印制電路板設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

1、關(guān)于印制電路板設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月印制電路板基礎(chǔ)印制電路板概念Printed Circuit Board，簡(jiǎn)稱PCB指在絕緣基材上，用印制的方法制成導(dǎo)電線路和元件封裝，以實(shí)現(xiàn)元器件之間的電氣互連。印制電路板的層數(shù)由銅覆層來(lái)決定。通常是單層板、雙層板和多層板。原理圖表示元件的電氣連接；PCB表示元件的實(shí)際物理連接。第二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月印刷電路板簡(jiǎn)介PCB的主要功能：固定電子零件提供印刷電路板上各項(xiàng)零件的相互電氣連接如今每一種電子設(shè)備中幾乎都會(huì)出現(xiàn)印刷電路板印刷電路板裸板也稱“印刷線路板Printed Wiring Board（PWB）”

2、。 第三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月印制電路板基礎(chǔ)擴(kuò)展：板材概念PCB基板材料要求耐熱性和絕緣性好。覆銅板通過(guò)一定的工藝，在絕緣性能很高的基材上覆蓋一層導(dǎo)電性能良好的銅薄膜，就構(gòu)成了生產(chǎn)印制電路板所必需的材料覆銅板。PCB板按電路要求，在覆銅板上蝕刻出導(dǎo)電圖形（如元件引腳焊盤、印制連線、過(guò)孔等），并鉆出元件引腳安裝孔、實(shí)現(xiàn)電氣互連的過(guò)孔以及固定整個(gè)電路板所需的螺絲孔，就獲得了電子產(chǎn)品所需的印制電路板。第四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 印制電路板樣板 第五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月印制電路板結(jié)構(gòu)單面板單邊布線。雙面板兩面敷銅，中間為絕緣層，兩面均可布線

3、。通常在頂層放置元件，在頂層和底層兩面進(jìn)行走線。一般需要由過(guò)孔或焊盤連通。多層板包括多個(gè)工作層面，一般指3層以上的電路板。 它在雙面板的基礎(chǔ)上加了內(nèi)部電源層、接地層及多個(gè)中間信號(hào)層。通常層數(shù)為偶數(shù)。第六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月單面板（Single-Sided Boards）單面PCB表面 單面PCB底面 一面敷銅，另一面沒(méi)有敷銅的電路板。單層板只能在敷銅的一面布線，適用于簡(jiǎn)單的電路板。第七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月單面板焊錫面：?jiǎn)蚊姘迳系膶?dǎo)電圖形主要包括固定、連接元件引腳的焊盤和實(shí)現(xiàn)元件引腳互連的印制導(dǎo)線，該面稱為焊錫面。元件面：沒(méi)有銅膜的一面用于安放元件，該

4、面稱為元件面。圖 單面、雙面及多面印制電路板剖面第八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月雙面板（Double-Sided Boards） 包括頂層(Top Layer)和底層(Bottom Layer)兩層，兩面敷銅，中間為絕緣層。雙面板兩面都可以布線，一般需要由過(guò)孔或焊盤連通。雙面板可用于比較復(fù)雜的電路，但設(shè)計(jì)工作不比單面板困難，因此被廣泛采用。第九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月雙面板基板的上下兩面均覆蓋銅箔。上、下兩面都含有導(dǎo)電圖形。導(dǎo)電圖形中除了焊盤、印制導(dǎo)線外還有用于使上、下兩面印制導(dǎo)線相連的金屬化過(guò)孔。元件也只安裝在其中的一個(gè)面上“元件面” ，另一面稱為“焊錫面”。

5、第十張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月為了增加可以布線的面積，多層板用上了更多單或雙面的布線板。包含了多個(gè)工作層面。它是在雙面板的基礎(chǔ)上增加了內(nèi)部電源層、接地層及多個(gè)中間信號(hào)層。其缺點(diǎn)是制作成本很高。多層板（Multi-Layer Boards）第十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月多層板（4層）上、下層是信號(hào)層（元件面和焊錫面）在上、下兩層之間還有電源層和地線層。多層電路板，層與層間的電氣連接通過(guò)元件引腳焊盤和金屬化過(guò)孔實(shí)現(xiàn)。引腳焊盤貫穿整個(gè)電路板。用于實(shí)現(xiàn)不同層電氣互連的金屬化過(guò)孔最好也貫穿整個(gè)電路板，以方便鉆孔加工，在經(jīng)過(guò)特定工藝處理后，不會(huì)造成短路。穿透式過(guò)孔盲過(guò)孔隱

6、蔽式過(guò)孔第十二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月印制電路板中的組成元素PCB 板包含一系列元器件封裝、由印刷電路板材料支持并通過(guò)銅箔層進(jìn)行電氣連接的電路板，還有在印刷電路板表面對(duì)PCB板起注釋作用的絲印層等。元件封裝銅膜導(dǎo)線與飛線焊盤過(guò)孔層第十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月PCB設(shè)計(jì)的幾個(gè)重要概念絲印層焊盤覆銅過(guò)孔注：綠色的一層是阻焊漆第十四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月過(guò)孔銅膜導(dǎo)線，其上覆蓋阻焊劑元器件符號(hào)輪廓焊盤字符第十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月印制電路板的基本元素-元件封裝元件封裝的概念元件封裝的編號(hào)元件封裝的分類常見(jiàn)元件封裝第十六張，

7、PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月4、元器件封裝的基本知識(shí)概念：原理圖符號(hào)：代表元器件引腳電氣分布關(guān)系的符號(hào)，沒(méi)有實(shí)際意義。封裝：實(shí)際元器件焊接到電路板上時(shí)，在電路板上所顯示的外形和焊點(diǎn)位置關(guān)系，僅是空間概念。印制電路板的基本元素元件封裝第十七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月印制電路板的基本元素元件封裝元器件與元器件封裝的關(guān)系同種元件也可以有不同的封裝不同的元件可以共用同一個(gè)元件封裝8031、8255封裝形式都是DIP40或電阻和電容；原理圖符號(hào)與元器件封裝的對(duì)應(yīng)關(guān)系原理圖符號(hào)的引腳序號(hào)和元器件封裝的焊盤序號(hào)一一對(duì)應(yīng)附元器件與原理圖符號(hào)關(guān)系：一個(gè)元器件可以同時(shí)與不同的原理圖符號(hào)相

8、對(duì)應(yīng)，如電阻。第十八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月元件封裝與元件實(shí)物、原理圖元件的對(duì)應(yīng)關(guān)系 封裝對(duì)焊盤大小、焊盤間距、焊盤孔大小、焊盤序號(hào)等參數(shù)有非常嚴(yán)格的要求。元器件的封裝、元器件實(shí)物、原理圖元件引腳序號(hào)三者之間必須保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，否則直接關(guān)系到制作電路板的成敗和質(zhì)量。 第十九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月元件封裝種類插入式封裝（Through Hole Technology, THT）焊接時(shí)將元件放置在板子的一面，并將元件的管腳插入焊點(diǎn)導(dǎo)通孔，然后焊在另一面上。表面粘貼式封裝（Surface Mounted Technology, SMT）零件的管腳與元件焊接在

9、板子同一側(cè)，不需鉆孔!由于插入式元件封裝的焊點(diǎn)導(dǎo)孔貫穿整個(gè)電路板，所以其焊點(diǎn)的屬性對(duì)話框中，Layer板層屬性必須為 Multi Layer。第二十張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月印制電路板的基本元素元件封裝元器件封裝的編號(hào)元件類型+焊點(diǎn)距離（焊點(diǎn)數(shù)）+元件外型尺寸DIP-4表示雙列直插式元件封裝，4個(gè)焊盤引腳，兩焊盤間的距離為100mil；AXIAL-0.4表示軸狀類元件封裝（如電阻），引腳間距為400mil；RB7.6/15 表示極性電容性元件封裝，引腳間距為7.62mm，零件直徑為15mm。在制作電路板時(shí)必須知道元件的名稱，同時(shí)也要知道該元件的封裝形式。 1mil =0.001

10、inch= 0.0254mm第二十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 電阻的電氣符號(hào)與其不同封裝第二十二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月電阻封裝：AXIAL-0.4第二十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月極性電容類元件封裝：RB7.6-15第二十四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月雙列直插式元件封裝：DIP-4第二十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月常用元件封裝Protel DXP 將常用的封裝集成在 Miscellaneous Devices PCB PcbLib 集成庫(kù)中。 常用的分立元件電阻電容二極管類晶體管類可變電阻類等。常用的集成電路的

11、封裝有 DIP XX 等。 第二十六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月 電阻類 軸對(duì)稱式電阻類元件常用封裝為AXIAL XX ，（AXIAL代表軸狀，xx表示兩腳距離) AXIAL-0.3 AXIAL-1.0 AXIAL0.4 管腳之間距離為400milAXIAL-0.4AXIAL-0.31mil =0.001inch= 0.0254mm電阻的電氣符號(hào)第二十七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月電阻類 表面粘貼式0402、0403、0805、1005、1206、1210等系列。封裝名分兩部分：前兩個(gè)數(shù)字表示元件長(zhǎng)度，后兩個(gè)數(shù)字表示元件的寬度，單位為英寸。0603元件長(zhǎng)度為0.06

12、英寸、寬度為0.03英寸封裝0603示意圖第二十八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月電容類扁平封裝根據(jù)體積不同，從RAD-0.1RAD-0.4可以作為無(wú)極性電容封裝 RAD后面的數(shù)值表示兩個(gè)焊點(diǎn)間的距離。RAD-0.1管腳之間距離為100mil。 筒狀封裝常用RBxx-xx作為有極性（電解）電容元件封裝。RB后的兩個(gè)數(shù)字分別表示焊盤之間的距離和圓筒的直徑，單位是英寸。 RB7.6/15表示元件封裝焊盤間距為7.6英寸，圓筒的直徑為15英寸。第二十九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月RB7.6-15RAD-0.3第三十張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月二極管類元件常用封裝

13、系列名稱為DIODExx，其中xx表示兩焊盤間距離。DIODE-0.4 管腳之間距離為400mil 常用于小功率二極管DIODE-0.7 管腳之間距離為700mil 常用于大功率二極管DIODE-0.7!二極管為有極性元件，封裝外形上畫有短線的一端代表負(fù)端，和實(shí)物二極管外殼上表示負(fù)端的白色或銀色色環(huán)相對(duì)應(yīng)。第三十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月晶體管類 Miscellaneous Devices PCB.PcbLib 集成庫(kù)中提供的有BCY W3/H.7 等。常見(jiàn)的晶體管的封裝如圖所示第三十二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月可調(diào)電阻類 常用的封裝為VR系列，從VR2VR5

14、，如圖所示。這里后綴的數(shù)字也只是表示外形的不同，而沒(méi)有實(shí)際尺寸的含義，其中VR5一般為精密電位器封裝。第三十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月集成電路類 集成電路常見(jiàn)的封裝是雙列直插式封裝，如圖所示為DIP-16的封裝外形。 第三十四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月管殼的外觀，引腳形狀，封裝SOPQFPPGAZIPSIPDIPSOJQFJDual In-Line Package雙列直插式封裝 Quad Flat Package 方型扁平式封裝Small Outline Package小外形封裝 Small outline J-lead Package J型引腳小外形封裝 P

15、in Grid Array PACkage插針網(wǎng)格陣列封裝第三十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月印制電路板的基本元素銅膜導(dǎo)線與飛線銅膜導(dǎo)線板子上的敷銅經(jīng)過(guò)蝕刻處理形成的一定寬度和形狀的導(dǎo)線，分布在層上連接各個(gè)焊點(diǎn)的金屬線，用以實(shí)現(xiàn)電氣連接。飛線PCB布線過(guò)程中的預(yù)拉線，表示元件間的連接關(guān)系。電路板設(shè)計(jì)在引入網(wǎng)絡(luò)表后，采用飛線指示元件之間連接關(guān)系。用導(dǎo)線連接后飛線消失。第三十六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月飛線印制電路板的基本元素銅膜導(dǎo)線與飛線區(qū)別：飛線只是一種形式上、邏輯上的連接，沒(méi)有電氣意義；導(dǎo)線有電氣意義，物理連接。兩者關(guān)系：飛線指示導(dǎo)線的實(shí)際布置，導(dǎo)線實(shí)現(xiàn)飛線的意

16、圖。第三十七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月印制電路板的基本元素-焊盤Pad (焊盤）放置焊錫用來(lái)焊接元件的。焊盤根據(jù)元件封裝不同結(jié)構(gòu)也不同：可以是穿透多個(gè)不同的層或在一個(gè)層內(nèi)；焊盤的形狀有圓形、方形、八角形等，如圖所示。焊盤由兩部分組成：焊盤直徑和孔徑直徑。圖焊盤的形狀第三十八張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月焊盤（Pad）和過(guò)孔（Via）第三十九張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月印制電路板的基本元素-過(guò)孔作用在各層需要連通的導(dǎo)線的交際處鉆上一個(gè)孔，用于連接不同板層之間的導(dǎo)線種類Thnchole Vias:從頂層直接通到底層。Blind Vias：只從頂層通到某一層

17、里層，并沒(méi)有穿透所有層，或者從里層穿透出來(lái)的到底層的過(guò)孔。Buried Vias:只在內(nèi)部?jī)蓚€(gè)里層之間相互連接，沒(méi)有穿透底層或頂層的過(guò)孔。過(guò)孔只有圓形，包括兩個(gè)尺寸：過(guò)孔的直徑（Diameter）通孔的直徑（hole size） 通孔的孔壁由導(dǎo)電材料構(gòu)成，用于連接不同層的導(dǎo)線。 第四十張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月電路板的結(jié)構(gòu)圖印制電路板結(jié)構(gòu)第四十一張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月敷銅對(duì)于電路抗干擾性能要求較高的場(chǎng)合，可考慮在電路板上敷銅。敷銅可以有效地起到信號(hào)屏蔽作用，提高信號(hào)的抗電磁干擾能力。敷銅可分為實(shí)心填充和網(wǎng)格填充。第四十二張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年

18、6月層印制板材料本身實(shí)實(shí)在在存在的例如印制板的上下兩面可供走線，這樣的面即為層甚至在板的中間還設(shè)有能被特殊加工的夾層銅箔（也稱為層）。敷銅層和非敷銅層注意：布線時(shí)一旦選定了所用印制板的層數(shù)，務(wù)必關(guān)閉那些未被使用的層，以免布線出現(xiàn)差錯(cuò)。DXP中的Layer:PCB編輯器中都有一個(gè)獨(dú)立的層面（Layers）與之相對(duì)應(yīng)，電路板設(shè)計(jì)者通過(guò)層面給電路板廠家提供制作該板所需的印制參數(shù)。印制電路板的基本元素-層第四十三張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月類型：Signal Layer（信號(hào)層）Internal plane（內(nèi)部電源層）Mechanical Layer（機(jī)械層）Solder Mark &

19、 Paste Mark（阻焊層及助焊層）SilkScreen（絲印層）、Others（其它層）。PCB編輯器，執(zhí)行【Design】/【Board Layers】命令，可根據(jù)設(shè)計(jì)需要在相應(yīng)板層后面的復(fù)選框中打上“”，選中該項(xiàng)，以便顯示該層面。 印制電路板的基本元素-層第四十四張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Signal Layer：信號(hào)層主要用于放置元件和導(dǎo)線Top Layer（頂層） 可用于放置電子元件和信號(hào)走線。Bottom Layer（底層）用于放置信號(hào)走線和焊點(diǎn)，是單面板唯一的布線層.Midlayer1-n（中間工作層）。Midlayer （Mid1Mid14）僅放置信號(hào)走線。

20、一般只有在5層以上較為復(fù)雜的電路板中才采用。設(shè)計(jì)多層印制電路板，可以從DXP的層管理環(huán)境中添加MidProtel DXP PCB編輯器常用層面 第四十五張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Internal plane：內(nèi)部電源層主要用于布置電源線及接地線。分別為Plane1-n。Protel DXP PCB編輯器支持16個(gè)內(nèi)部電源/接地層。內(nèi)部電源/接地層通常是一塊完整的銅箔，單獨(dú)設(shè)置內(nèi)部電源/接地層可最大限度地減少電源與地之間的連線長(zhǎng)度，而且對(duì)電路中高頻信號(hào)的干擾起到屏蔽作用。如果PCB上的元器件需要不同的電源供應(yīng)，可充分利用內(nèi)部電源/接地層將大量的接電源（或接地）的元件管腳通過(guò)元件焊

21、盤或過(guò)孔直接與電源（或地線）相連，減少頂層和底層電源/地線的連線長(zhǎng)度。用戶使用多層印刷電路板才會(huì)有內(nèi)部電源層。Protel DXP PCB編輯器常用層面 第四十六張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Keep Out Layer（禁止布線層）用于定義放置元件的區(qū)域。如果用戶要對(duì)電路進(jìn)行自動(dòng)布局和自動(dòng)布線，必須在Keep Out Layer上設(shè)置一個(gè)布線區(qū)，具體步驟將在后面講解。在Keep Out Layer層上由Track形成的一個(gè)閉合的區(qū)域來(lái)構(gòu)成布線區(qū)。Mechanical Layer（機(jī)械層）分別為Mechanical 1-16定義整個(gè)PCB板的外觀，即整個(gè)PCB板的外形結(jié)構(gòu)，如電路板

22、的標(biāo)注尺寸、機(jī)械尺寸、定位孔及裝配說(shuō)明等。 機(jī)械層沒(méi)有電氣特性，在實(shí)際電路板中也沒(méi)有實(shí)際的對(duì)象與其對(duì)應(yīng)，是PCB編輯器便于電路板廠家規(guī)劃尺寸制板而設(shè)置，屬于邏輯層。Protel DXP PCB編輯器常用層面 第四十七張，PPT共五十四頁(yè)，創(chuàng)作于2022年6月Solder Mark & Paste Mark（阻焊層及防錫膏層）阻焊層涂于焊盤以外阻止焊錫。助焊膜（Top or Bottom Solder Mask）是涂于焊盤上，提高可焊性能的一層膜，也就是綠色板子上比焊盤略大一點(diǎn)的淺色圓斑SilkScreen（絲印層）主要用于設(shè)置印制信息，如元件輪廓和標(biāo)注。Protel DXP PCB編輯器常用層面 第四十八張，P