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第1章 印制电路板基础1

1.1 电子设备的连接1

1.1.1 印制电路板的优势1

1.2 印制电路板的发展2

1.3 印制电路板的组成4

1.4 印制电路板的分类4

1.4.1　单面印制电路板5

1.4.2　双面印制电路板5

1.4.3　多层印制电路板6

1.4.4　刚性印制电路板和柔性印制电路板8

1.5 印制电路板的基本制造技术8

1.5.1 单面板9

1.5.2　双面镀通孔板12

1.5.3　多基板13

1.5.4　柔性板13

1.6 现代印制电路板设计和制造的挑战14

1.7 印制电路板工业的市场驱动力16

1.8 带嵌入组件的印制电路板18

1.9 印制电路板标准19

1.10 几个常用标准21

第2章 电子元器件22

2.1 电子元器件基础22

2.1.1　有源元器件和无源元器件22

2.1.2　分立电路与集成电路22

2.1.3　元器件的引脚23

2.1.4　有极性的元器件24

2.1.5　元器件图形符号24

2.2 电阻器25

2.2.1　电阻器的分类25

2.2.2　电阻器的封装27

2.2.3　电阻器的性能参数27

2.3 可变电阻和电位器30

2.4 光敏电阻31

2.5 热敏电阻32

2.6 电容器32

2.6.1　电容器的分类34

2.6.2　电容器的封装36

2.6.3　电容器的性能36

2.7 可变电容38

2.8 电感器39

2.9 二极管42

2.10 几种特殊类型的二极管43

2.10.1　齐纳二极管43

2.10.2　变容二极管44

2.10.3　压敏电阻器44

2.10.4　发光二极管45

2.10.5　光敏二极管45

2.10.6　隧道二极管46

2.11 晶体管46

2.11.1　双极型晶体管46

2.11.2　功率晶体管50

2.11.3　达林顿晶体管51

2.11.4　场效应晶体管51

2.11.5　绝缘栅双极型晶体管54

2.11.6　晶体管类型标注55

2.12 晶闸管56

2.13 集成电路59

2.14 线性集成电路59

2.14.1　运算放大器59

2.14.2　三端稳压器62

2.15 数字集成电路62

2.15.1　逻辑电路63

2.16 微处理器71

2.17 半导体存储器73

2.17.1 RAM73

2.17.2　ROM75

2.18 微控制器77

2.19　表面贴装器件77

2.19.1　表面贴装器件78

2.19.2　半导体SMD的封装80

2.19.3　无源元器件的SMD封装85

2.20 散热器85

2.21 变压器87

2.22 继电器87

2.23 连接器89

2.24 几个常用标准89

第3章　版面规划与设计92

3.1 识图与绘图92

3.1.1 框图92

3.1.2　原理图92

3.2 印制电路板的设计总则95

3.2.1　几个重要的设计因素96

3.2.2　几个重要的性能参数97

3.3 机械设计中的注意事项97

3.3.1 印制电路板的类型97

3.3.2　印制电路板的装配技术102

3.3.3　印制电路板的安装与固定102

3.3.4　输入／输出接口104

3.3.5　印制电路板的插拔104

3.3.6　测试与维修104

3.3.7　机械应力105

3.3.8　印制电路板的厚度105

3.3.9　几个重要的规范和标准105

3.4 电气设计中的注意事项106

3.4.1 导线尺寸106

3.4.2　阻抗106

3.4.3 印制电路板导线间的电容111

3.4.4　印制电路板导线的电感112

3.4.5　高的电应力112

3.5 导线的模式113

3.6 元器件的布局规则113

3.6.1　导线的宽度和厚度114

3.6.2　导线间距115

3.6.3　导线形状116

3.6.4　导线的布线和位置117

3.6.5　电源线和地线117

3.7 安装和装配120

3.8 环境因素121

3.8.1　散热问题121

3.8.2　防尘与防污染122

3.8.3　防冲击与防震动122

3.9 散热需求与封装密度124

3.9.1　散热器124

3.9.2　封装密度124

3.9.3　封装形式与物理属性125

3.10　版面设计127

3.10.1　网格显示系统128

3.10.2　版面比例128

3.10.3　版面草图设计129

3.10.4　版面设计注意事项130

3.10.5　设计所需的材料和辅助工具130

3.10.6　焊盘要求131

3.10.7　手工布局程序132

3.10.8　版面设计方法134

3.11 版面设计清单134

3.11.1　总体规划135

3.11.2　电气规划135

3.11.3　机械规划136

3.12 文档资料136

3.12.1　文档文件138

3.13 几个常用标准138

第4章　特殊电路的设计140

4.1 模拟电路设计准则140

4.1.1　元器件布局140

4.1.2　信号线140

4.1.3　电源线和地线145

4.1.4　模拟电路印制电路板的通用设计准则146

4.2 数字电路设计准则146

4.2.1　传输线146

4.2.2　数字电路印制电路板设计中的几个问题148

4.3 高频电路设计准则152

4.4 快速脉冲电路设计准则154

4.4.1 受控阻抗155

4.5 微波电路印制电路板的设计准则157

4.5.1 基本定义157

4.5.2　带状传输线和微带传输线158

4.5.3　传输线与无源元件的等效161

4.5.4　微波电路的通用设计163

4.6 功率电路设计准则164

4.6.1 高功率电路与低功率电路的分离164

4.6.2　基板材料厚度165

4.6.3　铜箔厚度165

4.6.4　导线宽度165

4.6.5　大电流导致的电压降165

4.6.6　散热问题165

4.7 高密度互连结构166

4.7.1 高密度互连结构的驱动168

4.7.2　高密度互连结构的优势168

4.7.3　高密度互连结构的设计169

4.8 电磁干扰与电磁兼容171

4.9 几个常用标准172

第5章　布线图的生成174

5.1 什么是布线图174

5.2 手工布线的基本方法174

5.2.1 白纸板绘图174

5.2.2　粘在透明基箔上的黑色胶带175

5.2.3　粘在透明聚酯基箔上的红色胶带和蓝色胶带178

5.3 布线图设计准备的一般原则178

5.3.1　导线的定位178

5.3.2　导线的路径选择179

5.3.3　导线的间距183

5.3.4　孔径与焊盘直径183

5.3.5　方形连接盘／焊盘188

5.4 布线图生成总则188

5.4.1　导线与板边的预留区域188

5.4.2　焊盘中心孔189

5.4.3　导线与焊盘的连接189

5.5 胶片生成的准备189

5.5.1　照相胶片189

5.5.2　相机曝光192

5.5.3　暗室193

5.5.4　胶片显影194

5.6 布线图的自动生成195

5.7 计算机辅助设计196

5.7.1　系统需求197

5.8 CAD系统的基本操作199

5.8.1　版面设计的步骤202

5.8.2　库的管理203

5.8.3　元器件的放置204

5.8.4　导线的布设207

5.8.5　校验210

5.9 自动设计213

5.9.1　CAD系统的选择214

5.10 印制电路板设计中手工设计和自动设计的比较215

5.11 光学绘图仪216

5.11.1　矢量绘图仪217

5.11.2　激光绘图仪217

5.11.3　光学绘图仪218

5.12 计算机辅助制造219

5.13 数据传输机制224

5.14 印制电路板设计检测清单225

5.15 几个常用标准227

第6章　覆铜板228

6.1　基板的构造228

6.1.1　填充物（增强材料）228

6.1.2　树脂228

6.1.3　铜箔229

6.2　基板的制造231

6.2.1　材料231

6.2.2　制造流程232

6.3　基板的性质234

6.3.1 电性能235

6.3.2　介电强度236

6.3.3　相对介电常数236

6.3.4　耗散因数236

6.3.5　绝缘电阻237

6.3.6　表面电阻率237

6.3.7　体积电阻率238

6.3.8　介质击穿239

6.4　基板的类型239

6.4.1　酚醛基板239

6.4.2　环氧基板240

6.4.3　玻璃布基板241

6.4.4　半固化树脂材料（B阶段树脂材料）243

6.4.5　PTFE（聚四氟乙烯）基板243

6.4.6　聚酯基板（迈拉基板）244

6.4.7　硅酮基板244

6.4.8　蜜胺基板244

6.4.9　聚酰胺基板244

6.4.10　特氟隆基板245

6.4.11　混合介质基板245

6.5　基板的评估245

6.5.1　基板测试245

6.5.2　表面和外观245

6.5.3　吸水率246

6.5.4　冲孔性和机械加工性247

6.5.5　剥离强度247

6.5.6　粘接强度248

6.5.7　耐焊锡性249

6.5.8　板弯和板翘249

6.5.9　抗弯强度250

6.5.10　可燃性250

6.5.11　玻璃化温度251

6.5.12　空间稳定性251

6.5.13　铜粘接强度251

6.6 几个常用标准251

第7章 图像转移技术253

7.1 什么是图像转移253

7.2 基板表面的准备工作253

7.2.1　人工清洁方法254

7.2.2　机器清洁255

7.2.3　清洁度的测试256

7.3 丝网印制257

7.3.1 网框258

7.3.2 网布258

7.3.3　丝网的准备259

7.3.4　刮刀260

7.4 图样转移技术261

7.4.1　丝网模板法261

7.4.2　间接法（转移型丝网印制法）261

7.4.3　切割膜或手刻膜的处理262

7.4.4　照相工艺262

7.5 印制油墨263

7.5.1　紫外线固化油墨处理264

7.6 印制过程264

7.6.1　手工丝网印制264

7.6.2 自动或半自动丝网印制265

7.7 照相印制265

7.7.1　液态光致抗蚀剂（湿膜抗蚀剂）266

7.7.2　干膜光致抗蚀剂267

7.8 激光直接成像（LDI）271

7.8.1　激光直接成像的优点274

7.9 字符印制275

7.10 几个常用标准276

第8章　电镀工艺277

8.1 电镀的需求277

8.2 电镀279

8.2.1 电镀的基本工艺279

8.2.2　法拉第电解定律280

8.2.3　水质281

8.2.4　溶液的pH值282

8.2.5　缓冲剂282

8.2.6　阳极283

8.2.7 阳极罩283

8.2.8　电镀的预处理283

8.3 电镀技术283

8.3.1 浸镀283

8.3.2　化学镀284

8.3.3　电镀290

8.4 电镀中的常见问题299

8.5 常见的电镀缺陷299

8.5.1　破洞299

8.5.2　吹孔300

8.5.3　吹气300

8.6　特殊电镀技术300

8.6.1　通孔电镀300

8.6.2　卷轮连动式选择镀301

8.6.3　刷镀301

8.6.4　指排式电镀302

8.6.5　金属导体糊剂覆膜302

8.6.6　还原银喷洒303

8.7 金属分布与镀层厚度303

8.7.1　溶液分析（湿式化学分析）303

8.7.2　溶液的物理测试304

8.7.3　电镀测试306

8.8 车间规划注意事项308

8.8.1 电镀车间规划309

8.8.2　设备310

8.9 加成制程311

8.9.1　全加成制作过程311

8.9.2　半加成制作过程313

8.9.3　部分加成制作过程313

8.10 防焊膜316

8.10.1　阻焊剂的分类317

8.10.2　液态防焊膜318

8.10.3　干膜防焊膜319

8.10.4　分辨率322

8.10.5　封装322

8.10.6　不同阻焊剂厚度的表面地形323

8.10.7　对元器件放置的帮助323

8.10.8　防焊膜的可靠性323

8.10.9　焊接与清洗324

8.10.10　通孔掩蔽法324

8.10.11　裸铜板上的防焊膜324

8.11 护形涂层325

8.11.1　护形涂层的材料326

8.11.2　护形涂层的使用方法327

8.11.3　护形涂层的标准327

8.12 几个常用标准328

第9章　蚀刻技术329

9.1 蚀刻的化学溶液329

9.1.1 氯化铁329

9.1.2　过氧化氢-硫酸331

9.1.3　铬-硫酸332

9.1.4　氯化铜333

9.1.5　过硫酸铵334

9.1.6　碱性氨／氯化铵335

9.2 蚀刻过程336

9.2.1　简单分批蚀刻336

9.2.2　连续补液蚀刻336

9.2.3　开路循环再生系统337

9.2.4　闭路循环再生系统337

9.3 蚀刻参数338

9.4　蚀刻设备和技术338

9.4.1　浸入蚀刻338

9.4.2　滋泡蚀刻338

9.4.3　泼溅蚀刻339

9.4.4　喷洒蚀刻339

9.5 蚀刻设备的选择341

9.6 蚀刻剂的最优利用的经济效益341

9.7 蚀刻过程中的问题341

9.7.1　侧蚀342

9.7.2　镀层突沿342

9.8 蚀刻区的设施343

9.9 电化蚀刻343

9.10 机械蚀刻343

第10章　机械操作345

10.1 机械操作的需求345

10.2 切割方法345

10.2.1 剪切345

10.2.2　锯切346

10.2.3 冲切347

10.2.4　铣削348

10.2.5　研磨348

10.3 冲孔350

10.4 钻孔351

10.4.1　钻头的几何形状及其重要性352

10.4.2　钻头的类型353

10.4.3　钻头的检查355

10.4.4　钻头的尺寸356

10.4.5　刀具寿命及翻磨357

10.4.6　钻孔的要求357

10.4.7　钻速、进刀率和回退率357

10.4.8　清洁孔的作用358

10.4.9　盖板和垫板359

10.4.10　钻套的使用360

10.4.11　钻孔和基板的类型360

10.4.12　钻孔问题361

10.4.13　钻孔机362

10.5 微通孔364

10.5.1　光致成孔364

10.5.2　等离子蚀孔364

10.5.3　激光成孔365

10.6 紫外线激光器在印制电路板钻孔中的应用366

10.7 混合激光钻孔过程368

10.8 几个常用标准370

第11章　多基板371

11.1 什么是多层371

11.2　互连技术372

11.2.1　传统的镀通孔372

11.2.2　埋孔372

11.2.3　盲孔373

11.3　多基板材料373

11.3.1 树脂373

11.3.2　增强材料374

11.3.3　预浸材料374

11.3.4　铜箔374

11.4 多基板的设计性能375

11.4.1　机械设计因素375

11.4.2　电气设计因素376

11.5 多基板的制造过程377

11.5.1　一般过程377

11.5.2　成层378

11.5.3　成层后期处理379

11.5.4　多层打孔380

11.5.5　多基板层叠规则380

11.6 几个常用标准381

第12章　柔性印制电路板382

12.1 什么是柔性印制电路板382

12.2 柔性印制电路板的构造383

12.2.1 薄膜的类型及性能383

12.2.2　铜箔388

12.2.3　粘结剂390

12.3 柔性印制电路板设计的考虑因素394

12.3.1 刚性印制电路板和柔性印制电路板设计考虑因素的区别394

12.3.2　柔性印制电路的分步设计397

12.3.3　柔性和可靠性设计398

12.4 柔性印制电路的制造399

12.5 硬软合板401

12.6　终端装置402

12.7 柔性印制电路的优点403

12.8 柔性印制电路的特殊应用404

12.9 几个常用标准404

第13章　焊接、装配与再加工技术406

13.1 什么是焊接406

13.2 焊接理论407

13.2.1　沾锡作用407

13.2.2　表面张力407

13.2.3　金属合金共化物的产生408

13.2.4　沾锡角408

13.3 焊接变量409

13.3.1　焊接所用的温度和时间409

13.3.2　表面除锈410

13.3.3　合适的助焊剂和焊锡的使用410

13.4 焊接材料410

13.4.1 焊锡410

13.4.2　助焊剂413

13.5　软焊接与硬焊接417

13.5.1　硬焊接／硬钎焊的焊料417

13.6 焊接工具418

13.6.1　焊接烙铁418

13.7 其他手工焊接工具424

13.7.1　钳类工具425

13.7.2　镊钳426

13.7.3　剥线钳427

13.7.4　弯曲工具428

13.7.5　散热428

13.7.6　通用清洁工具428

13.8 手工焊接429

13.8.1　手工焊接的必需条件429

13.8.2　手工焊接的步骤430

13.8.3　无引脚电容的焊接432

13.9 印制电路板的装配过程433

13.9.1　通孔引脚的装配434

13.9.2　SMD的装配440

13.9.3　混合技术组合443

13.10 用于SMD的焊锡膏445

13.10.1　对焊锡膏的要求447

13.10.2　焊锡膏的组成447

13.10.3　焊锡膏的应用448

13.10.4　焊锡膏的处理448

13.10.5　焊锡膏的模板印制448

13.10.6　焊锡膏的丝网印制450

13.10.7　焊锡的预成型452

13.10.8　免清洗焊锡膏453

13.11 混合组装技术中粘结剂的使用453

13.11.1　对粘结剂的需求453

13.11.2　粘结剂的应用454

13.12 批量焊接456

13.12.1 浸焊456

13.12.2　拖焊457

13.12.3　波峰焊457

13.12.4　回流焊接464

13.12.5　气相系统468

13.13 焊接后的清洗470

13.13.1　污染物的类型471

13.13.2　溶剂和清洗方法471

13.14 焊接点的质量控制473

13.14.1　优质焊接点474

13.14.2　常见的焊接缺陷474

13.14.3　焊接点缺陷及其常见成因479

13.15　健康和安全方面的问题482

13.16 静电放电控制483

13.16.1　静电放电的基本原理483

13.16.2　各种操作产生的静电压484

13.16.3　各种元器件对静电放电电压的灵敏度485

13.16.4　静电防护486

13.16.5　抗静电工作台486

13.16.6　适当的装配环境487

13.16.7　元器件的处理488

13.16.8　处理MOS器件时需要考虑的一些特殊事项489

13.16.9　静电放电控制的教育培训／证书491

13.17 印制电路板的再加工和修理491

13.17.1　元器件的测试方法492

13.17.2　脱焊技术493

13.17.3　元器件的替换496

13.18 表面贴装印制电路板的维修498

13.18.1　剪断所有的引脚498

13.18.2　加热方法499

13.18.3　SMD的移除和替换500

13.18.4　再加工工作台503

13.19 几个常用标准506

第14章　质量、可靠性与可接受性510

14.1 什么是质量保证510

14.1.1　缺陷的分类510

14.1.2　缺陷产品511

14.1.3　可接受质量标准511

14.1.4　质量控制过程511

14.1.5　统计过程控制和抽样检验方法512

14.2 质量控制检测512

14.2.1　质量保证检测的特征513

14.2.2　质量保证程序的设计514

14.2.3　进料的质量保证515

14.2.4　质量跟踪515

14.3 质量控制的方法515

14.3.1　显微剖切评估516

14.4 印制电路板的检测518

14.4.1 电路板的自动检测519

14.4.2　裸板检测（BBT）521

14.4.3　组装板检测527

14.5 可靠性测试529

14.5.1 印制电路板的可靠性529

14.6 印制电路板的可接受性532

14.6.1　验收标准532

14.6.2　组装印制电路板的检测533

14.6.3　检验技术534

14.6.4　验收标准542

14.7 几个常用标准553

第15章　印制电路板工业的环境问题556

15.1 印制电路板工业的污染控制556

15.2 污染剂556

15.3 水的循环使用557

15.4 回收技术558

15.4.1　过滤558

15.4.2　节水技术558

15.4.3　离子交换系统559

15.4.4　反向渗透561

15.4.5　蒸馏回收562

15.4.6　重金属的沉淀562

15.4.7　电解回收563

15.5 空气污染564

15.5.1 粉尘564

15.5.2　烟雾564

15.5.3　组装车间的洁净环境565

15.6 印制电路板的回收566

15.6.1 目前的印制电路板废料的处理方法567

15.6.2　印制电路板废料的性能568

15.6.3　印制电路板的拆解568

15.6.4　印制电路板的再生技术569

15.7 环境标准570

15.8 人员的安全保护措施571

15.9 印制电路板制造中的有毒化学物质572

15.10 无铅焊接573

15.10.1　锡-铅焊料的替代574

15.11 几个常用标准576

附录577

附录A 术语中英文对照表577

附录B 术语英中文对照表600

附录C 部分英制单位与国际单位间的换算648

参考文献649