单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,PCB,设计基础,1,主要内容,印制电路板基础,印制电路板布线流程,印制电路板设计的根本原则,2,印制电路板基础,印制电路板种类,印制电路板结构,元件封装,铜膜导线,助焊膜和阻焊膜,层,焊盘和过孔,丝印层,敷铜,3,印制电路板种类,根据导电层数目的不同分,：,(1)单面电路板（简称单面板）,(2)双面电路板（简称双面板）,(3)多层电路板,根据覆铜板基底材料的不同分,：,(1)纸质覆铜箔层压板：酚醛纸质覆铜箔；覆铜箔环氧纸质层,压板。,(2)玻璃布覆铜箔层压板：覆铜箔环氧玻璃布层压板；覆铜,箔环氧酚醛玻璃布层压板；聚四氟乙烯玻璃布覆铜箔层压板。,(3)挠性印制板：采用挠性塑料作基底，常用做印制电缆。,4,印制电路板结构,单面板,双面板,多层板,5,单面板,覆铜板只有一面敷铜箔，另一面空白，只能在敷铜箔面,上制作导电图形。导电图形主要包括固定、连接元件引脚的,焊盘和实现元件引脚互连的印制导线，该面称为“焊锡面，,在PCB编辑器中称为“Bottom（底）层。没有铜膜的一面用,于安放元件，称为“元件面，在 PCB编辑器中被称为“Top,（顶）层。,6,单面板,由于单面板结构简单，没有过孔，生产本钱低，因此，线路相对简单、工作频率较低的电子产品，如收录机、电视机、计算机显示器等电路板一般采用单面板。,尽管单面板生产本钱低，但单面板布线设计难度最大，原因是只能在一个面上布线，布通率比双面板、多面板低；可利用的电磁屏蔽手段也有限，电磁兼容性指标不易到达要求。,7,双面板,基板的上下两面均覆盖铜箔。因此，两面都含有导电图,形，导电图形中除了焊盘、印制导线外，还有用于使上、下,两面印制导线相连的金属化过孔。在双面板中，元件也只安,装在其中的一个面上，该面同样称为“元件面，另一面称为,“焊锡面。,8,双面板,双面板中，需要制作连接上、下面印制导线的金属化过孔，生产工艺流程比单面板多，本钱高。,双面板可以两面走线，因而布线相对容易，布通率高。借助与地线相连的敷铜区即可较好地解决电磁干扰问题，因此应用范围很广，多数电子产品，如VCD机、单片机控制板等均采用双面板结构。,9,多层板,多层板就是包含了多个工作层的电路板。除了顶层、底,层以外，它还包括中间层、内部电源或接地层等。,10,多层板,随着集成电路技术的不断开展，元器件集成度越来越高，,引脚数目迅速增加，电路图中元器件连接关系越来越复杂。,此外，器件工作频率也越来越高，双面板已不能满足布线和,电磁屏蔽要求，于是就出现了多层印制板。,在多层印制板中，导电层的数目一般为4、6、8、10等，,例如在四层板中，上、下面(层)是信号层(信号线布线层)，,在上、下两层之间还有内电源层、内地线层，如上页图中所,示。在多层印制板中，可充分利用电路板的多层结构解决电,磁干扰问题，提高了电路系统的可靠性。多层印制板可布线,层数多，走线方便，布通率高，连线短，印制板面积也较小,(印制导线占用面积小)。目前，计算机设备，如主机板、内,存条、显示卡等均采用4或6层印制电路板。,11,元件封装,元件封装是指元件焊接到电路板时的外观和焊盘位置。,纯粹的元件封装仅仅是空间的概念，因此，不同的元件可以共用同一个元件封装；另一方面，同种元件也可以有不同的封装。,在取用焊接元件时，不仅要知道元件名称，还要知道元件的封装。,元件的封装可以在设计原理图是指定，也可以在引进网络表时指定。,12,元件封装,元件的封装形式可以分成两大类，即针脚式元件封装和SMT(外表贴装式)元件封装。,针脚式封装元件焊接时先要将元件针脚插入焊盘导通孔，然后再焊锡。由于针脚式元件封装的焊盘和过孔贯穿整个电路板，所以在其焊盘的属性对话框中，PCB的层属性必须为Multi Layer(多层)。,SMT元件封装的焊盘只限于外表层，在其焊盘的属性对话框中，Layer层属性必须为单一外表，如Top Layer或者Bottom Layer。,13,元件封装,两种最常见的封装，即DIP封装(属于针脚式元件封装)和芯片载体封装(属于SMT元件封装)：,(1)DIP封装：双列指插封装(Dual In-line Package)，,结构特点,是,适合PCB的穿孔安装,，,易于对PCB布线,和,操作方便,。DIP封装结构形式有：多层陶瓷双列直插,式DIP、单层陶瓷双列直插式DIP、引线框架式DIP。,14,元件封装,(2)芯片载体封装,芯片载体封装有陶瓷无引线芯片载体,(Leadless Ceramic Chip Carrier，LCCC)、,塑料有引线芯片载体(Plastic Leaded Chip,Carrier，PLCC)，小尺寸封装(Small Outline,Package，SOP)、塑料四边引出扁平封装,(Plastic Quad Flat Package，PQFP)和球栅,阵列(Ball Grid Array，BGA)封装。,15,元件封装,元件封装的编号,元件封装的编号一般为元件类型+焊盘距离(焊,盘数)+元件外形尺寸。用户可根据元件封装编号来,判断元件封装规格。如：AXIAL-0.4表示此元件封,装为轴状的，两焊盘间距离为400mil；DIP16表示,双排引脚的元件封装，两排共16个引脚；RB.2/.4,表示极性电容类元件封装，引脚间距离为200mil，,元件直径为400mil，这里.4和0.4都表示400mil。,16,铜膜导线,铜膜导线也称铜膜走线，简称导线，用于连接各个焊盘，是印制电路板最重要的局部。印制电路板设计都是围绕如何布置导线来进行的。,与导线有关的另外一种线常称为飞线，即预拉线，飞线是在引入网络表后，系统根据规则生成的，用来指引布线的一种连线。,飞线与导线有本质的区别，飞线只是一种形式上的连线，它只是在形式上表示出各个焊盘间的连接关系，没有电器的连接意义。导线则是根据飞线指示的焊盘间的连接关系而布置的，是具有电器连接意义的连接线路。,17,助焊膜和阻焊膜,各类膜不仅是PCB制作工艺过程中必不可少的，而且更,是元件焊装的必要条件。按“膜所处的位置及其作用，“膜,可分为元件面(或焊接面)助焊膜(TOP or Bottom Solder)和,元件面(或焊接面)阻焊膜(TOp or Bottom Paste Mask)两,类。顾名思义，助焊膜是涂于焊盘上，提高可焊性能的一,层膜，也就是在绿色板子上比焊盘略大的各浅色圆斑。阻焊,膜的情况正好相反，为了使制成的板子适应波峰焊等焊接形,式，要求板子上非焊盘处的铜箔不能粘锡，因此在焊盘以外,的各部位都要涂覆一层涂料，用于阻止这些部位上锡。可,见，这两种膜是一种互补关系。,18,层,Protel的“层不是虚拟的，而是印制板材料本身实实在在的铜箔层。,现今，由于电子线路的元件密集安装、抗干扰和布线等特殊要求，一些较新的电子产品中所用的印制板不仅上下两面可供走线，在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔。,例如：现在的计算机主板所用的印制板材料大多在4层以上。这些层因加工相对较难而大多用于设置走线较为简单的电源布线层(Ground Dever和Power Dever)，并常用大面积填充的方法来布线(如Fill)。上下位置的外表层与中间各层需要连通的地方用“过孔(Via)来沟通。,要注意的是，一旦选定了所用印制板的层数，务必关闭那些未被使用的层，以免布线出现过失。,19,焊盘和过孔,焊盘,焊盘的作用是放置焊锡、连接导线和元件引,脚。焊盘是PCB设计中最常接触也是最重要的概,念，但初学者却容易无视它的选择和修正，在设计,中千篇一律地使用圆型焊盘。选择元件的焊盘类型,要综合考虑该元件的形状、大小、布置形式、振动,和受热情况、受力方向等因素。Protel在封装库中,给出了一系列不同大小和形状的焊盘，如圆、方、,八角、圆方和定位用焊盘等，但有时还需自己编,辑。,20,焊盘和过孔,过孔,为连接各层之间的线路，在各层需要连通的导,线的交汇处钻上一个公共孔，这就是过孔。过孔有,三种，即从顶层贯穿到底层的穿透式过孔、从顶层,通到内层或从内层通到底层的盲过孔以及内层间的,隐藏过孔。过孔有两个尺寸，即通孔直径和过孔直,径，通孔和过孔之间的孔壁用于连接不同层的导,线。,21,印丝层,为方便电路的安装和维修，在印制板的,上下两外表印上所需要的标志图案和文字代,号等。例如：元件标号和标称值、元件外观,形状、厂家标志、生产日期等，这就是印丝,层(Silkscreen Top/Bottom Overlay)。,22,敷铜,对于抗干扰要求比较高的电路板，常常,需要在PCB敷铜。敷铜可以有效地实现电路,板的信号屏蔽作用，提高电路板信号的抗电,磁干扰能力。敷铜通常有两种方式，一种是,实心填充方式，另一种是网络状的添充。在,实际应用中，实心式的填充比网络状的更,好，建议使用实心式的填充方式。,23,印制电路板布线流程,1.绘制电路图,主要完成电路原理图的绘制，包括生成网络表。,2.规划电路板,用户对电路板进行规化：物理尺寸、层数、元件封,装形式、及安装位置等。主要确定电路板设计的框架。,3.设置参数,主要设置元件的布置参数、层参数、布线参数等。,一般说来，有些参数用其默认值即可，有些参数在使用,过Protel99 SE以后，即第一次设置后，以后几乎无须修,改。,24,印制电路板布线流程,4.装入网络表及元件封装,网络表是电路板自动布线的灵魂，也是电路原理图设计,系统与印刷电路板设计系统的接口。只有将网络表装入之,后，才能完成对电路板的自动布线。元件的封装就是元件的,外形，对于每个装入的元件必须有相应的外形封装，才能保,证电路板布线的顺利进行。,5.元件的布局,布局可以让Protel99 SE自动布局。规化好电路板并装,入网络表后，用户可以让程序自动装入元件，并自动将元件,布置在电路板边框内。Protel99 SE也可以让用户手工布,局。元件的布局合理，才能进行下一步的布线工作。,25,印制电路板布线流程,6.自动布线,Protel99 SE采用世界最先进的无网络、基于形状的对,角线自动布线技术。只要将有关的参数设置得当，元件的布,局合理，自动布线的成功率几乎是100%。,7.手工调整,自动布线结束后，往往存在令人不满意的地方，需要手,工调整。,8.文件保存及输出,完成电路板的布线后，保存完成的电路线路图文件。然,后利用各种图形输出设备，如打印机或绘图仪输出电路板的,布线图。,26,印制电路板设计的根本原则,布局,布线,焊盘大小,印制电路板电路的抗干扰措施,去藕电容配置,各元件之间接线,27,布局,对PCB进行布局时，首先要考虑PCB尺,寸的大小。PCB尺寸过大时，印制线路长，,阻抗增加，抗噪声能力下降，本钱也增加；,过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。,在确定PCB的尺寸后，再确定特殊元件的位,置。最后，根据电路功能单元，对电路的全,部元件进行布局。,28,布局,1.确定特殊元件的位置时的原则：,尽可能缩短高频元件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互之间的电磁干扰。易受干扰的元件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。,有较高电位差的元件或导线之间应加大距离。带强电的元件应尽量布置在调试时手不易触及的位置。,重量超过15g的元件应用支架固定，然后焊接。又大又重、发热量多的元件应装在整机的机箱底板上。热敏元件应远离发热元件。,可调元件的布局应考虑整机的结构要求。,应留出印制板的定位孔和固定支架所占用的位置。,29,布局,2.全部元件的布局原则,按电路的流程安排各个功能电路单元的位置。,以每个功能电路的核心元件为中心，进行布局。元件应均匀、整齐、紧凑地排列，尽量减少和缩短各元件之间的引线和连接。,在高频下工作的电路，要考虑元件之间的分布参数。一般电路尽可能使元件平行排列。,位于电路板边缘的元件，边距不小于2mm。电路板的最正确形状为矩形，长宽比为3：2或4：3。,30,布线,1.输入和输出端的导线应尽量防止相邻平行。,2.PCB导线的最小宽度主要由