PCB圖設(shè)計(jì)-單層和雙層板

1、12 PCB是Printed Circuit Board的簡(jiǎn)稱，即印刷電路板，或者叫作印制電路板。PCB的主要功能是固定各種零件，并提供其上各個(gè)零件的相互電氣連接，實(shí)現(xiàn)電路功能。 PCB是由絕緣介質(zhì)隔開(kāi)的各敷銅層組成，在敷銅層上利用化學(xué)或物理的方法蝕刻制作出銅布線圖案，板上制作出內(nèi)壁鍍有/不鍍金屬的通孔用于焊接零件引腳、連通位于不同敷銅層的銅線、機(jī)械固定等。 PCB兩面的覆蓋在敷銅層上的綠色或是棕色，是阻焊漆的顏色。這層是絕緣的防護(hù)層，阻焊漆可以阻止焊錫附著在敷銅上，也可以保護(hù)銅線免受其它侵蝕。 在阻焊層上另外會(huì)印刷上一層絲(網(wǎng))印(刷)面（silk screen）。通常在這上面會(huì)印上文字與符

2、號(hào)（大多是白色漆），以標(biāo)示出各零件在板子上的位置，便于裝配、焊接和調(diào)試等。絲印面也被稱作overlay，如top overlay、bottom overlay。絲印層覆蓋在其它所有物理層之上，一塊板最多有兩個(gè)絲印層。31. 單面板、單層板（Single-Sided Board）：只有一層敷銅2. 雙面板、雙層板（Double-Sided Board）：有兩層敷銅3. 多層板（Multi-Layer Board） 板內(nèi)部夾有由絕緣介質(zhì)隔開(kāi)的若干個(gè)銅箔層，例如作為信號(hào)層（Signal）、電源層（Power）、地線層（Ground）。用于增強(qiáng)信號(hào)質(zhì)量、減小電路板占用面積等。直插直插 (through

3、 hole)元元件、穿孔元件件、穿孔元件：使用時(shí)：使用時(shí)，元件引腳穿過(guò)電路板，元件引腳穿過(guò)電路板上的通孔，元件主體位上的通孔，元件主體位于板一側(cè)，引腳焊接點(diǎn)于板一側(cè)，引腳焊接點(diǎn)(焊盤焊盤)位于板另一側(cè)。位于板另一側(cè)。表貼表貼 (SMT Surface Mounted Technology)元元件、貼片元件件、貼片元件(SMD)：使：使用時(shí)，元件主體和引腳焊用時(shí)，元件主體和引腳焊接點(diǎn)接點(diǎn)(焊盤焊盤)位于板同一側(cè)位于板同一側(cè)。絲印層均位于元件主體絲印層均位于元件主體一側(cè)，便于指導(dǎo)裝配。一側(cè)，便于指導(dǎo)裝配。41. 插入式、穿孔式（Through Hole Technology）針對(duì)直插式封裝的元件，

4、這種方式需要占用大量的空間，并且要為每只引腳鉆一個(gè)孔。引腳其實(shí)占掉兩面的空間，而且焊點(diǎn)也比較大。安裝的時(shí)候，元件引腳從孔中穿過(guò)，在元件的另一側(cè)將引腳焊接到板上。2. 表面黏貼式（Surface Mounted Technology） 針對(duì)表面黏貼式封裝的元件，元件引腳焊在元件的同一面。鉆孔數(shù)量較少，體積小，占用空間少。5在Protel中專指頂層信號(hào)層和底層信號(hào)層1. 信號(hào)層信號(hào)層（Signal Layers）：敷銅層，主要用于繪制信號(hào)線，放置在上面的任何對(duì)象（線、矩形敷銅區(qū)、多邊形平面、焊盤、過(guò)孔、文字、圓、圓弧等）將會(huì)被處理為PCB布線圖中的有銅區(qū)。信號(hào)層包括： 頂層頂層（Top Layer

5、）元件面或焊接面信號(hào)層 中間層中間層（Mid Layer）內(nèi)部信號(hào)層（可有中間層1中間層30） 底層底層（Bottom Layer）元件面或焊接面信號(hào)層2. 內(nèi)平面內(nèi)平面（Internal Planes）層層：敷銅層，存在于在多層板內(nèi)部。主要用作大面積的電源或地。可以給內(nèi)平面賦予網(wǎng)絡(luò)名（如GND），這樣所有經(jīng)過(guò)內(nèi)平面的有相同網(wǎng)絡(luò)名的焊盤、過(guò)孔均被認(rèn)為是連接到內(nèi)平面上。一個(gè)內(nèi)平面層也可以被分成若干個(gè)具有不同網(wǎng)絡(luò)名的區(qū)域。 為了提高效率，這些層是負(fù)顯示的，放置在上面的任何對(duì)象將會(huì)被處理為PCB布線圖中的無(wú)銅區(qū)。3. 絲印層絲印層（Silkscreen Layers、Overlay Layers）：

6、非銅層，一般印上白色漆。主要用于繪制元件輪廓、元件標(biāo)識(shí)、元件型號(hào)或其它注釋用文字和圖形。板的兩面可各有一個(gè)絲印層，為 頂層絲印層（Top Overlay）和 底層絲印層（Bottom Overlay）。64. 機(jī)械層機(jī)械層（Mechanical Layers）：非銅層，主要用于提供電路板的制造、裝配信息，如板的物理尺寸。最多可有16個(gè)機(jī)械層。5. 掩膜層掩膜層（Mask Layers）：非銅層，覆蓋在板兩面的敷銅層上，用于阻焊、阻錫。掩膜包括： 焊接掩膜焊接掩膜（Solder Masks）用于波峰焊工藝，包括Top Solder Mask層和Bottom Solder Mask層，掩膜覆蓋的區(qū)

7、域?qū)⒉粫?huì)在波峰焊時(shí)著錫。掩膜是軟件自動(dòng)生成的，通常覆蓋了除元件焊盤和過(guò)孔（也可設(shè)置成覆蓋過(guò)孔）外的幾乎全部區(qū)域。 為了提高效率，焊接掩膜層是負(fù)顯示的。 錫膏掩膜錫膏掩膜（Paste Masks）用于SMT工藝，提供板上應(yīng)刷錫膏的區(qū)域信息。包括Top Paste Mask層和Bottom Paste Mask層，掩膜覆蓋的區(qū)域?qū)⒉粫?huì)被刷上錫膏。掩膜是軟件自動(dòng)生成的，通常覆蓋了除貼片元件焊盤外的幾乎全部區(qū)域。 為了提高效率，錫膏掩膜層是負(fù)顯示的。6. Keep Out Layer：非銅層，用于指定元件放置和布線的允許區(qū)域，對(duì)所有的敷銅層有效。Keep out層的基本規(guī)則是：元件不能被放置在Keep

8、 out層的對(duì)象上面；布線不能跨過(guò)Keep out層的對(duì)象。7. Multi Layer：放置在該層的對(duì)象將會(huì)出現(xiàn)在所有的敷銅層上，插入式元件引腳的焊盤通常放置在該層。71. 先由原理圖生成網(wǎng)絡(luò)表文件，網(wǎng)絡(luò)表中除了描述了電路各元件間如何連接，還包含了各元件的標(biāo)識(shí)、型號(hào)、封裝形式等在繪制原理圖時(shí)所指定的元件屬性信息。 然后新建一個(gè)PCB文件，在PCB編輯器中裝載此網(wǎng)絡(luò)表到該P(yáng)CB中，在導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表時(shí)，Protel會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)表中各元件所指定的封裝名，在用戶設(shè)定的當(dāng)前封裝庫(kù)列表中查找這些封裝名，若找到則將其放置在PCB中。若裝載網(wǎng)絡(luò)表時(shí)指定的元件封裝名不存在，則Protel會(huì)相應(yīng)地提示錯(cuò)誤。 用戶在P

9、CB編輯器中完成各元件的布局和PCB布線等工作。2. 若無(wú)原理圖，可先新建一個(gè)PCB文件，然后用戶直接在PCB編輯器中選取封裝庫(kù)中的封裝，放置到PCB中，再完成各元件的布局和PCB布線等工作。我們這里使用第一種方式8在原理圖繪圖頁(yè)的環(huán)境下，執(zhí)行菜單命令Design/Create Netlist將彈出Netlist Creation對(duì)話框，如圖所示，生成此原理圖的網(wǎng)絡(luò)表文件。在對(duì)話框中確定網(wǎng)絡(luò)表的輸出格式、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符作用域及網(wǎng)絡(luò)表包含的繪圖頁(yè)等。對(duì)于單頁(yè)原理圖，我們使用系統(tǒng)的缺省設(shè)置即可。點(diǎn)OK生成原理圖相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)表，網(wǎng)絡(luò)表文件是文本文件，其描述的內(nèi)容很容易理解。9 有兩種方式創(chuàng)建PCB文件：P

10、CB向?qū)Х绞?和直接創(chuàng)建方式。 我們這里使用PCB向?qū)Х绞剑砸粋€(gè)矩形單面板為例進(jìn)行示范。 執(zhí)行菜單命令File/New將彈出新建文檔對(duì)話框。如圖所示，切換到Wizards標(biāo)簽，選擇PCB向?qū)?，確認(rèn)后進(jìn)入歡迎對(duì)話框。10 有幾種板型可選，同時(shí)可以選擇度量方式為英制還是公制。我們這里選擇定制板型，公制方式。11 設(shè)置板的寬、高、形狀等參數(shù)。缺省的布線線寬用于繪制板的物理邊界線的線寬Keep Out區(qū)距板物理邊界的距離（布線和元件放置區(qū)域一般比板物理區(qū)域略小）切去板的角部區(qū)域板的內(nèi)部切除一塊標(biāo)出板的物理尺寸信息12 板的預(yù)覽圖，可以修改寬度和高度。紫色區(qū)域?yàn)镵eep Out區(qū)，黃色線條標(biāo)示出板的物

11、理邊界(板的物理區(qū)域略大于Keep Out區(qū))。13 填寫一些其它信息。14 設(shè)置板的信號(hào)層數(shù)和內(nèi)平面層數(shù)。對(duì)于單面板，我們可以按以下方式選定?？妆诮饘倩妆诓诲兘饘?5 設(shè)置板的通孔僅為直通方式，還是可以有盲孔和埋孔（只對(duì)多層板有效）。16 設(shè)置板上安裝的是以表貼元件為主還是以插入式元件為主，對(duì)于后者，設(shè)置相鄰焊盤之間允許通過(guò)的導(dǎo)線數(shù)目。17 根據(jù)制板廠家工藝能力設(shè)置相應(yīng)的最小線寬、最小孔徑、最小焊盤直徑和導(dǎo)線間最小間距。18 設(shè)置好是否將該板型存為模板后，一個(gè)矩形單面板創(chuàng)建完成。1920 選擇菜單項(xiàng)Design/Options打開(kāi)文檔配置對(duì)話框。 我們這里以單面板為例（假定采取元件放在頂層

12、，僅在底層布線的方式）進(jìn)行設(shè)置，將當(dāng)前顯示的層設(shè)置為左下圖。 Options標(biāo)簽下可設(shè)置背景柵格大小、元件移動(dòng)的間隔、度量方式等內(nèi)容。21 在繪制原理圖時(shí)我們應(yīng)當(dāng)已經(jīng)知道你所使用的各個(gè)封裝名位于那些封裝庫(kù)中。在PCB編輯環(huán)境下，將用到的這些封裝庫(kù)添加到當(dāng)前的封裝庫(kù)列表中。 所有原理圖中用到的封裝名均應(yīng)在當(dāng)前封裝庫(kù)列表的某個(gè)庫(kù)中能找到。而且同一個(gè)封裝名不應(yīng)出現(xiàn)在當(dāng)前封裝庫(kù)列表的多個(gè)庫(kù)中，因?yàn)椴煌庋b庫(kù)中的同名封裝可能具體形式不同，這樣容易導(dǎo)致錯(cuò)誤。 和原理圖時(shí)類似，可通過(guò)此按鈕添加/移除PCB元件封裝庫(kù)。此處是示意，實(shí)際情況因你的具體設(shè)計(jì)而定。22 執(zhí)行菜單命令Design/Load Net將彈

13、出裝載網(wǎng)絡(luò)表對(duì)話框，如圖所示，按Browse按鈕選擇之前所生成的網(wǎng)絡(luò)表文件。若無(wú)問(wèn)題則按Execute命令執(zhí)行網(wǎng)絡(luò)表的裝載。若有問(wèn)題，Protel軟件會(huì)提示。 初學(xué)者常遇到的問(wèn)題有： Footprint not found in Library 表示你在原理圖中指定的某元件封裝名在當(dāng)前封裝庫(kù)列表中找不到。 Component not found 常由上面的錯(cuò)誤而引起。 在導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表時(shí)，在導(dǎo)入網(wǎng)絡(luò)表時(shí)，Protel會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)表中各元件所指明的封裝名，在當(dāng)前會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)表中各元件所指明的封裝名，在當(dāng)前封裝庫(kù)列表中查找這些封裝名，若找到則將其放置在封裝庫(kù)列表中查找這些封裝名，若找到則將其放置在PCB中

14、。若裝載網(wǎng)絡(luò)表中。若裝載網(wǎng)絡(luò)表時(shí)指明的元件封裝名不存在，則時(shí)指明的元件封裝名不存在，則Protel無(wú)法將其放置在無(wú)法將其放置在PCB中，并提示錯(cuò)誤。中，并提示錯(cuò)誤。 Protel還會(huì)檢查原理圖中各元件的引腳編號(hào)還會(huì)檢查原理圖中各元件的引腳編號(hào)(在原理圖元件庫(kù)中所設(shè)定在原理圖元件庫(kù)中所設(shè)定)，在其指定的封裝名中，是否有相同編號(hào)的焊盤在其指定的封裝名中，是否有相同編號(hào)的焊盤(在在PCB封裝庫(kù)中所設(shè)定封裝庫(kù)中所設(shè)定)。23 執(zhí)行完網(wǎng)絡(luò)表的裝載后，Protel會(huì)將所有元件擺放在板的右側(cè)邊界處(元件缺省被放在頂層)，用藍(lán)色的虛擬線提示出具有兩個(gè)相同網(wǎng)絡(luò)名的位置。接著我們需對(duì)這些元件擺放到PCB的適當(dāng)位置

15、，這個(gè)步驟稱為PCB的布局（Placement）。自動(dòng)布局自動(dòng)布局 選擇菜單命令Tools/Auto Placement/Auto Placer.，選擇布局算法，自動(dòng)完成元器件的布局。自動(dòng)布局要達(dá)到較好的效果，需要事先設(shè)置合適的布局設(shè)計(jì)規(guī)則（菜單項(xiàng)Design/Rules的Placement標(biāo)簽下）。手動(dòng)布局（手動(dòng)布局（本次實(shí)訓(xùn)主要采用這種方式本次實(shí)訓(xùn)主要采用這種方式） 以拖曳的方式分別將元件一個(gè)個(gè)地拖進(jìn)電路板布線允許范圍內(nèi)，按照電路功能需求將元件在電路板內(nèi)一一擺放合適。元件處于浮動(dòng)狀態(tài)時(shí)，按空格鍵可以旋轉(zhuǎn)元件（雖然按X鍵和Y鍵也可以對(duì)元件鏡像，但PCB元件的位置是要安裝實(shí)物器件的，故很少使用

16、）。24自動(dòng)布線自動(dòng)布線 選擇菜單Auto Route，在里面選擇針對(duì)某個(gè)網(wǎng)絡(luò)名、連接、元件、區(qū)域或全部?jī)?nèi)容，自動(dòng)完成PCB的布線工作。自動(dòng)布線要達(dá)到較好的效果，需要事先設(shè)置合適的布線設(shè)計(jì)規(guī)則。 接著我們對(duì)各元件按照電路實(shí)際情況進(jìn)行連線，這個(gè)步驟稱為PCB的布線（Routing）。手動(dòng)布線手動(dòng)布線（本次實(shí)訓(xùn)主要采用此方式）（本次實(shí)訓(xùn)主要采用此方式） 選擇工具欄中的布線工具完成布線工作。我們這里以單面板為例（假定采取元件放在頂層，僅在底層布線的方式）。25單擊交互式布線連接按鈕后進(jìn)行手動(dòng)連線，如示例所示由于需要在底層布線，所以先切換當(dāng)前的工作層為BottomLayer。（應(yīng)時(shí)刻注意你當(dāng)前的工作層

17、是哪一層）注意注意：在不同層放置“線”，會(huì)代表不同的實(shí)際意義。如在信號(hào)層放置的線是銅導(dǎo)線，在絲印層放置的線是用漆繪制的線條，在內(nèi)平面層放置的線對(duì)應(yīng)的是無(wú)銅的部分，在Keep Out層放置的線是用作提供允許布線區(qū)域邊界的標(biāo)記，在機(jī)械層放置的線用于指示板邊界等信息。26 在手動(dòng)布線的過(guò)程中，遇到布線需要拐彎的在手動(dòng)布線的過(guò)程中，遇到布線需要拐彎的情況時(shí)，可以用情況時(shí)，可以用Shift+Space鍵在以下拐角模式中鍵在以下拐角模式中進(jìn)行切換：進(jìn)行切換：1. 直線-45度線2. 直線-小圓弧-45度線3. 90度直角導(dǎo)線4. 直線-小圓弧-直線5. 任意角度直線6. 45度弧線-直線27 處于拉線狀態(tài)

18、時(shí)按Tab鍵可對(duì)導(dǎo)線屬性進(jìn)行編輯。 雙擊已經(jīng)布好的導(dǎo)線可對(duì)其屬性進(jìn)行編輯。28 焊盤主要用于焊接元件引腳或焊線等，選擇工具欄中的放置焊盤按鈕 ，或者選擇菜單項(xiàng)Place/Pad，放置焊盤。焊盤可放在PCB圖的任意一層，效果相同。因?yàn)楹副P的缺省Layer屬性為MultiLayer29 過(guò)孔可連接TopLayer層和BottomLayer層。選擇工具欄中的放置過(guò)孔按鈕 ，或者選擇菜單中的Place/Via命令，放置過(guò)孔。30 添加淚滴是把走線與焊盤或過(guò)孔逐漸加大形成淚滴狀，使其連接更可靠，增強(qiáng)焊盤機(jī)械強(qiáng)度。 選擇菜單命令Tools/Teardrops，在彈出的淚滴屬性對(duì)話框中選擇Add命令，對(duì)所選網(wǎng)絡(luò)添加淚滴。31 敷銅是在電路板的空白處鋪設(shè)銅膜。選擇工具欄中的敷銅按鈕 ，或者選擇菜單項(xiàng)Place/Polygon Plane，彈出敷銅對(duì)話框32 選擇菜單中的Design/Rule，彈出Design Rul