新型片式电子元器件和PCB电路板项目可行性研究报告》.docx
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新型片式电子元器件和PCB电路板项目可行性研究报告》
新型片式电子元器件和PCB电路板项目
可行性研究报告
电子元件：
指在工厂生产加工时不改变分子成分的成品。
如电阻器、电容器、电感器。
因为它本身不产生电子，它对电压、电流无控制和变换作用，所以又称无源器件。
电子器件：
指在工厂生产加工时改变了分子结构的成品。
例如晶体管、电子管、集成电路。
因为它本身能产生电子，对电压、电流有控制、变换作用（放大、开关、整流、检波、振荡和调制等），所以又称有源器件。
按分类标准，电子器件可分为12个大类，可归纳为真空电子器件和半导体器件两大块。
电子元器件发展史其实就是一部浓缩的电子发展史。
电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。
电子元器件行业主要由电子元件业、半导体分立器件和集成电路业等部分组成。
电子元器件包括：
电阻、电容器、电位器、电子管、散热器、机电元件、连接器、半导体分立器件、电声器件、激光器件、电子显示器件、光电器件、传感器、电源、开关、微特电机、电子变压器、继电器、印制电路板、集成电路、各类电路、压电、晶体、石英、陶瓷磁性材料、印刷电路用基材基板、电子功能工艺专用材料、电子胶（带）制品、电子化学材料及部品等。
电子元器件在质量方面现在国际上面有中国的CQC认证，美国的UL和CUL认证，德国的VDE和TUV以及欧盟的CE等国内外认证，来保证元器件的合格。
分类
概述
一、元件：
工厂在加工产品是没有改变分子成分产品可称为元件，不需
电子元器件
要能源的器件。
它包括：
电阻、电容、电感器。
（又可称为被动元件PassiveComponents）
（1）电路类器件：
二极管，电阻器等等
（2）连接类器件：
连接器，插座，连接电缆，印刷电路板（PCB）
二、器件：
工厂在生产加工时改变了分子结构的器件称为器件
器件分为：
1、主动器件，它的主要特点是：
（1）自身消耗电能
（2）还需要外界电源。
2、分立器件，分为
（1）双极性晶体三极管
（2）场效应晶体管（3）可控硅（4）半导体电阻电容
电阻
电阻在电路中用“R”加数字表示,如:
R1表示编号为1的电阻.电阻在电路中的主要作用为:
分流、限流、分压、偏置等.
电容
电容
电子元器件
在电路中一般用“C”加数字表示（如C13表示编号为13的电容）.电容是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘材料隔开而组成的元件.电容的特性主要是隔直流通交流.
电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量有关.
晶体二极管
晶体二极管在电路中常用“D”加数字表示,如:
D5表示编号为5的二极管.
作用:
二极管的主要特性是单向导电性,也就是在正向电压的作用下,导通电阻很小;而在反向电压作用下导通电阻极大或无穷大.正
因为二极管具有上述特性,无绳电话机中常把它用在整流、隔离、稳压、极性保护、编码控制、调频调制和静噪等电路中.电话机里使用的晶
体二极管按作用可分为:
整流二极管（如1N4004）、隔离二极管（如1N4148）、肖特基二极管（如BAT85）、发光二极管、稳压二极管等.
电感器
电子元器件
电感器在电子制作中虽然使用得不是很多，但它们在电路中同样重要。
我们认为电感器和电容器一样，也是一种储能元件，它能把电能转变为磁场能，并在磁场中储存能量。
电感器用符号L
表示，它的基本单位是亨利（H），常用毫亨（mH）为单位。
它经常和电容器一起工作，构成LC滤波器、LC振荡器等。
另外，人们还利用电感的特性，制造了阻流圈、变压器、继电器等。
组合电路
集成电路是一种采用特殊工艺，将晶体管、电阻、电容等元件集成在硅基片上而形成的具有一定功能的器件，英文为缩写为IC，也俗称芯片。
模拟集成电路主要是指由电容、电阻、晶体管等元件组成的模拟电路集成在一起用来处理模拟信号的集成电路。
有许多的模拟集成电路，如集成运算放大器、比较器、对数和指数放大器、模拟乘（除）法器、锁相环、电源管理芯片等。
模拟集成电路的主要构成电路有：
放大器、滤波器、反馈电路、基准源电路、开关电容电路等。
模拟集成电路设计主要是通过有经验的设计师进行手动的电路调试，模拟而得到，与此相对应的数字集成电路设计大部分是通过使用硬件描述语言在EDA软件的控制下自动的综合产生。
电子元器件
数字集成电路是将元器件和连线集成于同一半导体芯片上而制成的数字逻辑电路或系统。
根据数字集成电路中包含的门电路或元、器件数量，可将数字集成电路分为小规模集成（SSI）电路、中规模集成
MSI电路、大规模集成（LSI）电路、超大规模集成VLSI电路和特大规模集成ULSI）电路。
小规模集成电路包含的门电路在10个以内，或元器件数不超过100个；中规模集成电路包含的门电路在10-100个之间，或元器件数在100-1000个之间；大规模集成电路包含的门电路在100个以上，或元器件数在10-10个之间；超大规模集成电路包含的门电路在1万个以上，或元器件数在10-10之间；特大规模集成电路的元器件数在10-10之间。
它包括：
基本逻辑门、触发器、寄存器、译码器、驱动器、计数器、整形电路、可编程逻辑器件、微处理器、单片机、DSP等。
发展史
电子元器件发展史其实就是一部浓缩的电子发展史。
电子技术是十九世纪末、二十世纪初开始发展起来的新兴技术，二十世纪发展最迅速，应用最广泛，成为近代科学技术发展的一个重要标志。
电子元器件
第一代电子产品以电子管为核心。
四十年代末世界上诞生了第一只半导体三极管，它以小巧、轻便、省电、寿命长等特点，很快地被各国应用起来，在很大范围内取代了电子管。
五十年代末期，世界上出现了第一块集成电路，它把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上，使电子产品向更小型化发展。
集成电路从小规模集成电路迅速发展到大规模集成电路和超大规模集成电路，从而使电子产品向着高效能低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。
由于，电子计算机发展经历的四个阶段恰好能够充分说明电子技术发展的四个阶段的特性，所以下面就从电子计算机发展的四个时代来说明电子技术发展的四个阶段的特点。
印制电路板，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。
简介
PCB（PrintedCircuitBoard），中文名称为印制电路板，[1]是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的提供者。
根据电路层数可分为单面板、双面板和多层板。
常见的多层板一般为4层板或6层板，复杂的多层板可达十几层。
在中国成为电子产品制造大国的同时，全球PCB产能也在向中国转移，不仅内资PCB制造企业加速扩大产能，外资企业也同时加速向中国转移、新增产能，国内PCB行业投资始终火热。
产业转移成就中国PCB产业大国，最重要的动力来源于成本和应用产业链两方面。
在成本优势方面，中国在劳动力、土地、水电、资源和政策等方面具有巨大的优势；下游产业在中国的蓬勃发展，全球整机制造转移中国，提供了巨大的市场需求空间。
中国由于下游产业的集中及劳动力、土地成本相对较低，成为发展势头最为强劲的区域。
印制电路板，又称印刷电路板、印刷线路板，简称印制板，英文简称PCB（printedcircuitboard）或PWB（printedwiringboard），以绝缘板为基材，切成一定尺寸，其上至少附有一个导电图形，并布有孔（如元件孔、紧固孔、金属化孔等），用来代替以往装置电子元器件的底盘，并实现电子元器件之间的相互连接。
由于这种板是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。
习惯称“印制线路板”为“印制电路”是不确切的，因为在印制板上并没有“印制元件”而仅有布线。
它是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体。
印刷电路板表贴电子元件（2张）
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
沃特弗印刷电路板薄膜线路SMT贴片（13张）
电路板的基本组成
目前的电路板，主要由以下组成
线路与图面（Pattern）：
线路是做为原件之间导通的工具，在设计上会另外设计大铜面作为接地及电源层。
线路与图面是同时做出的。
介电层（Dielectric）：
用来保持线路及各层之间的绝缘性，俗称为基材。
孔（Throughhole/via）：
导通孔可使两层次以上的线路彼此导通，较大的导通孔则做为零件插件用，另外有非导通孔（nPTH）通常用来作为表面贴装定位，组装时固定螺丝用。
防焊油墨（Solderresistant/SolderMask）：
并非全部的铜面都要吃锡上零件，因此非吃锡的区域，会印一层隔绝铜面吃锡的物质（通常为环氧树脂），避免非吃锡的线路间短路。
根据不同的工艺，分为绿油、红油、蓝油。
丝印（Legend/Marking/Silkscreen）：
此为非必要之构成，主要的功能是在电路板上标注各零件的名称、位置框，方便组装后维修及辨识用。
表面处理（SurfaceFinish）：
由于铜面在一般环境中，很容易氧化，导致无法上锡（焊锡性不良），因此会在要吃锡的铜面上进行保护。
保护的方式有喷锡（HASL），化金（ENIG），化银（ImmersionSilver），化锡（ImmersionTin），有机保焊剂（OSP），方法各有优缺点，统称为表面处理。
电路板拼板规范
1电路板拼板宽度≤260mm（SIEMENS线）或≤300mm（FUJI线）；如果需要自动点胶，PCB拼板宽度×长度≤125mm×180mm
2拼板外形尽量接近正方形，推荐采用2×2、3×3、……拼板；但不要拼成阴阳板
3电路板拼板的外框（夹持边）应采用闭环设计，确保PCB拼板固定在夹具上以后不会变形
4小板之间的中心距控制在75mm～145mm之间
5拼板外框与内部小板、小板与小板之间的连接点附近不能有大的器件或伸出的器件，且元器件与PCB板的边缘应留有大于0.5mm的空间，以保证切割刀具正常运行
6在拼板外框的四角开出四个定位孔，孔径4mm±0.01mm；孔的强度要适中，保证在上下板过程中不会断裂；孔径及位置精度要高，孔壁光滑无毛刺
7电路板拼板内的每块小板至少要有三个定位孔，3≤孔径≤6mm，边缘定位孔1mm内不允许布线或者贴片
8用于电路板的整板定位和用于细间距器件定位的基准符号，原则上间距小于0．65mm的QFP应在其对角位置设置；用于拼版电路板的定位基准符号应成对使用，布置于定位要素的对角处。
9设置基准定位点时，通常在定位点的周围留出比其大1.5mm的无阻焊区
发展简史
历史
在印制电路板出现之前，电子元件之间的互连都是依靠电线直接连接而组成完整的线路。
现在，电路面包板只是作为有效的实验工具而存在，而印刷电路板在电子工业中已经成了占据了绝对统治的地位。
20世纪初，人们为了简化电子机器的制作，减少电子零件间的配线，降低制作成本等优点，于是开始钻研以印刷的方式取代配线的方法。
三十年间，不断有工程师提出在绝缘的基板上加以金属导体作配线。
而最成功的是1925年，美国的CharlesDucas在绝缘的基板上印刷出线路图案，再以电镀的方式，成功建立导体作配线。
直至1936年，奥地利人保罗·爱斯勒（PaulEisler）在英国发表了箔膜技术，他在一个收音机装置内采用了印刷电路板；而在日本，宫本喜之助以喷附配线法“メタリコン法吹着配线方法（特许119384号）”成功申请专利。
而两者中PaulEisler的方法与现今的印制电路板最为相似，这类做法称为减去法，是把不需要的金属除去；而CharlesDucas、宫本喜之助的做法是只加上所需的配线，称为加成法。
虽然如此，但因为当时的电子零件发热量大，两者的基板也难以配合使用，以致未有正式的实用作，不过也使印刷电路技术更进一步。
1941年，美国在滑石上漆上铜膏作配线，以制作近接信管。
1943年，美国人将该技术大量使用于军用收音机内。
1947年，环氧树脂开始用作制造基板。
同时NBS开始研究以印刷电路技术形成线圈、电容器、电阻器等制造技术。
1948年，美国正式认可这个发明用于商业用途。
自20世纪50年代起，发热量较低的晶体管大量取代了真空管的地位，印刷电路版技术才开始被广泛采用。
而当时以蚀刻箔膜技术为主流[1]。
1950年，日本使用玻璃基板上以银漆作配线；和以酚醛树脂制的纸质酚醛基板（CCL）上以铜箔作配线。
1951年，聚酰亚胺的出现，使树脂的耐热性再进一步，也制造了聚亚酰胺基板。
1953年，Motorola开发出电镀贯穿孔法的双面板。
这方法也应用到后期的多层电路板上。
印制电路板广泛被使用10年后的60年代，其技术也日益成熟。
而自从Motorola的双面板面世，多层印制电路板开始出现，使配线与基板面积之比更为提高。
1960年，V.Dahlgreen以印有电路的金属箔膜贴在热可塑性的塑胶中，造出软性印制电路板。
1961年，美国的HazeltineCorporation参考了电镀贯穿孔法，制作出多层板。
1967年，发表了增层法之一的“Plated-uptechnology”。
1969年，FD-R以聚酰亚胺制造了软性印制电路板。
1979年，Pactel发表了增层法之一的“Pactel法”。
1984年，NTT开发了薄膜回路的“CopperPolyimide法”。
1988年，西门子公司开发了MicrowiringSubstrate的增层印制电路板。
1990年，IBM开发了“表面增层线路”（SurfaceLaminarCircuit，SLC）的增层印制电路板。
1995年，松下电器开发了ALⅣH的增层印制电路板。
1996年，东芝开发了Bit的增层印制电路板。
就在众多的增层印制电路板方案被提出的1990年代末期，增层印制电路板也正式大量地被实用化，直至现在。
发展
中国兼具产业分布、成本和市场优势，已经成为全球最重要的印制电路板生产基地。
近十几年来，我国印制电路板（PrintedCircuitBoard，简称PCB）制造行业发展迅速，总产值、总产量双双位居世界第一。
由于电子产品日新月异，价格战改变了供应链的结构，中国兼具产业分布、成本和市场优势，已经成为全球最重要的印制电路板生产基地。
2010年中国规模以上印制电路板生产企业共计908家，资产总计2161.76亿元;实现销售收入2257.96亿元，同比增长29.16%;获得利润总额94.03亿元，同比增长50.08%。
[2]
分类
根据PCB印刷线路板电路层数分类：
PCB印刷线路板分为单面板、双面板和多层板。
常见的多层板一般为4层板或6层板，复杂的多层板可达几十层。
PCB板有以下三种主要的划分类型：
单面板
单面板（Single-SidedBoards）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
双面板（Double-SidedBoards）这种电路板的两面都有布线，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，双面板解决了单面板中因为布线交错的难点（可以通过孔导通到另一面），它更适合用在比单面板更复杂的电路上。
多层板
多层板（Multi-LayerBoards）为了增加可以布线的面积，多层板用上了更多单或双面的布线板。
用一块双面作内层、二块单面作外层或二块双面作内层、二块单面作外层的印刷线路板，通过定位系统及绝缘粘结材料交替在一起且导电图形按设计要求进行互连的印刷线路板就成为四层、六层印刷电路板了，也称为多层印刷线路板。
板子的层数并不代表有几层独立的布线层，在特殊情况下会加入空层来控制板厚，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，不过技术上理论可以做到近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，不过如果仔细观察主机板，还是可以看出来。
外观
裸板（上头没有零件）也常被称为"印刷线路板PrintedWiringBoard（PWB）"。
板子本身的基板是由绝缘隔热、并不易弯曲的材质所制作成。
在表面可以看到的细小线路材料是铜箔，原本铜箔是覆盖在整个板子上的，而在制造过程中部份被蚀刻处理掉，留下来的部份就变成网状的细小线路了。
这些线路被称作导线（conductorpattern）或称布线，并用来提供PCB上零件的电路连接。
通常PCB的颜色都是绿色或是棕色，这是阻焊（soldermask）的颜色。
是绝缘的防护层，可以保护铜线，也防止波焊时造成的短路，并节省焊锡之用量。
在阻焊层上还会印刷上一层丝网印刷面（silkscreen）。
通常在这上面会印上文字与符号（大多是白色的），以标示出各零件在板子上的位置。
丝网印刷面也被称作图标面（legend）。
在制成最终产品时，其上会安装集成电路、电晶体、二极管、被动元件（如：
电阻、电容、连接器等）及其他各种各样的电子零件。
借着导线连通，可以形成电子讯号连结及应有机能。
设计
印制电路板的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。
地线设计
在电子设备中的线路板、电路板、PCB板上，接地是控制干扰的重要方法。
如能将接地和屏蔽正确结合起来使用，可解决大部分干扰问题。
电子设备中地线结构大致有系统地、机壳地（屏蔽地）、数字地（逻辑地）和仿真地等。
在地线设计中应注意以下几点：
⒈正确选择单点接地与多点接地
低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用一点接地。
当信号工作频率大于10MHz时，地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采用就近多点接地。
当工作频率在1～10MHz时，如果采用一点接地，其地线长度不应超过波长的1/20，否则应采用多点接地法。
⒉将数字电路与仿真电路分开
电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使它们尽量分开，而两者的地线不要相混，分别与电源端地线相连。
要尽量加大线性电路的接地面积。
3.尽量加粗接地线
若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏。
因此应将接地线尽量加粗，使它能通过三倍于印制电路板的允许电流。
如有可能，接地线的宽度应大于3mm。
⒋将接地线构成死循环路
设计只由数字电路组成的印制电路板的地线系统时，将接地线做成死循环路可以明显的提高抗噪声能力。
其原因在于：
印制电路板上有很多集成电路组件，尤其遇有耗电多的组件时，因受接地线粗细的限制，会在地结上产生较大的电位差，引起抗噪声能力下降，若将接地结构成环路，则会缩小电位差值，提高电子设备的抗噪声能力。
高速多层
在电子产品趋于多功能复杂化的前题下，集成电路元件的接点距离随之缩小，信号传送的速度则相对提高，随之而来的是接线数量的提高、点间配线的长度局部性缩短，这些就需要应用高密度线路配置及微孔技术来达成目标。
配线与跨接基本上对单双面板而言有其达成的困难，因而电路板会走向多层化，又由于讯号线不断的增加，更多的电源层与接地层就为设计的必须手段，这些都促使从层印刷电路板（MultilayerPrintedCircuitBoard）更加普遍。
对于高速化讯号的电性要求，电路板必须提供具有交流电特性的阻抗控制、高频传输能力、降低不必要的辐射（EMI）等。
采用Stripline、Microstrip的结构，多层化就成为必要的设计。
为减低讯号传送的品质问题，会采用低介电质系数、低衰减率的绝缘材料，为配合电子元件构装的小型化及阵列化，电路板也不断的提高密度以因应需求。
BGA（BallGridArray）、CSP（ChipScalePackage）、DCA（DirectChipAttachment）等组零件组装方式的出现，更促印刷电路板推向前所未有的高密度境界。
凡直径小于150um以下的孔在业界被称为微孔（Microvia），利用这种微孔的几何结构技术所作出的电路可以提高组装、空间利用等等的效益，同时对于电子产品的小型化也有其必要性。
对于这类结构的电路板产品，业界曾经有过多个不同的名称来称呼这样的电路板。
例如：
欧美业者曾经因为制作的程序是采用序列式的建构方式，因此将这类的产品称为SBU（SequenceBuildUpProcess），一般翻译为“序列式增层法”。
至于日本业者，则因为这类的产品所制作出来的孔结构比以往的孔都要小很多，因此称这类产品的制作技术为MVP（MicroViaProcess），一般翻译为“微孔制程”。
也有人因为传统的多层板被称为MLB（MultilayerBoard），因此称呼这类的电路板为BUM（BuildUpMultilayerBoard），一般翻译为“增层式多层板”。
设计原则方法和要求
上面主要介绍了印制电路板设计的基本原则、方法和要求，对电磁兼容设计有一定的作用[3]。
1引言
随着电子技术的快速发展，印制电路板广泛应用于各个领域，几乎所有的电子设备中都包含相应的印制电路板。
为保证电子设备正常工作，减少相互间的电磁干扰，降低电磁污染对人类及生态环境的不利影响，电磁兼容设计不容忽视。
本文介绍了印制电路板的设计方法和技巧。
在印制电路板的设计中，元器件布局和电路连接的布线是关键的两个环节。
2布局
布局，是把电路器件放在印制电路板布线区内。
布局是否合理不仅影响后面的布线工作，而且对整个电路板的性能也有重要影响。
在保证电路功能和性能指标后，要满足工艺性、检测和维修方面的要求，元件应均匀、整齐、紧凑布放在PCB上，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接，以得到均匀的组装密度。
2.1电气性能
⑴信号通畅
按电路流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，输入和输出信号、高电平和低电平部分尽可能不交叉，信号传输路线最短。
⑵功能区分
元器件的位置应按电源电压、数字及模拟电路、速度快慢、电流大小等进行分组，以免相互干扰。
电路板上同时安装数字电路和模拟电路时，两种电路的地线和供电系统完全分开，有条件时将数字电路和模拟电路安排在不同层内。
电路板上需要布置快速、中速和低速逻辑电路时，应安放在紧靠连接器范围内;而低速逻辑和存储器，应安放在远离连接器范围内。
这样，有利于减小共阻抗耦合、辐射和交扰的减小。
时钟电路和高频电路是主要的骚扰辐射源，一定要单独安排，远离敏感电路。
⑶热磁兼顾
发热元件与热敏元件尽可能远离，要考虑电磁兼容的影
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