DXP第6章 認識印制電路板

1、第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 1 目目 錄錄6 6.1 .1 任務一：認識印制電路板任務一：認識印制電路板 6.1.1 印制電路板結構印制電路板結構 6.1.2 印制電路板中的各種對象印制電路板中的各種對象 6.26.2 任務二：了解印制電路板圖在任務二：了解印制電路板圖在Protel軟件中的表示軟件中的表示 6.2.1 工作層工作層 6.2.2 銅膜導線、焊盤、過孔、字符等的表示銅膜導線、焊盤、過孔、字符等的表示第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 26.3 6.3 任務三：認識元器件封裝任務三：認識元器件封裝 6.3.1 6.3.1 元器件封裝元器件封裝 6.3.2 6.3.2

2、 常用元器件封裝常用元器件封裝 6.4 6.4 任務四：任務四：PCBPCB編輯器編輯器 6.4.1 PCB6.4.1 PCB編輯器的畫面管理編輯器的畫面管理 6.4.2 PCB6.4.2 PCB編輯器的工作層管理編輯器的工作層管理 6.4.3 PCB6.4.3 PCB編輯器的參數設置編輯器的參數設置第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 3 背景背景 要進行要進行PCB設計，首先要了解印制電路板的結構、板設計，首先要了解印制電路板的結構、板中的各種對象及其用途，了解這些對象在中的各種對象及其用途，了解這些對象在Protel軟件中的表軟件中的表示，以及示，以及PCB編輯器的一些基本參數設置，這

3、是進行編輯器的一些基本參數設置，這是進行PCB設計的基礎。設計的基礎。第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 4 要點要點印制電路板的結構印制電路板的結構印制電路板圖在印制電路板圖在PCB文件中的表示文件中的表示元器件封裝的概念元器件封裝的概念元器件封裝在元器件封裝在PCB文件中的表示文件中的表示PCB文件的建立文件的建立PCB文件中一些常用參數的設置等文件中一些常用參數的設置等第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 56.1任務一：認識印制電路板任務一：認識印制電路板6.1.1 印制電路板結構印制電路板結構 印制電路板簡稱為印制電路板簡稱為PCB（Printed Circuit Board）

4、，是通），是通過一定的制作工藝，在絕緣度非常高的基材上覆蓋一層導電性過一定的制作工藝，在絕緣度非常高的基材上覆蓋一層導電性能良好的銅箔構成覆銅板，按照能良好的銅箔構成覆銅板，按照PCB圖的要求，在覆銅板上蝕圖的要求，在覆銅板上蝕刻出相關的圖形，再經鉆孔等后處理制成，以供元器件裝配所刻出相關的圖形，再經鉆孔等后處理制成，以供元器件裝配所用用。 印制電路板根據結構不同可分為單面板、雙面板和多層板印制電路板根據結構不同可分為單面板、雙面板和多層板。第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 6 單面板是指在一面覆銅的電路板，只可在覆銅的一面布線。單面板是指在一面覆銅的電路板，只可在覆銅的一面布線。制作成

5、本簡單，但由于只能在一面布線且不允許交叉，布線難制作成本簡單，但由于只能在一面布線且不允許交叉，布線難度較大，適用于比較簡單的電路。度較大，適用于比較簡單的電路。 雙面板是兩面覆銅，兩面均可布線。制作成本低于多層板，雙面板是兩面覆銅，兩面均可布線。制作成本低于多層板，由于可以兩面布線，布線難度降低，因此是最常用的結構。由于可以兩面布線，布線難度降低，因此是最常用的結構。 多層板一般指多層板一般指3層以上的電路板。多層板不僅兩面覆銅，在層以上的電路板。多層板不僅兩面覆銅，在電路板內部也包含銅箔，各銅箔之間通過絕緣材料隔離。但制電路板內部也包含銅箔，各銅箔之間通過絕緣材料隔離。但制作成本較高，多用

6、于電路布線密集的情況。作成本較高，多用于電路布線密集的情況。第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 76.1.2 印制電路板中的各種對象印制電路板中的各種對象（1）銅膜導線：用于各導電對象之間的連接，由銅箔構成，具）銅膜導線：用于各導電對象之間的連接，由銅箔構成，具有導電特性。有導電特性。（2）焊盤：用于放置焊錫、連接導線和元器件引腳，由銅箔構）焊盤：用于放置焊錫、連接導線和元器件引腳，由銅箔構成，具有導電特性。成，具有導電特性。（3）過孔：用于連接印制電路板不同板層的銅膜導線，由銅箔）過孔：用于連接印制電路板不同板層的銅膜導線，由銅箔構成，具有導電特性。構成，具有導電特性。（4）元器件符號輪

7、廓：表示元器件實際所占空間大小，不具有）元器件符號輪廓：表示元器件實際所占空間大小，不具有導電特性。導電特性。第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 8（5）字符：可以是元器件的標號、標注或其他需要標注的內容，）字符：可以是元器件的標號、標注或其他需要標注的內容，不具有導電特性。不具有導電特性。（6）阻焊劑：為防止焊接時焊錫溢出造成短路，需在銅膜導線）阻焊劑：為防止焊接時焊錫溢出造成短路，需在銅膜導線上涂覆一層阻焊劑。阻焊劑只留出焊點的位置，而將銅膜導線上涂覆一層阻焊劑。阻焊劑只留出焊點的位置，而將銅膜導線覆蓋住，不具有導電特性。覆蓋住，不具有導電特性。過孔銅膜導線，其上覆蓋阻焊劑元器件符號輪

8、廓焊盤字符圖圖6-1-1 印制電路板印制電路板第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 96.2 任務二：了解印制電路板圖在任務二：了解印制電路板圖在Protel軟件中的表示軟件中的表示1信號層（信號層（Signal Layer） 信號層用于表示銅膜導線所在的層面，包括頂層（信號層用于表示銅膜導線所在的層面，包括頂層（Top Layer）、底層（）、底層（Bottom Layer）和）和30個中間層（個中間層（Mid Layer），），其中中間層只用于多層板。其中中間層只用于多層板。2內部電源內部電源/接地層（接地層（Internal Plane Layer） 內部電源內部電源/接地層共有接地層

9、共有16個，用于在多層板中布置電源線和個，用于在多層板中布置電源線和接地線。接地線。第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 103機械層（機械層（Mechanical Layer） 機械層共有機械層共有16個。用于設置電路板的外形尺寸、數據標記、個。用于設置電路板的外形尺寸、數據標記、對齊標記、裝配說明以及其他機械信息。這些信息因設計公司對齊標記、裝配說明以及其他機械信息。這些信息因設計公司或或PCB制造廠家的要求而有所不同。制造廠家的要求而有所不同。4阻焊層（阻焊層（Solder Mask Layer） 阻焊層用于表示阻焊劑的涂覆位置，包括頂層阻焊層阻焊層用于表示阻焊劑的涂覆位置，包括頂層阻

10、焊層（Top Solder）和底層阻焊層（）和底層阻焊層（Bottom Solder）。）。第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 115Paste Mask Layer（錫膏防護層）（錫膏防護層） 錫膏保護層與阻焊層的作用相似，不同的是，在機器焊接錫膏保護層與阻焊層的作用相似，不同的是，在機器焊接時對應的是表面粘貼式元件的焊盤。它包括頂層錫膏防護層時對應的是表面粘貼式元件的焊盤。它包括頂層錫膏防護層（Top Paste）和底層錫膏防護層（）和底層錫膏防護層（Bottom Paste）。）。6絲印層（絲印層（Silkscreen Layer） 絲印層用于放置元器件符號輪廓、元器件標注、標號以及

11、絲印層用于放置元器件符號輪廓、元器件標注、標號以及各種字符等印制信息。它包括頂層絲印層（各種字符等印制信息。它包括頂層絲印層（Top Overlay）和）和底層絲印層（底層絲印層（Bottom Overlay）。）。第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 127多層（多層（Multi Layer） 多層用于顯示焊盤和過孔。多層用于顯示焊盤和過孔。8禁止布線層（禁止布線層（Keep Out Layer） 禁止布線層用于定義在電路板上能夠有效放置元器件和布禁止布線層用于定義在電路板上能夠有效放置元器件和布線的區(qū)域，主要用于線的區(qū)域，主要用于PCB設計中的自動布局和自動布線。設計中的自動布局和自動布

12、線。第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 13圖圖6-2-1 頂層（頂層（Top Layer）的布線）的布線圖圖6-2-2 底層（底層（Bottom Layer）的布線）的布線圖圖6-2-3 頂層絲印層（頂層絲印層（Top Overlay）圖圖6-2-4 底層絲印層（底層絲印層（Bottom Overlay）第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 14圖圖6-2-5 多層（多層（Multi Layer）顯示的焊盤與過孔）顯示的焊盤與過孔6.2.2 銅膜導線、焊盤、過孔、字符等的表示銅膜導線、焊盤、過孔、字符等的表示1銅膜導線（銅膜導線（Track） 銅膜導線（銅膜導線（Track）必須繪制在

13、信號層，即頂層（）必須繪制在信號層，即頂層（Top Layer）、底層（）、底層（Bottom Layer）和中間層（）和中間層（Mid Layer）。）。第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 152焊盤（焊盤（Pad） 焊盤（焊盤（Pad）分為兩類，即針腳式和表面粘貼式，分別對）分為兩類，即針腳式和表面粘貼式，分別對應具有針腳式引腳的元器件和表貼式（表面粘貼式）元器件。應具有針腳式引腳的元器件和表貼式（表面粘貼式）元器件。 圖圖6-2-6 針腳式焊盤尺寸針腳式焊盤尺寸 圖圖6-2-7 針腳式焊盤的三種類型針腳式焊盤的三種類型第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 163過孔（過孔（Via）

14、 過孔（過孔（Via）也稱為導孔，過孔分為三種，即從頂層到底）也稱為導孔，過孔分為三種，即從頂層到底層的穿透式過孔（如圖層的穿透式過孔（如圖6-2-9所示）從頂層到內層或從內層到底所示）從頂層到內層或從內層到底層的盲過孔（如圖層的盲過孔（如圖6-2-10所示）和層間的隱藏過孔。所示）和層間的隱藏過孔。圖圖6-2-8 表面粘貼式焊盤表面粘貼式焊盤圖圖6-2-9 穿透式過孔穿透式過孔圖圖6-2-10 盲過孔盲過孔第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 174字符（字符（String） 字符必須寫在頂層絲印層（字符必須寫在頂層絲印層（Top Overlay）和底層絲印層）和底層絲印層（Bottom

15、Overlay)。5安全間距（安全間距（Clearance） 進行印制電路板圖設計時，為了避免導線、過孔、焊盤及進行印制電路板圖設計時，為了避免導線、過孔、焊盤及元器件間的相互干擾，必須在它們之間留出一定間隙，即安全元器件間的相互干擾，必須在它們之間留出一定間隙，即安全間距（如圖間距（如圖6-2-11所示）。所示）。圖圖6-2-11 安全間距安全間距第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 186.3 任務三：認識元器件封裝任務三：認識元器件封裝6.3.1 元器件封裝元器件封裝1元器件封裝的概念元器件封裝的概念 元器件封裝是指實際的電子元器件焊接到電路板時所指示元器件封裝是指實際的電子元器件焊接

16、到電路板時所指示的輪廓和焊點的位置，它保證了元器件引腳與電路板上的焊盤的輪廓和焊點的位置，它保證了元器件引腳與電路板上的焊盤一致。一致。2元器件封裝的分類元器件封裝的分類 根據焊接方式不同，元器件封裝可分為兩大類：針腳式和根據焊接方式不同，元器件封裝可分為兩大類：針腳式和表面粘貼式。表面粘貼式。第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 19（a）針腳式元器件）針腳式元器件（b）表面粘貼式元器件）表面粘貼式元器件圖圖6-3-1 元器件封裝的分類元器件封裝的分類第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 206.3.2 常用元器件封裝常用元器件封裝1電容類封裝電容類封裝1212 圖圖6-3-2 無極性電

17、容封裝無極性電容封裝 圖圖6-3-3 有極性電容封裝有極性電容封裝第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 212電阻類封裝電阻類封裝12圖圖6-3-4 電阻封裝電阻封裝3二極管類封裝二極管類封裝12圖圖6-3-5 二極管封裝二極管封裝第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 224晶體管類封裝晶體管類封裝圖圖6-3-6 常用小功率常用小功率三極管封裝三極管封裝123321圖圖6-3-7 表貼式三極表貼式三極管封裝管封裝5集成電路封裝集成電路封裝1234567141312111098圖圖6-3-8 雙列直插式雙列直插式芯片封裝芯片封裝 圖圖6-3-9 表貼式芯片表貼式芯片封裝封裝第第 6 章章 P

18、CB設計基礎設計基礎 236.4 任務四：任務四：PCB編輯器編輯器6.4.1 PCB編輯器的畫面管理編輯器的畫面管理1在工程項目中建立在工程項目中建立PCB文件文件（1）新建或打開一個工程項目文件，并執(zhí)行保存操作。）新建或打開一個工程項目文件，并執(zhí)行保存操作。（2）在）在“Projects（項目）（項目）”面板的項目名稱上單擊鼠標右面板的項目名稱上單擊鼠標右鍵，在快捷菜單中選擇鍵，在快捷菜單中選擇“Add New to Project”“PCB”，則，則在左邊的面板中出現了在左邊的面板中出現了PCB1.PcbDoc的文件名，同時右邊打的文件名，同時右邊打開了一個開了一個PCB文件，如圖文件，

19、如圖6-4-1所示。所示。第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 24圖圖6-4-1 新建的新建的PCB文件文件（3）繼續(xù)執(zhí)行菜單命令）繼續(xù)執(zhí)行菜單命令“File”“Save”或單擊或單擊“保存保存”圖標，圖標，系統彈出系統彈出“保存保存”對話框，選擇工程項目文件所在文件夾，并對話框，選擇工程項目文件所在文件夾，并將該將該PCB文件重新命名后，單擊文件重新命名后，單擊“保存保存”按鈕。按鈕。第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 252管理管理PCB編輯器畫面編輯器畫面 要求：打開系統提供的示例要求：打開系統提供的示例C:Program FilesAltium2004 SP2ExamplesP

20、CB Auto-RoutingPCB Auto-Routing.PrjPCB中的中的Routed BOARD1.PcbDOC文件，練習文件，練習各種畫面顯示的操作。各種畫面顯示的操作。（1）放大畫面。執(zhí)行菜單命令）放大畫面。執(zhí)行菜單命令“View”“Zoom In”或按或按“Page Up”鍵。鍵。（2）縮小畫面。執(zhí)行菜單命令）縮小畫面。執(zhí)行菜單命令“View”“Zoom Out”或按或按“Page Down”鍵。鍵。第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 26（3）顯示電路板的全部內容。執(zhí)行菜單命令）顯示電路板的全部內容。執(zhí)行菜單命令“View”“Fit Document”或單擊或單擊“PC

21、B Standard”工具欄中的工具欄中的 圖標，圖標，則圖紙上的全部內容都顯示在工作窗口中間。則圖紙上的全部內容都顯示在工作窗口中間。（4）放大指定區(qū)域。執(zhí)行菜單命令）放大指定區(qū)域。執(zhí)行菜單命令“View”“Area”或單擊或單擊“PCB Standard”工具欄中的工具欄中的 圖標，用十字光標分別在要圖標，用十字光標分別在要放大區(qū)域的兩個對角線頂點單擊鼠標左鍵，則選定的區(qū)域放大放大區(qū)域的兩個對角線頂點單擊鼠標左鍵，則選定的區(qū)域放大在工作區(qū)中間。在工作區(qū)中間。（5）快速移動畫面。按住鼠標右鍵，此時光標變成手形，拖動）快速移動畫面。按住鼠標右鍵，此時光標變成手形，拖動即可。即可。第第 6 章章

22、 PCB設計基礎設計基礎 276.4.2 PCB編輯器的工作層管理編輯器的工作層管理 要求：打開系統提供的示例要求：打開系統提供的示例C:Program FilesAltium2004 SP2ExamplesPCB Auto-RoutingPCB Auto-Routing.PrjPCB中的中的Routed BOARD1.PcbDOC文件，練習文件，練習各種有關工作層的操作。各種有關工作層的操作。1當前工作層的轉換當前工作層的轉換圖圖6-4-2 PCB文件中的工作層標簽文件中的工作層標簽第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 28（1）用鼠標左鍵單擊要設置為當前層的工作層標簽。）用鼠標左鍵單擊要

23、設置為當前層的工作層標簽。（2）按小鍵盤上的）按小鍵盤上的“*”鍵，可在鍵，可在Top Layer和和Bottom Layer之之間進行轉換，這種方法在繪圖過程中鼠標正在使用時非常方便。間進行轉換，這種方法在繪圖過程中鼠標正在使用時非常方便。（3）按小鍵盤上的）按小鍵盤上的“+”或或“”鍵，可按工作層標簽的排列順鍵，可按工作層標簽的排列順序依次將其設置為當前工作層。序依次將其設置為當前工作層。第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 292單層顯示單層顯示 執(zhí)行菜單命令執(zhí)行菜單命令“Tools”“Preferences”，系統彈出，系統彈出“Preferences”對話框對話框用鼠標左鍵單擊對話

24、框左側的用鼠標左鍵單擊對話框左側的“Protel PCB”前的前的“+”圖標，使其變?yōu)閳D標，使其變?yōu)椤啊眴螕魡螕簟癙rotel PCB”文件夾下的文件夾下的“Display”選項選項在對話框右側的在對話框右側的“Display Options”區(qū)域中選中區(qū)域中選中“Single Layer Mode（單層顯示模式）（單層顯示模式）”復選框，如圖復選框，如圖6-4-3所示所示單擊單擊“OK”按鈕即可。按鈕即可。第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 30圖圖6-4-3 設置單層顯示模式設置單層顯示模式第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 313工作層的顯示工作層的顯示 執(zhí)行菜單命令執(zhí)行菜單命令

25、“Design”“Board Layers & Colors”，系，系統彈出統彈出“Board Layers & Colors”對話框，如圖對話框，如圖6-4-4所示。所示。圖圖6-4-4 “Board Layers and Colors”對話框對話框第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 324工作層的顏色工作層的顏色 在默認狀態(tài)下，系統為每個工作層賦予一個顏色。要修改工作在默認狀態(tài)下，系統為每個工作層賦予一個顏色。要修改工作層顏色，可以單擊工作層名稱后面的顏色塊，在彈出的調色板中進層顏色，可以單擊工作層名稱后面的顏色塊，在彈出的調色板中進行修改。行修改。6.4.3 PCB編

26、輯器的參數設置編輯器的參數設置1柵格、單位等參數設置柵格、單位等參數設置1）在）在“Board Options”對話框中設置對話框中設置 執(zhí)行菜單命令執(zhí)行菜單命令“Design”“Board Options”或在或在PCB文件的文件的工作窗口單擊鼠標右鍵，在快捷菜單中選擇工作窗口單擊鼠標右鍵，在快捷菜單中選擇“Options”“Board Options”，系統彈出，系統彈出“Board Options”對話框，如圖對話框，如圖6-4-8所示。所示。第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 33圖圖6-4-8 “Board Options”對話框對話框第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 34

27、（1）單位設置。在）單位設置。在“Measurement Unit”區(qū)域中進行單位設置。區(qū)域中進行單位設置。PCB文件中共有兩種單位，即文件中共有兩種單位，即Imperial（英制）和（英制）和Metric（公（公制），單擊制），單擊Unit右側的下拉按鈕，從中進行選擇。右側的下拉按鈕，從中進行選擇。PCB文件的當前單位可在屏幕左下角的狀態(tài)欄中顯示出來，如文件的當前單位可在屏幕左下角的狀態(tài)欄中顯示出來，如圖圖6-4-9所示。所示。圖圖6-4-9 PCB文件中的狀態(tài)欄文件中的狀態(tài)欄第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 35（2）柵格類型設置。在）柵格類型設置。在“Visible Grid”區(qū)域

28、的區(qū)域的“Markers”中中進行設置。進行設置。PCB文件中共有兩種柵格類型，即文件中共有兩種柵格類型，即Lines（線狀）和（線狀）和Dots（點（點狀）。用鼠標左鍵單擊狀）。用鼠標左鍵單擊“Markers“右側的下拉按鈕，從中進行右側的下拉按鈕，從中進行選擇。選擇。（3）顯示柵格設置。在）顯示柵格設置。在“Visible Grid”區(qū)域的區(qū)域的“Grid 1”和和“Grid 2”中進行設置，注意要分別設置中進行設置，注意要分別設置X和和Y值。值。（4）捕獲柵格設置。在）捕獲柵格設置。在“Snap Grid”區(qū)域中進行設置。要分別區(qū)域中進行設置。要分別設置注意設置注意X和和Y值。值。第第

29、6 章章 PCB設計基礎設計基礎 362）快捷設置）快捷設置（1）柵格類型轉換。執(zhí)行菜單命令）柵格類型轉換。執(zhí)行菜單命令“View”“Grids”“Toggle Visible Grid Kind”，可在兩種柵，可在兩種柵格之間轉換。格之間轉換。 或在或在“Utilities”工具欄中單擊工具欄中單擊“Grids（柵格）（柵格）”圖標旁的圖標旁的下拉按鈕，從中選擇下拉按鈕，從中選擇“Toggle Visible Grid Kind”，如圖，如圖6-4-10所示。所示。圖圖6-4-10 柵格類型快速轉換柵格類型快速轉換第第 6 章章 PCB設計基礎設計基礎 37（2）單位轉換。執(zhí)行菜單命令）單位轉換。執(zhí)行菜單命令“View”“Toggle Units”或直或直接按接按“Q”鍵，可在兩種單位中進行轉換。鍵，可在兩種單位中進行轉換。（3）捕獲柵格設置。執(zhí)行菜單命令）捕獲柵格設置。執(zhí)行菜單命令“View”“Grids”“Set Snap Grid”，在彈出的對話框中直接輸入捕獲柵格數值即可，在彈出的對話框中直接輸入捕