PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)課件(PPT 76頁(yè))

1、第3章 PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)3.1 PCB的基本知識(shí)3.2 常用元件封裝介紹3.3 PCB自動(dòng)布局和布線第1頁(yè)，共76頁(yè)。3.1 PCB的基本知識(shí)3.1.1 PCB的種類3.1.2 元件的封裝形式3.1.3 PCB設(shè)計(jì)常用術(shù)語(yǔ)3.1.4 PCB設(shè)計(jì)的常用標(biāo)準(zhǔn)3.1.5 PCB的布局設(shè)計(jì)3.1.6 PCB的布線設(shè)計(jì)第2頁(yè)，共76頁(yè)。3.1.1 PCB的種類(1)剛性與撓性印刷電路板 剛性印刷電路板 是指由不易變形的剛性基材制成 的PCB，在使用時(shí)處于平展?fàn)顟B(tài)，一般電子 設(shè)備中使用的都是剛性PCB。撓性印刷電路板 是指用可以扭曲和伸縮的基材制成 的PCB，在使用時(shí)可根據(jù)安裝要求將其彎曲。 用于特殊場(chǎng)合，

2、如某些無(wú)繩電話的手柄。第3頁(yè)，共76頁(yè)。3.1.1 印刷電路版的種類(2)單層、雙層和多層印刷電路版 單層PCB上只有一面有銅模，只能在該面布線； 雙層PCB的正反兩面都可以進(jìn)行布線和放置元件； 多層PCB除了正反兩面之外，還有中間層(實(shí)際布線層) 和電源層及接地層。 單層和雙層PCB比較常用，多層PCB用在VLSIC的裝配上，例如微機(jī)的主板。生成多層板時(shí)，先將組成各個(gè)分層的單面板按設(shè)計(jì)要求生成出來(lái)，再將各個(gè)分層的單面板壓合在一起，然后打孔及孔金屬化，通過(guò)金屬化孔將各層連接起來(lái)。第4頁(yè)，共76頁(yè)。3.1.1 印刷電路版的種類(3)印刷電路版的材料 印刷電路版是在絕緣基材上敷以電解銅箔， 再經(jīng)熱

3、壓而制成。目前我國(guó)常用的單,雙層PCB 的銅箔厚度為35um，國(guó)外開(kāi)始使用18um、 10um和5um等超薄銅箔。 超薄銅箔具有蝕刻時(shí)間短、側(cè)面腐蝕小、易鉆孔和節(jié)約銅材等優(yōu)點(diǎn)。第5頁(yè)，共76頁(yè)。常用的基板有：PCb的常用厚度有：0.1mm, 0.5mm, 1.0mm, 1.5mm, 2.0mm, 2.5mm, 3.0mm等(1)酚醛紙質(zhì)基板：價(jià)格低，耐潮和耐熱性不好， 用于要求不高的設(shè)備中；(2)環(huán)氧酚醛玻璃布基板：耐熱和耐潮性較好， 透明度較差；(3)環(huán)氧玻璃布基板：耐熱和耐潮性好，透明度好， 沖剪和鉆孔性能好，多用于雙面板。(4)聚四氟乙烯玻璃布基板：具有良好的介電性能和化學(xué)穩(wěn)定性，耐高溫

4、(230260)、高絕緣第6頁(yè)，共76頁(yè)。3.1.2 元件的封裝形式（1）分離式封裝 （2）雙列直插式封裝 （3）針陣式封裝 （4）表面貼裝器件（SMD）第7頁(yè)，共76頁(yè)。第8頁(yè)，共76頁(yè)。SMD：Surface Mount Device 表面貼裝器件第9頁(yè)，共76頁(yè)。3.1.3 PCB設(shè)計(jì)常用術(shù)語(yǔ)1. 元件面 Component Side 大多數(shù)元件都安裝在朝上的一面。2. 焊接面 Solder Side 與元件面相對(duì)的那一面。3. 絲印層 Overlay, Top Overlay 印制在元件面上的一種不導(dǎo)電的圖形；有時(shí) 焊接面上也可印絲印層，即Bottom Overlay 主要用于繪制器件

5、外形輪廓和符號(hào)，標(biāo)注元件 的安裝位置 (絕緣白色涂料) 在PCB上放置元件庫(kù)中的元件時(shí)，其管腳的封裝形狀會(huì)自動(dòng)放到絲印上。 如果在PCB的兩面放置元件，需要將兩個(gè)絲印層都打開(kāi)。 元件序號(hào)必須標(biāo)注在絲印層，否則可能引起不必要的電氣連接。第10頁(yè)，共76頁(yè)。3.1.3 PCB設(shè)計(jì)常用術(shù)語(yǔ)4. 阻焊圖 為防止不需要焊接的印刷導(dǎo)線被焊接而繪制 的一種圖形。制板的過(guò)程中在此涂一層阻焊劑。5. 焊盤(pán) Land or Pad 用于連接和焊接元件的一種導(dǎo)電圖形。6. 金屬化孔 Plated Through也稱為“通孔” 孔壁沉積有金屬，用于層間導(dǎo)電圖形的連接。第11頁(yè)，共76頁(yè)。3.1.3 PCB設(shè)計(jì)常用術(shù)語(yǔ)

6、7. 通孔 Via Hole也稱為“中繼孔” 用于導(dǎo)線電氣連接，不焊接。8. 坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò) Grid也稱為“格點(diǎn)” 兩組等距平行正交而成的網(wǎng)格，用于元器件 在PCB上的定位，一般 要求元件的管腳必須位于 網(wǎng)格的交點(diǎn)上，導(dǎo)線不一定按網(wǎng)格定位。第12頁(yè)，共76頁(yè)。3.1.4 PCB設(shè)計(jì)常用標(biāo)準(zhǔn)1. 網(wǎng)絡(luò)尺寸 分為英制Imperial和公制Metric兩種公制最基本的Grid為2.5mm, 當(dāng)需要更小時(shí)可采用1.25mm,0.625mm英制是國(guó)外IC的生產(chǎn)規(guī)范，DIP的管腳間距為2.54mm(十分之一英寸即100mil)第13頁(yè)，共76頁(yè)。3.1.4 PCB設(shè)計(jì)常用標(biāo)準(zhǔn)2. 孔徑和焊盤(pán)尺寸 實(shí)際制作中，

7、最小孔徑受工藝水平的 限制，目前一般選0.8mm以上 標(biāo)稱孔徑 mm0.40.50.60.80.91.01.31.62.0最小焊盤(pán)直徑 mm1.01.01.21.41.51.61.82.53.0第14頁(yè)，共76頁(yè)。3.1.4 PCB設(shè)計(jì)常用標(biāo)準(zhǔn)3. 導(dǎo)線寬度 導(dǎo)線寬度沒(méi)有統(tǒng)一要求，其最小值應(yīng)能承受通 過(guò)這條導(dǎo)線的最大電流值。 一般大于10mil，要求美觀則應(yīng)盡量一致； 地線和電源線應(yīng)盡量寬一些， 一般可取2050mil。第15頁(yè)，共76頁(yè)。4. 導(dǎo)線間距 導(dǎo)線間距沒(méi)有統(tǒng)一要求，應(yīng)考慮電氣安全和美觀, 在IC的管腳之間一般只能設(shè)計(jì)一根導(dǎo)線；條件允許時(shí)， 導(dǎo)線間距應(yīng)盡可能寬一些。 多條導(dǎo)線平行時(shí)，

8、各導(dǎo)線之間的距離應(yīng)均勻一致。5. 焊盤(pán)形狀 常用的焊盤(pán)形狀有四種： 方形、圓形、長(zhǎng)圓形和橢圓形， 最常用的是圓形焊盤(pán)。3.1.4 PCB設(shè)計(jì)常用標(biāo)準(zhǔn)第16頁(yè)，共76頁(yè)。3.1.5 PCB的布局設(shè)計(jì) 布局的基本原則：1. 保證電路的電氣性能 考慮分布電容，磁場(chǎng)耦合等因素。 2. 便于實(shí)際元件的安放、焊接及整機(jī)調(diào)試和檢查 需要調(diào)測(cè)的有關(guān)元件和測(cè)試點(diǎn)，在布局時(shí)應(yīng)盡量安排在便于操作的位置。3. 整潔、清晰，盡量減少PCB的面積。 導(dǎo)線盡可能短。因?qū)Ь€存在電阻、電容和電感。第17頁(yè)，共76頁(yè)。PCB走線的基本原則：1）走線最好與元件放在不同的兩個(gè)面 TOP/BOTTOM LAYER2）走線的間距應(yīng)盡可能

9、大些，拐彎盡量少3）電源和地線可以用填充按鈕繪制大面積覆銅區(qū)3.1.5 PCB的布局設(shè)計(jì)第18頁(yè)，共76頁(yè)。3.1.5 PCB的布局設(shè)計(jì) 布局時(shí)需要考慮的相關(guān)問(wèn)題：1. 合理選擇PCB的層數(shù) 考慮器件多少、連線密度、成本、體積等因素雙層板使布線的靈活性大為提高，由于金屬化孔將元件面和焊接面的導(dǎo)線連接起來(lái)，使導(dǎo)線的附著力增強(qiáng)，目前用的最多在滿足要求時(shí)盡量采用單層板，當(dāng)有少數(shù)幾條線無(wú)法在焊接面布通時(shí)，可采用跳線第19頁(yè)，共76頁(yè)。3.1.5 PCB的布局設(shè)計(jì)2. 選擇單元電路的位置 單元電路的位置應(yīng)按信號(hào)的傳輸關(guān)系來(lái)安排； 模擬電路與數(shù)字電路盡量遠(yuǎn)離； 大功率與小功率電路盡量遠(yuǎn)離；3. 元件的排列

10、 盡量將元件放置在元件面； 排列整齊、均勻； 管腳要順；調(diào)節(jié)方便； 功率器件和VLSIC散熱； 在PCB邊緣板面空白處盡量布上地線；第20頁(yè)，共76頁(yè)。3.1.6 PCB的布線設(shè)計(jì) 布線設(shè)計(jì)要點(diǎn)：1.先設(shè)計(jì)公共通路的導(dǎo)線(地線和電源線)2.按信號(hào)流向布線3.保持良好的導(dǎo)線形狀良好導(dǎo)線的標(biāo)準(zhǔn)：導(dǎo)線的長(zhǎng)度最短；轉(zhuǎn)彎時(shí)避免出現(xiàn)銳角；有利于加強(qiáng)導(dǎo)線和焊盤(pán)的附著力；地線和電源線盡可能寬；除地線和電源線外，導(dǎo)線的寬度和線距應(yīng)整齊、均勻、美觀。4.雙面版布線要求5.地線的處理地線設(shè)計(jì)要求：數(shù)字地和模擬地分別設(shè)置； （水平or垂直）2. 地線盡量寬；3. 大面積地線應(yīng)設(shè)計(jì)成網(wǎng)狀雙面板布線要求：同一層上的導(dǎo)線方

11、向盡量一致； （水平or垂直）2. 元件面的導(dǎo)線和焊接面的導(dǎo)線相互垂直；3. 兩個(gè)層面上導(dǎo)線的連接必須通過(guò)“通孔”第21頁(yè)，共76頁(yè)。導(dǎo) 線 設(shè) 計(jì) 示 例第22頁(yè)，共76頁(yè)。導(dǎo) 線 設(shè) 計(jì) 示 例第23頁(yè)，共76頁(yè)。第24頁(yè)，共76頁(yè)。第25頁(yè)，共76頁(yè)。第26頁(yè)，共76頁(yè)。第27頁(yè)，共76頁(yè)。3.2 常用元件封裝介紹1.電阻器 2.電容器 3.電位器 4. 二極管 5. 三極管 6. 集成運(yùn)放 7. 電源穩(wěn)壓器 8. 石英晶體 9. 連接器第28頁(yè)，共76頁(yè)。1.電阻: 原理圖用名：RES1和RES20.9英寸1/41/2瓦特電阻1瓦特電阻軸狀包裝方式封裝名AXIAL第29頁(yè)，共76頁(yè)。2

12、.電容器: 原理圖用名CAP(無(wú)極性) ELECRO1 (有極性), CAPVAR(可變電容)管腳封裝名：RAD無(wú)極性陶瓷電容扁平包裝方式管腳封裝名：RB有極性電解電容圓筒包裝方式0.4英寸0.8英寸第30頁(yè)，共76頁(yè)。3. 電位器(三只引腳可變電阻器): 原理圖用名：POT1 管腳封裝名：VR1VR5第31頁(yè)，共76頁(yè)。小功率大功率4. 二極管: 原理圖用名 DIODE（普通管） DIODE SCHOTTKY（肖特基二極管） DIODE TUNNEL（隧道二極管） ZENER13（穩(wěn)壓二極管） 管腳封裝名 DIODE第32頁(yè)，共76頁(yè)。5. 三極管: 原理圖用名BJT有NPN和PNP JFE

13、T N, JFET P, MOSFET N, MOSFET P 管腳封裝名:TO-18至TO-220第33頁(yè)，共76頁(yè)。6. 集成運(yùn)放: 原理圖用名OP-07, 741, NE5534等 常用封裝為 DIP8 第34頁(yè)，共76頁(yè)。7. 電源穩(wěn)壓器： 78系列: 7805, 7806, 7809, 7812, 7815, 7818 79系列: 7905, 7906, 7909, 7912, 7915, 7918兩種封裝形式:第35頁(yè)，共76頁(yè)。8. 石英晶體： 原理圖名稱XTAL1 封裝名 XTAL1一種封裝形式:第36頁(yè)，共76頁(yè)。9. 連接器：封裝名IDC26(例1)原理圖名CON26,第3

14、7頁(yè)，共76頁(yè)。9. 連接器：(例2)金手指：原理圖名CONAT, 封裝名ECNIBMXT 第38頁(yè)，共76頁(yè)。3.3 PCB自動(dòng)布局和布線PCB布線流程： 規(guī)劃電路板存盤(pán)及打印輸出手工調(diào)整自動(dòng)布線布置元件裝入網(wǎng)絡(luò)表及元件封裝設(shè)置參數(shù) 電路板規(guī)劃包括：PCB層數(shù)、物理尺寸；采用的連接器和各元件的封裝形式；安裝位置等； 設(shè)置參數(shù)包括：元件的布置、板層和布線等第39頁(yè)，共76頁(yè)。3.3 PCB自動(dòng)布局和布線 新建PCB文件（方法一）第40頁(yè)，共76頁(yè)。掛接器件庫(kù)第41頁(yè)，共76頁(yè)。掛接器件庫(kù)第42頁(yè)，共76頁(yè)。3.3 PCB自動(dòng)布局和布線 新建PCB文件（方法二）第43頁(yè)，共76頁(yè)。3.3 PCB

15、自動(dòng)布局和布線參數(shù)設(shè)置1. 工作層設(shè)置信號(hào)層中的頂層Top和底層Bottom主要用于放置元件和布線，中間層Mid114用于布線內(nèi)部電源和接地層Plane14 放置有關(guān)制作及裝配信息，如尺寸標(biāo)記、孔洞信息 兩個(gè)阻焊層 兩個(gè)防錫膏層 兩個(gè)絲印層。 若兩面均放置元件，則兩個(gè)都需打開(kāi) 禁止布線層，用于定義元件放置區(qū)域，定義PCB邊界時(shí)打開(kāi) 代表信號(hào)層，所有全通過(guò)孔和焊盤(pán)放在此層鉆孔說(shuō)明和鉆孔制圖，制板時(shí)提供鉆孔信息 用于在設(shè)計(jì)時(shí)方便實(shí)體對(duì)準(zhǔn)，一般開(kāi)一個(gè)即可用于顯示焊盤(pán)內(nèi)孔用于顯示過(guò)孔的內(nèi)孔用于顯示實(shí)體之間的連接線用于顯示違反布線規(guī)則的信息第44頁(yè)，共76頁(yè)。3.3 PCB自動(dòng)布局和布線參數(shù)設(shè)置對(duì)于單面

16、板，需打開(kāi)： 底層Bottom Layer,禁止布線層Keep Out Layer 頂層絲印層Top SilkscreenLayer, 對(duì)于雙面板，需打開(kāi)： 頂層Top Layer, 底層Bottom Layer, 頂層絲印層Top Silkscreen Layer, 禁止布線層KeepOutLayer 如果要在兩面布置元件，需打開(kāi) Bottom Silkscreen Layer對(duì)于多面板，需打開(kāi)： 頂層Top Layer, 底層Bottom Layer, 頂層絲印層Top Silkscreen Layer, Bottom Silkscreen Layer 禁止布線層KeepOutLayer,

17、 在信號(hào)層需打開(kāi)頂層、底層和一些中間層 第45頁(yè)，共76頁(yè)。第46頁(yè)，共76頁(yè)。第47頁(yè)，共76頁(yè)。3.3 PCB自動(dòng)布局和布線舉例1MY_8255.pcbIBM標(biāo)準(zhǔn)：生成62pin和36pin兩排金手指IBM標(biāo)準(zhǔn)：生成62pin金手指公制英制2. 選擇模板第48頁(yè)，共76頁(yè)。3.3 PCB自動(dòng)布局和布線舉例12. 選擇模板第49頁(yè)，共76頁(yè)。IBM標(biāo)準(zhǔn)：短卡IBM標(biāo)準(zhǔn)：長(zhǎng)卡IBM標(biāo)準(zhǔn)：短卡,附可折斷標(biāo)簽頁(yè)IBM標(biāo)準(zhǔn)：長(zhǎng)卡,附可折斷標(biāo)簽頁(yè)3.3 PCB自動(dòng)布局和布線舉例12. 選擇模板第50頁(yè)，共76頁(yè)。鍍孔雙層板不鍍孔雙層板3.3 PCB自動(dòng)布局和布線舉例13. 選擇2層板第51頁(yè)，共76頁(yè)

18、。只采用穿透式導(dǎo)孔只采用隱藏式和半隱藏式導(dǎo)孔3.3 PCB自動(dòng)布局和布線舉例14. 選擇導(dǎo)孔的風(fēng)格第52頁(yè)，共76頁(yè)。以表面貼式元件為主以針腳式元件為主元件安裝在PCB的兩面？3.3 PCB自動(dòng)布局和布線舉例15. 選擇元件的主要封裝方式第53頁(yè)，共76頁(yè)。最小走線寬度最小導(dǎo)孔寬度最小導(dǎo)孔鉆孔直徑走線安全距離3.3 PCB自動(dòng)布局和布線舉例16. 選擇走線規(guī)則第54頁(yè)，共76頁(yè)。3.3 PCB自動(dòng)布局和布線舉例17. PCB的物理邊界完成第55頁(yè)，共76頁(yè)。3.3 PCB自動(dòng)布局和布線舉例1第56頁(yè)，共76頁(yè)。單層板可以關(guān)掉一些層Design/Options 第57頁(yè)，共76頁(yè)。3.3 PCB自動(dòng)布局和布線舉例1 8. 裝入網(wǎng)絡(luò)表