【正文】 第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) 第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) 印制電路板的基礎(chǔ)知識(shí) 印制電路板設(shè)計(jì)的基本原則和要求 PCB繪圖操作界面 單面板 PCB繪制實(shí)例 雙面板設(shè)計(jì)實(shí)例 印制電路板的輸出 思考題與練習(xí)題 第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) 印制電路板的基礎(chǔ)知識(shí) 印制電路板簡(jiǎn)介1.印制電路板簡(jiǎn)述印制電路板是通過(guò)一定的制作工藝，在絕緣度非常高的基材上覆蓋一層導(dǎo)電性能良好的銅薄膜構(gòu)成覆銅板，然后根據(jù)具體的 PCB圖的要求，在覆銅板上蝕刻出 PCB圖上的導(dǎo)線，并鉆出印制板安裝定位孔以及焊盤和過(guò)孔。 第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) 2.印制電路板的分類根據(jù)板材的不同，可將印制電路板分為紙質(zhì)覆銅板、玻璃布覆銅板和撓性塑料制作的撓性敷銅板。其中，撓性敷銅板能夠承受較大的變形，通常用來(lái)做印制電纜。 第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) (1)單面板。單面板是在絕緣基板上只有底面 (也就是 PCB圖中所說(shuō)的 “BottomLayer”層 )敷上銅箔，頂面則是空白的。 (2)雙面板。雙面板在絕緣基板上兩面都敷上銅箔，因此 PCB圖中兩面都可以布線，并且可以通過(guò)過(guò)孔在不同工作層中切換走線。 (3)多層板。多層板是在絕緣基板上制成三層以上的印制電路板。 第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) PCB板的設(shè)計(jì)流程PCB板是所有設(shè)計(jì)過(guò)程的最終產(chǎn)品。 PCB圖設(shè)計(jì)的好壞直接決定了設(shè)計(jì)結(jié)果是否能滿足要求， PCB圖設(shè)計(jì)過(guò)程中主要有以下幾個(gè)步驟。1.規(guī)劃 PCB在正式繪制之前，要規(guī)劃好 PCB板的尺寸。這包括PCB板的邊沿尺寸和內(nèi)部預(yù)留的用于固定的螺絲孔，也包括其他一些需要挖掉的空間和預(yù)留的空間。 第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) 2.將原理圖信息傳輸?shù)?PCB中規(guī)劃好 PCB板之后，就可以將原理圖信息傳輸?shù)絇CB中了。3.元件布局元件布局要完成的工作是把元件在 PCB板上擺放好。布局可以是自動(dòng)布局，也可以是手動(dòng)布局。 第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) 4.布線根據(jù)網(wǎng)絡(luò)表，在 ProtelDXP提示下完成布線工作，這是最需要技巧的工作部分，也是最復(fù)雜的一部分工作。 5.檢查錯(cuò)誤、撰寫(xiě)文檔布線完成后，最終檢查 PCB板有沒(méi)有錯(cuò)誤，并為這塊PCB板撰寫(xiě)相應(yīng)的文檔。文檔可長(zhǎng)可短，視需要而定。第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) PCB板面基本組成PCB板面由銅膜導(dǎo)線、助焊膜和阻焊膜、層、焊盤和過(guò)孔、絲印層以及敷銅等幾部分組成。1.銅膜導(dǎo)線銅膜導(dǎo)線也稱銅膜走線，簡(jiǎn)稱導(dǎo)線，用于連接各個(gè)焊盤，是印制電路板最重要的部分。 第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) 與導(dǎo)線有關(guān)的另外一種線常稱為飛線，即預(yù)拉線。飛線是在引入網(wǎng)絡(luò)表后，系統(tǒng)根據(jù)規(guī)則生成的，是用來(lái)指引布線的一種連線。飛線與導(dǎo)線有本質(zhì)的區(qū)別，飛線只是一種形式上的連線，它只是在形式上表示出各個(gè)焊盤的連接關(guān)系，沒(méi)有電氣的連接意義。 第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) 2.助焊膜和阻焊膜各類膜 (Mask)不僅是 PCB制作工藝過(guò)程中必不可少的，而且更是元件焊裝的必要條件。按 “膜 ”所處的位置及其作用可將其分為元件面 (或焊接面 )助焊膜 (TOPorBottomSolder)和元件面 (或焊接面 )阻焊膜 (TOPorBottomPasteMask)兩類。 第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) 3.層Protel的 “層 ”不是虛擬的，而是印制電路板材料本身實(shí)實(shí)在在的銅箔層?，F(xiàn)今由于電子線路的元件密集安裝、抗干擾和布線等特殊要求，一些較新的電子產(chǎn)品中所用的印制板不僅上下兩面可供走線，在板的中間還設(shè)有能被特殊加工的夾層銅箔。 第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) 4.焊盤和過(guò)孔1)焊盤 (Pad)焊盤的作用是放置焊錫，連接導(dǎo)線和元件引腳。選擇元件的焊盤類型要綜合考慮該元件的形狀、大小、布置形式、振動(dòng)和受熱情況、受力方向等因素。 第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) Protel在封裝庫(kù)中給出了一系列不同大小和形狀的焊盤，如圓、方、八角、圓方和定位用焊盤等，但有時(shí)這還不夠用，需要自己編輯。例如：對(duì)發(fā)熱且受力較大，電流較大的焊盤，可自行設(shè)計(jì)成 “淚滴狀 ”。一般而言，自行編輯焊盤時(shí)除了以上所講的外，還要考慮以下原則：第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) (1)形狀上長(zhǎng)短不一致時(shí)，要考慮連線寬度與焊盤邊長(zhǎng)的大小差異不能過(guò)大。(2)需要在元件引腳之間走線時(shí)，選用長(zhǎng)短不對(duì)稱的焊盤往往事半功倍。(3)各元件焊盤內(nèi)孔的大小要按元件引腳粗細(xì)分別編輯確定，原則上內(nèi)孔的尺寸比引腳直徑大 ～ mm。焊盤直徑取決于內(nèi)孔直徑，如表 。第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) 表 焊盤內(nèi)孔直徑與焊盤直徑對(duì)照第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) 對(duì)于超出上表范圍的焊盤直徑，可用下列公式選取：直徑小于 mm的孔： D/d=～ 3。直徑大于 2mm的孔： D/d=～ 2。第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) 2)過(guò)孔 (Via)為連通各層之間的線路，在各層需要連通的導(dǎo)線的交匯處鉆上一個(gè)公共孔，這就是過(guò)孔。過(guò)孔有三種，即從頂層貫通到底層的穿透式過(guò)孔、從頂層通到內(nèi)層或從內(nèi)層通到底層的盲過(guò)孔以及內(nèi)層間的隱藏過(guò)孔。過(guò)孔從上面看上去有兩個(gè)尺寸，即通孔直徑 (HoleSize)和過(guò)孔直徑 (Diameter)，如圖 。通孔和過(guò)孔之間的孔壁由與導(dǎo)線相同的材料構(gòu)成，用于連接不同層的導(dǎo)線。第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) 圖 過(guò)孔尺寸第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) 一般而言，設(shè)計(jì)線路時(shí)對(duì)過(guò)孔的處理有以下原則： 盡量少用過(guò)孔，一旦選用了過(guò)孔，務(wù)必處理好它與周邊各實(shí)體的間隙，特別是容易被忽視的中間各層與過(guò)孔不相連的線與過(guò)孔的間隙。需要的載流量越大，所需的過(guò)孔尺寸就越大，如電源層、地層與其他層連接所用的過(guò)孔就要大一些。第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) 5.絲印層為方便電路的安裝和維修，在印制板的上下兩表面印上所需要的標(biāo)志圖案和文字代號(hào)等，例如：元件標(biāo)號(hào)和參數(shù)、元件輪廓形狀和廠家標(biāo)志、生產(chǎn)日期等，這就稱為絲印層 (SilkscreenTop/BottomOverlay)。 6.敷銅對(duì)于抗干擾要求比較高的電路板，常常需要在 PCB上敷銅。敷銅可以有效地實(shí)現(xiàn)電路板的信號(hào)屏蔽作用，提高電路板信號(hào)的抗電磁干擾的能力。第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) 印制電路板設(shè)計(jì)的基本原則和要求印制電路板元件布線的基本原則印制電路板設(shè)計(jì)首先需要完全了解所選用元件及各種插座的規(guī)格、尺寸、面積等。當(dāng)合理地、仔細(xì)地考慮各部件的位置安排時(shí)，主要是從電磁兼容性、抗干擾性的角度，以及走線要短、交叉要少、電源和地線的路徑及去耦等方面考慮。 第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) 印制電路板上各元件之間的布線應(yīng)遵循以下基本原則：(1)印制電路中不允許有交叉電路，對(duì)于可能交叉的線條，可以用 “鉆 ”、 “繞 ”兩種辦法解決。 (2)電阻、二極管、管狀電容器等元件有 “立式 ”和 “臥式 ”兩種安裝方式。 (3)同一級(jí)電路的接地點(diǎn)應(yīng)盡量靠近，并且本級(jí)電路的電源濾波電容也應(yīng)接在該級(jí)接地點(diǎn)上。 第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) (4)總地線必須嚴(yán)格按高頻 — 中頻 — 低頻一級(jí)級(jí)地按弱電到強(qiáng)電的順序排列，切不可隨便亂接。 (5)強(qiáng)電流引線 (公共地線、功放電源引線等 )應(yīng)盡可能寬些，以降低布線電阻及其電壓降，減小寄生耦合而產(chǎn)生的自激。(6)阻抗高的走線盡量短，阻抗低的走線可長(zhǎng)一些，因?yàn)樽杩垢叩淖呔€容易發(fā)射和吸收信號(hào)，引起電路不穩(wěn)定。 第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) (2)各元件排列、分布要合理和均勻，力求整齊、美觀、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)。電阻、二極管的放置方式分為平放和豎放兩種，在電路中元件數(shù)量不多，而且電路板尺寸較大的情況下，一般是采用平放較好。 (3)電位器。電位器的安放位置應(yīng)當(dāng)滿足整機(jī)結(jié)構(gòu)安裝及面板布局的要求，因此應(yīng)盡可能放在板的邊緣，旋轉(zhuǎn)柄朝外。(4)?IC座。設(shè)計(jì)印制板圖時(shí)，在使用 IC座的場(chǎng)合下，一定要特別注意 IC座上定位槽放置的方位是否正確，并注意各個(gè) IC腳位是否正確。 第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) (5)進(jìn)出接線端布置。相關(guān)聯(lián)的兩引線端不要距離太大，一般為 2/10～ 3/10in左右較合適。進(jìn)出線端盡可能集中在 1～ 2個(gè)側(cè)面，不要太過(guò)離散。(6)要注意管腳排列順序，元件引腳間距要合理。如電容兩焊盤間距應(yīng)盡可能與引腳的間距相符。(7)在保證電路性能要求的前提下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求走線合理，少用外接跨線，并按一定順序要求走線。走線盡量少拐彎，力求線條簡(jiǎn)單明了。第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) (8)設(shè)計(jì)應(yīng)按一定順序方向進(jìn)行，例如：可以按左往右和由上而下的順序進(jìn)行。(9)線寬的要求。導(dǎo)線的寬度決定了導(dǎo)線的電阻值，而在同樣大的電流下，導(dǎo)線的電阻值又決定了導(dǎo)線兩端的電壓降。 第 7章 印制電路板的設(shè)計(jì) PCB繪圖操作界面PCB繪圖環(huán)境1.創(chuàng)建一個(gè)新的 PCB設(shè)計(jì)文件