PCB及其設(shè)計(jì)技巧課件

1、目 錄 第一章：PCB 概述 第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程 及PCB Layout 設(shè)計(jì) 第三章： PROTEL 常用操作 第四章： PCB Layout 技巧/sundae_meng第1頁，共36頁。第一章：PCB 概述/sundae_meng第2頁，共36頁。第一章： PCB 概述一、PCB：Printed Circuit Board印刷電路板二、PCB板的質(zhì)量的決定因素： 基材的選用； 組成電路各要素的物理特性。/sundae_meng第3頁，共36頁。第一章： PCB 概述三、PCB的材料分類 1、剛性： （1）、酚醛紙質(zhì)層壓板 （2）、環(huán)氧紙質(zhì)層壓板 （3）、聚酯玻璃氈層壓板 （4）、環(huán)

2、氧玻璃布層壓板 2、撓性 （1）、聚酯薄膜 （2）、聚酰亞胺薄膜 （3）、氟化乙丙烯薄膜/sundae_meng第4頁，共36頁?；宸N類 組 成 及 用 途 FR-3 紙基，環(huán)氧樹脂，難燃 G-10 玻璃布，環(huán)氧樹脂，一般用途 FR-4 玻璃布，環(huán)氧樹脂，難燃 G-11 玻璃布，環(huán)氧樹脂，高溫用途 FR-5 玻璃布，環(huán)氧樹脂，高溫并難燃 FR-6 玻璃席，聚脂類，難燃 CEM-1 兩外層是玻璃布，中間是木漿紙纖維，環(huán)氧樹脂，難燃 CEM-3 兩外層是玻璃布，中間是玻璃短纖所組成的席，環(huán)氧樹脂，難燃 第一章： PCB 概述 四、PCB基板材料種類及用途：/sundae_meng第5頁，共36頁

3、。 五、PCB板的種類： A、單面板（單面、雙面絲?。?B、雙面板（單面、雙面絲?。?C、四層板（兩層走線、電源、GND） D、六層板（四層走線、電源、GND） E、八層及以上多層板（n-2層走線、電源、GND） F、雕刻板第一章： PCB 概述/sundae_meng第6頁，共36頁。 六、多層PCB的基本制作工藝流程： 第一章： PCB 概述下料內(nèi)層鉆孔內(nèi)層線路曝光內(nèi)層蝕刻內(nèi)層檢修內(nèi)層測試棕化(黑化)壓合外層鉆孔黑孔一次銅干膜線路二次銅去膜蝕刻測試防焊印刷噴錫文字印刷成型測試成品 注：單層和雙面PCB的基本工藝流程比多層工藝流程更簡單，是在其基礎(chǔ)上減除內(nèi)層部分流程（即去除虛線框部分）。 /

4、sundae_meng第7頁，共36頁。第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì)/sundae_meng第8頁，共36頁。第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備：對(duì)原理圖進(jìn)行分析和DRC檢查；建立標(biāo)準(zhǔn)元件庫；建立特殊元器件；印制板設(shè)計(jì)文件的建立；轉(zhuǎn)網(wǎng)表。二、網(wǎng)表輸入：將轉(zhuǎn)換好的網(wǎng)表進(jìn)行輸入。三、規(guī)則設(shè)置：按照成品規(guī)格書的要求，將線寬、線距、層定義、過孔、全局參數(shù)等相關(guān)參數(shù)設(shè)置好。四、手工布局：根據(jù)印制板安裝結(jié)構(gòu)尺寸要求畫出邊框，參照原理圖，結(jié)合機(jī)構(gòu)進(jìn)行布局，檢查布局。五、手工布線：參照原理圖進(jìn)行預(yù)布線，檢查布線是否符合電路模塊要求；修改布線，并符合相應(yīng)要求

5、。（自動(dòng)布線：根據(jù)原理圖和已設(shè)置好的規(guī)則，進(jìn)行自動(dòng)布線。要求原理圖無差錯(cuò)、規(guī)則設(shè)置無誤方可進(jìn)行。）六、檢查完善： PCB制作初步完成，“鋪銅”與“補(bǔ)銅”，進(jìn)行連線、連通性、間距、“孤島”、文字標(biāo)識(shí)檢查，并對(duì)其進(jìn)行修改，使其符合要求。七、CAM輸出：檢查無誤后，生成底片，到此PCB板制作完成。/sundae_meng第9頁，共36頁。圖例：第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備：對(duì)原理圖進(jìn)行分析和DRC檢查；建立標(biāo)準(zhǔn)元件庫；建立特殊元器件；印制板設(shè)計(jì)文件的建立；轉(zhuǎn)網(wǎng)表。/sundae_meng第10頁，共36頁。原理圖規(guī)范分析及DRC 檢驗(yàn)： 1、原理圖使用模塊化方式

6、繪制，這樣利于讀原理圖，又利于模塊化布局。 2、原理圖大部分的PCB封裝要確認(rèn)下來，個(gè)別器件沒有封裝，作個(gè)標(biāo)志，利于我們建庫、添加封裝。 3、原理圖的DRC檢驗(yàn)（見右圖）。第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì)/sundae_meng第11頁，共36頁。 二、網(wǎng)表輸入：將轉(zhuǎn)換好的網(wǎng)表進(jìn)行輸入。 第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì) 三、規(guī)則設(shè)置：按照成品規(guī)格書的要求，將線寬、線距、層定義、過孔、全局參數(shù)等相關(guān)參數(shù)設(shè)置好。 PCB布局的一般規(guī)則： a、信號(hào)流暢，信號(hào)方向保持一致； b、核心元件為中心； c、在高頻電路中，要考慮元器件的分布參數(shù)； d、特殊元器件的擺放

7、位置； e、要考慮批量生產(chǎn)時(shí)，波峰焊及回流焊的錫流方向及加工傳送PCB的工藝因素。/sundae_meng第12頁，共36頁。 1、布局前的準(zhǔn)備： a、畫出邊框； b、定位孔和對(duì)接孔進(jìn)行位置確認(rèn)； c、板內(nèi)元件局部的高度控制； d、重要網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)志。第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì) 四、手工布局：根據(jù)印制板安裝結(jié)構(gòu)尺寸要求畫出邊框，參照原理圖，結(jié)合機(jī)構(gòu)進(jìn)行布局，檢查布局。 2、PCB布局的順序： a、固定元件； b、有條件限制的元件； c、關(guān)鍵元件； d、面積比較大元件； e、零散元件。/sundae_meng第13頁，共36頁。3、參照原理圖，結(jié)合機(jī)構(gòu)，進(jìn)行布局。4、布局檢

8、查：A、檢查元件在二維、三維空間上是否有沖突。B、元件布局是否疏密有序，排列整齊。C、元件是否便于更換，插件是否方便。D、熱敏元件與發(fā)熱元件是否有距離。E、信號(hào)流程是否流暢且互連最短。F、插頭、插座等機(jī)械設(shè)計(jì)是否矛盾。G、元件焊盤是否足夠大。第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì)/sundae_meng第14頁，共36頁。 五、手工布線：參照原理圖進(jìn)行預(yù)布線，檢查布線是否符合電路模塊要求；修改布線，并符合相應(yīng)要求。第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì)1、走線規(guī)律：A、走線方式: 盡量走短線，特別是小信號(hào)。B、走線形狀: 同一層走線改變方向時(shí)，應(yīng)走斜線。C、電源線與

9、地線的設(shè)計(jì): 40100mil，高頻線用地線屏蔽。D、多層板走線方向: 相互垂直，層間耦合面積最?。唤蛊叫凶呔€。E、焊盤設(shè)計(jì)的控制2、布線:首先，進(jìn)行預(yù)連線，看一下項(xiàng)目的可連通性怎樣，并根據(jù)原理圖及實(shí)際情況進(jìn)行器件調(diào)整，使其更加有利于走線。/sundae_meng第15頁，共36頁。3、布線檢查：(1)、間距是否合理，是否滿足生產(chǎn)要求。 (2)、電源線和地線的寬度是否合適，電源與地線之間是否緊耦合（低的波阻抗）。(3)、對(duì)于關(guān)鍵的信號(hào)線是否采取了最佳措施，輸入線及輸出線要明顯地分開。(4)、模擬電路和數(shù)字電路部分，是否有各自獨(dú)立的地線。(5)、后加在PCB中的圖形（如圖標(biāo)、注標(biāo)）是否會(huì)造成信

10、號(hào)短路。(6)、對(duì)一些不理想的線形進(jìn)行修改。(7)、在PCB上是否加有工藝線？阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求，阻焊尺寸是否合適，字符標(biāo)志是否壓在器件焊盤上，以免影響電裝質(zhì)量。(8)、多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小，如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì)/sundae_meng第16頁，共36頁。第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì)繪制完畢后的PCB圖/sundae_meng第17頁，共36頁。 六、檢查完善： PCB制作初步完成，“鋪銅”與“補(bǔ)銅”，進(jìn)行連線、連通性、間距、“孤島”、文字標(biāo)識(shí)檢查，并對(duì)其進(jìn)行修改，使其符合要求

11、。第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì) 檢查線路，進(jìn)行鋪銅和補(bǔ)銅處理，重新排列元件標(biāo)識(shí)；通過檢查窗口，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行間距、連通性檢查。/sundae_meng第18頁，共36頁。PCB檢查： 1、檢查線路設(shè)計(jì)是否與原理圖設(shè)計(jì)思想一致。 2、檢查定位孔與PCB的大小，以及固定鍵安裝位置是否與機(jī)構(gòu)相吻合。 3、結(jié)合EMC知識(shí)，看PCB 是否有不符合EMC常規(guī)的線路。 4、檢查PCB封裝是否與實(shí)物相對(duì)應(yīng)。 第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì)/sundae_meng第19頁，共36頁。 七、CAM輸出：檢查無誤后，生成底片，并作CAM350檢查。到此PCB板制作完成。 最

12、后的CAM350檢查無誤后， PCB設(shè)計(jì)就完成了，就可以送底片了。 第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì)/sundae_meng第20頁，共36頁。第三章：PROTEL 常用操作/sundae_meng第21頁，共36頁。第三章：PROTEL 常用操作1、PCB 設(shè)計(jì)常用快捷鍵：Page Up ：以鼠標(biāo)為中心放大 Page Down ：以鼠標(biāo)為中心縮小G：鎖定柵格大小的選擇設(shè)置Q ：mm（毫米）與mil（密爾）的單位切換L：打開Document(設(shè)計(jì))Options(選項(xiàng))對(duì)話框中的Layers標(biāo)簽* ：頂層與底層之間層的切換 + （-） 逐層切換：“+”與“-”方向相反JC

13、：查找器件SN：選取網(wǎng)絡(luò)EEA：取消全部選擇End 或 VR： 刷新畫面Ctrl + PageDown：顯示整板Alt刪除鍵（回車上面的鍵）：撤消 Ctrl + Delete ： 刪除選中的/sundae_meng第22頁，共36頁。第三章：PROTEL 常用操作2、原理圖設(shè)計(jì)常用快捷鍵PageUP：以光標(biāo)當(dāng)前位置為中心進(jìn)行放大PageDown：以光標(biāo)當(dāng)前位置為中心進(jìn)行縮小End 或VR：刷新工作區(qū)Ctrl + Delete：刪除Ctrl + F： 查找元件Ctrl + PageDown：顯示整圖Ctrl + 鼠標(biāo)左鍵 ：顯示所有圖件Shift + 鼠標(biāo)左鍵 ：顯示所有圖件 /sundae_m

14、eng第23頁，共36頁。第三章：PROTEL 常用操作3、PROTEL 常用問題：復(fù)制電路圖到word文檔 tools-preferences-Graphical Editing，取消Add Template to Clipboard，然后復(fù)制。取消備份DDB文件減肥：“File”菜單左邊一個(gè)向下的灰色箭頭取消備份：preference-create backup files壓縮文件：design utilities-perform compact after closing常用rule設(shè)置： Clearance Constraint：不同兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的間距； Routing Via Style

15、：設(shè)置過孔參數(shù)，具體含義在屬性里有圖； Width Constraint:導(dǎo)線寬度設(shè)置；原理圖導(dǎo)入PCB時(shí)常見問題處理： footprint not found：確保所有的器件都指定了封裝； node not found：確認(rèn)沒有“footprint not found” 類型的錯(cuò)誤； 編輯PCBlib，將對(duì)應(yīng)引腳名改成沒有找到的那個(gè)node Net already exist：常見在原理圖有多張的情況 design-creat netlist-net labels and port global/sundae_meng第24頁，共36頁。第四章：PCB Layout 設(shè)計(jì)技巧/sundae_

16、meng第25頁，共36頁。盡量采用地平面作為電流回路；將模擬地平面和數(shù)字地平面分開；模擬電路盡量靠近電路板邊緣放置，數(shù)字電路盡量靠近電源連接端放置，這樣做可以降低由數(shù)字開關(guān)引起的di/dt效應(yīng)（電流的波動(dòng)變化率。如果在電路中的di/dt過大 會(huì)導(dǎo)致某些敏感器件的誤導(dǎo)通 比如IGBT管的控制極）。第四章：PCB Layout 設(shè)計(jì)技巧1、為確保正確實(shí)現(xiàn)電路，應(yīng)遵循的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：分隔開的地平面有時(shí)比連續(xù)的地平面有效/sundae_meng第26頁，共36頁。如果使用走線，應(yīng)將其盡量加粗應(yīng)避免地環(huán)路如果不能采用地平面，應(yīng)采用星形連接策略數(shù)字電流不應(yīng)流經(jīng)模擬器件高速電流不應(yīng)流經(jīng)低速器件第四章：PCB

17、Layout 設(shè)計(jì)技巧2、無地平面時(shí)的電流回路設(shè)計(jì)如果不能采用地平面，可以采用“星形”布線策略來處理電流回路/sundae_meng第27頁，共36頁。3、旁路電容或去耦電容第四章：PCB Layout 設(shè)計(jì)技巧IC電源輸入電源接口電源接口IC電源輸入在電源走線時(shí)，盡可能的降低環(huán)路面積；在條件允許的情況下，鋪設(shè)地平面層盡可能保證每個(gè)電源輸入端都有一個(gè)去耦電容去耦電容應(yīng)加在電源輸入的兩端，于電源的正端直接連接/sundae_meng第28頁，共36頁。4、布局規(guī)劃第四章：PCB Layout 設(shè)計(jì)技巧模擬電路放置在線路的末端/sundae_meng第29頁，共36頁。5、印制導(dǎo)線寬度與容許電流：

18、第四章：PCB Layout 設(shè)計(jì)技巧實(shí)際使用中，為了保證散熱等因素，印在該基礎(chǔ)上增加2倍左右的寬度/sundae_meng第30頁，共36頁。6、多層板的常用的疊層順序：第四章：PCB Layout 設(shè)計(jì)技巧8 Layer10 Layer6 Layer4 LayerSGPSSGSSGPSSGSSGSSGPSSGPSGGSS：信號(hào)層G：底層P：電源層/sundae_meng第31頁，共36頁。 7、一般PCB 的布線的注意事項(xiàng)：專用地線、電源線寬度應(yīng)大于1mm。其走線應(yīng)成“井”字型排列。某些元器件或?qū)Ь€可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們的間距，避免放電引起意外短路。盡量加大電源線寬度，減少環(huán)路電阻

19、，電源線、地線的走向和數(shù)據(jù)傳遞方向一致，有助于增強(qiáng)抗干擾能力。當(dāng)頻率高于100k時(shí)，趨附效應(yīng)就十分嚴(yán)重，高頻電阻增大。第四章：PCB Layout 設(shè)計(jì)技巧/sundae_meng第32頁，共36頁。第四章：PCB Layout 設(shè)計(jì)技巧8、高頻數(shù)字電路PCB布線規(guī)則：高頻數(shù)字信號(hào)線要用短線。主要信號(hào)線集中在pcb板中心。時(shí)鐘發(fā)生電路應(yīng)在板的中心附近，時(shí)鐘扇出應(yīng)采用菊鏈?zhǔn)胶筒⒙?lián)布線。電源線應(yīng)遠(yuǎn)離高頻數(shù)字信號(hào)線，或用地線隔開，電路布局必須減少電流回路，電源的分布必須是低感應(yīng)的輸入與輸出之間的導(dǎo)線避免平行。/sundae_meng第33頁，共36頁。 9、高速PCB 的布線的常見問題及處理辦法：第四章：PCB Layout 設(shè)計(jì)技巧問題描述可能原因解決方法其他解決方法過大的上沖終端阻抗不匹配終端端接使用上升時(shí)間緩慢的驅(qū)動(dòng)源直流電壓電平不好線上負(fù)載過大在接收端端接，重新布線或檢查地平面過大的串?dāng)_線間耦合過大使用上升時(shí)間緩慢的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器使用能提供更大驅(qū)動(dòng)電流的驅(qū)動(dòng)源延時(shí)太大傳輸線距離太長替換或重新布線使用阻抗匹配的驅(qū)動(dòng)源，變更布線策略振蕩阻抗不匹配