PCB線路板基礎(chǔ)知識講義PPT課件[通用]

1、PCB線路板基礎(chǔ)知識講義學(xué)習(xí)目標：印制電路板的結(jié)構(gòu)和分類等基本概念元件布局和布線的基本原則手動和自動設(shè)計印制電路板的工作流程教學(xué)重點：PCB元件布局和布線的基本原則教學(xué)內(nèi)容5.1印刷電路板的基本概念5.2印刷電路板的專用名詞5.3PCB布局、布線基本原則5.4印刷電路板設(shè)計的一般流程5.1印刷電路板的基本概念印制電路板：即PCB板，是由絕緣基板和附在其上的印制導(dǎo)電圖形（焊盤、過孔、銅膜導(dǎo)線）以及說明性文字（元件輪廓、型號、參數(shù)）等構(gòu)成。印制板按結(jié)構(gòu)劃分為單面板、雙面板、多層板三種。多層板又可以按層數(shù)分為三層、四層、六層板等。單面板：一面有敷銅，另一面沒有敷銅的電路板，它只可在敷銅的一面布線，另

2、一面放置元件。 結(jié)構(gòu)如圖1所示。雙面板：包括頂層（Top Layer）和底層（Bottom Layer）兩層，兩面都有敷銅，均可布線。結(jié)構(gòu)如圖1所示。多層板：是包含了多個工作層面的電路板。除了頂層、底層以外，還包括中間層、內(nèi)部電源/接地層等。多層電路板包括三層或三層以上，如四層板、六層板等 。結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖1單面板與雙面板結(jié)構(gòu)圖圖2四層板結(jié)構(gòu)圖返回5.2印刷電路板的專用名詞信號層（Signal Layers）:主要用于放置連接數(shù)字或模擬信號的銅膜走線。層電源/接地層（Internal Plane）:主要用于布置電源線及接地線。 機械層（Mechanical Layers）：主要用于放置各種

3、指示和說明文字，如電路板尺寸。阻焊層（Solder Mask）：Top/Bottom Solder Mask為頂/底層阻焊層， 主要用于絲網(wǎng)漏印版，將不需要焊接的地方涂上阻焊劑。絲印層（Silksreen）:用于印刷標識元件的名稱、參數(shù)和形狀。有Top/Bottom Overlay頂/底層絲印層穿透層(Multi Layer)：用于放置所有穿透式焊盤和過孔。禁止布線層(Keep Out)：用于設(shè)置布線范圍和電路板尺寸。安全間距(Clearance)是銅線與銅線、銅線與焊盤、焊盤與焊盤、焊盤與過孔之間的最小距離。元件封裝：元件封裝的定義規(guī)則為元件類型+焊點距離+元件外形。 針腳式元件封裝：元件引

4、腳帶有針腳形狀，在焊接時必須把元件引腳插入焊點導(dǎo)通孔，加上焊錫，通過焊接連接引腳和焊盤。因為針腳式元件的引腳貫穿整個電路板的各個板層，所以在焊點屬性設(shè)置中，Layer板層屬性必須設(shè)置位Multi Layer。 表面貼片式元件：元件引腳用焊錫粘貼在印制電路板表面板層，因為表面貼片式元件的引腳僅僅作用于電路板單一層面，所以在板層屬性設(shè)置中，Layer必須指定電路板板層（Top Layer或Bottom Layer）。導(dǎo)線：電路板上布置的導(dǎo)線都是銅質(zhì)的，稱為銅膜導(dǎo)線或簡稱為導(dǎo)線，用于傳遞各種電流信號。 飛線：飛線是虛線，它指示元件焊點之間的連接關(guān)系，導(dǎo)線實現(xiàn)飛線的意圖。焊盤：焊盤的主要作用是通過引腳

5、來固定元件，每一焊盤對一個引腳，在焊盤部位放置引腳和融化的焊錫，冷卻后焊錫凝固從而將元件牢牢固定住。 過孔：過孔在多層電路板設(shè)計中，它用于連接不同板層間的導(dǎo)線。返回5.3PCB布局、布線基本原則 一、元件布局基本規(guī)則元件布局的基本過程如下：先規(guī)劃電路板的尺寸，在確定特殊元件的位置后，根據(jù)電路的流程安排各功能單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。在放置功能單元電路的元件時，一般以其核心元件為中心，圍繞它布局，元器件應(yīng)整齊、均勻、緊湊地排列在PCB板上。根據(jù)元器件間的連線關(guān)系，要適當(dāng)調(diào)整元件的位置，如旋轉(zhuǎn)元件、左右或上下移動元件，使元件之間的連線盡量短些。 元件的布局就像下

6、棋的布局，直接關(guān)系到電路板設(shè)計的成敗。應(yīng)當(dāng)從機械結(jié)構(gòu)、散熱、電磁干擾、以后布線的方便性等多方面綜合考慮。1機械方面（1）確定PCB板尺寸、大小。最佳形狀為矩形，長寬比為3:2或4:3。實踐中也有各種異形板，如環(huán)形的操作板，這就要根據(jù)實際情況來定。當(dāng)電路板尺寸大于200150mm時，應(yīng)適當(dāng)增加厚度，或在電路板中增加支撐定位孔。（2）先安排特殊器件，如外部接插件、顯示器件，其定位要考慮和其他機械部件的配合。（3）重量超過15g的元器件應(yīng)當(dāng)用支架固定，又大又重的元件不宜直接安放到電路板上。（4）電位器、可調(diào)電感、線圈、可變電容器等可調(diào)元件，布局時應(yīng)考慮整機結(jié)構(gòu)。如在機內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)放在印制板方便調(diào)節(jié)的地

7、方；如在機外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機箱上的位置相適應(yīng)。（5）應(yīng)當(dāng)留出印制板定位孔及固定支架所占用的位置。（6）位于電路板邊緣的器件，離電路板邊緣的距離一般不小于2mm。（7）定位孔、標準孔等非安裝孔周圍1.27mm 內(nèi)不得貼裝元、器件，螺釘?shù)劝惭b孔周圍3.5mm（對于M2.5）、4mm（對于M3）內(nèi)不得貼裝元器件；2散熱方面（1）發(fā)熱元器件應(yīng)放在印制電路板易于散熱的地方，如板子邊緣、通風(fēng)處。豎放的板子，發(fā)熱元件應(yīng)放到板子上部，雙面板的底層不得放置發(fā)熱元件。（2）發(fā)熱量較大的元件，不宜放在印制板上。（3）怕熱元件如電解電容、晶振、鍺管等，要與發(fā)熱元件隔開一段距離。（4）發(fā)熱元件不能緊鄰導(dǎo)線和

8、熱敏元件；高熱器件要均衡分布；3電磁干擾（1）集成電路的去藕電容要盡量就近安放，一般工作頻率在10Mhz以下的用0.1uF電容，10Mhz以上的用0.01uF的電容。（2）某些元件或?qū)Ь€間有較高的電位差，應(yīng)加大距離，以免放電。帶高壓的元器件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時手不易觸及的地方。（3）易互相干擾的元器件不能靠得太近，輸入輸出元器件應(yīng)盡可能遠離，避免反饋干擾。（4）高頻元器件為減小分布參數(shù)，一般就近安放（不規(guī)則排列），一般電路（低頻電路）應(yīng)因規(guī)則排列，便于裝焊。4其它方面（1）按電路模塊進行布局，實現(xiàn)同一功能的相關(guān)電路稱為一個模塊，電路模塊中的元件應(yīng)采用就近集中原則，同時數(shù)字電路和模擬電路分開；（2

9、）臥裝電阻、電感（插件）、電解電容等元件的下方避免布過孔，以免波峰焊后過孔與元件殼體短路；（3）電源插座要盡量布置在印制板的四周。電源插座及焊接連接器的布置間距應(yīng)考慮方便電源插頭的插拔；（4）所有IC元件單邊對齊，有極性元件極性標示明確；（5）板面布線應(yīng)疏密得當(dāng)，當(dāng)疏密差別太大時應(yīng)以網(wǎng)狀銅箔填充，網(wǎng)格大于8mil(或0.2mm)；（6）貼片焊盤上不能有通孔，以免焊膏流失造成元件虛焊。重要信號線不準從插座腳間穿過；（7）貼片單邊對齊，字符方向一致，封裝方向一致；（8）有極性的器件在以同一板上的極性標示方向盡量保持一致。二、元件布線規(guī)則（1）畫定布線區(qū)域距PCB板邊1mm的區(qū)域內(nèi)，以及安裝孔周圍1

10、mm內(nèi)，禁止布線；（2）一般將公共地線布置在印制板的邊緣，便于與機架（地）相連接。導(dǎo)線與印制板的邊緣應(yīng)留有一定距離。（3）多級電路為防止局部電流而產(chǎn)生地阻抗干擾，各級電路應(yīng)在一點接地（或盡量集中接地），高頻電路（30MHz以上）常采用大面積接地，這時各級的內(nèi)部元件也應(yīng)集中一小塊區(qū)域接地。（4）易受干擾器件和線路可用地線包圍。（5）電路中數(shù)字地和模擬地要分開，然后在一點接地，以防形成地回路。（6）電源線和地線靠近點，盡量減小圍出的面積，以降低電磁干擾。（7）注意電源線與地線應(yīng)盡可能呈放射狀，以及信號線不能出現(xiàn)回環(huán)走線（8）導(dǎo)線間避免近距離平行走長線，這樣寄生耦合較大。雙面印制線避免平行，最好垂直

11、或斜交。（9）輸入輸出線最好遠離，中間可用地線隔開。（10）導(dǎo)線應(yīng)走平直，不應(yīng)有急劇的彎曲和出現(xiàn)尖角，應(yīng)用圓弧或折線過渡。（11）數(shù)字回路和模擬回路要分開，避免高頻和低頻信號的干擾。（12）載流大的導(dǎo)線應(yīng)寬些，印制板上線寬和電流的關(guān)系大約是每毫米線寬允許載流1安培。一般導(dǎo)線寬度在0.3mm2.0mm之間。電源線一般取0.51.0mm（20mil 40mil）,地線一般取1.0 mm(40mil)以上。在可能的情況下，導(dǎo)線盡量寬些。（13）不同網(wǎng)絡(luò)的走線、焊盤、過孔之間要保持一定距離，一般整個板子可設(shè)為0.254mm(10mil)，較空的板子可設(shè)為0.3mm，較密的貼片板子可設(shè)為0.20.22m

12、m，0.1mm以下是絕對禁止的。返回進入PCB編輯環(huán)境，初步規(guī)劃電路板。確定電路板的尺寸，定義電氣邊界，放置安裝定位孔。選擇元件面，添加所需要的元件封裝庫，從中調(diào)出所要的元件封裝，并放置到剛才定義的電氣范圍內(nèi)。手工將元件封裝拖放到合適的位置，修改元件標稱、參數(shù)等說明性符號。根據(jù)電路原理圖，手工在元件封裝的焊盤間連線。適當(dāng)修改電路板的走線、安裝定位孔和邊界，確認無誤后保存PCB文件。規(guī)劃電路板手工放置元件、修改屬性手動布線添加元件封裝庫手工布局及確定邊界一、 手工設(shè)計印制電路板手工設(shè)計印制電路板指布線等環(huán)節(jié)由人工完成，一般在設(shè)計比較簡單的電路時使用。其基本方法如下：5.4印刷電路板設(shè)計的一般流程二、自動設(shè)計印制電路板 自動設(shè)計印制電路板指在設(shè)計中適當(dāng)運用計算機的自動布局、自動布線等自動化功能，減輕人的勞動量。一般用在較復(fù)雜的印制電路板設(shè)計中，大型系統(tǒng)的印制電路板如果完全靠人工設(shè)計幾乎不可想象，設(shè)計者先手工設(shè)計某些關(guān)鍵線路，其它的再由計算機來完成。自動設(shè)計印制電路板基本方法如下：進入SCH編輯環(huán)境，輸入原理圖，并生成網(wǎng)絡(luò)表文件。進入PCB編輯環(huán)境，設(shè)置好工作環(huán)境參數(shù)，規(guī)劃電路板。添加所需的