Prote第6章印制電路板設(shè)計基礎(chǔ)課件

計算機(jī)輔助電路設(shè)計Protel課程描述：

本章主要介紹印制電路板的基礎(chǔ)知識、加工制作方法、印制電路板的布局原則和布線原則以及印制電路板的設(shè)計流程。

本章的學(xué)習(xí)是進(jìn)行印制電路板設(shè)計的基礎(chǔ)。作為一個好的PCB設(shè)計師，應(yīng)充分了解各種覆銅板、元器件的特性、特點(diǎn)；并熟練掌握印制電路板的布局原則和布線原則。

第6章印制電路板設(shè)計基礎(chǔ)

知識點(diǎn)及技能點(diǎn)

▲

了解印制電路板的概念、種類及作用

▲

熟悉并初步理解印制電路板的基本組件

▲

掌握印制電路板的布局、布線原則

▲

掌握印制電路板設(shè)計流程

6.1印制電路板概述

6.1.1

印制電路板的概念

所謂印制電路板，也稱印制線路板（PrintedCircuitBoard，簡稱PCB）。它是指在絕緣基材上，按預(yù)先設(shè)計，制成的一定尺寸板，在其上面至少有一個導(dǎo)電圖形或印制元件以及所設(shè)計好的孔，以實(shí)現(xiàn)元器件之間的電氣互連。

原始的電路板

單面敷銅板

雙面敷銅板

多層敷銅板

6.1.2印制電路板的發(fā)展

A、按基板材料劃分：

剛性印制電路板

酚醛紙質(zhì)層壓板

環(huán)氧紙質(zhì)層壓板

聚酯玻璃氈層壓板

環(huán)氧玻璃布層壓板

柔性印制電路板

聚酯薄膜

聚酰亞胺薄膜

氟化乙丙烯薄膜

6.1.3印制電路板的種類

提供電路中的各種元器件裝配、固定必要的機(jī)械支撐

提供各元件間的布線，實(shí)現(xiàn)電路的電氣連接。

提供所要求的電氣特性，如特性阻抗等

為自動焊錫提供阻焊圖形

為元件插裝、檢查及調(diào)試提供識別字符或圖形6.1.4印制電路板的作用

具有重復(fù)性

電路板的可預(yù)測性

信號可以沿導(dǎo)線任一點(diǎn)直接進(jìn)行測試，而不會因?qū)Ь€接觸引起短路

電路板的焊點(diǎn)可以在一次焊接過程中大部分焊完。6.1.5印制電路板的優(yōu)點(diǎn)

焊盤（Pad）

用于固定元器件管腳或引出連線、測試線等

有圓形、方形等多種形狀

分為針腳式及表面貼片式兩大類

銅膜導(dǎo)線（Track）

過孔（Via）

用于連接不同層面上的銅膜導(dǎo)線

形狀只有圓形，主要參數(shù)有孔的外徑和鉆孔尺寸

板層（Layer）

分為敷銅層和非敷銅層

敷銅層包括頂層、底層、中間層、電源層和地線層

6.1.6PCB的基本組件

元件封裝（Footprint）

元器件的封裝是指實(shí)際元器件焊接到電路板時所指示的外觀和焊點(diǎn)位置，僅是空間的概念

元器件封裝分為兩大類：針腳式和表面粘著式（SMD）

元器件封裝的編號：元件類型+焊點(diǎn)距離（焊點(diǎn)數(shù)）+元件外型尺寸

常用元件的封裝

電阻

A、加工方法

減成法工藝

加成法工藝

B、工藝流程

單面印制電路板工藝流程：下料→絲網(wǎng)漏印→腐蝕→去除印料→孔加工→絲印標(biāo)記→涂阻焊劑→成品

多層印制電路板工藝流程：內(nèi)層材料處理→定位孔加工→表面清潔處理→印制內(nèi)層銅膜走線及圖形→腐蝕→層壓前處理→內(nèi)外層材料層壓→孔加工→孔金屬化→制外層圖形→鍍耐腐蝕可焊金屬→去處感光膠→腐蝕插頭鍍金→外形加工→熱熔→絲印標(biāo)記→涂阻焊劑→成品6.1.7印制板的制作6.2印制電路板的基本設(shè)計原則

6.2.1設(shè)計整體考慮

可靠性

工藝性

經(jīng)濟(jì)性

6.2.2印制電路板尺寸及板層選取原則

電路板尺寸應(yīng)合理

在滿足電氣功能要求的前提下，應(yīng)盡可能選用層數(shù)較少的電路板

B、元件排列其他原則

信號流向布局原則

按照信號的流向排放電路各個功能單元的位置

元件的布局應(yīng)便于信號流通，使信號盡可能保持一致的方向

抑制熱干擾原則

發(fā)熱元件應(yīng)安排在有利于散熱的位置，必要時可以單獨(dú)設(shè)置散熱器

將發(fā)熱較高的元件分散開來，使單位面積熱量減小

在空氣流動的方向上，將對熱敏感元件排列在上游位置，或遠(yuǎn)離發(fā)熱區(qū)

抑制電磁干擾原則

對干擾源以及對電磁感應(yīng)較靈敏的元件進(jìn)行屏蔽或?yàn)V波，屏蔽罩應(yīng)良好接地

加大干擾源與對電磁感應(yīng)較靈敏元件之間的距離

盡量避免高低壓器件相互混雜，避免強(qiáng)弱信號器件交錯在一起

縮短高頻元件和大電流元件之間的連線，設(shè)法減少分布參數(shù)的影響

對于高頻電路，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠(yuǎn)離

數(shù)字邏輯電路盡可能選用低速元件

在印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時，操作它們時均會產(chǎn)生較大火花放電，必須采用RC浪涌吸收電路來吸收放電電流

CMOS元件的輸入阻抗很高，且易受感應(yīng)，因此對不使用的端口要進(jìn)行接地或接正電源處理

提高機(jī)械強(qiáng)度原則

應(yīng)留出固定支架、安裝螺孔、定位螺孔和連接插座所用的位置

電路板的最佳形狀是矩形（長寬比為

3:2或4:3），當(dāng)板面尺寸大于200mmＸ150mm時，應(yīng)考慮板所受的機(jī)械強(qiáng)度

A、印制電路板布線的一般原則

信號線高、低電平懸殊時，要加大導(dǎo)線的間距；在布線密度比較低時，可加粗導(dǎo)線，信號線的間距也可適當(dāng)加大

印制導(dǎo)線如果需要進(jìn)行屏蔽，在要求不高時，可采用印制屏蔽線，即包地處理。對于多層板，一般通過電源層和地線層的使用，既解決電源線和地線的布線問題，又可以對信號線進(jìn)行屏蔽

6.2.4印制電路板布線原則B、印制電路板布線的其他原則

電源、地線的布設(shè)原則

－盡量加寬電源和地線，地線寬度應(yīng)大于電源寬度－在印制電路板上應(yīng)盡可能多地保留銅箔做地線，這樣傳輸特性和屏蔽作用將得到改善，并且起到減少分布電容的作用。數(shù)字電路和模擬電路的布線

－數(shù)字電路工作頻率較高，布線應(yīng)考慮分布參數(shù)的影響。－模擬電路的敏感性強(qiáng)，易受干擾，特別注意弱信號放大電路部分的布線要盡量縮短線條的長度，減小平行布線長度。－模擬電路與數(shù)字電路的電源地線應(yīng)分開排布，在電源入口處單點(diǎn)匯集，這樣可以減小模擬電路與數(shù)宇電路之間的相互影響與干擾。

大面積敷銅主要有兩種作用

用于屏蔽來減小外界干擾

作用是利于散熱

使用大面積敷銅應(yīng)局部開窗口，防止長時間受熱時，銅箔與基板間的粘合劑產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體無法排除，熱量不易散發(fā)，以致產(chǎn)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象6.2.6大面積敷銅6.3印制電路板設(shè)計流程

準(zhǔn)備電路原理圖

規(guī)劃印制版

印制板參數(shù)設(shè)置

載入元器件封裝庫及網(wǎng)絡(luò)表

元件布局

自動布線

手工調(diào)整布線

設(shè)計規(guī)則檢查（DRC）

保存及輸出電路板

重點(diǎn)和難點(diǎn)

◆印制電路板的基本組件

◆電路板的布局原則及布線原則

◆印制電路板的設(shè)計流程

本章小結(jié)

印制電路板按導(dǎo)電圖層劃分有單面板、雙面板和多層板；按基材劃分有剛性印制電路板、撓性印制電路板和剛--撓性印制電路板。電路板的組成元素有焊盤、過孔、銅膜導(dǎo)線、板層、元件封裝等等。

印制電路板的加工制作方法主要有減成法工藝和加成法工藝。

本章重點(diǎn)講述了印制電路板的布局原則和布線原則，以及印制電路板的設(shè)計流程。

本章的學(xué)習(xí)是進(jìn)行印制電路板設(shè)計的基礎(chǔ)。作為一個好的PCB設(shè)計師，應(yīng)充分了解各種覆銅板、元器件的特性、特點(diǎn)；并熟練掌握印制電路板的布局原則和布線原則。

作業(yè)及練習(xí)1．填空題

（1）印制電路板英文全稱是

，縮寫為

。（2）印制電路板根據(jù)導(dǎo)電板層劃分有

印制電路板，

印制電路板以及

印制電路板。（3）印制電路板根據(jù)基板材料劃分有

印制電路板，

印制電路板以及

印制電路板。（4）高頻布線，走線方式應(yīng)按照

角拐彎，這樣可以減小高頻信號的輻射和相互間的耦合。

2．判斷題

（1）單面板比多層板加工容易。

（

）（2）為使電路板更加美觀，布線應(yīng)盡可能平行布置。（

）（3）元件的布局應(yīng)便于信號流通，使信號盡可能保持一致的方向。（）（4）在采用數(shù)字邏輯電路時，元件速度越高越好。

（

）（5）元件封裝是和元件一一對應(yīng)的，不能混用。

（

）

3、選擇題（1）元件封裝按安裝形式分為（

）大類。A、三B、兩C、四D、五（2）元件封裝英文名稱為（

）