印刷電路板的層課件

認(rèn)識(shí)PCB板宋曉虹認(rèn)識(shí)PCB板宋曉虹1印刷電路板的層課件2原始材料——敷銅板原始材料——敷銅板3通過打孔、制作線路層后的裸板通過打孔、制作線路層后的裸板4添加了保護(hù)的阻焊及字符的成品添加了保護(hù)的阻焊及字符的成品5印刷電路板的板層結(jié)構(gòu)

印刷電路板常見的板層結(jié)構(gòu)包括單層板（SingleLayerPCB）、雙層板（DoubleLayerPCB）和多層板（MultiLayerPCB）三種。單面板一面有敷銅，一面沒有敷銅，設(shè)計(jì)時(shí)，只能在一面進(jìn)行布線并放置元件。不需要打過孔。單面板由于成本低而被廣泛采用。但是由于只能在一面上進(jìn)行走線，所以設(shè)計(jì)要比雙面板或多層板困難得多。印刷電路板的板層結(jié)構(gòu)印刷電路板常6印刷電路板的板層結(jié)構(gòu)雙面板：雙面板包括頂層（TopLayer）和底層（BottomLayer）兩層，頂層一般為元件面，底層一般為焊錫層面。雙面板的雙面都可以敷銅，都可以布線。雙面板的電路一般比單面板的電路復(fù)雜，但布線容易操作，是制作電路板比較理想的選擇印刷電路板的板層結(jié)構(gòu)雙面板：雙面板包括頂層（TopLaye7多層板：多層板包含了多個(gè)工作層的電路板。除了頂層、底層以外，還包括中間層、內(nèi)部電源或接地層等。印刷電路板的板層結(jié)構(gòu)隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子產(chǎn)品越來越精密，電路板也就越來越復(fù)雜，多層電路板的應(yīng)用也越來越廣泛。多層電路板一般指三層以上的電路板。多層板：多層板包含了多個(gè)工作層的電路板。除了頂層、底層以外，8印刷電路板的“層”不是虛擬的，而是印刷板材料本身實(shí)實(shí)在在的銅箔層。Protel的PCB板包括許多類型的工作層，如信號(hào)層（SignalLayers）、內(nèi)部電源層（InternalPlanes）、機(jī)械層（MechanicalLayers）等。上下位置的表面層與中間各層需要連通的地方用“過孔（Via）”來溝通。信號(hào)層：主要用于布線，也可以放置一些與電氣信號(hào)有關(guān)的電氣實(shí)體。ProtelDXP2004提供了32個(gè)信號(hào)層，包括頂層、底層和30個(gè)中間層（Mid）。其中頂層一般用于放置元件，底層放置焊錫元件，中間層主要用于放置信號(hào)走線/PCB中的層信號(hào)層：主要用于布線，也可以放置一些與電氣信號(hào)9PCB中的層內(nèi)部電源層（InternalPlanes）主要用于連接電源網(wǎng)絡(luò)和接地網(wǎng)絡(luò)，也可連接其他網(wǎng)絡(luò)。ProtelDXP2004提供了16個(gè)內(nèi)部電源層，以滿足使用。對(duì)于多板層設(shè)計(jì)，需要使用大面積的電源和地，從而導(dǎo)致電源和接地網(wǎng)絡(luò)很復(fù)雜，因此需要用整片銅膜建立一個(gè)內(nèi)部電源層，再通過過孔與電路板的表層電源層網(wǎng)絡(luò)連接，從而簡(jiǎn)化電源布線。PCB中的層內(nèi)部電源層（InternalPlanes）主10PCB中的層（3）機(jī)械層（MechanicalLayers）機(jī)械層主要用于放置標(biāo)注和說明等，例如尺寸標(biāo)記、過孔信息、數(shù)據(jù)資料、裝配說明等。ProtelDXP2004提供了16個(gè)機(jī)械層，它們是Mechanical1~Mechanical16?？梢栽诖蛴』蚶L制其他層時(shí)加上機(jī)械層，這樣機(jī)械層上的基準(zhǔn)信息也可以被打印或繪制出來。PCB中的層（3）機(jī)械層（MechanicalLayers11PCB中的層（4）阻焊層和錫膏防護(hù)層（Mask）阻焊層用于放置阻焊劑，防止在焊接時(shí)由于焊錫擴(kuò)張引起短路，ProtelDXP2004提供了TopSolder（頂層）和BottomSolder（底層）兩個(gè)阻焊層，設(shè)計(jì)時(shí)如果使用阻焊層，將匹配焊盤和過孔錫膏防護(hù)層主要用于安裝表面粘貼元件（SMD），ProtelDXP2004提供了TopPaste（頂層）和BottomPaste（底層）兩個(gè)錫膏防護(hù)層。這是表帖元器件的安裝工藝所需要的，無表帖元器件時(shí)不需要使用該層PCB中的層（4）阻焊層和錫膏防護(hù)層（Mask）12PCB中的層（5）絲印層（Silkscreen）絲印層主要用于繪制元件封裝的輪廓線和元件封裝文字，以便于用戶讀板，如元器件的外形輪廓、標(biāo)號(hào)和參數(shù)等。ProtelDXP2004提供了TopOverlayer（頂層）和BottomOverlayer（底層）兩個(gè)絲印層，在絲印層（Silkscreen）做的所有標(biāo)志都是用絕緣材料印制到電路板上，不具有導(dǎo)電特性，不會(huì)影響到電路的連接。PCB中的層（5）絲印層（Silkscreen）13PCB中的層（6）其他層（Other）其他層主要包括鉆孔層、禁止布線層等，主要有：Drilllayer（鉆孔層）：用于繪制鉆孔圖及標(biāo)注鉆孔的位置，包括DrillGuide（鉆孔引導(dǎo)）和DrillDrawing（鉆孔圖層）兩種。前者基本不用，后者通常用來生成制作PCB時(shí)的鉆孔圖片，在PCB設(shè)計(jì)頁面的DrillDrawing層是看不到鉆孔符號(hào)的，在輸出的時(shí)候會(huì)自動(dòng)生成。KeepOut（禁止布線層）：用于在電路板布局時(shí)設(shè)定放置元件和導(dǎo)線的區(qū)域邊界。MultiLayer（多層）：用于設(shè)置多層面，此層上放置的對(duì)象將貫穿所有信號(hào)板層，內(nèi)層板層和阻焊層等，常用于放置跨板層對(duì)象，如焊盤、導(dǎo)孔等Connect（飛線層）：用于顯示飛線（導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表時(shí)產(chǎn)生的預(yù)拉線）PCB中的層（6）其他層（Other）14PCB中的層對(duì)于手工繪制雙面印制電路板來說，使用最多的是TopLayers(頂層銅箔布線)、BottomLayers（底層銅箔布線）和TopSilkscreen(頂層絲印層)。一般頂層用紅色、底層用藍(lán)色、文字及符號(hào)用綠色或白色、焊盤和過孔用黃色。PCB中的層對(duì)于手工繪制雙面印制電路板來說，使15學(xué)習(xí)PCB板設(shè)計(jì)，我們需要做什么？板的大小，單面、雙面，還是多層板？元件的位置擺放（布局）？如何連接導(dǎo)線？考慮電路板設(shè)置的電磁兼容問題。測(cè)試學(xué)習(xí)PCB板設(shè)計(jì)，我們需要做什么？板的大小，單面、雙面，還是16PCB設(shè)計(jì)中的圖件1.元件封裝（也稱元件）元件封裝指實(shí)際元件焊接到電路板時(shí)指示的外觀和焊點(diǎn)位置，它是實(shí)際元件引腳和印制電路板上的焊點(diǎn)一致的保證。由于元件封裝只是元件的外觀和焊點(diǎn)位置，即僅僅是空間的概念，因此不同的元件可共用一個(gè)封裝；另一個(gè)方面，同一種元件也可有不同的封裝。如電阻的封裝形式有AXIAL-0.3AXIAL-0.4AXIAL-0.5電阻的封裝形式如圖所示，后面的數(shù)字表示形狀大小，數(shù)字越大，形狀越大PCB設(shè)計(jì)中的圖件1.元件封裝（也稱元件）AXIAL-0.317PCB設(shè)計(jì)中的圖件二極管的封裝三極管的封裝雙列直插式集成電路封裝ProtelDXP連接件封裝PCB設(shè)計(jì)中的圖件二極管的封裝18PCB設(shè)計(jì)中的圖件焊盤焊盤的作用是放置焊錫、連接導(dǎo)線和元件引腳；可以單獨(dú)放在一層或多個(gè)板層上。焊盤的形狀有圓形、矩形、圓角矩形或八邊形等，根據(jù)元件本身來確定。其中焊盤直徑和焊盤孔徑可在0~1000mil之間變化。焊盤直徑焊盤孔徑PCB設(shè)計(jì)中的圖件焊盤焊盤直徑焊盤孔徑19PCB設(shè)計(jì)中的圖件導(dǎo)孔（也稱過孔）過孔的作用是連接不同板層的導(dǎo)線，有3種，即從頂層貫通到底層的穿透式導(dǎo)孔，從頂層到內(nèi)層或從內(nèi)層通到底層的盲導(dǎo)孔和層間的隱藏導(dǎo)孔。導(dǎo)孔有兩個(gè)尺寸，即導(dǎo)孔直徑和通孔直徑。通孔的孔壁由與導(dǎo)線相同的材料構(gòu)成，用于連接不同板層的導(dǎo)線。PCB設(shè)計(jì)中的圖件導(dǎo)孔（也稱過孔）20PCB設(shè)計(jì)中的圖件除了上面介紹的元件、導(dǎo)線、焊盤、過孔外，還有一些印制電路板上的其他圖件，以后在詳細(xì)介紹。PCB設(shè)計(jì)中的圖件除了上面介紹的元件、導(dǎo)21PCB設(shè)計(jì)方法PCB設(shè)計(jì)方法主要有三種：全自動(dòng)設(shè)計(jì)、全手工設(shè)計(jì)和半自動(dòng)設(shè)計(jì)全自動(dòng)設(shè)計(jì)：利用protel提供的各種自動(dòng)化工具進(jìn)行印制電路板的設(shè)計(jì)工作。優(yōu)缺點(diǎn)：周期短，但是由于但是人工智能還不完善，因此設(shè)計(jì)還有缺陷全手工設(shè)計(jì)：利用protel提供的各種PCB繪制工具進(jìn)行設(shè)計(jì)工作優(yōu)缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)從實(shí)際出發(fā)，產(chǎn)品比較完美，但是設(shè)計(jì)費(fèi)時(shí)費(fèi)力，有時(shí)還有人為的錯(cuò)誤半自動(dòng)布局：是目前用得比較多的方式，結(jié)合了自動(dòng)化設(shè)計(jì)和手工設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，省時(shí)省力，設(shè)計(jì)的靈活性也比較大。PCB設(shè)計(jì)方法PCB設(shè)計(jì)方法主要有三種：全自動(dòng)設(shè)計(jì)、全手工設(shè)22PCB設(shè)計(jì)流程準(zhǔn)備網(wǎng)絡(luò)報(bào)表：主要指電路原理圖的設(shè)計(jì)及網(wǎng)絡(luò)報(bào)表的生成。有時(shí)也可以不進(jìn)行原理圖繪制，直接進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)規(guī)劃印制電路板：主要是對(duì)電路板的初步規(guī)劃，如板的大小，采用幾層電路、元件采用什么封裝形式等。確定電路板設(shè)計(jì)的框架設(shè)置相關(guān)參數(shù)：設(shè)置元件的布置參數(shù)、板層參數(shù)和布線參數(shù)等導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表及元件封裝：網(wǎng)絡(luò)報(bào)表是電路板布線的靈魂，也是原理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)與印制電路板設(shè)計(jì)系統(tǒng)的接口。只有將網(wǎng)絡(luò)報(bào)表裝入后，才可能完成對(duì)電路板的自動(dòng)布線。元件封裝就是元件的外形，每個(gè)裝入的元件都必須有相應(yīng)的外形封裝元件的布局：可以由protel自動(dòng)進(jìn)行，并自動(dòng)將元件布置在電路板邊框內(nèi)自動(dòng)布線：protelDXP2004引入了先進(jìn)的技術(shù)，只要參數(shù)設(shè)置得當(dāng)，元件布局面合理，自動(dòng)布線成功率很高（幾乎是100%）手工調(diào)整：在自動(dòng)布線結(jié)束后，對(duì)不滿意的地方進(jìn)行手工調(diào)整文件保存及輸出：完成布線后，可以將完成的PCB文件保存，利用輸出設(shè)備（打印機(jī)或繪圖儀）輸出電路板的布線圖。PCB設(shè)計(jì)流程準(zhǔn)備網(wǎng)絡(luò)報(bào)表：主要指電路原理圖的設(shè)計(jì)及網(wǎng)絡(luò)報(bào)表23請(qǐng)大家將前段時(shí)間所有課件上傳到自己的空間中課程的相應(yīng)欄目中請(qǐng)大家將前段時(shí)間所有課件上傳到自己的空間中課程24認(rèn)識(shí)PCB板宋曉虹認(rèn)識(shí)PCB板宋曉虹25印刷電路板的層課件26原始材料——敷銅板原始材料——敷銅板27通過打孔、制作線路層后的裸板通過打孔、制作線路層后的裸板28添加了保護(hù)的阻焊及字符的成品添加了保護(hù)的阻焊及字符的成品29印刷電路板的板層結(jié)構(gòu)

印刷電路板常見的板層結(jié)構(gòu)包括單層板（SingleLayerPCB）、雙層板（DoubleLayerPCB）和多層板（MultiLayerPCB）三種。單面板一面有敷銅，一面沒有敷銅，設(shè)計(jì)時(shí)，只能在一面進(jìn)行布線并放置元件。不需要打過孔。單面板由于成本低而被廣泛采用。但是由于只能在一面上進(jìn)行走線，所以設(shè)計(jì)要比雙面板或多層板困難得多。印刷電路板的板層結(jié)構(gòu)印刷電路板常30印刷電路板的板層結(jié)構(gòu)雙面板：雙面板包括頂層（TopLayer）和底層（BottomLayer）兩層，頂層一般為元件面，底層一般為焊錫層面。雙面板的雙面都可以敷銅，都可以布線。雙面板的電路一般比單面板的電路復(fù)雜，但布線容易操作，是制作電路板比較理想的選擇印刷電路板的板層結(jié)構(gòu)雙面板：雙面板包括頂層（TopLaye31多層板：多層板包含了多個(gè)工作層的電路板。除了頂層、底層以外，還包括中間層、內(nèi)部電源或接地層等。印刷電路板的板層結(jié)構(gòu)隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子產(chǎn)品越來越精密，電路板也就越來越復(fù)雜，多層電路板的應(yīng)用也越來越廣泛。多層電路板一般指三層以上的電路板。多層板：多層板包含了多個(gè)工作層的電路板。除了頂層、底層以外，32印刷電路板的“層”不是虛擬的，而是印刷板材料本身實(shí)實(shí)在在的銅箔層。Protel的PCB板包括許多類型的工作層，如信號(hào)層（SignalLayers）、內(nèi)部電源層（InternalPlanes）、機(jī)械層（MechanicalLayers）等。上下位置的表面層與中間各層需要連通的地方用“過孔（Via）”來溝通。信號(hào)層：主要用于布線，也可以放置一些與電氣信號(hào)有關(guān)的電氣實(shí)體。ProtelDXP2004提供了32個(gè)信號(hào)層，包括頂層、底層和30個(gè)中間層（Mid）。其中頂層一般用于放置元件，底層放置焊錫元件，中間層主要用于放置信號(hào)走線/PCB中的層信號(hào)層：主要用于布線，也可以放置一些與電氣信號(hào)33PCB中的層內(nèi)部電源層（InternalPlanes）主要用于連接電源網(wǎng)絡(luò)和接地網(wǎng)絡(luò)，也可連接其他網(wǎng)絡(luò)。ProtelDXP2004提供了16個(gè)內(nèi)部電源層，以滿足使用。對(duì)于多板層設(shè)計(jì)，需要使用大面積的電源和地，從而導(dǎo)致電源和接地網(wǎng)絡(luò)很復(fù)雜，因此需要用整片銅膜建立一個(gè)內(nèi)部電源層，再通過過孔與電路板的表層電源層網(wǎng)絡(luò)連接，從而簡(jiǎn)化電源布線。PCB中的層內(nèi)部電源層（InternalPlanes）主34PCB中的層（3）機(jī)械層（MechanicalLayers）機(jī)械層主要用于放置標(biāo)注和說明等，例如尺寸標(biāo)記、過孔信息、數(shù)據(jù)資料、裝配說明等。ProtelDXP2004提供了16個(gè)機(jī)械層，它們是Mechanical1~Mechanical16。可以在打印或繪制其他層時(shí)加上機(jī)械層，這樣機(jī)械層上的基準(zhǔn)信息也可以被打印或繪制出來。PCB中的層（3）機(jī)械層（MechanicalLayers35PCB中的層（4）阻焊層和錫膏防護(hù)層（Mask）阻焊層用于放置阻焊劑，防止在焊接時(shí)由于焊錫擴(kuò)張引起短路，ProtelDXP2004提供了TopSolder（頂層）和BottomSolder（底層）兩個(gè)阻焊層，設(shè)計(jì)時(shí)如果使用阻焊層，將匹配焊盤和過孔錫膏防護(hù)層主要用于安裝表面粘貼元件（SMD），ProtelDXP2004提供了TopPaste（頂層）和BottomPaste（底層）兩個(gè)錫膏防護(hù)層。這是表帖元器件的安裝工藝所需要的，無表帖元器件時(shí)不需要使用該層PCB中的層（4）阻焊層和錫膏防護(hù)層（Mask）36PCB中的層（5）絲印層（Silkscreen）絲印層主要用于繪制元件封裝的輪廓線和元件封裝文字，以便于用戶讀板，如元器件的外形輪廓、標(biāo)號(hào)和參數(shù)等。ProtelDXP2004提供了TopOverlayer（頂層）和BottomOverlayer（底層）兩個(gè)絲印層，在絲印層（Silkscreen）做的所有標(biāo)志都是用絕緣材料印制到電路板上，不具有導(dǎo)電特性，不會(huì)影響到電路的連接。PCB中的層（5）絲印層（Silkscreen）37PCB中的層（6）其他層（Other）其他層主要包括鉆孔層、禁止布線層等，主要有：Drilllayer（鉆孔層）：用于繪制鉆孔圖及標(biāo)注鉆孔的位置，包括DrillGuide（鉆孔引導(dǎo)）和DrillDrawing（鉆孔圖層）兩種。前者基本不用，后者通常用來生成制作PCB時(shí)的鉆孔圖片，在PCB設(shè)計(jì)頁面的DrillDrawing層是看不到鉆孔符號(hào)的，在輸出的時(shí)候會(huì)自動(dòng)生成。KeepOut（禁止布線層）：用于在電路板布局時(shí)設(shè)定放置元件和導(dǎo)線的區(qū)域邊界。MultiLayer（多層）：用于設(shè)置多層面，此層上放置的對(duì)象將貫穿所有信號(hào)板層，內(nèi)層板層和阻焊層等，常用于放置跨板層對(duì)象，如焊盤、導(dǎo)孔等Connect（飛線層）：用于顯示飛線（導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表時(shí)產(chǎn)生的預(yù)拉線）PCB中的層（6）其他層（Other）38PCB中的層對(duì)于手工繪制雙面印制電路板來說，使用最多的是TopLayers(頂層銅箔布線)、BottomLayers（底層銅箔布線）和TopSilkscreen(頂層絲印層)。一般頂層用紅色、底層用藍(lán)色、文字及符號(hào)用綠色或白色、焊盤和過孔用黃色。PCB中的層對(duì)于手工繪制雙面印制電路板來說，使39學(xué)習(xí)PCB板設(shè)計(jì)，我們需要做什么？板的大小，單面、雙面，還是多層板？元件的位置擺放（布局）？如何連接導(dǎo)線？考慮電路板設(shè)置的電磁兼容問題。測(cè)試學(xué)習(xí)PCB板設(shè)計(jì)，我們需要做什么？板的大小，單面、雙面，還是40PCB設(shè)計(jì)中的圖件1.元件封裝（也稱元件）元件封裝指實(shí)際元件焊接到電路板時(shí)指示的外觀和焊點(diǎn)位置，它是實(shí)際元件引腳和印制電路板上的焊點(diǎn)一致的保證。由于元件封裝只是元件的外觀和焊點(diǎn)位置，即僅僅是空間的概念，因此不同的元件可共用一個(gè)封裝；另一個(gè)方面，同一種元件也可有不同的封裝。如電阻的封裝形式有AXIAL-0.3AXIAL-0.4AXIAL-0.5電阻的封裝形式如圖所示，后面的數(shù)字表示形狀大小，數(shù)字越大，形狀越大PCB設(shè)計(jì)中的圖件1.元件封裝（也稱元件）AXIAL-0.341PCB設(shè)計(jì)中的圖件二極管的封裝三極管的封裝雙列直插式集成電路封裝ProtelDXP連接件封裝PCB設(shè)計(jì)中的圖件二極管的封裝42PCB設(shè)計(jì)中的圖件焊盤焊盤的作用是放置焊錫、連接導(dǎo)線和元件引腳；可以單獨(dú)放在一層或多個(gè)板層上。焊盤的形狀有圓形、矩形、圓角矩形或八邊形等，根據(jù)元件本身來確定。其中焊盤直徑和焊盤孔徑可在0~1000mil之間變化。焊盤直徑焊盤孔徑PCB設(shè)計(jì)中的圖件焊盤焊盤直徑焊盤孔徑43PCB設(shè)計(jì)中的圖件導(dǎo)孔（也稱過孔）過孔的作用是連接不同板層的導(dǎo)線，有3種，即從頂層貫通到底層的穿透式導(dǎo)孔，從頂層到內(nèi)層或從內(nèi)層通到底層的盲導(dǎo)孔和層間的隱藏導(dǎo)孔。導(dǎo)孔有兩個(gè)尺寸，即導(dǎo)孔直徑和通孔直徑。通孔的孔壁由與導(dǎo)線相同的材料構(gòu)成，用于連接不同板層的導(dǎo)線。PCB設(shè)計(jì)中的圖件導(dǎo)孔（也稱過孔）44PCB設(shè)計(jì)中的圖件除了上面介紹的元件、導(dǎo)線、焊盤、過孔外，還有一些印制電路板上的其他圖件，以后在詳細(xì)介紹。PCB設(shè)計(jì)中的圖件