现代PCB设计及雕刻工艺实训教程 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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沈月荣 编

图书标签:

• PCB设计
• PCB雕刻
• 实训教程
• 电子制作
• 电路板
• SMT
• 焊接
• 电子工程
• DIY
• 工艺技术

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115397492

版次：1

商品编码：11766625

包装：平装

丛书名： 21世纪高等院校信息与通信工程规划教材

开本：16开

出版时间：2015-09-01

用纸：胶版纸

页数：289

正文语种：中文

内容简介

1.工程实用性强。以工程实践为重点，注重培养学生的工程实践能力。
2.内容与时俱进。该书注重新方法、新制作工艺的介绍，将软件设计与现代制作工艺相结合。
3.内容可操作性强。提供PCB雕刻机使用视频、相关实习文档和实习考核。

作者简介

沈月荣：用理论与实践结合的模式，培养学生的创新实践能力、维修与故障分析能力。从基础实验到辅助提高实验，及综合设计实验、与就业需求相结合，把课堂职业教育与企业发展需求相结合。

内页插图

前言/序言

PCB的诞生与演进：从手工布线到智能布局 在当今电子产品的爆炸式发展浪潮中，印刷电路板（PCB）无疑是幕后英雄。它们就像电子世界的神经网络，承载着无数精密元件，并赋予它们生命，使其能够协同工作，完成各种复杂的功能。从我们口袋里的智能手机，到驱动工业生产的精密设备，再到守护安全的航空航天器，PCB的身影无处不在。然而，PCB并非一蹴而就，它的发展历程是一部充满智慧与创新的科技史诗。 早期探索：手工时代的智慧结晶 早在电子元件尚需通过搭线连接的时代，人们就已经开始思考如何将电路集成到一个更稳定、更易于生产的平台上。1936年，奥地利工程师保罗·爱斯勒（Paul Eisler）提出的“印刷线路”概念，为PCB的诞生埋下了种子。他设想在绝缘基板上通过印刷技术形成导电通路，从而替代繁琐的导线连接。早期的PCB制作，更多的是一种手工的艺术。工程师们会在绝缘板上用导电漆或金属箔手工绘制电路图，然后通过蚀刻等工艺去除不需要的部分，保留导电通路。这个过程不仅耗时耗力，而且对精度要求极高，稍有不慎就可能导致电路失效。 然而，即便是在这个“手工时代”，PCB的设计依然充满了智慧。工程师们需要仔细权衡元件的布局，尽量缩短导线长度，减少信号干扰，并考虑散热问题。每一个元器件的摆放位置，每一条导线的走向，都凝聚着设计者的经验与思考。即使是简单的电路，手工布线也需要对整个电路的运行原理有着深刻的理解。 工业化浪潮：批量生产的奠基者 随着电子技术的飞速发展，电子设备的功能越来越复杂，元器件的数量也急剧增加。手工制作PCB已经无法满足日益增长的市场需求。20世纪40年代末至50年代，美国军方在雷达和通信设备研发中对PCB的需求激增，这极大地推动了PCB的工业化生产进程。化学蚀刻技术逐渐成熟，光刻技术也被引入，使得PCB的精度和可靠性得到了质的飞跃。 这一时期，PCB的设计开始从点对点的布线转向更系统的规划。工程师们需要考虑的是如何将更多的元器件集成到有限的空间内，并保证信号的完整性。多层板的概念应运而生，即在基板的中间加入绝缘层和导电层，使得电路的连接不再局限于单一行。这就像在高层建筑中修建了更多的楼层和通道，极大地提高了空间利用率和布线密度。 微型化与智能化：现代PCB设计的核心驱动力 进入21世纪，电子产品的微型化和智能化趋势愈演愈烈。智能手机、可穿戴设备等产品的出现，对PCB的设计提出了前所未有的挑战。PCB的尺寸越来越小，元器件的引脚间距越来越密集，信号传输速度也越来越快。这一切都要求PCB设计向更高精度、更高集成度、更智能化的方向发展。 现代PCB设计，已经远远超出了简单的“画电路图”的范畴，它是一门集成了电学、材料学、物理学、计算机科学等多学科知识的综合性工程技术。 1. 电学原理的精进： 信号完整性 (Signal Integrity - SI)： 随着信号传输速度的提升，信号在PCB上传输时会受到各种干扰，如串扰、反射、衰减等。这些干扰可能导致数据错误，甚至使整个电路失效。现代PCB设计需要深入理解电磁场理论，精确计算导线的阻抗、容抗、感抗，并采取相应的措施来抑制干扰，如优化走线策略、选择合适的介电材料、使用差分信号等。这需要对微波电路、传输线理论有深刻的认识。 电源完整性 (Power Integrity - PI)： 稳定可靠的电源供应是电子设备正常工作的关键。在高频电路中，电源的电压波动和噪声会直接影响到芯片的性能。PCB设计者需要设计良好的电源分配网络 (PDN)，确保为所有元器件提供稳定、纯净的电源。这涉及到滤波、去耦电容的选型与布局，以及对电源噪声的仿真分析。 热管理： 电子元件在工作时会产生热量，过高的温度会影响其性能甚至缩短寿命。PCB设计者需要考虑元器件的散热问题，通过合理的布局、增加散热铜箔、甚至设计散热孔等方式来降低电路板的温度。这需要对热传导、热对流等物理现象有清晰的认识。 2. 材料科学的革新： PCB基板的材料选择直接影响着其电气性能、机械性能和成本。从最初的纸基板、环氧玻璃布基板，到今天的FR-4、陶瓷基板、甚至柔性基板（如聚酰亚胺），材料的不断进步为PCB设计提供了更多的可能性。例如，柔性基板使得PCB能够弯曲和折叠，从而适应各种不规则的形状，极大地拓展了电子产品的设计自由度。不同材料的介电常数、损耗因子等参数，都会影响到高速信号的传输，PCB设计者需要根据具体应用选择最合适的材料。 3. 计算机辅助设计 (CAD) 的智能化： 现代PCB设计几乎完全依赖于先进的CAD软件。这些软件不仅仅是绘图工具，更集成了强大的仿真、分析和优化功能。 自动布局与布线： 对于复杂的PCB，手动布局布线几乎是不可能的任务。CAD软件能够根据预设的规则，自动完成元器件的布局和导线的连接。然而，自动化并非万能，设计者需要对软件的算法有深入了解，并对自动生成的布局布线进行必要的调整和优化，以达到最佳的性能和可制造性。 3D设计与仿真： 现代CAD软件支持3D设计，能够直观地展示PCB的立体结构，方便设计师进行空间分析和碰撞检测。此外，还可以进行电磁场仿真、热仿真等，在实际生产前发现潜在问题，大大降低了试错成本。 设计规则检查 (DRC) 与制造规则检查 (MRC)： CAD软件内置了大量的DRC和MRC规则，能够检查PCB设计是否符合制造工艺的要求，避免生产过程中出现不可预见的错误。这些规则涵盖了线宽、线距、过孔尺寸、焊盘大小等方方面面，是保证PCB可制造性的重要环节。 参数化设计与智能库： 通过参数化设计，可以快速生成大量相似的PCB，提高设计效率。智能库则存储了各种元器件的封装信息、电气参数等，方便设计师调用，并能够自动检查元器件之间的电气兼容性。 4. 制造工艺的演进与反向驱动： PCB的设计与制造是紧密相连的，制造工艺的进步反过来也驱动着设计的创新。 微通孔 (Microvia) 与高密度互连 (HDI)： 为了实现更高密度的布线，微通孔技术应运而生。微通孔直径极小，能够在板层之间实现更精密的连接，大大提高了布线效率。HDI技术结合了微通孔、埋孔、盲孔等技术，使得PCB的布线密度和集成度得到了质的提升。 阻抗控制： 在高速PCB设计中，导线的阻抗需要精确控制，以保证信号的传输质量。CAD软件能够根据用户设定的阻抗值，自动计算出所需的线宽、线距和介质厚度。 表面贴装技术 (SMT)： 随着SMT技术的普及，PCB上的元器件尺寸越来越小，焊盘也越来越密集。这要求PCB设计者在元器件封装、焊盘设计、以及后续的焊接工艺方面都要有深入的理解。 雕刻工艺： 在某些特殊的应用场景，如需要高度定制化、小批量生产，或者对导电图案有特殊要求时，雕刻工艺（如数控雕刻）仍然扮演着重要的角色。它能够直接在金属箔上雕刻出所需的导电图形，为一些特殊设计的实现提供了可能。尽管与传统的蚀刻工艺在生产效率和精度上有所不同，但雕刻工艺在特定领域展现出其独特的优势。 PCB设计不仅仅是技术，更是工程的智慧结晶 总而言之，现代PCB设计已经是一个高度专业化和技术化的领域。它不再仅仅是电路工程师的职责，而是需要与材料科学家、机械工程师、制造工程师等紧密合作的系统工程。一个优秀的PCB设计，不仅需要满足电路的功能要求，还需要考虑信号的完整性、电源的稳定性、热量的管理、电磁兼容性、可制造性以及成本等诸多因素。 PCB设计者需要不断学习新的技术和工具，掌握最新的材料和制造工艺，并具备强大的问题解决能力和创新思维。从最初的简单导线连接，到如今复杂的多层HDI板，PCB的发展史就是一部电子技术不断进步的缩影。每一次技术的革新，都为电子产品带来了更强大的性能、更小的体积和更低的功耗，而PCB，始终是这一切实现的基石。

评分☆☆☆☆☆

评价四 对于那些希望将自己的设计想法转化为实际产品的创客和DIY爱好者来说，《现代PCB设计及雕刻工艺实训教程》绝对是一本不可多得的指南。我个人非常喜欢书中关于“从原型到量产”的章节，它详细介绍了在不同规模的生产过程中，需要考虑的各种因素，包括成本、效率、可靠性等等。作者分享了许多在实际项目中遇到的挑战以及相应的解决方案，这些经验对于新手来说非常有价值。我特别关注了书中关于PCB后处理工艺的介绍，例如表面涂覆、阻焊层印刷、丝印字符等，这些细节往往决定了PCB的最终外观和性能。书中提供了大量的实物图片和流程图，让我能够直观地了解每一个工艺步骤。我尝试按照书中的指导，设计并制作了一个简单的DIY项目，从原理图绘制到PCB雕刻，整个过程都非常顺畅。这本书让我觉得，PCB设计和制作并没有想象中那么遥不可及，只要掌握了正确的方法和工具，每个人都可以成为一名出色的PCB创客。

评分☆☆☆☆☆

评价三 我是一名电子专业在读的学生，一直以来都对PCB设计这个领域充满好奇。在老师的推荐下，我选择了《现代PCB设计及雕刻工艺实训教程》作为学习材料。这本书的优点在于其循序渐进的学习路径，从最基本的PCB构成要素开始，逐步深入到更复杂的电路板设计。我对书中关于电源完整性（PI）和信号完整性（SI）的讲解尤为喜爱。作者用生动的比喻解释了这些抽象的概念，比如将电源网络比作“血液循环系统”，将信号线比作“信息传输通道”，这样的描述让我一下子就抓住了核心要点。书中提供了许多交互式的学习资源，例如一些配套的软件练习题和模型，这极大地激发了我的学习兴趣。我通过这些练习，不仅巩固了课堂上学到的知识，还掌握了一些在实际设计中非常有用的技巧。书中的内容紧跟行业前沿，介绍了最新的PCB材料和制造技术，让我对未来的电子产品设计有了更广阔的视野。总的来说，这本书为我打下了坚实的PCB设计基础，并且点燃了我对这个领域进一步探索的热情。

评分☆☆☆☆☆

评价二 作为一名在电子行业摸爬滚打多年的工程师，我深知PCB设计的重要性，也接触过不少相关的书籍。而这本《现代PCB设计及雕刻工艺实训教程》给我留下了深刻的印象。最让我惊喜的是，它并没有停留在理论层面，而是将“实训”二字发挥到了极致。书中关于PCB雕刻工艺的介绍，详细阐述了不同雕刻方法的原理、优缺点以及在实际生产中的应用。我特别关注了关于选择合适的雕刻设备和材料的部分，这对于成本控制和产品质量至关重要。作者列举了多种实际案例，从小型原型制作到批量生产，都给出了详细的工艺流程和注意事项。此外，对于一些容易出错的环节，如钻孔、开槽、V-cut等，书中都提供了详细的操作指南和避免问题的建议。我尝试按照书中的步骤进行模拟操作，发现即使是一些我之前不太熟悉的工艺细节，也能通过书中的清晰图示和文字说明而豁然开朗。这本书不仅仅是知识的传递，更是一种经验的总结和技能的培养，对于希望提升PCB制板能力的人来说，无疑是一本宝贵的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

评价一 拿到这本《现代PCB设计及雕刻工艺实训教程》的时候，我怀揣着学习最新PCB技术的热情。封面设计简洁大气，整体风格给人一种专业而可靠的感觉。翻开目录，扑面而来的是一种系统的知识结构，从基础原理到高级应用，涵盖了PCB设计的方方面面。我对书中关于高速信号PCB设计的部分尤其感兴趣，这部分内容深入浅出，理论结合实践，详细讲解了阻抗匹配、差分信号、串扰抑制等关键技术，并配以大量图例和实际案例，让我对如何优化PCB布局以减少信号损耗有了更清晰的认识。此外，书中对各种常用EDA工具的介绍也非常到位，例如Altium Designer、Allegro等，不仅讲解了软件的基本操作，还深入剖析了它们在复杂PCB设计中的应用技巧。我尤其欣赏的是，作者在讲解过程中，并没有一味地堆砌公式和术语，而是用通俗易懂的语言，结合生活中的类比，使得即使是初学者也能快速理解其中的奥妙。实操部分的指导也相当详尽，一步步带领读者完成从原理图绘制到PCB布局布线，再到 Gerber 文件生成的全过程，让我感觉仿佛置身于一个真实的实训课堂。

评分☆☆☆☆☆

评价五 当我第一次阅读《现代PCB设计及雕刻工艺实训教程》时，我就被其严谨的逻辑和丰富的实例所吸引。这本书的特点在于其内容的全面性和深度，它不仅仅是一个简单的教程，更像是一个PCB设计领域的百科全书。我特别欣赏书中关于先进PCB封装技术的部分，例如BGA、CSP等，这些内容对于设计高密度、高性能的电子产品至关重要。作者详细分析了这些封装的特点、设计要求以及在PCB布局布线中需要注意的问题。此外，书中还对热管理和电磁兼容性（EMC）等关键设计要素进行了深入的探讨，提供了许多实用的设计原则和验证方法。我从书中学习到了如何通过合理的布局和布线来提高PCB的散热性能，以及如何有效地抑制电磁干扰，确保电子产品的稳定运行。整本书的排版清晰，图文并茂，即使是复杂的专业知识，也能够被清晰地呈现出来。这本书无疑为我提升PCB设计技能提供了宝贵的指导，让我能够更自信地应对各种复杂的设计挑战。