电磁辐射干扰，应避免长距离地与信号线平行走线。

数据总线的走线应每两个信号线之间夹一根信号地线。当遇到走线非交叉不可时，可采用导线(间距大)或裸线(邻近)跳线予以跨接，亦可用电阻、电容跨接。

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2． 2．常见的电路板种类

为了将电子电路元器件组装在一起，而采用电路板予以固装。常用的电路板有以下几种，应依据电路的简复程度及条件做相应的选择。 (1)印制电路板

印制电路板是目前应用最广泛的电路板，它是在玻璃纤维板上敷有一层较薄的铜箔，分有单面敷铜板与双面敷铜板。其中，单面敷铜板用于一般电路，且应用最多，而双面敷铜板则用于诸如计算机的复杂电路。

印制电路板制作方法较多，而常用的方法是腐蚀法与刀刻法。

腐蚀法是根据印制电路版图大小选择尺寸合适的敷铜板，擦拭干净，之后用复写纸将印制线路复写在敷铜板上，再涂以油漆、清漆等将印制线覆盖。待漆类干固后，用三氯化铁溶液进行腐蚀。等未涂漆类的铜箔部分全部腐蚀掉，用清水清洗后，再用汽油将涂漆除去，便露出电路印制线。然后按电路图钻元器件引脚插孔，以便插焊相关元器件。 (2)铆钉式电路板

铆钉式电路板系早期电路板，它是在酚醛电工绝缘板上按电路钻上小孔，之后把铜质空心铆钉铆入孔中，铆孔中插入相应元器件，在铆钉背面将元器件引脚及其间连接的导线焊牢。

铆钉式电路板适于简单电路及练习焊接用，因取材容易，不易损坏。 (3)插接式电路板

插接式电路板为新型电路试验板，在其面板上设有许多插孔，不必焊接电子元器件，只需将电子元器件插入相应插孔中，用连接线将其连接好即可。它不适宜复杂的电路制作，且应用围有限，只适于低压电路，价格亦较高。 3． ．印制电路板布线形式

印制电路板一般分有单面板、双面板及多层板3种，其中单面板价格低廉，广泛应用于业余制作中。印制电路板布线常用的形式有以下4种： (1)弧线细条形

当印制电路板采取弧线细条形布线时，除地线面积较大外，其余连线均呈弧线细条形，它适于直接在敷铜板上用油漆绘制走线。 (2)大面积直线形

大面积直线形走线，铜箔附着力强，线条均呈直线，适于电路简单的印制电路板，可用刀刻法制作。 (3)直线细条形

直线细条形在印制电路板中采用较多，其特点为连线横平竖直，且横线与纵线垂直，线条转弯处用弧线或45。斜线连接，线条宽度则视其连线密度与电流大小而定。走线整洁、清爽。

(4)大面积接地形

走线分布电感、分布电容，在高频电路中将使地线有高阻抗特性，导致电路性能指标破坏，甚至无法工作。当采用大面积接地形走线时可减少分布电容和介质损耗及分布电感，故在高频电路印制线中采用较多。 4． 4．印制电路板草图绘制方法

绘制印制电路板草图又称布线。若想绘制出较为理想的印制电路板草图，应按下述方法进行：

(1)熟悉电路原理

在绘制印制电路板草图前，应详细分析电路工作原理与电路组成，熟悉由几个单元电路组成、信号来龙去脉及工作电流的流向等，按其原理构思布线思路，确保电路电气性

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能。

(2)收集元器件相关资料

为正确合理地布线，应搞清印制电路中的元器件、配件的外形尺寸、安装尺寸及引脚排列，以供布线时查阅。 (3)确定印制电路板尺寸

当某些电子产品外壳形状与大小有一定要求时，或由印制电路板尺寸决定其外壳大小时，必须很好考虑电路板的尺寸，如印制电路板外形尺寸、固定孔等，按图加工一块1：1的样板装入机壳进行核对与修正。 (4)确定固定件位置

所谓固定件，是指与面板、机壳相对应、相配合或固定在其上的元器件，位置不能随便改变的如音量电位器、可变电容器、电池极片、显示件等。故固定件应优先确定其位置，即划定所点“地盘”。条件允许应先将有关固定件安装在1：1的样板装入机壳核对，以防元件相碰或空间不适。 (5)选择草图比例

为了画出高质量的印制电路板草图，一般不采用与实物一致的l：l草图画稿，常采用2：l或5：1的放大草图，绘制好后再拍照缩小为1：1，这样草图中不足之处亦相应缩小。 (6)选择适宜的草图纸

为绘制清晰，尽量选用浅色坐标纸进行绘制。当坐标纸大格为10mm×10mm，小格为2．5mm×2．5mm时，其比例为2．5：1，则大格相当于4mm×4mm，小格相当于1mrn×1IIlin。其余比例依此类推。 (7)布线方法

布线时应按下列顺序进行：

①为了保持印制板草图整洁，将已确定的可供布线的部位原样描至另一草稿中，待草稿布线经修改完成后再复印到印制板草图上。

②将需要布线的电路分成若干单元，估算出每个单元部分所占之面积。

③对照单元电路图，按图形比例把元器件逐一安排在对应的印制板区域，其原则是优先确定尺寸大的元器件位置，小尺寸元件可见缝插针，但要本着连线短、不交叉的原则进行安排。

元器件位置确定后，先画焊盘(即焊接点)，之后画连线。

布线时，可依据元器件排列松紧、连线密度和与其他单元的衔接等情况，进行随时调整修正。信号线应短，地线宽度应足够，去耦电容的引线不能过长，高频旁路电容不能带引线。布线尽量避免交叉，非交叉不可采用跨接线。

④将各单元经修正布线后的草图复印到印制电路板草图相应区域，画好各单元间连线，之后进行核对有误否。若布线正确无误，绘制印制电路板草图即告完成。 5．布线时应注意的事项

对于布线中所遇到的具体问题，应采取相应的解决措施。 (1)交叉线的处理

对于双面印制电路板，其交叉线可利用正反面布线解决，而在单面板中的交叉线，可采取以下措施：

①加接跨线或零Ω电阻。跨线是在两线(或几条线)欲交叉处，将一条走线在交叉处断开，用一段长度与元件相仿的短导线，在印制板的反面将其断开的布线相连接，亦可用零Ω电阻代替跨线就更为整洁，并给人无跨线存在之感。

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②元件替代跨线。当某一交叉线与一只20kΩ电阻串联时，可将电阻改为20kΩ与2kΩ串联，其中2kQ电阻安装在跨接处，即可取消跨线。

⑧迷宫形布线。在低速数字电路中，为在印制电路板的同一面布线而又不交叉，可采取迷宫形式布线方式，即走线可在两个孔距很近的焊点间穿梭。采用迷宫形布线时，由于走线密度高、线条宽度窄，印制电路板图的比例必须选得适当，否则走线间距过近，因制作不当易造成短路或断路。 (2)地线布置

由于地线存在一定的电感与电阻，会影响电路}生能，对不同类型的电路应分别布置。 ①高频电路。为降低因集肤效应而产生的地线电阻，要求高频电路的接地面积大，对于单面印制板，地线在电路板面积允许情况下应有足够的宽度。

②高增益、高灵敏电路。对于多级单元组成的高增益、高灵敏电路，要分析地线中的信号流向。各单元应采用“一点接地法”，防止输出电流在地线中的压降反馈到输入端而产生自激。前级接地点为“低电位地”，后级接地点为“高电位地”，偏置电流应从高电位地流向低电位地，否则将引起极大的噪音或者形成自激。

③功率电路。功率大的电路，是指输出功率大或工作电流大的电路。当大电流通过印制电路板地线时，微量的地线阻抗即能产生较大的压降，对电路越精密其影响越严重。故在布置地线时，应选择正确的接地点，如大容量旁路电容器的电极为接地点，各条支路的接地线单独引至该点，使各条地线上的压降互不干扰。

大电流通过的印制电路板地线，可采用浸锡来减小电阻，亦可用金属导线替代。地线面积增大，亦有利于功率元件的散热。 (3)其他注意事项

①为了便于调试与检修，应在需要检测的部位设置测试点，并予以相应字符标志。 ②当单面印制电路板尺寸较大时，考虑热胀冷缩，易拱起变形，使电路产生故障，应采用金属弯角件或围框加固。

③对于发热严重的元器件，焊点处面积应加大，以利散热，防止焊点部位烧焦。 ④磁性元件应远离变压器等磁性器件，以防强磁场干扰。 5． 6．印制电路板的制版方法

印制电路板的常用制版方法有以下几种： (1)墨绘法

是使用圆规、鸭嘴笔蘸墨汁绘画圆点或直线。墨汁应砚墨自磨为好，因市售的墨汁干后有光亮，拍照时易反光，影响制版效果。 (2)贴带法

贴带法是把透明的涤纶薄膜固定在印制板草图上，按图形比例选择尺寸合适的切符，逐一粘贴上去，不用笔、墨，且挺括、干净。待拍照后，画稿上的切符仍可剥下再次使用。 切符是带滤色片的黑胶布制成，具良好的遮光特陛，能防止红外线穿透，很适宜照排制版。

切符分贴盘及贴带两种，贴盘用来贴焊点及孔位，而贴带则用来贴走线与边框。 (3)电脑制版

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电脑制版无论是其设计或工作效率都是快速的，电脑制版已是最先进的制版方法。电子制作应注意的问题

7．在电子制作中应注意以下问题：

①在未熟悉电路工作原理和对有关元器件要求之前，不应盲目仿制，以防半途而废，造成不应有的经济损失。

②对电路中元器件参数应予以核对，防止原稿错误或印刷失误。有些电阻、电容的参数给出值并非定值，往往变动围很大，应在调试过试验确定，则电路工作更为可靠，尤其那些非关键眭的电阻、电容，其数值变化围较宽，加之所选用的三极管、集成电路虽型号相同，而厂家有别又在参数上存在一定差异，更不能认定数值一成不变。

③在组装过程中，不能带电焊接或插拔有关元器件，以防损坏元器件或触电。

④焊接CMOS集成电路时或高频输入端时，电烙铁应不带电或妥善接地，以防静电损坏集成电路。条件允许应焊相应的集成电路管座，试验、检查、更换均方便。

⑤元器件焊接前应进行检测，确定其良好再安装焊接，以防选购中有伪劣元器件导致安装后产生故障。

⑥元器件焊接完毕，经检查正确无误后方能通电试验，否则因安装有误电源不通或由于某处短路而导致元器件烧毁。

⑦应按电路设计电源电压供电，不能盲目提高电源电压，以防损坏耐压低的元件。 ⑧必须注意电解电容器的极性安装正确，若电解电容器极性接错，当耐压又较低、容量较大时，通电时间较长会发生爆裂现象，容易造成意外事故。

⑨在通电试机时，不要乱搭接电阻、电容、二极管及三极管，以防短路造成元件损坏或产生不应有的故障。

⑩一般的厚膜或集成电路的散热片，除特殊外，不应接地或接电源正端。 ⑨当发现仿制的电路有疑处时，应予以分析或进行自行设计。 10．焊接时应注意的事宜

焊接，是指通过加热使熔化的锡铅焊料，借助焊剂的作用，熔于被焊件的缝隙和涂覆在铜箔表面及进入被焊金属的晶格，在焊接面间形成均匀、光滑、不断裂的合金焊接点，将被焊件牢固地连接在一起。

为了获得高质量焊接效果，在焊接时应注意下述事宜： (1)焊料与焊剂的选择

焊料与焊剂的质量好坏，将直接影响焊接质量。

焊料一般应选用松香焊锡丝。主要成分是63％的锡、37％的铅，其共熔点为183℃，流动}生好、抗拉强度高。

焊剂多为松香型。焊接时焊剂中的松香酸与被焊金属氧化膜起化学反应，破坏了氧化膜，起其净化焊接面的作用。同时熔化了的松香浮在元件点上有保温作用，有利于熔化的焊料扩散，并能防止氧化。

(2)焊前元器件及印制板的处理

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