PCB及其設(shè)計(jì)技巧課件

1、目 錄 第一章：PCB 概述 第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程 及PCB Layout 設(shè)計(jì) 第三章： PROTEL 常用操作 第四章： PCB Layout 技巧/sundae_meng第1頁(yè)，共36頁(yè)。第一章：PCB 概述/sundae_meng第2頁(yè)，共36頁(yè)。第一章： PCB 概述一、PCB：Printed Circuit Board印刷電路板二、PCB板的質(zhì)量的決定因素： 基材的選用； 組成電路各要素的物理特性。/sundae_meng第3頁(yè)，共36頁(yè)。第一章： PCB 概述三、PCB的材料分類(lèi) 1、剛性： （1）、酚醛紙質(zhì)層壓板 （2）、環(huán)氧紙質(zhì)層壓板 （3）、聚酯玻璃氈層壓板 （4）、環(huán)

2、氧玻璃布層壓板 2、撓性 （1）、聚酯薄膜 （2）、聚酰亞胺薄膜 （3）、氟化乙丙烯薄膜/sundae_meng第4頁(yè)，共36頁(yè)。基板種類(lèi) 組 成 及 用 途 FR-3 紙基，環(huán)氧樹(shù)脂，難燃 G-10 玻璃布，環(huán)氧樹(shù)脂，一般用途 FR-4 玻璃布，環(huán)氧樹(shù)脂，難燃 G-11 玻璃布，環(huán)氧樹(shù)脂，高溫用途 FR-5 玻璃布，環(huán)氧樹(shù)脂，高溫并難燃 FR-6 玻璃席，聚脂類(lèi)，難燃 CEM-1 兩外層是玻璃布，中間是木漿紙纖維，環(huán)氧樹(shù)脂，難燃 CEM-3 兩外層是玻璃布，中間是玻璃短纖所組成的席，環(huán)氧樹(shù)脂，難燃 第一章： PCB 概述 四、PCB基板材料種類(lèi)及用途：/sundae_meng第5頁(yè)，共36頁(yè)

3、。 五、PCB板的種類(lèi)： A、單面板（單面、雙面絲?。?B、雙面板（單面、雙面絲印） C、四層板（兩層走線(xiàn)、電源、GND） D、六層板（四層走線(xiàn)、電源、GND） E、八層及以上多層板（n-2層走線(xiàn)、電源、GND） F、雕刻板第一章： PCB 概述/sundae_meng第6頁(yè)，共36頁(yè)。 六、多層PCB的基本制作工藝流程： 第一章： PCB 概述下料內(nèi)層鉆孔內(nèi)層線(xiàn)路曝光內(nèi)層蝕刻內(nèi)層檢修內(nèi)層測(cè)試棕化(黑化)壓合外層鉆孔黑孔一次銅干膜線(xiàn)路二次銅去膜蝕刻測(cè)試防焊印刷噴錫文字印刷成型測(cè)試成品 注：?jiǎn)螌雍碗p面PCB的基本工藝流程比多層工藝流程更簡(jiǎn)單，是在其基礎(chǔ)上減除內(nèi)層部分流程（即去除虛線(xiàn)框部分）。 /

4、sundae_meng第7頁(yè)，共36頁(yè)。第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì)/sundae_meng第8頁(yè)，共36頁(yè)。第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì)一、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備：對(duì)原理圖進(jìn)行分析和DRC檢查；建立標(biāo)準(zhǔn)元件庫(kù)；建立特殊元器件；印制板設(shè)計(jì)文件的建立；轉(zhuǎn)網(wǎng)表。二、網(wǎng)表輸入：將轉(zhuǎn)換好的網(wǎng)表進(jìn)行輸入。三、規(guī)則設(shè)置：按照成品規(guī)格書(shū)的要求，將線(xiàn)寬、線(xiàn)距、層定義、過(guò)孔、全局參數(shù)等相關(guān)參數(shù)設(shè)置好。四、手工布局：根據(jù)印制板安裝結(jié)構(gòu)尺寸要求畫(huà)出邊框，參照原理圖，結(jié)合機(jī)構(gòu)進(jìn)行布局，檢查布局。五、手工布線(xiàn)：參照原理圖進(jìn)行預(yù)布線(xiàn)，檢查布線(xiàn)是否符合電路模塊要求；修改布線(xiàn)，并符合相應(yīng)要求

5、。（自動(dòng)布線(xiàn)：根據(jù)原理圖和已設(shè)置好的規(guī)則，進(jìn)行自動(dòng)布線(xiàn)。要求原理圖無(wú)差錯(cuò)、規(guī)則設(shè)置無(wú)誤方可進(jìn)行。）六、檢查完善： PCB制作初步完成，“鋪銅”與“補(bǔ)銅”，進(jìn)行連線(xiàn)、連通性、間距、“孤島”、文字標(biāo)識(shí)檢查，并對(duì)其進(jìn)行修改，使其符合要求。七、CAM輸出：檢查無(wú)誤后，生成底片，到此PCB板制作完成。/sundae_meng第9頁(yè)，共36頁(yè)。圖例：第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備：對(duì)原理圖進(jìn)行分析和DRC檢查；建立標(biāo)準(zhǔn)元件庫(kù)；建立特殊元器件；印制板設(shè)計(jì)文件的建立；轉(zhuǎn)網(wǎng)表。/sundae_meng第10頁(yè)，共36頁(yè)。原理圖規(guī)范分析及DRC 檢驗(yàn)： 1、原理圖使用模塊化方式

6、繪制，這樣利于讀原理圖，又利于模塊化布局。 2、原理圖大部分的PCB封裝要確認(rèn)下來(lái)，個(gè)別器件沒(méi)有封裝，作個(gè)標(biāo)志，利于我們建庫(kù)、添加封裝。 3、原理圖的DRC檢驗(yàn)（見(jiàn)右圖）。第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì)/sundae_meng第11頁(yè)，共36頁(yè)。 二、網(wǎng)表輸入：將轉(zhuǎn)換好的網(wǎng)表進(jìn)行輸入。 第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì) 三、規(guī)則設(shè)置：按照成品規(guī)格書(shū)的要求，將線(xiàn)寬、線(xiàn)距、層定義、過(guò)孔、全局參數(shù)等相關(guān)參數(shù)設(shè)置好。 PCB布局的一般規(guī)則： a、信號(hào)流暢，信號(hào)方向保持一致； b、核心元件為中心； c、在高頻電路中，要考慮元器件的分布參數(shù)； d、特殊元器件的擺放

7、位置； e、要考慮批量生產(chǎn)時(shí)，波峰焊及回流焊的錫流方向及加工傳送PCB的工藝因素。/sundae_meng第12頁(yè)，共36頁(yè)。 1、布局前的準(zhǔn)備： a、畫(huà)出邊框； b、定位孔和對(duì)接孔進(jìn)行位置確認(rèn)； c、板內(nèi)元件局部的高度控制； d、重要網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)志。第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì) 四、手工布局：根據(jù)印制板安裝結(jié)構(gòu)尺寸要求畫(huà)出邊框，參照原理圖，結(jié)合機(jī)構(gòu)進(jìn)行布局，檢查布局。 2、PCB布局的順序： a、固定元件； b、有條件限制的元件； c、關(guān)鍵元件； d、面積比較大元件； e、零散元件。/sundae_meng第13頁(yè)，共36頁(yè)。3、參照原理圖，結(jié)合機(jī)構(gòu)，進(jìn)行布局。4、布局檢

8、查：A、檢查元件在二維、三維空間上是否有沖突。B、元件布局是否疏密有序，排列整齊。C、元件是否便于更換，插件是否方便。D、熱敏元件與發(fā)熱元件是否有距離。E、信號(hào)流程是否流暢且互連最短。F、插頭、插座等機(jī)械設(shè)計(jì)是否矛盾。G、元件焊盤(pán)是否足夠大。第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì)/sundae_meng第14頁(yè)，共36頁(yè)。 五、手工布線(xiàn)：參照原理圖進(jìn)行預(yù)布線(xiàn)，檢查布線(xiàn)是否符合電路模塊要求；修改布線(xiàn)，并符合相應(yīng)要求。第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì)1、走線(xiàn)規(guī)律：A、走線(xiàn)方式: 盡量走短線(xiàn)，特別是小信號(hào)。B、走線(xiàn)形狀: 同一層走線(xiàn)改變方向時(shí)，應(yīng)走斜線(xiàn)。C、電源線(xiàn)與

9、地線(xiàn)的設(shè)計(jì): 40100mil，高頻線(xiàn)用地線(xiàn)屏蔽。D、多層板走線(xiàn)方向: 相互垂直，層間耦合面積最??；禁止平行走線(xiàn)。E、焊盤(pán)設(shè)計(jì)的控制2、布線(xiàn):首先，進(jìn)行預(yù)連線(xiàn)，看一下項(xiàng)目的可連通性怎樣，并根據(jù)原理圖及實(shí)際情況進(jìn)行器件調(diào)整，使其更加有利于走線(xiàn)。/sundae_meng第15頁(yè)，共36頁(yè)。3、布線(xiàn)檢查：(1)、間距是否合理，是否滿(mǎn)足生產(chǎn)要求。 (2)、電源線(xiàn)和地線(xiàn)的寬度是否合適，電源與地線(xiàn)之間是否緊耦合（低的波阻抗）。(3)、對(duì)于關(guān)鍵的信號(hào)線(xiàn)是否采取了最佳措施，輸入線(xiàn)及輸出線(xiàn)要明顯地分開(kāi)。(4)、模擬電路和數(shù)字電路部分，是否有各自獨(dú)立的地線(xiàn)。(5)、后加在PCB中的圖形（如圖標(biāo)、注標(biāo)）是否會(huì)造成信

10、號(hào)短路。(6)、對(duì)一些不理想的線(xiàn)形進(jìn)行修改。(7)、在PCB上是否加有工藝線(xiàn)？阻焊是否符合生產(chǎn)工藝的要求，阻焊尺寸是否合適，字符標(biāo)志是否壓在器件焊盤(pán)上，以免影響電裝質(zhì)量。(8)、多層板中的電源地層的外框邊緣是否縮小，如電源地層的銅箔露出板外容易造成短路。第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì)/sundae_meng第16頁(yè)，共36頁(yè)。第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì)繪制完畢后的PCB圖/sundae_meng第17頁(yè)，共36頁(yè)。 六、檢查完善： PCB制作初步完成，“鋪銅”與“補(bǔ)銅”，進(jìn)行連線(xiàn)、連通性、間距、“孤島”、文字標(biāo)識(shí)檢查，并對(duì)其進(jìn)行修改，使其符合要求

11、。第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì) 檢查線(xiàn)路，進(jìn)行鋪銅和補(bǔ)銅處理，重新排列元件標(biāo)識(shí)；通過(guò)檢查窗口，對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行間距、連通性檢查。/sundae_meng第18頁(yè)，共36頁(yè)。PCB檢查： 1、檢查線(xiàn)路設(shè)計(jì)是否與原理圖設(shè)計(jì)思想一致。 2、檢查定位孔與PCB的大小，以及固定鍵安裝位置是否與機(jī)構(gòu)相吻合。 3、結(jié)合EMC知識(shí)，看PCB 是否有不符合EMC常規(guī)的線(xiàn)路。 4、檢查PCB封裝是否與實(shí)物相對(duì)應(yīng)。 第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì)/sundae_meng第19頁(yè)，共36頁(yè)。 七、CAM輸出：檢查無(wú)誤后，生成底片，并作CAM350檢查。到此PCB板制作完成。 最

12、后的CAM350檢查無(wú)誤后， PCB設(shè)計(jì)就完成了，就可以送底片了。 第二章：PCB 設(shè)計(jì)流程及PCB Layout 設(shè)計(jì)/sundae_meng第20頁(yè)，共36頁(yè)。第三章：PROTEL 常用操作/sundae_meng第21頁(yè)，共36頁(yè)。第三章：PROTEL 常用操作1、PCB 設(shè)計(jì)常用快捷鍵：Page Up ：以鼠標(biāo)為中心放大 Page Down ：以鼠標(biāo)為中心縮小G：鎖定柵格大小的選擇設(shè)置Q ：mm（毫米）與mil（密爾）的單位切換L：打開(kāi)Document(設(shè)計(jì))Options(選項(xiàng))對(duì)話(huà)框中的Layers標(biāo)簽* ：頂層與底層之間層的切換 + （-） 逐層切換：“+”與“-”方向相反JC

13、：查找器件SN：選取網(wǎng)絡(luò)EEA：取消全部選擇End 或 VR： 刷新畫(huà)面Ctrl + PageDown：顯示整板Alt刪除鍵（回車(chē)上面的鍵）：撤消 Ctrl + Delete ： 刪除選中的/sundae_meng第22頁(yè)，共36頁(yè)。第三章：PROTEL 常用操作2、原理圖設(shè)計(jì)常用快捷鍵PageUP：以光標(biāo)當(dāng)前位置為中心進(jìn)行放大PageDown：以光標(biāo)當(dāng)前位置為中心進(jìn)行縮小End 或VR：刷新工作區(qū)Ctrl + Delete：刪除Ctrl + F： 查找元件Ctrl + PageDown：顯示整圖Ctrl + 鼠標(biāo)左鍵 ：顯示所有圖件Shift + 鼠標(biāo)左鍵 ：顯示所有圖件 /sundae_m

14、eng第23頁(yè)，共36頁(yè)。第三章：PROTEL 常用操作3、PROTEL 常用問(wèn)題：復(fù)制電路圖到word文檔 tools-preferences-Graphical Editing，取消Add Template to Clipboard，然后復(fù)制。取消備份DDB文件減肥：“File”菜單左邊一個(gè)向下的灰色箭頭取消備份：preference-create backup files壓縮文件：design utilities-perform compact after closing常用rule設(shè)置： Clearance Constraint：不同兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)的間距； Routing Via Style

15、：設(shè)置過(guò)孔參數(shù)，具體含義在屬性里有圖； Width Constraint:導(dǎo)線(xiàn)寬度設(shè)置；原理圖導(dǎo)入PCB時(shí)常見(jiàn)問(wèn)題處理： footprint not found：確保所有的器件都指定了封裝； node not found：確認(rèn)沒(méi)有“footprint not found” 類(lèi)型的錯(cuò)誤； 編輯PCBlib，將對(duì)應(yīng)引腳名改成沒(méi)有找到的那個(gè)node Net already exist：常見(jiàn)在原理圖有多張的情況 design-creat netlist-net labels and port global/sundae_meng第24頁(yè)，共36頁(yè)。第四章：PCB Layout 設(shè)計(jì)技巧/sundae_

16、meng第25頁(yè)，共36頁(yè)。盡量采用地平面作為電流回路；將模擬地平面和數(shù)字地平面分開(kāi)；模擬電路盡量靠近電路板邊緣放置，數(shù)字電路盡量靠近電源連接端放置，這樣做可以降低由數(shù)字開(kāi)關(guān)引起的di/dt效應(yīng)（電流的波動(dòng)變化率。如果在電路中的di/dt過(guò)大 會(huì)導(dǎo)致某些敏感器件的誤導(dǎo)通 比如IGBT管的控制極）。第四章：PCB Layout 設(shè)計(jì)技巧1、為確保正確實(shí)現(xiàn)電路，應(yīng)遵循的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：分隔開(kāi)的地平面有時(shí)比連續(xù)的地平面有效/sundae_meng第26頁(yè)，共36頁(yè)。如果使用走線(xiàn)，應(yīng)將其盡量加粗應(yīng)避免地環(huán)路如果不能采用地平面，應(yīng)采用星形連接策略數(shù)字電流不應(yīng)流經(jīng)模擬器件高速電流不應(yīng)流經(jīng)低速器件第四章：PCB

17、Layout 設(shè)計(jì)技巧2、無(wú)地平面時(shí)的電流回路設(shè)計(jì)如果不能采用地平面，可以采用“星形”布線(xiàn)策略來(lái)處理電流回路/sundae_meng第27頁(yè)，共36頁(yè)。3、旁路電容或去耦電容第四章：PCB Layout 設(shè)計(jì)技巧IC電源輸入電源接口電源接口IC電源輸入在電源走線(xiàn)時(shí)，盡可能的降低環(huán)路面積；在條件允許的情況下，鋪設(shè)地平面層盡可能保證每個(gè)電源輸入端都有一個(gè)去耦電容去耦電容應(yīng)加在電源輸入的兩端，于電源的正端直接連接/sundae_meng第28頁(yè)，共36頁(yè)。4、布局規(guī)劃第四章：PCB Layout 設(shè)計(jì)技巧模擬電路放置在線(xiàn)路的末端/sundae_meng第29頁(yè)，共36頁(yè)。5、印制導(dǎo)線(xiàn)寬度與容許電流：

18、第四章：PCB Layout 設(shè)計(jì)技巧實(shí)際使用中，為了保證散熱等因素，印在該基礎(chǔ)上增加2倍左右的寬度/sundae_meng第30頁(yè)，共36頁(yè)。6、多層板的常用的疊層順序：第四章：PCB Layout 設(shè)計(jì)技巧8 Layer10 Layer6 Layer4 LayerSGPSSGSSGPSSGSSGSSGPSSGPSGGSS：信號(hào)層G：底層P：電源層/sundae_meng第31頁(yè)，共36頁(yè)。 7、一般PCB 的布線(xiàn)的注意事項(xiàng)：專(zhuān)用地線(xiàn)、電源線(xiàn)寬度應(yīng)大于1mm。其走線(xiàn)應(yīng)成“井”字型排列。某些元器件或?qū)Ь€(xiàn)可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們的間距，避免放電引起意外短路。盡量加大電源線(xiàn)寬度，減少環(huán)路電阻

19、，電源線(xiàn)、地線(xiàn)的走向和數(shù)據(jù)傳遞方向一致，有助于增強(qiáng)抗干擾能力。當(dāng)頻率高于100k時(shí)，趨附效應(yīng)就十分嚴(yán)重，高頻電阻增大。第四章：PCB Layout 設(shè)計(jì)技巧/sundae_meng第32頁(yè)，共36頁(yè)。第四章：PCB Layout 設(shè)計(jì)技巧8、高頻數(shù)字電路PCB布線(xiàn)規(guī)則：高頻數(shù)字信號(hào)線(xiàn)要用短線(xiàn)。主要信號(hào)線(xiàn)集中在pcb板中心。時(shí)鐘發(fā)生電路應(yīng)在板的中心附近，時(shí)鐘扇出應(yīng)采用菊鏈?zhǔn)胶筒⒙?lián)布線(xiàn)。電源線(xiàn)應(yīng)遠(yuǎn)離高頻數(shù)字信號(hào)線(xiàn)，或用地線(xiàn)隔開(kāi)，電路布局必須減少電流回路，電源的分布必須是低感應(yīng)的輸入與輸出之間的導(dǎo)線(xiàn)避免平行。/sundae_meng第33頁(yè)，共36頁(yè)。 9、高速PCB 的布線(xiàn)的常見(jiàn)問(wèn)題及處理辦法：第四章：PCB Layout 設(shè)計(jì)技巧問(wèn)題描述可能原因解決方法其他解決方法過(guò)大的上沖終端阻抗不匹配終端端接使用上升時(shí)間緩慢的驅(qū)動(dòng)源直流電壓電平不好線(xiàn)上負(fù)載過(guò)大在接收端端接，重新布線(xiàn)或檢查地平面過(guò)大的串?dāng)_線(xiàn)間耦合過(guò)大使用上升時(shí)間緩慢的發(fā)送驅(qū)動(dòng)器使用能提供更大驅(qū)動(dòng)電流的驅(qū)動(dòng)源延時(shí)太大傳輸線(xiàn)距離太長(zhǎng)替換或重新布線(xiàn)使用阻抗匹配的驅(qū)動(dòng)源，變更布線(xiàn)策略振蕩阻抗不匹配