Protel99SE電路設(shè)計_3(新版)

1、第二部分 Protel 99 SE電路設(shè)計PCB印制電路板基礎(chǔ)學習要點：n1. 印制電路板概述n2. 印制電路板的組成n3. 印制電路板的板層類型n4. 元件的封裝n5. PCB設(shè)計流程 印制電路板簡稱為印制電路板簡稱為PCB（Printed Circuit Board），是通），是通過一定的制作工藝，在絕緣度非常高的基材上覆蓋一層導電過一定的制作工藝，在絕緣度非常高的基材上覆蓋一層導電性能良好的銅箔構(gòu)成覆銅板，按照性能良好的銅箔構(gòu)成覆銅板，按照PCB圖的要求，在覆銅板圖的要求，在覆銅板上蝕刻出相關(guān)的圖形，再經(jīng)鉆孔等處理制成，以供元器件裝上蝕刻出相關(guān)的圖形，再經(jīng)鉆孔等處理制成，以供元器件裝配所

2、用。配所用。元件面元件面 一般的電路板分為元件面（一般的電路板分為元件面（Component Side）和焊接面（）和焊接面（Solder Side）。元件面一般稱為正面，主要是插元件用的；焊接面為反面，主）。元件面一般稱為正面，主要是插元件用的；焊接面為反面，主要是用于完成焊接。要是用于完成焊接。焊接面焊接面n PCB的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)按電路板導電層數(shù)的不同，印制電路板可分為單面板、雙面板和多層板。1 1）單面板）單面板是指只有一面敷銅的電路板。只能在電路板的一面布線。布線的設(shè)計困難，往往要使用“跨接線”來解決導線交叉的問題。適用于布線簡單的PCB設(shè)計。指兩面都敷銅的電路板，在電路板的上下兩個面都

3、可以進行布線。雙層板的中間層為絕緣層，頂層（Top Layer）和底層（Bottom Layer）是用于布線的信號層。兩個信號層之間的走線由過孔連通。布線較容易，適用于比較復雜的電路。 2 2）雙面板）雙面板3 3）多層板）多層板n多層板一般指4層以上的電路板。多層板不僅兩面覆銅，在電路板內(nèi)部也包含銅箔，各銅箔之間通過絕緣材料隔離。圖 典型的四層電路板的結(jié)構(gòu)n 多層板是由交替的工作層及絕緣層疊壓粘合而成的電路板。n 多層板各層之間的電氣連接是通過半盲孔、盲孔和過孔來實現(xiàn)的。n四層板：在雙面板基礎(chǔ)上增加電源層和地線層。特點是電源和地線各用一個層面連通，而不是用銅膜線。由于增加了兩個層面。所以布線

4、更加容易。目前該技術(shù)已經(jīng)成熟。頂層頂層接地層接地層底層底層電源層電源層四層電路板的結(jié)構(gòu)四層電路板的結(jié)構(gòu)n六層板：在四層板的基礎(chǔ)上增加兩個信號層面就形成了六層板，由于制作復雜、造價高，所以只有在一些高級設(shè)備中才使用，例如，可編程控制器、計算機主機板等。 一般的電路系統(tǒng)設(shè)計用雙面板和四層板即可滿足設(shè)計需要，只是在較高級電路設(shè)計中，或者有特殊需要，比如對抗高頻干擾要求很高情況下才使用六層及六層以上的多層板。六層電路板的結(jié)構(gòu)六層電路板的結(jié)構(gòu)頂層頂層接地層接地層底層底層電源層電源層內(nèi)部信號層內(nèi)部信號層2內(nèi)部信號層內(nèi)部信號層12.2.印制電路板的組成印制電路板的組成元件封裝元件封裝定位孔定位孔焊盤焊盤過孔

5、過孔敷銅敷銅銅銅模模導導線線n1 1）焊盤（）焊盤（PadPad）與過孔（）與過孔（ViaVia） 焊盤（焊盤（PadPad）：用于在印刷電路板上用焊錫將元器件引）：用于在印刷電路板上用焊錫將元器件引腳固定的焊點。直插式元件的焊盤為通孔，表面貼式元件的腳固定的焊點。直插式元件的焊盤為通孔，表面貼式元件的焊盤為敷銅塊。焊盤為敷銅塊。圓形焊盤圓形焊盤 方形焊盤方形焊盤 八角形焊盤八角形焊盤 表面貼式焊表面貼式焊盤盤 過孔（過孔（ViaVia）: :用于實現(xiàn)雙面板或多層電路板上不同板層用于實現(xiàn)雙面板或多層電路板上不同板層之間導線的電氣互連。之間導線的電氣互連。焊盤與過孔的區(qū)別：焊盤與過孔的區(qū)別：1）

6、作用不同2）大小不同3）焊盤是有助焊的一圈，過孔沒有。2 2）銅膜導線（）銅膜導線（TrackTrack） 銅膜導線是敷銅板經(jīng)過腐蝕加工后在印刷電路板上的走銅膜導線是敷銅板經(jīng)過腐蝕加工后在印刷電路板上的走線，簡稱導線（線，簡稱導線（TrackTrack）。）。3 3）敷銅）敷銅敷銅就是在信號層上沒有布線的地方布置銅箔。一般是對地敷銅，作用是可以有效地實現(xiàn)電路板的信號屏蔽作用，提高抗電磁干擾能力，增強地線網(wǎng)絡(luò)過電流能力。PCB圖中的塊狀敷銅圖中的塊狀敷銅PCB圖中的網(wǎng)狀敷銅圖中的網(wǎng)狀敷銅3.3.板層類型板層類型一個完整的印刷電路板是由多個不同類型的板層構(gòu)成的。一個完整的印刷電路板是由多個不同類型

7、的板層構(gòu)成的。板層的類型包括：n 1 1）信號層）信號層 Protel提供了32個信號層，主要用于布線。 包括：Top LayerTop Layer頂層布線層，Bottom LayerBottom Layer底層布線層，Mid Mid Layer(130)Layer(130)中間信號層。n 2 2）內(nèi)部電源層）內(nèi)部電源層/ /接地層接地層 Protel提供了16個內(nèi)部電源層/接地層（Internal PlaneInternal Plane），用于放置電源線和接地線。內(nèi)部電源層和接地層通常配套使用。n 3 3）機械層）機械層 Protel提供了16個機械層（MechanicalMechanica

8、l），一般用來繪制印制電路板的邊框(邊界)，通常只需要一個機械層即可。n 4 4）屏蔽層）屏蔽層 屏蔽層包括阻焊層和助焊層。 阻焊層阻焊層( (Solder MaskSolder Mask) ) 是在焊盤以外的各部分附上一層絕緣涂料，以免電路上不希望鍍錫的地方被鍍上錫。 Top SolderTop Solder: 頂層阻焊層 Bottom SolderBottom Solder: 底層阻焊層沒敷阻焊綠油沒敷阻焊綠油敷上阻焊綠油敷上阻焊綠油 助焊層（助焊層（Paste MaskPaste Mask）是將助焊劑涂在焊盤上，提高焊接）是將助焊劑涂在焊盤上，提高焊接性能的。助焊劑的主要成分是松香。性能

9、的。助焊劑的主要成分是松香。 Top PasteTop Paste: 頂層助焊層 Bottom PasteBottom Paste: 底層助焊層焊盤上涂了助焊劑焊盤上涂了助焊劑n5 5）絲印層）絲印層 絲印層（絲印層（Silkscreen LayersSilkscreen Layers）是）是在在PCBPCB的正面或反面印的正面或反面印上一些必要的說明文字，如上一些必要的說明文字，如元器件的外形輪廓、元器件的外形輪廓、元件的標號元件的標號參數(shù)、公司名稱等。該層又分為頂層絲印層參數(shù)、公司名稱等。該層又分為頂層絲印層( (Top OverlayTop Overlay) )和底層絲印層和底層絲印層(

10、 (Bottom OverlayBottom Overlay) )。PCB板上的絲印層板上的絲印層n6 6）其他層）其他層KeepOutLayerKeepOutLayer：禁止布線層，此邊界之外不允許布線，一般在自動布線時使用 。該層指定的尺寸范圍應(yīng)等于或略小于該層指定的尺寸范圍應(yīng)等于或略小于電路板的尺寸電路板的尺寸。MultiLayerMultiLayer：多層。如果不打開該層，焊盤和過孔就無法顯示。4.元件的封裝元件的封裝n 原理圖中，元件的表現(xiàn)形式是元件的符號。原理圖中，元件的表現(xiàn)形式是元件的符號。n PCB圖中，元件的表現(xiàn)形式是元件的封裝。圖中，元件的表現(xiàn)形式是元件的封裝。什么是元件封

11、裝？n元件的封裝由元件的投影輪廓、管腳對應(yīng)的焊元件的封裝由元件的投影輪廓、管腳對應(yīng)的焊盤、元件標號和標注字符等組成。只有封裝的盤、元件標號和標注字符等組成。只有封裝的尺寸尺寸正確，元件才能安裝并焊接在電路板上。正確，元件才能安裝并焊接在電路板上。元件封裝的分類n1.1.直插式封裝直插式封裝 用于針腳式元件。元件封裝的焊盤位置必須鉆孔，讓用于針腳式元件。元件封裝的焊盤位置必須鉆孔，讓元件的引腳穿透印制板元件的引腳穿透印制板焊接固定。焊接固定。n2.2.表面貼式封裝。表面貼式封裝。 用于表面貼裝式元件。元件的焊盤位置不需要鉆孔，用于表面貼裝式元件。元件的焊盤位置不需要鉆孔， 直接在焊盤的表面進行焊

12、接的元件。直接在焊盤的表面進行焊接的元件。成本較低、元件成本較低、元件體積較小。體積較小。封裝類型對比圖例元件封裝的結(jié)構(gòu)焊盤焊盤元件元件圖形圖形元件標號元件標號 Designator元件注釋元件注釋 Comment舉例：封裝名為DIP14的封裝圖結(jié)構(gòu)元件的投影元件的投影輪廓輪廓兩種單位：公英制的轉(zhuǎn)換n英制單位： mil，即毫英寸，1mil = 0.001 inchn公制單位： mm（毫米），100mil=2.54mmnProtel中默認的單位是milProtel 99 SE提供的元件封裝庫nProtel提供的元件封裝庫位于安裝目錄下的“LibraryPcb”文件夾中。nPCB默認的封裝庫為“L

13、ibraryPcbGeneric Footprints”文件夾下的“Advpcb.ddbPCB Footprints.lib”常見的幾種元件的封裝常見的幾種元件的封裝u直插式封裝電阻類 電阻類封裝的命名規(guī)則為AXIALXX，其中數(shù)字“XX”表示兩個焊盤間的距離，以inch（即103mil）為單位，例如AXIAL0.3，AXIAL0.4等。 舉例：AXIAL0.3表示兩個焊盤之間的距離是 0.3 inch = 300 mil = 7.62 mm 無極性電容類無極性電容類 封裝命名規(guī)則為RADXX，其中數(shù)字“XX”的含義同電阻類，以inch為單位，例如RAD0.1，RAD0.2等。 極性電容和發(fā)光

14、二極管類極性電容和發(fā)光二極管類 封裝命名規(guī)則為RBXX/YY，其中數(shù)字“XX”表示焊盤的間距，“YY”表示電容圓筒的外徑，以inch為單位。 常用二極管類常用二極管類 二極管的封裝命名為DIODEXX，其中數(shù)字“XX”表示二極管管腳間的間距，例如DIODE0.4，DIODE0.7等。 晶體管類晶體管類 封裝命名以TO開頭的，通過晶體管的外形及功率來選擇封裝。 單列直插類單列直插類 封裝命名SIPX，其中數(shù)字“X”表示引腳的個數(shù)，從SIP2-SIP20。焊盤間的距離是100mil。 雙列直插類雙列直插類 封裝命名DIPX，其中數(shù)字“X”表示引腳的個數(shù)，從DIP4-DIP64。焊盤間的距離是100

15、mil。 晶振類晶振類 封裝命名為XTAL1。 串并口類串并口類 封裝命名DBX，其中數(shù)字“X”表示插針或插孔的個數(shù)。例如串行接口DB9。u 貼片封裝類貼片封裝類 電阻電容貼片封裝電阻電容貼片封裝n貼片電阻電容常見的封裝尺寸有9種，有英制和公制兩種表示方式，通常采用英制表示。英制表示法是采用4位數(shù)字表示，前兩位表示電阻或電容長度，后兩位表示寬度，單位為英寸。英制（inch)英制尺寸功率（W）020120mil*10mil1/20W040240mil*20mil1/16W060360mil*30mil1/10W080580mil*50mil1/8W1206120mil*60mil1/4W1210

16、120mil*100mil1/3W1812180mil*120mil1/2W2010200mil*100mil3/4W2512250mil*120mil1WSOP封裝 SOP(Small outline Package):零件兩面有腳，腳向外張開（一般稱為鷗翼型引腳）。 SOP封裝的應(yīng)用范圍很廣，并且逐漸派生出TSOP（薄小外形封裝）、VSOP（甚小外形封裝）、SSOP（縮小型SOP）、TSSOP（薄的縮小型SOP）及SOT（小外形晶體管）、SOIC（小外形集成電路）等封裝形式。 SO-8封裝SOJ封裝 SOJ(Small outline J-lead Package):零件兩面有腳，腳向零件

17、底部彎曲（J型引腳）。 SOJ-14封裝QFP封裝 QFP(Quad Flat Package)方型扁平式封裝 :零件四邊有腳，零件腳向外張開。該封裝技術(shù)實現(xiàn)的CPU芯片引腳之間距離很小，管腳很細，一般大規(guī)?；虺笠?guī)模集成電路采用這種封裝形式，其引腳數(shù)一般都在100以上。 QFP52 封裝PLCC封裝 PLCC(Plastic Leadless Chip Carrier):零件四邊有腳，零件腳向零件底部彎曲。這種芯片的焊接采用回流焊工藝，需要專用的焊接設(shè)備，在調(diào)試時要取下芯片也很麻煩，現(xiàn)在已經(jīng)很少用了。 PLCC20 封裝BGA封裝 BGA(Ball Grid Array):零件表面無腳，其腳成球狀矩陣排列于零件底部。 5.PCB5.PCB設(shè)計流程設(shè)計流程啟動啟動PCBPCB編輯器編輯器設(shè)置工作環(huán)境參數(shù)設(shè)置工作環(huán)境參數(shù)規(guī)劃電路板規(guī)劃電路板加載網(wǎng)絡(luò)表加載網(wǎng)絡(luò)表元器件布局元器件