1、第7章 PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ),7.1 PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí) 7.2 Protel DXP PCB設(shè)計(jì)流程 7.3 Protel DXP PCB編輯器的使用 7.4 準(zhǔn)備網(wǎng)絡(luò)表或原理圖 7.5 設(shè)置參數(shù) 7.6 規(guī)劃電路板 7.7 裝入元件封裝 7.8 裝入網(wǎng)絡(luò)表 7.9 元件布局 7.10 布線 7.11 覆銅和補(bǔ)淚滴 7.12 其他放置工具 7.13 DRC檢查 7.14 打印和輸出 7.15 創(chuàng)建項(xiàng)目元件庫,7.1 PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí),PCB（Printed Circuit Board）：也稱印制電路板，通過印制板上的印制導(dǎo)線、焊盤及金屬化過孔實(shí)現(xiàn)元器件引腳之間的電氣連接。 由于印制板上的導(dǎo)電圖形

2、（如元件引腳焊盤、印制連線、過孔等）以及說明性文字（如元件輪廓、序號(hào)、型號(hào)）等均通過印制方法實(shí)現(xiàn)，因此稱為印制電路板。 PCB基板是由絕緣隔熱、不易彎曲的材質(zhì)所制成。在整個(gè)板子的表面上覆蓋著銅箔。在制造過程中部分銅箔被刻蝕處理掉，留下來的部分就變成導(dǎo)線，用來連接PCB上零件的電路連接。,7.1.1 PCB基礎(chǔ)知識(shí),印制電路板的主要制作材料 絕緣材料：一般用二氧化硅（SiO2） 金屬銅：主要用于印制電路板上的電氣導(dǎo)線，一般還會(huì)在導(dǎo)線表面再附上一層薄的絕緣層。 焊錫：附著在過孔和焊盤的表面。,覆銅板：通過一定的工藝，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

3、材料覆銅板。按電路要求，在覆銅板上刻蝕出導(dǎo)電圖形，并鉆出元件引腳安裝孔、實(shí)現(xiàn)電氣互連的過孔以及固定整個(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。,印制板種類 根據(jù)導(dǎo)電層數(shù)目的不同可分為： 單面板 雙面板 多層板 根據(jù)覆銅板基底材料的不同可分為： 紙質(zhì)覆銅箔層壓板 玻璃布覆銅箔層壓板,這兩種壓板都是使用粘結(jié)樹脂將紙或玻璃布粘在一起，然后經(jīng)過加熱、加壓工藝處理而成。,目前常用的粘結(jié)樹脂（三種） 酚醛樹脂：覆銅箔酚醛紙質(zhì)層壓板使用酚醛樹脂粘結(jié)的紙質(zhì)覆銅箔層壓板。其特點(diǎn)是成本低，主要用作收音機(jī)、電視機(jī)以及其他電子設(shè)備的印制電路板。） 環(huán)氧樹脂： 覆銅箔環(huán)氧紙質(zhì)層壓板：使用環(huán)氧樹脂粘結(jié)的紙質(zhì)

4、覆銅箔層壓板。其電氣性能和機(jī)械性能均比覆銅箔酚醛紙質(zhì)層壓板好，也主要用在收音機(jī)、電視機(jī)以及其他低頻電子設(shè)備中。 覆銅箔環(huán)氧玻璃布層壓板：使用環(huán)氧樹脂粘結(jié)的玻璃布覆銅箔層壓板。是目前使用最廣泛的印制電路板材料之一，具有良好的電氣和機(jī)械性能，耐熱，尺寸穩(wěn)定性好，可在較高溫度下使用。廣泛用作各種電子設(shè)備、儀器的印制電路板。 聚四氟乙烯樹脂：覆銅箔聚四氟乙烯玻璃布層壓板使用聚四氟乙烯樹脂粘結(jié)的玻璃布覆銅箔層壓板。由于其介電性能好（介質(zhì)損耗小、介電常數(shù)低），耐高溫（工作溫度范圍寬），耐潮濕（可以在潮濕環(huán)境下使用），耐酸、堿（即化學(xué)穩(wěn)定性高），是制作高頻、微波電子設(shè)備印制電路板的理想材料，但價(jià)格較高。,1

5、、單面板 定義： 一面敷銅，另一面沒有敷銅的電路板，只能在敷銅的一面布線而在另一面放置元件。 優(yōu)點(diǎn)： 制作簡(jiǎn)單，不用打過孔、成本低。 缺點(diǎn)： 由于只能單面布線，而且導(dǎo)線不能交錯(cuò)，所以當(dāng)電路較為復(fù)雜時(shí)，布線有一定困難。通常用于較簡(jiǎn)單的電路。,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：沒有銅膜的一面用于安放元件，該面稱為元件面。,單面板,2、雙面板 定義： 兩面敷銅，中間為絕緣層，兩面均可布線。通常是在頂層放置元件，在頂層和底層兩面進(jìn)行走線。一般需要由過孔或焊盤連通。 優(yōu)點(diǎn)： 兩面可以布線，而且導(dǎo)線可以交錯(cuò)，所以布線容易得多，

6、可以應(yīng)付較為復(fù)雜的電路，提高了電路板的集成度 缺點(diǎn)： 在雙面板中，需要制作金屬化過孔，生產(chǎn)工藝流程比單面板多，制作較復(fù)雜，成本高。,雙面板,基板的上下兩面均覆蓋銅箔。因此，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)線相連的金屬化過孔。在雙面板中，元件也只安裝在其中的一個(gè)面上，該面同樣稱為“元件面”，另一面稱為“焊錫面”。,3、多層板 定義：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、內(nèi)部接地層及多個(gè)中間信號(hào)層。通常層數(shù)為偶數(shù)。 優(yōu)點(diǎn)： 大大提高了電路板的集成度：隨著集成電路技術(shù)的不斷發(fā)展，元器件集成度越來越高，引腳數(shù)目迅

7、速增加，電路圖中元器件連接關(guān)系越來越復(fù)雜。 能適用較高工作頻率：如今器件工作頻率越來越高，只有多層板能滿足布線和電磁屏蔽要求，單面板和雙面板都無法滿足。 缺點(diǎn)：層數(shù)增加，制作工藝更加復(fù)雜，成本高。,多層板（四層）,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,穿透式過孔 盲過孔 隱蔽式過孔,在多層電路板中，層與層之間的電氣連接通過元件引腳焊盤和金屬化過孔實(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孔最好也貫穿整個(gè)電路板，以方便鉆孔加工，在經(jīng)過特定工藝處理后，不會(huì)造成短路。,7.1.2 元件的封裝技術(shù),元件封裝：指實(shí)際元件焊接到電路板時(shí)所指示的外觀和

8、焊盤位置。僅僅是空間的概念。 不同元件可共用同一個(gè)元件封裝形式。如8031，8255都是直插雙列40引腳器件，封裝形式都是DIP40 同種元件也可以有不同的封裝形式。如RES3代表電阻，它的封裝形式有CR3225-1210、CR5025-2010、CR6322-2512等。 元件的封裝技術(shù)：指將元件焊接到PCB上時(shí)采用的方式,元件封裝技術(shù)的種類： 插入式封裝技術(shù)（Through Hole Technology, THT）：將元件放置在板子的一面，并將元件的管腳穿過板子焊在另一面上。 優(yōu)點(diǎn)：THT的元件與PCB連接的構(gòu)造比較好，例如排線的插座和類似的接插件都需要耐壓力，通常是THT封裝。 缺點(diǎn)：

9、占用的空間較多，單位面積可放置的元件較少。 表面黏貼式封裝技術(shù)（Surface Mounted Technology, SMT）：元件的管腳與焊接在板子同一側(cè)，不需鉆孔。 優(yōu)點(diǎn)：SMT的元件所占空間較小，且可以在板子的兩面都放置，SMT的PCB板上零件更加密集，多用于工業(yè)生產(chǎn)中 缺點(diǎn)：管腳和焊點(diǎn)小，人工焊接困難，多用于工業(yè)生產(chǎn)中,管殼的外觀，引腳形狀，封裝,SOP,QFP,PGA,ZIP,SIP,DIP,SOJ,QFJ,一、元件封裝 1、常見分立元件的封裝（有5種） 1）針腳式電阻：封裝系列名為AXIAL-xx，其中AXIAL表示軸狀的封裝方式，xx為數(shù)字，表示該元件兩個(gè)焊盤間的距離，后綴越大

10、，其形狀越大。 0.3英寸=300mil(毫英寸) =7.62mm 1英寸=25.4mm 2）扁平狀電容：常用RAD-xx作為無極性電容元件封裝。,7.1.3 印制電路板的基本概念,AXIAL-0.3,RAD-0.3,3）二極管類元件：常用封裝系列名稱為DIODExx，其中xx表示兩焊盤間距離。 4）筒狀電容：常用RBxx-xx作為有極性電容元件封裝。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。如RB7.6/15表示此元件封裝焊盤間距為7.6英寸，圓筒的直徑為15英寸。,DIODE-0.7,RB7.6-15,5）三極管類元件,NPN,PNP,NMOS-2或PMOS-2,MO

11、SFET-N,2、常見集成電路的封裝,DIP40B,CERQUAD52,QFP80A,二、導(dǎo)線 即銅膜導(dǎo)線，是板子上的敷銅經(jīng)過蝕刻處理形成的一定寬度和形狀的導(dǎo)線，用以實(shí)現(xiàn)電氣連接。 三、飛線 飛線：一種預(yù)拉線，電路板設(shè)計(jì)在引入網(wǎng)絡(luò)表后，元件之間的連接都是采用飛線指示連接關(guān)系。 兩者區(qū)別：飛線只是一種形式上的連接，沒有電氣意義。而導(dǎo)線有電氣意義。 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)飛線的意圖。,四、助焊膜和阻焊膜 按膜所處的位置及作用分 助焊膜（Top or Bottom Solder）：是涂于焊盤上，提高可焊性能的一層膜，也就是絕色板子上比焊盤略大一點(diǎn)的淺色圓。 阻焊膜（Top or

12、Bottom Paste） ：作用正好相反，為了使制成的板子適應(yīng)波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盤處的銅箔不能粘焊。因此在焊盤以外的各部位都要涂覆一層膜，用于阻止這些部分上錫。 五、層（Layer） Protel的層是印制板材料本身實(shí)實(shí)在在的一層。 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)。,六、焊盤（Pad） 焊盤：作用是放置焊錫、連接導(dǎo)線和元件引腳。選擇元件的焊盤類型要綜合考慮該元件的形狀、大小、布置形式、震動(dòng)、受熱情況和受力方向等因素,七、過孔 過孔（Via）：作用是連接不同板層的導(dǎo)線。共3種 穿透式過孔：從頂層貫通到底層 盲過孔：從頂層貫通到內(nèi)

13、層或從內(nèi)層通到底層 隱蔽過孔：內(nèi)層間的隱蔽過孔。 八、絲印層： 為方便電路的安裝和維修，需要在印制板的上、下兩表面印制上所需要的標(biāo)志圖案和文字代號(hào)。如元件標(biāo)號(hào)和標(biāo)稱值、元件外廓形狀和廠家標(biāo)志、生產(chǎn)日期。,7.2 Protel DXP PCB設(shè)計(jì)流程,準(zhǔn)備原理圖或網(wǎng)絡(luò)表,設(shè)置參數(shù),規(guī)劃電路板,裝入元件封裝,裝入網(wǎng)絡(luò)表,元件布局,布線,覆銅和補(bǔ)淚滴,保存和輸出,DRC檢查,7.3 Protel DXP PCB編輯器的使用,1、顯示區(qū)域的縮放 2、顯示整個(gè)文件 3、顯示整張圖紙 4、顯示整個(gè)電路板 5、顯示選定區(qū)域 6、顯示選定的對(duì)象 7、以上一次的比例顯示 8、以鼠標(biāo)為中心顯示 9、刷新顯示區(qū)域

14、10、拖動(dòng)顯示區(qū)域,7.3.1 PCB編輯顯示區(qū)域的管理,7.3.2 使用PCB面板瀏覽PCB,1、打開PCB文件， 進(jìn)入PCB編輯器 2、打開PCB面板 3、選擇PCB面板的顯示內(nèi)容 4、瀏覽網(wǎng)絡(luò) 5、瀏覽元件 6、瀏覽設(shè)計(jì)規(guī)則 7、飛線編輯器 8、內(nèi)部板層編輯器 9、放大顯示,7.3.3 PCB編輯器的編輯功能,1、Undo操作 2、剪節(jié)、復(fù)制和粘貼 3、選中 4、取消選中 5、刪除 6、移動(dòng) 7、跳轉(zhuǎn),7.4 準(zhǔn)備網(wǎng)絡(luò)表或原理圖,7.5 設(shè)置參數(shù),一、圖紙參數(shù)設(shè)置（DesignBoard Options）,二、PCB編輯器參數(shù)設(shè)置（ToolsPreferences）,1、General選

15、項(xiàng)設(shè)置,2、Display選項(xiàng)設(shè)置,3、Show/Hide選項(xiàng)設(shè)置,4、Defaults選項(xiàng)設(shè)置,7.6 規(guī)劃電路板,7.6.1 Protel 2004工作層面簡(jiǎn)介,共74個(gè)工作層面,信號(hào)層(Signal Layers)：用來放置元件和布置與信號(hào)有關(guān)的導(dǎo)線，共32個(gè) 內(nèi)部電源/接地層(Internal Planes)：主要用于布置電源線和接地線，共16個(gè) 機(jī)械層(Mechanical Layers)：用于定義PCB的物理參數(shù)，共16個(gè) 防護(hù)層(Mask Layers)：用于防護(hù)電路板上不希望鍍上焊錫的地方，共4個(gè) 絲印層(Silkscreen)：用于繪制元件封裝的輪廓和元件注釋，共2個(gè) 其他工

16、作層面：共4個(gè)，Drill Guide; Keep-Out Layer;Drill Drawing;Multi-Layer,7.6.2 層面管理器,執(zhí)行菜單元DesignLayer Stack Manager,7.6.2 層面管理器,1、添加一個(gè)信號(hào)層 2、添加一個(gè)內(nèi)部電源/接地層 3、刪除一個(gè)層面 4、改變層面的層疊次序 5、編輯層面的屬性,7.6.2 層面管理器,6、選擇絕緣層的層疊類型 7、設(shè)置頂層/底層絕緣層 8、使用電路板模板,7.6.3 設(shè)置工作層面,DesignDoard Layers & Colors,7.6.4 繪制電路板外形,1、在機(jī)械層繪制電路板物理邊界(Mechanic

17、al 1),命令：PlaceLine或,2、設(shè)置電路板外形,命令：DesignBoard Shape,7.6.5 設(shè)定電路邊界,在Keep-Out Layer繪制電路板電氣邊界,命令：PlaceLine或,7.7 裝入元件封裝,7.8 裝入網(wǎng)絡(luò)表,從原理圖更新PCB,1、在同一個(gè)工程中添加一個(gè)PCB文件并保存，在原理圖編輯器中執(zhí)行DesignUpdate PCB Document ，彈出Engineering Change Order對(duì)話框,7.8.1 在原理圖編輯器中更新PCB,2、在彈出對(duì)話框中進(jìn)行更新設(shè)置，包括檢查更新的可行性（Validate Changes）；執(zhí)行更新（Execute

18、 Changes）；預(yù)覽更新報(bào)告（Reporte Changes）等,7.8.2 在PCB編輯器中更新PCB,1、在同一個(gè)工程中添加一個(gè)PCB文件并保存，在PCB編輯中執(zhí)行DesignImport Changes From，彈出同樣對(duì)話框，進(jìn)行同樣的更新設(shè)置,7.9 元件布局,7.9.1 自動(dòng)布局,命令：ToolsComponent PlacementAuto Placer,7.9 元件布局,7.9.1 自動(dòng)布局,中止自動(dòng)布局ToolsComponent PlacementStop Auto Placer 設(shè)置推擠元件的深度 ToolsComponent PlacementSet Shove

19、Depth 推擠元件 ToolsComponent PlacementShove,7.9.2 手動(dòng)布局,1、布局原則,接插件的安裝位置要符合設(shè)計(jì)要求 元件在PCB板上布置的位置平衡、疏密有致，不能出現(xiàn)頭重腳輕的情況 散熱要求。發(fā)熱元件的放置位置要合理、散熱要通暢，不能干擾到電路其他部分工作；電解電容、晶振、鍺管等熱敏元件要與發(fā)熱元件保持一定距離 盡量做到按模塊布局 盡量使連線的距離最短、交叉最少,7.9.2 手動(dòng)布局,2、調(diào)整元件位置,首先將較大的元件放置在合適位置 然后按模塊放置其他元件 最后放置其他外圍元件,3、排列和對(duì)齊,命令：EditAlignAlign Utilities工具條,4、

20、調(diào)整標(biāo)注,命令：EditAlignPosition Component Text,5、放置固定螺絲孔 放置固定用焊盤,6、3D效果預(yù)覽 ViewBoard in 3D,7、更改元件封裝,7.10 布線,設(shè)定布線規(guī)則,部分線路手動(dòng)預(yù)布線,自動(dòng)布線,手動(dòng)調(diào)整,7.10.1 設(shè)定設(shè)計(jì)規(guī)則,1、設(shè)計(jì)規(guī)則介紹,電氣類 布線類 防護(hù)層類 內(nèi)電層類,命令：DesignRules,設(shè)計(jì)規(guī)則的設(shè)置。通常需要設(shè)置如下的布線規(guī)則： 安全間距允許值（Clearance Constrant） 在布線之前，需要定義同一個(gè)層面上兩個(gè)圖元之間所允許的最小間距，即安全間距。 布線拐角模式 根據(jù)電路板的需要，將電路板上的布線拐角模式設(shè)置為45度角模式。 布線層的確定 對(duì)雙面板而言，一般將頂層布線設(shè)置為沿垂直方向，將底層布線設(shè)置為沿水平方向。 布線優(yōu)先級(jí)（Routing Priority）。 布線拓?fù)浞绞剑≧outing Topology） 一般說來，確定一條網(wǎng)絡(luò)的走線方式是以布線的總線長(zhǎng)最短作為設(shè)計(jì)原則。 過孔的類型（Routing Via Style）