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认识PCB板,宋晓虹,原始材料敷铜板,通过打孔、制作线路层后的裸板,添加了保护的阻焊及字符的成品,印刷电路板介绍,印刷电路板就是一个载体，是用于焊接实际电子元件、具有电气特性的板子，称PCB板（Printed Circuit Board）,印刷电路板介绍,印刷电路板的制作材料主要有绝缘材料（一般是SiO2）、金属铜以及焊锡等。制作时，先将印制电路板建立在一块绝缘基板上，再将电路原理图中的导线制作成铜膜走线，元件引脚处则被制成过孔和焊盘。,印刷电路板的组成,印刷电路板主要由焊盘、过孔、安装孔、导线、元器件、接插件、填充等组成，如图所示。,印刷电路板的板层结构,印刷电路板常见的板层结构包括单层板（Single Layer PCB）、双层板（Double Layer PCB）和多层板（Multi Layer PCB）三种。,单面板一面有敷铜，一面没有敷铜，设计时，只能在一面进行布线并放置元件。不需要打过孔。单面板由于成本低而被广泛采用。但是由于只能在一面上进行走线，所以设计要比双面板或多层板困难得多。,印刷电路板的板层结构,双面板：双面板包括顶层（Top Layer）和底层（Bottom Layer）两层，顶层一般为元件面，底层一般为焊锡层面。双面板的双面都可以敷铜，都可以布线。双面板的电路一般比单面板的电路复杂，但布线容易操作，是制作电路板比较理想的选择,多层板：多层板包含了多个工作层的电路板。除了顶层、底层以外，还包括中间层、内部电源或接地层等。,印刷电路板的板层结构,随着电子技术的高速发展，电子产品越来越精密，电路板也就越来越复杂，多层电路板的应用也越来越广泛。多层电路板一般指三层以上的电路板。,印刷电路板的“层”不是虚拟的，而是印刷板材料本身实实在在的铜箔层。Protel的PCB板包括许多类型的工作层，如信号层（Signal Layers）、内部电源层（Internal Planes）、机械层（Mechanical Layers）等。上下位置的表面层与中间各层需要连通的地方用“过孔（Via）”来沟通。,信号层：主要用于布线，也可以放置一些与电气信号有关的电气实体。ProtelDXP 2004提供了32个信号层，包括顶层、底层和30个中间层（Mid）。其中顶层一般用于放置元件，底层放置焊锡元件，中间层主要用于放置信号走线/,PCB中的层,PCB中的层,内部电源层（Internal Planes）主要用于连接电源网络和接地网络，也可连接其他网络。ProtelDXP 2004提供了16个内部电源层，以满足使用。对于多板层设计，需要使用大面积的电源和地，从而导致电源和接地网络很复杂，因此需要用整片铜膜建立一个内部电源层，再通过过孔与电路板的表层电源层网络连接，从而简化电源布线。,PCB中的层,（3）机械层（Mechanical Layers）机械层主要用于放置标注和说明等，例如尺寸标记、过孔信息、数据资料、装配说明等。Protel DXP 2004提供了16个机械层，它们是Mechanical1Mechanical16。可以在打印或绘制其他层时加上机械层，这样机械层上的基准信息也可以被打印或绘制出来。,PCB中的层,（4）阻焊层和锡膏防护层（Mask）阻焊层用于放置阻焊剂，防止在焊接时由于焊锡扩张引起短路，Protel DXP 2004提供了Top Solder（顶层）和Bottom Solder（底层）两个阻焊层，设计时如果使用阻焊层，将匹配焊盘和过孔 锡膏防护层主要用于安装表面粘贴元件（SMD），Protel DXP 2004提供了Top Paste（顶层）和Bottom Paste（底层）两个锡膏防护层。这是表帖元器件的安装工艺所需要的，无表帖元器件时不需要使用该层,PCB中的层,（5）丝印层（Silkscreen）丝印层主要用于绘制元件封装的轮廓线和元件封装文字，以便于用户读板，如元器件的外形轮廓、标号和参数等。Protel DXP 2004提供了Top Overlayer（顶层）和Bottom Overlayer（底层）两个丝印层，在丝印层（Silkscreen）做的所有标志都是用绝缘材料印制到电路板上，不具有导电特性，不会影响到电路的连接。,PCB中的层,（6）其他层（Other）其他层主要包括钻孔层、禁止布线层等，主要有：Drill layer（钻孔层）：用于绘制钻孔图及标注钻孔的位置，包括Drill Guide（钻孔引导）和Drill Drawing（钻孔图层）两种。前者基本不用，后者通常用来生成制作PCB时的钻孔图片，在PCB设计页面的Drill Drawing 层是看不到钻孔符号的，在输出的时候会自动生成。KeepOut（禁止布线层）：用于在电路板布局时设定放置元件和导线的区域边界。Multi Layer（多层）：用于设置多层面，此层上放置的对象将贯穿所有信号板层，内层板层和阻焊层等，常用于放置跨板层对象，如焊盘、导孔等Connect（飞线层）：用于显示飞线（导入网络表时产生的预拉线）,PCB中的层,对于手工绘制双面印制电路板来说，使用最多的是Top Layers(顶层铜箔布线)、Bottom Layers（底层铜箔布线）和Top Silkscreen(顶层丝印层)。一般顶层用红色、底层用蓝色、文字及符号用绿色或白色、焊盘和过孔用黄色。,学习PCB板设计，我们需要做什么？,板的大小，单面、双面，还是多层板？元件的位置摆放（布局）？如何连接导线？考虑电路板设置的电磁兼容问题。测试,PCB设计中的图件,1.元件封装（也称元件）元件封装指实际元件焊接到电路板时指示的外观和焊点位置，它是实际元件引脚和印制电路板上的焊点一致的保证。由于元件封装只是元件的外观和焊点位置，即仅仅是空间的概念，因此不同的元件可共用一个封装；另一个方面，同一种元件也可有不同的封装。如电阻的封装形式有,AXIAL-0.3 AXIAL-0.4 AXIAL-0.5,电阻的封装形式如图所示，后面的数字表示形状大小，数字越大，形状越大,PCB设计中的图件,二极管的封装三极管的封装双列直插式集成电路封装Protel DXP连接件封装,PCB设计中的图件,铜膜导线：铜膜导线也称“铜膜走线”，简称“导线”，用于连接各个焊点，是印制电路板最重要的部分。印制电路板设计均围绕如何布置导线进行。与导线有关的另一种线常称为“飞线”，即预拉线。飞线是在引入Netlist后系统根据规则生成的，用来指引布线的一种连线。飞线与导线有本质区别，它在形式上表示各个焊点间的连接关系，但没有电气的连接意义；导线则根据飞线指示的焊点间的连接关系而布置，是具有电气连接意义的连接线路。,PCB设计中的图件,焊盘 焊盘的作用是放置焊锡、连接导线和元件引脚；可以单独放在一层或多个板层上。焊盘的形状有圆形、矩形、圆角矩形或八边形等，根据元件本身来确定。其中焊盘直径和焊盘孔径可在01000mil之间变化。,焊盘直径,焊盘孔径,PCB设计中的图件,导孔（也称过孔）过孔的作用是连接不同板层的导线，有3种，即从顶层贯通到底层的穿透式导孔，从顶层到内层或从内层通到底层的盲导孔和层间的隐藏导孔。导孔有两个尺寸，即导孔直径和通孔直径。通孔的孔壁由与导线相同的材料构成，用于连接不同板层的导线。,PCB设计中的图件,除了上面介绍的元件、导线、焊盘、过孔外，还有一些印制电路板上的其他图件，以后在详细介绍。,PCB设计方法,PCB设计方法主要有三种：全自动设计、全手工设计和半自动设计全自动设计：利用protel提供的各种自动化工具进行印制电路板的设计工作。优缺点：周期短，但是由于但是人工智能还不完善，因此设计还有缺陷全手工设计：利用protel提供的各种PCB绘制工具进行设计工作 优缺点：设计从实际出发，产品比较完美，但是设计费时费力，有时还有人为的错误半自动布局：是目前用得比较多的方式，结合了自动化设计和手工设计的特点，省时省力，设计的灵活性也比较大。,PCB设计流程,准备网络报表：主要指电路原理图的设计及网络报表的生成。有时也可以不进行原理图绘制，直接进入PCB设计系统规划印制电路板：主要是对电路板的初步规划，如板的大小，采用几层电路、元件采用什么封装形式等。确定电路板设计的框架设置相关参数：设置元件的布置参数、板层参数和布线参数等导入网络表及元件封装：网络报表是电路板布线的灵魂，也是原理图设计系统与印制电路板设计系统的接口。只有将网络报表装入后，才可能完成对电路板的自动布线。元件封装就是元件的外形，每个装入的元件都必须有相应的外形封装元件的布局：可以由protel自动进行，并自动将元件布置在电路板边框内自动布线：protel DXP2004引入了先进的技术，只要参数设置得当，元件布局面合理，自动布线成功率很高（几乎是100%）手工调整：在自动布线结束后，对不满意的地方进行手工调整文件保存及输出：完成布线后，可以将完成的PCB文件保存，利用输出设备（打印机或绘图仪）输出电路板的布线图。,
