PCB板设计与制作实验报告.docx

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PCB板设计与制作实验报告

实验名称AutoCAD软件操作

1、实验目的及要求

1、学习AutoCAD的使用；

2、绘制电路图形

3、掌握AutoCAD图的输出和保存操作

2、实验内容

1、AutoCAD基本操作实验

2、AutoCAD图层、文字和标注操作实验

3、基于AutoCAD电路图绘制

4、AutoCAD图的输出与保存操作实验

三、实验原理

CAD（全称ComputerAidedDesigns）即是”计算机辅助设计”。

AutoCAD是1982年问世，由美国Autodesk公司开发的计算机辅助设计制图软件，具有强大的图形绘制，编辑功能。

CAD目前已广泛应用于机械、建筑、电子、航天、造船、石油化工、土木工程、冶金、地质、气象、纺织、轻工、商业等领域。

电子信息工程专业学生要求学会AutoCAD设计软件的使用，掌握基本图形的绘制和电子电路图的设计，培养学生的创新与自学能力。

要求通过软件的安装、电路图形的绘制、图形标注、文字标注、电路原理图的设计等，学会AutoCAD的基本操作及应用。

四、仪器设备

PC、Autocad软件等

五、实验步骤

1.AutoCAD基本操作实验

（1）画圆、圆弧、直线、多边形、矩形、椭圆；

（2）熟悉移动、复制、旋转、平移、偏移复制等操作。

2.AutoCAD图层、文字和标注操作实验

（1）建立多个图层，并设置图层的属性；

（2）输入文字，并修改文字属性；

（3）给不同的图形标注尺寸。

3.基于AutoCAD电路图绘制

利用Autocad设计中心中的电器元件库，绘制电路图。

4.AutoCAD图的输出与保存操作实验

（1）绘制某个电路图；

（2）将电路图以JPG格式输出；

（3）将Autocad图插入到word中，并进行修改。

六、实验记录

（1）:

输入起点0,0

输入缩写L，空格，然后输入0,0，空格，直线的起点就到了零点零处。

（x,y）

（2）:

画出规定长度的直线    

输入缩写L，空格，点先第一个点，然后选择方向，再输入长度，空格。

（3）:

画角度线：

画一条线，鼠标一定角度的移动，软件会自动捕捉一定的角度，当软件显示是四十五度（示例）时，点鼠标左键，出来的角度就是四十五度的线。

七、分析与结论

我们就应该明白，好的CAD图纸应该具有以下两个特征：

清晰、准确。

清晰，就是需要表达的东西必须清楚明了。

好的图纸，看上去一目了然。

构件表达、尺寸标注、文字说明清清楚楚，互不重叠……图面清晰除了能清楚表达设计思路和设计内容外，也是提高绘图速度的基础。

 准确，就是标注不能错误，指示不能模糊。

制图准确不仅是为了好看，更重要的是可以直观的反映一些图面问题，对于提高绘图速度也有重要的影响，特别是在图纸修改时。

我们在使用CAD绘图时，无时无刻都应该把以上两点铭刻在心。

只有做到这两点，才能说在绘图方面基本过关。

 图面表示要“清晰”、“准确”，而在绘图过程中，还有同样重要的一点，就是“高效”。

能够高效绘图，好处不用多说。

8、附图粘贴

实验名称电子电路原理图绘制

一、实验目的及要求

1、熟悉操作界面及各菜单命令；

2、了解图纸参数的设置方法；

3、熟悉原理图设计的基本流程

4、学会元器件的查找、放置和排列的方法；

5、学会原理图布线的方法。

6、学会绘制原理图符号的方法。

二、实验内容

1、PCB设计软件的基本操作

2、建立设计文件；

3、设置图纸参数.

4、绘制电源模块电路原理图。

5、绘制原理图符号

三、实验原理

PCB软件设计是以电路原理图为根据，实现电路设计者所需要的功能。

印刷电路板的设计主要指版图设计，需要考虑外部连接的布局。

内部电子元件的优化布局。

金属连线和通孔的优化布局。

电磁保护。

热耗散等各种因素。

优秀的版图设计可以节约生产成本，达到良好的电路性能和散热性能。

简单的版图设计可以用手工实现，复杂的版图设计需要借助计算机辅助设计（CAD）实现。

电子信息工程专业学生要求学会PCB设计软件的使用，掌握原理图设计的基本流程，培养学生的创新与自学能力。

要求通过建立设计文件、设置图纸参数、绘制电源模块电路原理图等，学会PCB的基本操作及应用。

四、仪器设备

PC、PCB设计软件等

五、实验步骤

1、PCB设计软件的基本操作

2、建立设计文件；

3、设置图纸参数.

4、绘制电源模块电路原理图。

5、绘制原理图符号

六、实验记录

绘图步骤：

 A：

放置原件 

  a.选择待放置元件所在的电气图形库作为当前原件电气图形库文件。

b.在原件电气图形库文件列表窗口内，找出并单击 Miscellaneous Devices.Lib文件，使它成为当前元件电气图形库文件。

  c.在元件列表内找出并单击所需的元件。

d.放置元件。

B:

调整元件方向 

   移动鼠标调整、按空格键逆时针方向旋转90度、按X键左右对称、按Y键上下对称 

C：

删除多余的元件 

D:

修改元件选项属性——序号、封装形式、型号（或大小） 

E:

连线 

F:

放置电气节点 

G:

放置电源和地线

（1）：

PCB制图电路原理图

（2）:

PCB板图

七、分析与结论

经过此次Protel课程设计实习，基本达到了对Protel 99SE软件有初步认识和熟悉，并掌握了使用Protel 99SE软件进行电路图的设计和绘制的方法。

Protel的不仅仅限于这一点点内容，还有好多好多的知识有待我去学习。

这次实验的收获大体上有这么一些：

熟悉了Protel99 SE工作环境、掌握了Protel99 SE原理图编辑器工作环境的设置方法、掌握了元件库的添加与删除方法、掌握了放置元件及调整其属性的方法、掌握了连线、电气连接点、总线、总线分支及网络标号放置与设置其属性的方法以及掌握了放置正确I/O端口的方法。

首次接触Protel 99SE软件时，对各个元件的查找和对元件库的管理和添加是第一个难点，其次就是对于绘制原理图的一些细节把握还不够到位，比如在绘制原理图元件时要注意元件一般的尺寸大小，不能太大也不能太小了，还有元件管脚电气属性的设置的方法。

原理图的绘制完成后便是修改名称和添加元件库了。

这些基本方法都掌握后, 就可以绘制一些基本的原理图了, 绘制图形要注意元件的摆放和整体的布局，绘制的原理图要求美观，清晰。

 此外，本次试验最大的收获是元件的编辑以及对一些元件的功能和特性的认识，基本上不会找的元件都是自己动手编辑的，对元件的认识能够为我以后更深入学习和研究硬件系统打下坚实的基础，随着以后学习内容的增多，我会认识越来越多的元器件，这绝对是一笔难得的财富。

因为我相信不管是对Protel的学习还是对元器件的认识都会对我做项目有很大的帮助，所以我会尽心尽力的学好这么课程。

本课程实践操作的要求很高，所以在理解基本原理的形式下，动手实践才是学好这么课程的关键。

在将来的学习中需要更加努力，不断学习，才能有所提高！

八、附图粘贴

实验名称PCB图绘制

二、实验目的及要求

1、熟悉操作界面及各菜单命令；

2、了解图纸参数的设置方法；

3、熟悉PCB图设计的基本流程

二、实验内容

1、PCB设计软件的基本操作

2、建立设计文件；

3、设置图纸参数.

4、绘制PCB图。

5、图纸输出

三、实验原理

（1）首先启动Altium Designer软件；  

（2）在file中Project点击PCB Project中新建项目文件，并将其设置合适的保存位置； 

（3）在Project面板的PCB Projec右击并选择Schematic，建立原理图； 

（4）然后就可以按照原理图绘制原理图了； 

（5）原理图画好后，检查有无错误； 

（6）建立PCB板； 

五、实验步骤

（1）:

 启动DXP软件，点击File—New—PCB Project,打开之前所画的原理图（期末试卷.sch），并新建PCB，并保存。

（2）:

 绘制板框，PCB必须要定义一个外形边界，在机械层绘制外形线，绘制一个3000mil×3000mil的板框。

（3）:

绘制禁止布线区，完成整块板框。

（4）:

将原理图中元件导入PCB中，进行布局的准备：

在原理图中，点击“Design”→“Update PCB 期末试卷.schdoc”命令，然后在工程修改单对话框中点击【Execute Changes】按钮，就可以更新PCB了。

（5）:

将元件一次放入板框中，进行布局，要使所有元件都放在合适的位置，考虑美观、方便布线等原则。

（6）:

对已经布局好元件的PCB进行连线，按照飞线的指引，设计好规则后进行依次连线，在不方便连线的地方可以按小键盘“*”键进行顶层、底层变化来连线。

 （7）:

至此PCB电路已基本完成，PCB中经常在信号层上添加覆铜，它可以用于连接电源，也可以用于通过大电流，执行菜单“Place”→“Polygon Plane”命令，将弹出“Polygon Plane”对话框，设置Connect to het为“GND”，在顶层覆铜,

（8）:

类似地，在PCB底层也覆铜，完成整块PCB板的设计。

七、分析与结论

通过这次实验，我对DXP 2004软件的有了更深的认识，熟悉了其操作环境，并掌握了用DXP设计PCB电路板的的基础知识。

通过绘制印刷电路板，更加深入了解整个电路板绘制、设计方法，从绘制板框、导入原件、原件布局、连线等步骤，熟悉并掌握使用Protel DXP绘制PCB以及PCB设计的具体流程。

通过了两次实验，我对Protel DXP 这款软件有了全新的认识，了解了PCB设计的一般流程，知道了从原理图到印刷电路板的过程，在今后科研学习中，相信我能更加熟练运用这款软件。

但同时也暴露出有一定的问题，比如在PCB连线时遇到的巨大困难，以及出现的各种错误，都让我在这个过程中比较艰辛，但最终问题的解决帮助我深入的去了解一些原理性问题，让我对PCB有了更浓厚的兴趣。

8、附图粘贴

实验名称PCB制作

一、实验目的及要求

1.熟悉电路板设计软件的使用。

2．掌握简易工业电路板制作的工艺过程。

3．熟悉和使用电路板钻铣机、曝光机、显影机、镀锡机、OSP助焊机的使用方法。

4．完成工业级单面板样板的制作。

二、实验内容

通过PCB板的制作，了解制板工艺流程，掌握制板的原理知识，并熟悉制板工具的使用以及维护，锻炼实践动手的能力，更好的巩固制板知识的应用，具备初步制作满足需求，美观、安全可靠的板。

三、实验原理

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。

按照线路板层数可分为单面板、双面板、四层板、六层板以及其他多层线路板。

由于印刷电路板并非一般终端产品，因此在名称的定义上略为混乱，例如：

个人电脑用的母板，称为主板，而不能直接称为电路板，虽然主机板中有电路板的存在，但是并不相同，因此评估产业时两者有关却不能说相同。

再譬如：

因为有集成电路零件装载在电路板上，因而新闻媒体称他为IC板，但实质上他也不等同于印刷电路板。

我们通常说的印刷电路板是指裸板-即没有上元器件的电路板。

四、仪器设备

PC、PCB制作设备等

五、实验步骤

（1）原稿制作 （喷墨【硫酸纸】、激光【硫酸纸/透明菲林】、光绘非林） 

把用protel设计好的电路图用激光（喷墨）打印机用透明、半透明或70g复印纸打印出。

 注意事项：

打印原稿时选择镜像打印，电路图打印墨水（碳粉）面必须与绿色的感光膜面紧密接触，以获得最高的解析度。

稿面需保持清洁无污物，线路部分如有透光破洞，应用油性黑笔修补。

（2）曝光:

 首先将PCB板裁剪成适当大小的板，然后撕掉保护膜，将打印好的线路图的打印面（碳粉面/墨水面）贴在感光膜面上，在用透明胶将原稿和PCB板的感光面贴紧，把PCB板放在曝光箱中进行曝光。

曝光时间根据PCB板子而确定。

本次制作的板子约为三分钟。

曝光注意事项：

请保持感光板板面及原稿清洁和整齐，若曝光时间不足则容易在下个环节容易使线路腐蚀掉。

（3）显影：

调制显像剂：

显像剂：

水（1：

20），即1包20g显像剂配400cc水。

显影：

膜面朝上放感光板在盆里。

（4）蚀刻：

块状三氯化铁：

热水（1：

3）的比例调配。

蚀刻时间在10-30分钟。

注意事项：

感光膜可以直接焊接不必去除，如需要去处的可以用酒精。

三氯化铁蚀刻液越浓蚀刻越慢，太稀也慢。

蚀刻时间不可过长或过短。

蚀刻完毕后，用清水将蚀刻后的PCB板进行清洗，等待水干后在进行下一个步骤。

（5）二次曝光：

将蚀刻好的PCB板放进曝光箱中进行二次曝光。

此次曝光是将已经进行蚀刻的PCB板上的线路进行曝光。

（6）二次显影：

将二次曝光的PCB板再次进行显影。

将进行了二次曝光的PCB板进行显影，将PCB板上的线路进行显影，去掉线路上的感光膜，让铜箔线显露出来。

（7）打孔：

使用钻头在已经制作好的PCB板上进行打孔。

在本次实践过程中不进行，因为在打孔过程中容易造成打孔钻头断裂或者PCB板损坏，工艺有一定难度。

6、实验记录

（1）根据需要绘制或创建自己的元件符号，并在原理图中使用；   

（2）SCH原理图设计步骤与编辑技巧总结；  

（3）绘制或创建和元件封装，并在原理图中调用；  

（4）生成项目的 BOM（Bill of Material） ；  

（5）设置 PCB  设计规则（安全距离、线宽、焊盘过孔等等） ，以及 PCB 设

计步骤和布局布线思路和技巧总结；  

（6）最终完整的 SCH电路原理图；  

（7）元器件布局图；  

（8）最终完整的 PCB 版图。

PCB业余制作基本方法和工艺流程 

1、印刷电路板基本制作方法 

1.用复写纸将布线图复制到复铜墙铁壁板上：

复制前应先用锉刀将复铜板四周边缘锉至平直整齐，而且尺寸尽量与设计图纸尺寸相符，并将复写纸裁成与复铜板一样的尺寸，为了防止在复制过程中产生图纸移动，故要求用胶纸将图纸左右两端与印刷板贴紧。

 2.先用钻床将元件插孔钻好—一般插孔直径为0.9-1MM左右，可采用直径为1MM的钻头较适中,如果钻孔太大将影响焊点质量,但对于少数元件脚较粗的插孔,例如电位器脚孔,则需用直径为1.2MM以上的钻头钻孔。

3.贴胶纸：

先用刀片将封箱胶纸切成0.5-2.0MM,3-4MM多种宽度的胶纸条后再进行贴胶，贴胶时应根据线条所通过的电流大小及线条间的间隙来适当选择线条的宽容。

一般只需采用2-3种宽度即可，为了保证制作工艺水平，尽可能不要采用过宽或过窄，如需要钻孔的线条其宽度应在1.5MM以上，才不致于在钻孔时将线条钻断，贴胶时还应注意控制各相邻线条的间隙不要太小，否则容易造成线条间短接，贴胶时一定超过钻孔1MM左右，这样才能保证焊眯质量。

 若采用电脑布图及常规制板技术，因设有焊盘，其焊盘直径分为0.05、0.062、0.07英寸等多种尺寸供布图设计时选用，一般设计时大多数取直径为0.062英寸（即为1.55MM）左右的焊盘；线条宽度不仅受插孔孔径的限制，也受到线条外邻近焊盘的限制。

4.对IC的脚位的定位要准确，钻孔时不要钻偏，故一般采用钻孔后贴胶的制板方式。

5.为了提高手工制版工艺水平，也可在插孔上设置圆形焊盘，这可采圆形贴胶片或采用油漆先在孔位上制作圆形焊盘，待油漆干了，再进行贴线条，也可以采用油漆画线条，一般可用鸭嘴笔作画线条工作。

二、印刷板制作工艺流程 制板工艺程序：

修整板周边尺寸--复制--钻孔定位--贴胶--腐蚀--清洗--去胶--细砂纸擦光亮--涂松香水。

1.先将符合尺寸要求的复铜板表面用细砂纸擦光亮,再用复写纸将布线图复制到复铜板上。

2.用直径1.0mm钻头钻孔、定位口，再进行贴胶（或上油漆）。

3.贴完胶后，应在板上垫放一张厚张，用手掌在上面压一压，其目的是使全部贴胶与复铜板粘贴得更加牢靠。

必要时还可用吹风筒加热，可使用权贴胶粘度加强，由于所用的贴胶具很好的粘性，而且胶纸又薄，故采用这种贴胶进行制板，效果较好，一般是不须再作加热处理。

4.腐蚀一般采用三氯化铁作腐蚀液，腐蚀速度与腐蚀液的浓度，温度及腐蚀过程中采取抖动有关，为保证制板质量及提高腐蚀速度，可采用抖动和加热的方法。

5.腐蚀完成后，应用自来水冲洗干净，并将胶纸去掉，把印刷板抹干。

6.用细砂布将印刷板复铜面擦至光亮为止，然后立即涂上松香溶液。

（涂松香水时应将印刷电路板倾斜放轩再涂以松香水，以免松香水经钻孔流至背面）。

 附注：

（1）松香水的作用是防氧化，助焊及增加焊点的光亮度等；松香溶液是用松香粉末与酒精或天寻水按一定比例配制面成，其浓度应适中，以用感有一定粘性即可。

（2）三氯化铁溶液对人体皮肤不会有不良影响，但三氯化若搞到衣服上或地面上，寻是难以洗掉的，所以使用时一定要特别小心。

七、分析与结论

通过制板的学习，基本掌握了pcb板生产制作的原理和流程，以及电路板后期焊接，安装和调试与其前期制作的联系，培养了我们理论联系实际的能力，提高了分析问题和解决问题的能力，不仅锻炼了同学们之间团队合作的精神，还增强了我们独立工作的能力，收获很大，虽然在实验制作过程中遇到不少困难和挫折，但通过分析问题，请教老师和同学，最终顺利完成了课程设计的要求和任务。

电子制作中或在电子产品开发中，都会用到电路板，自制电路板的方法有很多，一般采用本次制版的方法。

通过此次手动制版实验，对手动制版有了一个全面的了解，并且亲身实践，更容易理解制版过程中出现的问题，以及应该注意的事项。

在此次手动制版时，需要注意的问题很多，显影液的调制，曝光，显影，蚀刻等时间的掌握都很重要，在制作过程中每一步都容易造成制作的PCB板出现不良或者制作出来的PCB板无法使用等情况。

我们这次制作的PCB板由于蚀刻时间过短，导致PCB板上的铜没有被腐蚀掉，所以再次曝光后板子已经基本不能使用。

PCB设计中，主要是对PCB设计，就要考虑设计的层数，目前PCB板大致分三类，单面板，双面板，多层板。

所谓单面板就是在最基本的PCB上，零件集中在其中一面，导线则集中在另一面上。

因为导线只出现在其中一面，所以我们就称这种PCB叫作单面板（Single-sided）。

因为单面板在设计线路上有许多严格的限制（因为只有一面，布线间不能交叉而必须绕独自的路径），所以只有早期的电路才使用这类的板子。

双面板（Double-Sided Boards）的两面都有布线。

不过要用上两面的导线，必须要在两面间有适当的电路连接才行。

这种电路间的「桥梁」叫做导孔（via）。

导孔是在PCB上，充满或涂上金属的小洞，它可以与两面的导线相连接。

因为双面板的面积比单面板大了一倍，而且因为布线可以互相交错（可以绕到另一面），它更适合用在比单面板更复杂的电路上。

多层板（Multi-Layer Boards）是为了增加可以布线的面积而出现的，多层板用上了更多单或双面的布线板。

多层板使用数片双面板，并在每层板间放进一层绝缘层后黏牢（压合）。

板子的层数就代表了有几层独立的布线层，通常层数都是偶数，并且包含最外侧的两层。

大部分的主机板都是4到8层的结构，不过技术上可以做到近100层的PCB板。

大型的超级计算机大多使用相当多层的主机板，不过因为这类计算机已经可以用许多普通计算机的集群代替，超多层板已经渐渐不被使用了。

因为PCB中的各层都紧密的结合，一般不太容易看出实际数目，不过如果您仔细观察主机板，也许可以看出来。

我们刚刚提到的导孔（via），如果应用在双面板上，那么一定都是打穿整个板子。

不过在多层板当中，如果您只想连接其中一些线路，那么导孔可能会浪费一些其它层的线路空间。

埋孔（Buried vias）和盲孔（Blind vias）技术可以避免这个问题，因为它们只穿透其中几层。

盲孔是将几层内部PCB与表面PCB连接，不须穿透整个板子。

埋孔则只连接内部的PCB，所以光是从表面是看不出来的。

在多层板PCB中，整层都直接连接上地线与电源。

所以我们将各层分类为信号层（Signal），电源层（Power）或是地线层（Ground）。

八、附图粘贴