电子线路板设计与制作&项目5&电子秤仪表的制图与制板
金华职业技术学院信息工程学院电子技术课程组 COMPANY LOGO 任务目标
通过前面的学习已经熟练了protel软件的基本操作，并且 也掌握了PCB设计过程中的布局和布线的基本原则，项目将通
过一个典型的企业产品电子秤来加深电子线路板的设计技能，同 时引入层次式电路设计概念，通过本项目学会层次式电路自下而
上和自上而下的设计方法。 项目五的任务目标就是利用电子CAD软件Protel 99 SE完成电子秤仪表线路板的设计与制作。
COMPANY LOGO 情境描述 学习目标 任务分解 教学建议 课时 计划 （1）层次式电路的设计 （1）自底向上的设计 方法
（2）自顶向下的设计 方法 重点掌握层次 式电路的设计方法。 各子电路由学生自 主完成电路绘制。 4学时 （2）积累PCB设计经验，
多学习一些实践经验和 工程经验 PCB设计 对布局和布线 要求较高的模块电 路，教师要适当引 导，其余部分电路 学生自主完成。 8学时
（3）印制板的加工制作 印制板的加工制作 条件具备情况 下以参观实习为主 2学时 COMPANY LOGO 任务要求
（3）了解企业线路板加工制作方法。项目具体要求如下 项目具体要求如下:: COMPANY LOGO 任务分解 阶层式电路的设计
COMPANYLOGO 任务一 阶层式电路的设计 一、层次式电路设计 二、电子秤仪表的基本工作原理 三、自底向上层次原理图的设计
四、自顶向下层次原理图的设计 COMPANY LOGO 一、层次式电路设计 对于复杂的电路，工程上往往是首先设计一个系统总框图，
并对整个电路进行功能划分。总框图主要由功能方块图来组成， 以显示各个功能单元电路之间的电气关系，然后再分别绘制各个
功能电路图。这就是层次电路图的设计概念。这样，设计者在顶 层电路中看到的仅仅是一个个的功能模块图，以便从宏观上把握
电路的整体结构。单击各功能模块图，就可以深入到电路的底层， 从“微观”上了解该电路的设计。 1.层次式电路图的概念层次式电路图的概念
COMPANY LOGO 一、层次式电路设计 在进行层次电路图的设计时，关键是各个层次之间信号的正确
传递，这主要是通过子图符号的输入/输出端口来实现的。 通常可以采用两种方法进行层次原理图的设计： （1）自顶向下的设计
自顶向下的设计是指先建立一张系统总图，用方块电路代表 它的下一层子系统，然后分别绘制各个方块图对应的子电路图。 （2）自底向上的设计
自底向上的设计是指先建立底层子电路，然后再由这些子原 理图产生方块电路图，从而产生上层原理图，最后生成系统的原 理总图。
2.层次式电路图的设计方法层次式电路图的设计方法 COMPANY LOGO 二、电子秤仪表的基本工作原理
电子秤仪表的结构框图如图5-1所示，模数转换电路将来自 传感器的秤重信息转换成数字信号送给单片机处理，并由显示电
路将秤重结果以数字形式显示在液晶屏上，当超载时，单片机将 给出超载信息，报警电路将报警提示超载。电源电路提供电路正
常工作需要的电源电压。电子秤面板上的按键不单独作为一个模 块出现在结构框图中，由于在实际的设备中按键是另外一块PCB
单独完成的，因此，在本结构框图中把按键输出以接插件形式出 现在单片机控制系统中。 COMPANY LOGO
二、电子秤仪表的基本工作原理 显示电路 模数转换 电路 单片机 控制电路 超载报警 电路 电源电路 图5-1 电子秤仪表的结构框图
下面以电子秤仪表为例，介绍自底向上的层次式电路设计方法。 COMPANY LOGO 三、自底向上层次原理图设计
电子秤仪表电路结构如图5-2所示，主要包括五部分，分别为 模数转换电路、电源电路、超载报警电路、单片机控制电路、显示 电路。 顶层电路
模数转换 电路 电源电路 单片机控制电路 显示电路 超载报警 电路 图5-2 电子秤仪表电路的层次结构 COMPANY LOGO
三、自底向上层次原理图设计 在D:\Protel内新建一个名为Xin3.ddb的设计数据库，在Xin3.ddb的
Documents内新建6个原理图文件，并依次将其重命名成ADC.Sch、 alarm.Sch
、display.Sch、MCU.Sch、power.Sch 、Electronic Scale.PRJ。其中Electronic
Scale.PRJ是项目文件的顶层电路，注意 一般顶层电路的后缀用.PRJ，以示与其他电路的区别。
文件全部建立后，文件浏览器内显示如图5-3所示，说明目前为止 它们之间是平级的，并没有层次关系。 图5-3 文件创建结果
1.新建设计数据库和文件新建设计数据库和文件 COMPANY LOGO 三、自底向上层次原理图设计
分别打开每个原理图文件，完成子原理图的绘制。 图5-4 模数转换电路 DVDD REFN10 AIN0 11 AIN1 12 AIN3
13 AIN2 14 AINCM 15 AGND 16 AVDD 17 POL 18 CS 19 SDI 20 SDO 21 SCLK
22 DRDY 23 BUF 24 U1 CSk R3 1k C2 104 C4 104 C3 104 C5 104
AIN0 AIN1 AIN0 AIN1 AVDD AVDD C7 104 Y1 2.pF C19 20pF
VCC R 104 AVDD J1CON7 BATA0 RST SCLK SDO SDI DRDY
2.绘制子原理图绘制子原理图 COMPANY LOGO 三、自底向上层次原理图设计 图5-5 显示电路 Q1
VCC R6 2k R19 100 R18 100 D1DI R8 100 BK VCC COM0 COM1 COM2 COM3
J3CON15 J10CON2 RD10 WR 11 DATA 12 VSS 13 VLCD 16 VDD 17 IRQ 18 BZ
19 OSCI 15 BZ 20 OSCO 14 COM0 21 COM1 22 COM2 23 COM3 24 SEG1229
SEG13 30 SEG14 31 SEG15 32 SEG16 33 SEG17 34 SEG18 35 SEG19 36
SEG20 37 SEG21 38 SEG22 39 SEG23 40 U8HT1621 SEG12SEG13 R23 RES2 CS
RD WR DATA COMPANY LOGO 三、自底向上层次原理图设计 图5-6 电源电路 C22 3300uF/16V C8
104 Q3k Q59013 D4 LED R13 10k C17 22uF R14 10k VCC Vin
U5HT7550 Vin U6HTuF R17 100 Q2 VCC C11 104
AVDD C9 104 A0 U724C01 J6CON3 R16 10k D7 V R15 10k R5 1k
BAT0 D3 1 C24 470uF/16V C25 104 D5 1 Vin
U91 R20 2.2 J2CON6 Q6 k R24 10k VCC AC BAT0
WCSCL0 SDA0 D16 4148 U13ALM358 U13BLM358 VCC R47 10k R46 5.6K R48
4.7K C26 104 D15 4148 靠近 R50 10K R44 6.2K R42 4.7K BAT1 OFF VB VB
COMPANY LOGO 三、自底向上层次原理图设计 图5-7 超载报警电路 U4 BELL Q4k VCC
BELL COMPANY LOGO 三、自底向上层次原理图设计 图5-8 单片机控制电路 EA/VP 31 X1 19 X2 18
RESET RD17 WR 16 INT0 12 INT1 13 T0 14 T1 15 P10 P P02
37 P03 36 P04 35 P05 34 P06 33 P07 32 P20 21 P21 22 P22 23 P23 24
P24 25 P25 26 P26 27 P27 28 PSEN 29 ALE/P 30 TXD 11 RXD 10 U2 89C51
VCC K0 K1 K2 K3 K4 TXD RXD R11103 VCC 13R2 R1OUT 12 R2 OUT TIOUT 14
T1 11T2 10T2 OUT U3MAX232 C16 10uF C14 10uF C13 10uF C15 10uF VCC
TXD RXD J5CON3 Y2 11.pF C21 20pF RESET C12 10uF R12 10k
VCC RESET SCLK SDO SDI DRDY CS RD WR DATA BELL SCL0 SDA0 RST WC BK
POWER BAT1 OFF AC J7CON6 COMPANY LOGO 三、自底向上层次原理图设计 绘制电路中有几个注意点：
（1）电路有模拟地和数字地之分，注意两个地的网络名称是 不一致的，前者的网络名称是GND，后者的网络名称是AGND
如果把模拟地和数字地大面积直接相连，会导致互相干扰。数字地和模拟地要分开布置，因此我们采用了两个不同的网络名称，
可以方便的实现分开布置。但最后模拟地和数字地要单点共地，如 果有A/D，则只在此处单点共地。有时为了方便，也会采用0欧姆电
阻来连接模拟地和数字地，但该元件布局时要注意必须放置在A/D ）电路中有一些元件如CS1242、HT1621等一些元件在
protel程序自带的元件库里是没有的，用户必须执行编辑，编辑方 法参考项目三。 COMPANY LOGO 三、自底向上层次原理图设计
图5-4~图5-8中有很多输入输出端口，层次式电路之间的连接主要靠它。下面以图5-8中的BELL端口为例介绍其画法。
单击SCH连线工具栏上的“D1”按钮，发现光标上跟随了一个端 口，按TAB键，弹出如图5-9所示的对话框。 图5-9
输入输出端口设置对话框 COMPANY LOGO 三、自底向上层次原理图设计 各部分内容具体含义如下： Name：I
O端口名称。根据需要修改成BELL。Style：I
O端口外形。端口外形见图5-10。此处根据需要选择Right，因为该处信号是输入信号。
O端口的电气特性。共设置了4种电气特性。此处根据需要选择nput。 Unspecified：无端口 Output：输出端口
Input：输入端口 Bidirectional：双向端口 Alignment：端口名在端口框中的显示位置。可以选用默认设置。
Center：中心对齐 Left：左对齐 Right：右对齐 COMPANY LOGO 三、自底向上层次原理图设计
Length：端口长度。一般可以在放置端口时控制端口的长度。
X-Location、Y-Location：端口位置。一般在放置端口时控制其 坐标。 Border：端口边界颜色。 Fill
Color：端口内的填充颜色。 Text Color：端口名的显示颜色。 Selection：确定端口是否处于选中状态。
设置完毕，单击Ok按钮。光标变回十字形，移动到预放置端口处， 单击鼠标左键，确定端口的左边界。在适当位置单击鼠标左键，确定
端口右边界即可完成一个端口的放置，此时仍处在放置端口状态，单 击鼠标左键可以继续放置，单击鼠标右键退出放置状态。 COMPANY
LOGO 三、自底向上层次原理图设计 图5-10 端口外形种类 端口放置好后，双击也可以弹出如图5-9所示的对话框，可以进
行修改设定。或点击端口，使其处于点取状态，拖拉控点，也可修 改端口的长度。 （4）每张图纸绘制完成后进行电气规则检查，以防出错。
COMPANY LOGO 三、自底向上层次原理图设计 以创建ADC电路的方块图为例： 打开顶层文件，进入编辑Electronic
Scale.PRJ文件的状态下，执 行Design/Create Symbol From Sheet由图纸生成符号的命令后，弹出 如图
5-11所示的文件选择对话框。 图5-11 文件选择窗口 3.自动生成子电路的方块图自动生成子电路的方块图 COMPANY LOGO
三、自底向上层次原理图设计 选择ADC.Sch，单击“OK”后出现图5-12所示的询问窗口，要求用
户确认端口的输入/输出方向；选择Yes，方块图中的进出点的端口方 向与子电路图中输入输出端口的方向相反；选择No，则端口方向不反
向。这里我们选择No。 光标变成十字形且出现一个浮动的方块图符号，随光标的移动而
移动，在合适的位置单击鼠标左键，即放置好该方块符号。放置结果 如图5-13所示。 图5-13 自动生成的方块图符号 图5-12
确认端口方向 COMPANY LOGO 三、自底向上层次原理图设计 在该方块图中已包含ADC.sch中所有的I
O端口，且在方块图上方标有ADC.sch，表示对应电路是ADC.sch，上方标示的ADC表示该方 块的名称是ADC。
重复以上步骤，可把所有子电路图的方块自动生成。适当调整各 方块图位置后，结果如图5-14所示。 图5-14 放置好所有的方块图
COMPANY LOGO 三、自底向上层次原理图设计 所有符号产生完成后，注意观察文件管理器内的文件结构，可以
发现出现了层次结构，如图5-15所示。 图5-15 阶层式电路的层次结构 COMPANY LOGO 三、自底向上层次原理图设计
为了方块图之间的连线方便，需要对方块图符号中的进出符号进行 位置调整。以将power方块符号中的BAT0从符号右边移至左边为例：
只需按住BAT0的进出点符号，然后将其拖拉到符号坐标，松手即可。 在移动过程中，大家可以发现该进出点只能位于方块符号的上下左右
四个边框上，而不能位于方块符号的中间。所有进出点移动完成后效 果如图5-16所示。
最后利用导线完成各子电路之间的连接关系，最终效果如图5-17 所示。 4.完成顶层图纸的编辑完成顶层图纸的编辑 COMPANY
LOGO 三、自底向上层次原理图设计 图5-17 顶层电路 图5-16 移动方块图进出点符号 COMPANY LOGO
三、自底向上层次原理图设计 在编辑或查看阶层式电路时，有时需要从顶层电路的某一方块图直
接转到该方块图所对应的子电路图，或者反之。Protel 99 SE为此提 供了非常简便的切换功能。
用户可以利用文件管理器方便的切换，如图5-15中，Electronic
Scale.PRJ前面的“-”表示该项目文件已被展开。主电路图下面扩展 名为.sch的文件就是它的子电路图，子电路图文件名前面如果还有
“+”表示该子电路图下面还有一级子电路，也可以单击“+”展开。 单击图中的文件名或文件名前面的图标，可以很方便的打开相应的文
用户可以打开Z80Microprocessor.ddb设计数据库文件，仔细观 察其文件结构，练习在方块图电路和子电路图之间的切换。
阶层电路之间的切换阶层电路之间的切换 COMPANY LOGO 四、自顶向下层次原理图设计 1．新建设计数据库和文件
在D:\Protel 内新建一个名为Xin32.ddb 的设计数据库，在
Xin32.ddb的Documents内新建1个原理图文件，并依次将其命名为 Electronic Scale.PRJ。
1.新建设计数据和文件新建设计数据和文件 2.编辑顶层电路图编辑顶层电路图 打开顶层图纸文件Electronic
Scale.PRJ，在该图纸内绘制如图5- 17所示的顶层电路。 （1）放置方块图
以ADC方块图为例，单击连线工具栏上的按钮，光标变成十字形， 且十字光标上带着一个方块图形状。按Tab键，将弹出如图5-18所示
的方块图属性设置对话框。 COMPANY LOGO 四、自顶向下层次原理图设计 图5-18 方块图属性设置对话框 COMPANY
LOGO 四、自顶向下层次原理图设计 Filename表示该方块图所代表的子电路图文件名，本例应是
ADC.sch，Name表示该方块图的名称，注意名称必须与Filename中的 文件名相对应，本例应是ADC。其他设置可以采用默认值。
设置好后，单击Ok按钮确认，在适当的位置单击鼠标左键，确定 方块图的左上角，移动光标当方块图的大小合适时在右下角单击鼠标
左键，则放置好一个方块图。如图5-19（a）所示。如果需要修改方 块图大小，可以单击该方块图，使其处于点取状态，如图5-19（b）。
图5-19 方块图 COMPANYLOGO 四、自顶向下层次原理图设计 （2）放置方块图进出点
以放置方块图进出点BATA为例，单击连线工具栏上的按钮，将十 字光标移到方块图上单击鼠标左键，出现一个浮动的进出点符号，按
Tab键将弹出如图5-20所示的方块图进出点属性设置对话框。 图5-20 方块图进出点属性设置对话框 COMPANY LOGO
四、自顶向下层次原理图设计 设置完毕单击Ok，此时方块图进出点仍处于浮动状态，并随光标
的移动而移动。在合适位置单击鼠标左键，则完成了一个进出点的放 置。结果如图5-21所示。
重复以上步骤可放置方块图其他进出点，单击鼠标右键，可退出 放置状态。放置好端口的方块图如图5-22所示。
同理，可以完成所有方块图的放置，结果如图5-16所示。 图5-21 放置方块图进出点 图5-22 放置好端口的方块电路 COMPANY
LOGO 四、自顶向下层次原理图设计 （3）顶层电路连线 单击连线工具栏上的按钮，完成顶层电路连线，结果如图5-17所示。
3.自动生成子电路的方块图自动生成子电路的方块图 子电路图是根据主电路图中的方块电路，利用有关命令自动建立的，
不能用建立新文件的方法建立。 下面以生成ADC.sch子电路图为例，执行Design\Create Sheet From
Symbol由符号生成图纸的命令后，光标变成十字形，将光标移动到ADC方
块图上单击,将弹出如图5-12所示的询问窗口，要求用户确认端口的输入
\输出方向。系统将自动生成名为ADC.sch的子电路图，且自动切换到
ADC.sch子电路图，并且该子电路图中包含了ADC方块电路中的所有端口， 无需自己再单独放置输入输出端口，结果如图5-23所示。
COMPANY LOGO 四、自顶向下层次原理图设计 ElectronicScale.PRJ的下一级。
同理，可以生成五个相应子电路图。最后对子电路图进行编辑。 图5-23 由符号生成图纸结果 COMPANY LOGO 任务二
电子秤线路板的设计 一、任务分析 二、前期准备 三、PCB结构设计 四、PCB布局 五、PCB布线 六、DRC检查和结构检查
COMPANY LOGO 设计步骤 电子秤仪表线路板的设计与制作遵循以下步骤：
前期准备-&PCB结构设计-&PCB布局-&布线-& DRC检查和结构检查-&
制板-&改进PCB设计。 （1）前期准备。包括准备元件库和原理图。完成后进行检查确保电 路设计的正确性。
（2）PCB结构设计。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，同时要充分考虑和确定布线区域和非布线 区域。
（3）PCB布局。布局就是在板子上放器件。在原理图上生成网络表之 后，在PCB图上导入网络表，然后对元件进行合理的布局。
COMPANY LOGO 设计步骤 （4）布线。一般情况下，首先应对电源线和地线进行布线。遵循：
地线＞电源线＞信号线，然后进行布线优化和丝印。铺铜一般铺地线， 多层板时还可能需要铺电源。同时对于丝印，要注意不能被器件挡住或
被过孔和焊盘去掉。同时，设计时正视元件面，底层的字应做镜像处理， 以免混淆层面。
（５）DRC检查和结构检查。根据输出文件结果及时对设计进行修正， 以保证PCB布线的电气性能。最后需进一步对PCB的机械安装结构进行检
查和确认。 （６）制板。可以自制，也可以将设计数据库或PCB文件发到PCB生成 厂家进行制作。
（７）改进PCB设计。找出存在的问题，如某些布线或布线不合理，或 某些焊盘孔径过小等，结合实际情况对PCB作出改进。 COMPANY
LOGO 一、任务分析 任务给出了如图5-24所示的电子秤仪表外壳，其中上半部分用来安
装单片机控制的主电路板，下半部分用来安装按键电路板，设计分成两 块电路板的目的是为了节约生产成本，因为按键电路板相对简单，只要
用单面板设计即可。 图5-24 电子秤仪表外壳 本次任务的重点是完成单片机控制的主电路板的设计。COMPANY LOGO 二、前期准备
本例中大多数元件封装都包含在了程序自带的设计数据库内。部分 元件如液晶显示器、液晶底座封装、CS1242、HT1621等需要根据实物自
制元件封装。 图5-25 液晶显示器和背光片的实物图 （a）液晶显示器 （b）背光片 1.液晶显示器及底座液晶显示器及底座
图5-25是液晶显示器和背光片的实物图。图5-26标出了液晶显示器 和液晶背光片的尺寸。 COMPANY LOGO 二、前期准备
图5-26 液晶显示器和液晶背光片的尺寸 （a）液晶显示器的尺寸 （b）背光片的尺寸 COMPANY LOGO 二、前期准备
CS1242 采用小间距贴片封装SSOP24 封装（小间距贴片封装），芯 片资料上尺寸信息如图5-27所示。 图5-27
CS1242芯片尺寸信息 2.CS1242 2.CS1242 COMPANY LOGO 二、前期准备
图5-28是ht1621的实物图，根据实物测量出尺寸信息如图5-29所示， 其中焊盘大小为2.2mm*0.45mm。 图5-28
ht1621实物图 图5-29 ht1621尺寸信息 根据以上信息，完成了元件封装的编辑后，对电路中的所有元
件指定封装，并生成元件清单报表，检查有无漏填或填写错误。 3.ht1621 3.ht1621 COMPANY LOGO
三、PCB结构设计 由电子秤仪表外壳确定电路板的尺寸和固定用的安装孔、螺丝孔位 置。新建一个PCB文件，将工作层切换到机械层1
Mechanial1, 绘制结 果如图5-30所示,其中（a）图给出了尺寸信息，（b）图是绘制结果。 图5-30 绘制电路板结构
COMPANYLOGO 四、PCB布局 PCB环境下，加载常用的元件封装库和自制的元件封装库，切换到 Electronic
Scale.PRJ顶层文件环境下，执行Design\Update PCB…更
新PCB的命令，在确保没有错误提示前提下更新结果如图5-31所示。 图5-31 更新PCB结果 1.从原理图更新从原理图更新PCB
PCB图图 COMPANY LOGO 四、PCB布局 图中的液晶显示器和背景片必须重叠，放置在电路板的底层，且液
晶显示器应该刚好和外壳正面的显示窗能嵌套。因此应测量出液晶显示 器和固定孔之间的距离，将液晶显示器移到合适的位置。移动结果如图
5-32所示。 图5-32 固定特殊元件位置 2.固定特殊元件的布局固定特殊元件的布局 COMPANY LOGO 四、PCB布局
双击液晶显示器或背景片，弹出元件属性对话框，将弹出如图5-33 属性对话框，Layer一栏应选择Bottom
Layer，且将其中的Locked一栏 后打上“”，表示该元件要处于锁定状态，如果移动它，将弹出如图
5-34的确认对话框，如果确认需要移动，选择“Yes”，否则选择“No”。 图5-33 位置锁定设置 图5-34 元件移动确认对话框
COMPANY LOGO 四、PCB布局 同时要注意，设计时正视元件面，底层的文字应做镜像处理， 以免混淆层面。
输入输出的接插件元件J1、J2、J5~J7、J10必须靠近板子边 缘易插拔的地方。此外模数转换电路中模拟信号部分的布局要特
别注意，元件位置要合理，连线要尽可能短，并且两路差分信号 布线尽可能一样长。还有晶振、电容等相关器件尽量靠近单片机
89C51和CS1242的引脚引脚。元件布局参考结果如图5-35所示，模 数转换部分的参考布局如图5-36所示。 COMPANY
LOGO 四、PCB布局 图5-35 元件布局参考结果 COMPANY LOGO 四、PCB布局 图5-36 模数转换部分的参考布局
COMPANY LOGO 五、PCB布线 布线是整个PCB设计中最重要的工序。一般情况下，首先对电源线
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，本例地线和电源线线宽介于30~50mil。信号线
线宽介于12~25mil。 其中模数部分布线要求较高，必须保证连线尽可能短，并且两路差
分信号布线尽可能一样长。因此，该部分电路必须采用手工布线，其他 部分布线要求相对较低，可以考虑采用自动布线，但条件允许情况下还
是优先选择手工布线。 最后对PCB进行优化和丝印信息调整，要注意丝印信息不能被器件
挡住或被过孔和焊盘去掉。模拟地铺铜主要铺在模数转换电路的模拟信 号传输部分，数字地主要铺在模数转换后的数字信号输出部分，铺铜铺
在底层。 COMPANY LOGO 五、PCB布线 图5-37是布线和铺铜后的参考结果。 图5-37 布线和铺铜后的参考结果
COMPANY LOGO 五、PCB布线 最后在TO-220封装的7808等功率元件四周放置填充区，并将该填充
区做接地处理。结果如图5-38所示。 然后双击该填充区，弹出如图5-39所示对话框，将Net一栏设定为 GND；双击TO-220
封装的0 号焊盘，弹出焊盘属性对话框，切换到 Advanced选项卡，将Net一栏也设定为GND，操作后结果如图5-40所示。
图5-39 填充区属性对话框 图5-38 放置填充区 图5-40 填充区和TO-220号 焊盘连到地网络上 COMPANY LOGO
六、DRC检查和结构检查 最后对PCB设计进行DRC检查，并根据输出文件结果及时对
设计进行修正，以保证PCB布线的电气性能。需要注意的是本电 路中由于液晶显示器和背景片在规则检查时将提示元件重叠，而
由于实际需要两个元件确实是重叠的，那么我们可以忽略这个错 误提示。最后需进一步对PCB的机械安装结构进行检查和确认。 COMPANY
LOGO 任务三 PCB板制作工艺 一、PCB板制作工艺流程 二、制作PCB板的工艺及仪器准备 三、PCB的质量检查
四、改进PCB设计 COMPANY LOGO 一、PCB板制作工艺流程 PCB的制造工艺发展很快，不同类型和不同要求的PCB采取不同的
工艺，但其基本工艺流程是一致的。一般都要经历材料准备、图形转移、 化学蚀刻、过孔和铜箔处理、阻焊处理等过程。 单面覆铜板剪裁 钻孔
图形转移 蚀刻 半成品检验 外形加工成品检验 丝印阻焊油墨 图5-41 单面印刷电路板制作工艺流程
1.单面印刷电路板的制作工艺流程单面印刷电路板的制作工艺流程 COMPANY LOGO 一、PCB板制作工艺流程
为了实现双面印刷电路板的电气连接，其工艺流程相对于单面印刷 电路板而言多了几道工序，如沉铜、全板电镀等。沉铜它是在孔壁内沉
上一层化学铜，从而实现双面导线之间的连接。工艺流程如图5-42所示。 图5-42 双面印刷电路板制作工艺流程 双面覆铜板剪裁 钻孔
图形转移 蚀刻 半成品检验 外形加工成品检验 丝印阻焊油墨 2.双面印刷电路板的制作工艺流程双面印刷电路板的制作工艺流程
COMPANY LOGO 二、制作PCB板的工艺及仪器设备 印刷电路板在生产制造之前，最先的工序就是对覆铜板进行剪裁下料。
通常可以通过裁板机 、电动据以及冲床等工具实现。如果覆铜板原 材料过大，而没有合适的裁板机进行剪裁时，可以使用电动锯进行剪裁。
而在大批量生产时，为了使覆铜板加工成型准确、迅速，通常可以采用 冲裁的方法。 1.印制电路板基板裁剪印制电路板基板裁剪
2.印刷电路板钻孔印刷电路板钻孔 钻孔过程是印刷电路板的主要操作流程之一，印刷电路板上的每一个
孔都需要通过钻孔操作实现。应遵循“进料-备针-钻孔”的工艺流程。 主要分为手动钻孔和自动钻孔两种。手动钻孔加工采用小型钻孔机
或台钻进行钻孔；自动钻孔加工则使用数控钻床，在程序的控制下自动 完成多孔的定位和钻孔。 COMPANY LOGO
二、制作PCB板的工艺及仪器设备 沉铜是化学镀铜的俗称，并且可称为孔金属化操作。沉铜操作是
为了实现双层或多层印刷电路板两层之间和多层之间的电气连接， 这种连接是通过孔内金属层作为导体连接的。沉铜是多层印刷电路
板和双面印刷电路板的生产工艺中最重要的工序之一。 目前，在各生产厂家中主要采用的是以甲醛为还原剂的化学镀
铜方法，基板表面经过去毛刺、清洁、催化活化处理后，在基板的 表面吸附一层活性粒子，铜离子首先在活性粒子上被还原，而还原
出的铜晶体又成为铜离子的催化层，使铜离子还原反应在初始活性 粒子被完全覆盖后得以继续在新生产的铜晶体表面进行，经过催化
处理后达到孔金属化的效果。 3.印刷电路板沉铜印刷电路板沉铜 COMPANY LOGO 二、制作PCB板的工艺及仪器设备
该工艺只在双层或多层印刷电路板制作工艺中采用。主要是用于保 护化学沉铜后刚刚沉积的薄薄铜膜，防止化学铜氧化后被酸浸蚀掉，通
过全板电镀将其增加到一定的厚度。 全板电镀主要分为上料、除油、浸酸、镀铜、双水洗、抗氧化处理、 水洗和下料等过程。
主要应用的设备有清洗机、电镀挂具、电镀槽等。 4.印刷电路板全板电镀印刷电路板全板电镀 COMPANY LOGO
二、制作PCB板的工艺及仪器设备 图形转印是将照相底板上的电路图转移到印刷电路板上，并在印刷 电路板上形成抗腐蚀或抗电镀的掩膜图形。
采用全自动刷板机或浮石粉刷板机对电路板进行清洁处理，基板清 洁处理完后采用烘箱将电路板烤干燥，然后使用自动贴膜机在涂铜板上
覆盖一层感光膜。贴好感光膜的覆铜板送人曝光机曝光，通过曝光机将 底片上的图形转印到基板上，最后用显影机将图形显示出来。
5.印刷电路板图形转移印刷电路板图形转移 COMPANY LOGO 二、制作PCB板的工艺及仪器设备
是将印刷电路板上除了电路导线之外多余的覆铜去除。主要分为两大 类：腐蚀法和雕刻法。
雕刻法是采用雕刻机直接对印刷电路板进行雕刻，将多余的覆铜去 除。一般适用于小批量的简单电子印刷电路板的制作，对于一些高密度
电路和厚度比较薄的印刷电路板一般不宜采用雕刻机雕刻。 蚀刻法是采用化学的方法将印刷电路板上不需要的铜箔腐蚀掉，保
留所需要的印刷图形。蚀刻操作可在蚀刻机中完成，蚀刻机种设有蚀刻 剂控制系统、补加蚀刻剂系统。蚀刻机较雕刻机相比，效率明显提高，
但需要处理蚀刻剂使用后的废液，存在环境污染问题。 6.印刷电路板蚀刻印刷电路板蚀刻 COMPANY LOGO
二、制作PCB板的工艺及仪器设备 丝印阻焊油墨主要分为铜面处理、丝网印刷、预烘处理、曝光、显 影和烘干处理6个步骤。
铜面处理是将印刷电路板放入清洗槽中，通过硫酸和过氧化氢混合 溶液清洗后，粗化印刷电路板的表面，使油墨更加容易附着在印刷电路 板的表面。
丝网印刷是采用丝网印刷机将液态感光阻焊油墨涂覆在电路板上。 预烘处理是将涂覆油墨后的印刷电路板放入烘箱中烤干。
曝光是将涂覆好阻焊油墨的印刷电路板和包含印刷电路板中焊盘及 焊点的菲林片放置在曝光机中对位操作好后进行曝光。
最好是将印刷电路板放入显影机上显影并烘干处理。 7.印刷电路板丝印阻焊油墨印刷电路板丝印阻焊油墨 COMPANY LOGO
二、制作PCB板的工艺及仪器设备 喷锡又称为烫锡，是在高温高压下对印刷电路板喷出锡液，并均匀
覆盖印刷电路板的焊接点或裸露点。喷锡的作用是将锡膏喷到印刷电路 板的焊点部位，使之在印刷电路板相应的铜箔表面形成锡膜，防止裸铜
面不氧化，有利于元器件的焊接。 对印刷电路板进行喷锡的步骤主要有前清洗处理、预热、涂覆助焊
剂、喷锡、热风刀刮锡、冷却、后清洗处理等7个步骤。 8.印刷电路板喷锡印刷电路板喷锡 COMPANY LOGO
二、制作PCB板的工艺及仪器设备 外形加工是印刷电路板制作后续工作中不可忽视的一个重要环节，
也是印刷电路板加工的难点之一，它是保证正确的电气和机械安装的重 要条件。大多数印刷电路板呈矩形，但也有许多的印刷电路板有特殊的 外形。
印刷电路板外形加工常用的设备有激光切割机、“V”槽切割机、锣 机、斜边机等。 8.印刷电路板外形加工印刷电路板外形加工 COMPANY
LOGO 三、PCB板的质量检查 印刷电路板的质量检验操作流程包括目检、尺寸检验、镀层检验、
镀层结合力检验、热应力检验、印刷导线剥离强度检验、介质耐电压检 验和电气检验等。 目检包括以下几项内容的检验：（1）图形导电的检验。
（2）印刷电路板上孔的检验。 （3）印刷电路板上线宽和线间距的检验。 （4）检查印刷电路板的缺陷。
（6）定位孔、安装孔的检验。（7）翘曲度的检验。检查电路板是否平整。 COMPANY LOGO 三、PCB板的质量检查
印刷电路板尺寸的检验包括外形尺寸、槽口、孔径大小、孔位和板厚 的检验。 外形和槽口尺寸使用游标卡尺进行检验，一般是选用印刷电路板上
的某个安装孔作为参考基准。孔径的大小一般是采用孔规进行检验。 2.尺寸检验尺寸检验 3.镀层厚度检验镀层厚度检验
常用的有微电阻仪检验和金相剖切检验。微电阻仪检验是通过对金属 化孔电阻检验的结果，来计算镀铜层的厚度。金相剖切检验是一种破坏
性的检验，它可用于测试印刷电路板的各项性能。 COMPANY LOGO 三、PCB板的质量检查
它是镀层和印刷电路板之间黏结的结合力检验，将新胶带横跨在印 刷电路板的导线上，将胶带在镀层表面压紧，确保胶带下面无气泡，并
预留一端胶带，用一只手按住印刷电路板，另一只手一次性快速的将印 刷电路板表面的胶带垂直于印刷电路板方向揭开，从揭下来的胶带上观
察胶带的黏结部分是否有残留物，检查印刷电路板上的贴胶区域是否有 镀层剥落。 4.镀层结合力的检验镀层结合力的检验
5.热应力检验热应力检验 它是用来检验印刷电路板经过相应的热应力试验后，检验金属化孔 的相关性能。 COMPANY LOGO
三、PCB板的质量检查 它是检验印刷电路板上的导线和基板的黏结力是否符合标准要求。测 试时，一般选用拉力试验机进行检验。
6.印刷导线剥离强度检验印刷导线剥离强度检验 7.介质耐电压检验介质耐电压检验 8.电气检验电气检验
它是使用高电位测试仪对多层印刷电路板的测试。当在检测点加直流 电压1000V时，在30s内不应有飞弧、放电或击穿现象。
它是检验印刷电路板的连通性、绝缘性，是印刷电路板检验的最后一 个环节。 COMPANY LOGO 四、改进PCB设计
通过样板的制作和电路板的调试，找出存在的问题，如某些 布线或布线不合理，或某些焊盘孔径过小等，结合实际情况对PCB
作出改进，直至符合成品生产要求，确定样板。
5-43是电子秤仪表控制电路板成品实物图，其中（a）图是电路板的元件面，（b）图是电路板的焊锡面。图5-44是安装上
外壳后实物图。图5-44中还有一块按键板，电路相对比较简单，读 者可以自行设计。 COMPANY LOGO 四、改进PCB设计
图5-43 电子秤仪表控制电路板成品实物图 COMPANYLOGO 四、改进PCB设计 图5-44 安装上外壳后实物图 Thank
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