基于感光印刷电路板的PCB设计与制作方法

　　日前，由美国Vplex公司最新研制的基于感光印刷电路板的PCB制作技术，成功地解决了困扰电子工程师多年的难题--开发制作印刷电路板费用高、周期长的问题。基于该技术的PCB制作装置在很多大、中专院校中已经开始使用，本文结合作者成功的制板经验，以感光印刷电路板为基础，介绍PCB的设计与制作方法。

　　制作设备

　　设计时应具备以下设备：(1)PC机；(2)激光打印机；(3)紫外绂曝光机；(4)显影液；(5)三氮化铁；(6)感光印刷电路板；(7)菲林纸；(8)设计软件Protel99SE。

　　设计与制作步骤

　　运用Protel99SE软件平台完成电路原理图设计，然后按照下列步骤进行PCB的设计与制作。

　　1、新建PCB文件

　　执行菜单命令lFilel-[Newl，出现如下图所示的对话框，选择PCBDocument图标，点[OK]后，印生成新的PCB文件。

　　2、设置PCB尺寸

　　设计者根据自己的实际情况设置PCB尺寸，一般实验室所用的PCB尺寸为150mm×1OOmm(即4000mi-I×6000mil);和150mm×200mm(即6000mil×8000mill两种铺铜板。如下图所示，选择KeepOutLay-er层，在该层画PCB板，注意一定要在KeepOut-Layer层，否则尺寸设置无效。

　　如图所示：

　　3、导入网络表

　　执行菜单命令[De-signI-ILoadNetsl，在跳出的对话框中点击“Browse”按钮，跳出对话框如下图所示，

　　如图所示：

选择要导入的网络表文件，然后点击“OK”按钮。如果导入的网络表信息正确，如下图所示，出现“AIImacrosvalidated”的提示，点击”xecute”按钮，即成功将元器件导入到了PCB文件中；如果导入的网络信息有错误)则出现“Nerrorsfound”的提示信息，表示在导入网络表时出现了N个错误，设计者可根据错误提示对电路原理图进行相应的修改，最终消除所有错误，完成网络表的导入步骤。

如图所示：

　　4、自动布局

　　导入网络表信息后，所有元器件被排列在一起，设计者可以通过人工调整元器件的位置完成手工布局；也可以通过白动布局，执行菜单命令[Tools]→[AutoPlace-ment]→[AutoPlacer]，出现如图5所示的对话框，在对话框“GroupComponentsPowerNets”中填入“VCC”，在“RotateComponentsGroundNets”中填入“GND”，点击“OK”按钮后完成自动布局。

　5、手动布局

　　自动布局完成后元器件位置已经基本拉开，但效果未必很好，此时设计者可通过手动布局调整元器件的位置，以确保布局后的飞线交点最少，元器件的位置摆放合理、美观。

　　6、元器件封装的修改

　　在制作PCB的过程中，如果实验室的制板设备不是十分精细，设计老有必要对某元器件的封装进行修改，以便于制板，一般包括下面两项：

　　(1)修改焊盘，适当地加大焊盘，可将焊盘由圆形改成椭圆形，这样既不会减小焊盘与焊盘之间的距离，也不会因焊盘大小而影响钻孔和焊接的效果，同时有利于手工焊接。

　　操作如下：双击所要修改的焊盘，出现如下图所示的对话框，

　　如图所示：

选择“Properties”标签，在“X-Size”和“Y-Size”中分别输入X和Y的尺寸(一般分别输入80mil和60mil）；“HoleSize”为钻孔的大小，可以相应地改小，一般选择15mil较为合适，如果只修改这一个焊盘，则点击“OK”按钮即可；如果要修改多个焯盘的尺寸，则点击标签右下方的“Global”按钮，出现如下图所示的对话框，

如图所示：

对“At-tributestomatchBy”标签的“X-Size”“Y-Size”选择Same“)在“ChangeScope标签中选择“A11Primitives点击“OK"按钮即可。

　　(2)修改元器件的封装，设计者在创建电路原理图时，同时添加元器件的封装，但是有时给定的封装不一定与实际元器件封装一致，此时，设计者可在PCB文件中直接修改元器件的封装。双击所要修改的元器件，出现如图所示的对话框，

如图所示：

在“Footprint“中输入所需要的封装名称，点击OK按钮即可，也可点击“Global按钮修改多个元器件的封装，方法与修改多个焊盘一样。

　　7、设置布线规则

　　执行莱单命令[Design]→[Rules]，出现如下图所示的对话框。

　　如图所示：

在该对话框中，完成布线规则的设置，所设置的对象一般包括印刷导线与焊盘之间的安全距离、布线层、导线宽度等，例如，设置导线宽度的对话框如下图所示。

　　如图所示：

　　8、布线

　　如果元器件不是很多、连线不是很复杂可以采用自动布线，否则采用手工布线。自动布线时，执行菜单命令[AutoRoute]-[AII]，出现如下图所示的对话框，

如图所示：

单击“RouteAII”按钮，系统开始自动布线，当自动布线布不通时，观察难以布通的地方，停止布线后根据飞线交点的多少改变元器件的位置，如果有的地方实在难以布通可以考虑先删除难以布通的飞线，再自动布线，布完之后再手动连接删除的飞线，同时可以采用跳线的方法)如果不能跳线，也可先用笔和纸记录下来跳线位置，焊接时直接用导线连接。

　　如果系统比较复杂、元器件较多则采用手工布线，根据元器件与元器件的联系，选择较好的方式走线，如果实在走不通，可以采用上述跳线或直接用导线连接的方法。

　　9、敷铜

　　布线完成后，在整个PCB板上敷上一层接地铜，提高系统的抗干扰性能，也可以减少PCB板的腐蚀时间。

　　10、打印PCB图

　　在PC机连接打印机的情况下完成相关的设置，打印介质为菲林纸。选择BottomLayer,MultiLayer,KeepOut-Layer，打印效果如下图所示；

　　如图所示：

选择MultiLayer,KeepOutLayer,TopLayer,TopOverLayer,打印效果如图所示。

如图所示：

　　11、曝光

　　将打印的菲林纸打印面朝上放入曝光箱，撕掉感光印刷电路板上的保护膜，将感光印刷电路板的感光面覆盖在菲林纸上的PCB图区域，关妤曝光箱盖，设定2分钟喂光时间，按“START”键，开始曝光。

　　12、显影

　　曝光完成后，将PCB板从曝光箱中取出，放入已配制好的显影液中(感光面朝上)，轻轻摇动显影液盘，直到PCB板上电路显影清晰为止。从显影液盘中取出PCB板，用清水冲洗PCB板并晾干。

　　13、腐蚀

　　用温水将三氯化铁溶解，浓度不要太低，倒入腐蚀盘中，将显影好的PCB板敷铜面朝上放入腐蚀盘中，轻轻摇动腐蚀盘，直到腐蚀至期望的效果为止。

　　14、钻孔

　　根据焊盘大小选用钻头，不可选过大的钻头，免得将焊盘钴脱。钻孔时垂直钴入，以避免元器件的引脚不好插入孔中。

　　经过上述步骤后，就可以制作出满意的印刷电路板。