印制電路板基礎(chǔ)知識課件

第1章印制電路板基礎(chǔ)知識2022/11/22第1章印制電路板基礎(chǔ)知識第1章印制電路板基礎(chǔ)知識2022/9/28第1章印制電路板基朱駿Telmail:zhujun@Office:物理樓412-414第1章印制電路板基礎(chǔ)知識朱駿第1章印制電路板基礎(chǔ)知識原理圖第1章印制電路板基礎(chǔ)知識原理圖第1章印制電路板基礎(chǔ)知識電路板(1)PCB：PrintedCircuitBoard第1章印制電路板基礎(chǔ)知識電路板(1)PCB：PrintedCircuitBoar電路板(2)第1章印制電路板基礎(chǔ)知識電路板(2)第1章印制電路板基礎(chǔ)知識電路板(3)第1章印制電路板基礎(chǔ)知識電路板(3)第1章印制電路板基礎(chǔ)知識電路板(4)第1章印制電路板基礎(chǔ)知識電路板(4)第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.1印制電路板概述印制電路板簡稱為PCB(PrintedCircuitBoard)，又稱印制版，是電子產(chǎn)品的重要部件之一。電路設(shè)計中，先完成原理圖，再設(shè)計印制電路板圖，最后由制板廠家依據(jù)用戶所設(shè)計的印制電路板圖制作出印制電路板。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.1印制電路板概述印制電路板簡稱為PC常用單位：

1inch(英寸，in)=1000mil(毫英寸)=2.54cm10mil=0.254mm

1mm=39.37mil

第1章印制電路板基礎(chǔ)知識常用單位：

1inch(英寸，in)=1000mil1.1印制電路板概述1.1.1印制電路板結(jié)構(gòu)印制電路板的結(jié)構(gòu)有單面板、雙面板和多層板三種。(1)單面板：一面敷銅，另一面沒有敷銅的電路板，只可在敷銅的一面布線并放置元件。單面板成本低，不用打過孔。但是單面板走線只能在一面上進行，設(shè)計往往比雙面板或多層板困難得多。(2)雙面板：包括頂層(TopLayer)和底層(BottomLayer)兩層，頂層一般為元件面，底層一般為焊錫層面，雙面板的兩面都可以敷銅和布線。雙面板的電路一般比單面板的電路復(fù)雜，但布線比較容易，是制作電路板比較理想的選擇。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.1印制電路板概述1.1.1印制電路板結(jié)構(gòu)第1章印1.1印制電路板概述(3)多層板：多層板就是包含了多個工作層的電路板。除了上面講到的頂層、底層以外，還包括中間層、內(nèi)部電源或接地層等。隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，電子產(chǎn)品越來越精密，電路板也越來越復(fù)雜，多層板的應(yīng)用也越來越廣泛。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.1印制電路板概述(3)多層板：多層板就是包含了1.1.2元件封裝元件的封裝是印刷電路設(shè)計中很重要的概念。其作用是保證取用的元件的引腳和印刷電路板上的焊盤一致。元件的封裝就是實際元件焊接到印刷電路板時的焊接位置與焊接形狀，包括了實際元件的外型尺寸，所占空間位置，各管腳之間的間距，以及焊盤的大小，焊盤孔的大小等。

第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.1.2元件封裝元件的封裝是印刷電路設(shè)元件封裝僅僅是空間的概念，因此不同的元件可以共用同一個元件封裝；另一方面，同種元件也可以有不同的封裝。所以在取用焊接元件時，不僅要知道元件名稱，還要知道元件的封裝。元件的封裝可以在設(shè)計電路圖時指定，也可以在引進網(wǎng)絡(luò)表時指定。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識元件封裝僅僅是空間的概念，因此不同的元件可元件封裝的分類

普通的元件封裝有針腳式封裝和表面粘貼式封裝兩大類。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識元件封裝的分類第1章印制電路板基礎(chǔ)知識第1章印制電路板基礎(chǔ)知識第1章印制電路板基礎(chǔ)知識針腳式封裝必須把相應(yīng)的針腳插入焊盤過孔中，再進行焊接。因此所選用的焊盤必須為穿透式過孔，設(shè)計時焊盤板層的屬性要設(shè)置成MultiLayer。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識針腳式封裝第1章印制電路板基礎(chǔ)知識表面粘貼式封裝(SMT)元件的管腳焊點只限于表面層(TopLayer或BottomLayer)，焊點沒有穿孔。設(shè)計的焊盤屬性必須為單一層面。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識表面粘貼式封裝(SMT)第1章印制電路板基礎(chǔ)知識(1)DIP封裝(DualIn-linePackage)(2)芯片載體封裝陶瓷無引線芯片載體封裝LCCC:LeadlessCeramicChipCarrier塑料有引線芯片載體封裝PLCC:PlasticLeadedChipCarrier小尺寸封裝SOP：SmallOutlinePackage塑料四邊引出扁平裝PQFP:PlasticQuadFlatPackage第1章印制電路板基礎(chǔ)知識(1)DIP封裝(DualIn-linePackage2.元件封裝的編號

元件封裝的編號一般為：

封裝類型+焊盤距離(焊盤數(shù))+元件外形尺寸

如AXIAL-0.4：封裝為軸狀的，兩焊盤間距為400milDIP-16：雙排直列引腳的器件封裝，兩排共16個引腳。RB.2/.4：Radius,Boundary

常用單位：

1inch(英寸，in)=1000min(毫英寸)=2.54cm10min=0.254mm

1mm=39.37mil

第1章印制電路板基礎(chǔ)知識2.元件封裝的編號

第1章印制電路板基礎(chǔ)知識常見元件的封裝：(1)針腳式電阻：封裝系列名為“AXIAL-xxx”“AXIAL”表示軸狀的包裝方式；“xxx”為0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,1.0，表示兩個焊盤間距離，單位為inch。后綴數(shù)字主要與電阻功率有關(guān)，功率越大，數(shù)字越大。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識常見元件的封裝：第1章印制電路板基礎(chǔ)知識(2)扁平狀電容：RAD-xxxRAD：Radial，徑向?！皒xx”：0.1,0.2,0.3,0.4，表示兩焊盤間距。

第1章印制電路板基礎(chǔ)知識(2)扁平狀電容：RAD-xxx第1章印制電路(3)筒狀封裝

典型元件是極性電解電容器。發(fā)光二極管有時也用此封裝。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識(3)筒狀封裝第1章印制電路板基礎(chǔ)知識RBx-x：如RB5-10.5，RB7.6-15。兩個數(shù)字分別表示焊盤之間距離和圓筒的直徑，單位是mm。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識RBx-x：如RB5-10.5，RB7.6-15。兩個數(shù)字CAPPR5-5x5，CAPPR5-4x5，CAPPR7.5-16x35CAP指電容；PR分別為Polar，Radial，三個數(shù)字分別代表焊盤間距，圓筒直徑，高度，單位是mm。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識CAPPR5-5x5，CAPPR5-4x5，CAPPR7.5CAP指電容；PA分別為Polar，Axial，三個數(shù)字分別代表焊盤間距，圓筒長度，直徑，單位是mm。電解電容的外形大小與其容量、耐壓、材料等有關(guān)。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識CAP指電容；PA分別為Polar，Axial，三個數(shù)字分別(4)二極管類元件常用封裝為DIODE-0.4，DIODE-0.7，表示焊盤間距為0.4、0.7inch。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識(4)二極管類元件第1章印制電路板基礎(chǔ)知識第1章印制電路板基礎(chǔ)知識第1章印制電路板基礎(chǔ)知識(5)三極管類元件常用封裝系列名稱為“TO-xxx”，其中“xxx”表示三極管類型。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識(5)三極管類元件第1章印制電路板基礎(chǔ)知識(6)其它元件整流橋?qū)挾燃s10mm17mm第1章印制電路板基礎(chǔ)知識(6)其它元件整流橋第1章印制電路板基礎(chǔ)知識LED第1章印制電路板基礎(chǔ)知識LED第1章印制電路板基礎(chǔ)知識接插件第1章印制電路板基礎(chǔ)知識接插件第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.1.3銅膜導(dǎo)線銅膜導(dǎo)線：也稱銅膜走線，簡稱導(dǎo)線，是電路板制作時用銅膜制成導(dǎo)線(Track)，用于連接焊點。是印制電路板最重要的部分，實際上，PCB設(shè)計都是圍繞如何布置導(dǎo)線進行的。飛線，即預(yù)拉線。是在引入網(wǎng)絡(luò)表后，系統(tǒng)根據(jù)規(guī)則生成，用來指引布線的一種連線。

區(qū)別：飛線只是表示兩點在電氣上的相連關(guān)系，但沒有實際連接。導(dǎo)線是根據(jù)飛線指示的焊盤間的連接關(guān)系而布置的，是具有電氣連接意義的連接線路。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.1.3銅膜導(dǎo)線第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.1.4助焊膜和阻焊膜助焊膜(Solder)：涂于焊盤上，提高可焊性能的一層膜，就是在電路板為焊盤略大的淺色圓。阻焊膜(TOPorBottomPasteMask)：為使制成的板子適應(yīng)波峰焊等焊接形式，要求板子上非焊盤處的銅箔不能粘錫，因此在焊盤以外的各部位都要涂覆一層涂料，用于阻止這些部位上錫。它是一種特殊的化學(xué)物質(zhì)，通常為綠色，不粘焊錫，防止在焊接時相鄰焊接點的多余焊錫短路，并且防焊層將銅膜導(dǎo)線覆蓋住，防止銅膜過快在空氣中氧化。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.1.4助焊膜和阻焊膜第1章印制電路板基礎(chǔ)知識第1章印制電路板基礎(chǔ)知識第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.1.5層AltiumDesigner的“層”不是虛擬的，而是印制電路板材料本身實實在在的銅箔層。由于電子線路的元件密集安裝、抗干擾和布線等特殊要求，一些較新的電子產(chǎn)品中所用的印制電路板不僅上下兩面可供走線，在板的中間還設(shè)有能被特殊加工的夾層銅箔?，F(xiàn)在的計算機主板所用的印制電路板材料大多在4層以上。這些層因加工相對較難而大多用于設(shè)置走線較為簡單的電源布線層(GroundDever和PowerDever)，并常用大面積填充的辦法來布線(如Fill)。上下位置的表面層與中間各層需要連通的地方用“過孔(Via)”來溝通。

一旦選定了所用印制電路板的層數(shù)，就務(wù)必關(guān)閉那些未被使用的層，以免布線出現(xiàn)差錯。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.1.5層第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.1.6焊盤和過孔(1)焊盤(Pad)焊盤的作用是放置焊錫、連接導(dǎo)線和元件引腳。選擇元件的焊盤類型要綜合考慮該元件的形狀、大小、布置形式、振動和受熱情況、受力方向等因素。Designer在封裝庫中給出了一系列不同大小和形狀的焊盤，如圓形、方形、八角形、圓方形和定位用焊盤等，也可按需要自己編輯。對發(fā)熱且受力較大、電流較大的焊盤，可自行設(shè)計成“淚滴狀”。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.1.6焊盤和過孔第1章印制電路板基礎(chǔ)知識編輯焊盤時還要考慮以下原則：形狀上長短不一致時，要考慮連線寬度與焊盤特定邊長的大小其差異不能過大。需要在元件引腳之間走線時，選用長短不對稱的焊盤往往事半功倍。各元件焊盤孔的大小要按元件引腳粗細分別編輯確定，原則是孔的尺寸比引腳直徑大0.2～0.4mm。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識編輯焊盤時還要考慮以下原則：第1章印制電路板基礎(chǔ)知識(2)過孔(Via)過孔就是用于連接不同板層之間的導(dǎo)線。過孔內(nèi)側(cè)一般都由焊錫連通。過孔分為3種：從頂層直接通到底層的過孔稱為穿透式過孔(Thruhold)；只從頂層通到某一層里層，并沒有穿透所有層，或者從里層穿透出來的到底層的過孔稱為盲過孔(Blind)；只在內(nèi)部兩個里層之間相互連接，沒有穿透底層或頂層的過孔就稱為隱藏式過孔(Buried)。

第1章印制電路板基礎(chǔ)知識(2)過孔(Via)第1章印制電路板基礎(chǔ)知識設(shè)計線路時對過孔的處理有以下原則：盡量少用過孔，一旦選用了過孔，務(wù)必處理好它與周邊各實體的間隙，特別是容易被忽視的中間各層與過孔不相連的線與過孔的間隙。需要的載流量越大，所需的過孔尺寸越大，如電源層和地層與其它層聯(lián)接所用的過孔就要大一些。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識設(shè)計線路時對過孔的處理有以下原則：第1章印制電路板基礎(chǔ)知識過孔的形狀一般為圓形。過孔有兩個尺寸，即HoleSize(通孔直徑)和鉆孔加上焊盤后的總的Diameter(過孔直徑)。通孔和過孔之間的孔壁，由與導(dǎo)線相同的材料構(gòu)成，用于連接不同層的導(dǎo)線。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識過孔的形狀一般為圓形。過孔有兩個尺寸，即HoleSize1.1.7絲印層為方便電路的安裝和維修，在印制電路板的上下兩表面印上所需要的標(biāo)志圖案和文字代號等，例如元件標(biāo)號和標(biāo)稱值、元件外廓形狀和廠家標(biāo)志、生產(chǎn)日期等，這層就稱為絲印層(SilkscreenTop/BottomOverlay)。正確的絲印層字符布置原則是：“不出歧義，見縫插針，美觀大方”。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.1.7絲印層第1章印制電路板基礎(chǔ)知識第1章印制電路板基礎(chǔ)知識第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.1.8敷銅對于抗干擾要求比較高的電路板，常常需要在PCB上敷銅。敷銅可以有效地實現(xiàn)電路板的信號屏蔽，提高電路板信號的抗電磁干擾能力。敷銅有兩種方式：實心填充方式和網(wǎng)格狀的填充方式。盡量避免使用大面積銅箔，否則長時間受熱，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時，最好用柵格狀。這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.1.8敷銅第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.2印制電路板設(shè)計流程印制電路板設(shè)計的一般步驟如下：1)繪制原理圖。2)規(guī)劃電路板。3)設(shè)置參數(shù)。4)裝入網(wǎng)絡(luò)表及元件封裝。5)元件的布局。6)手動預(yù)布線。7)鎖定手動預(yù)布的線，然后進行自動布線。8)手工調(diào)整。9)文件保存及輸出。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.2印制電路板設(shè)計流程第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.3印制電路板設(shè)計的基本原則PCB：質(zhì)量好(抗干擾性好)、造價低1.3.1布局確定PCB的尺寸。PCB尺寸過大時，印制線路長，阻抗增加，抗噪聲能力下降，成本也增加；過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾。確定特殊元件的位置。根據(jù)電路的功能單元，對電路的全部元件進行布局。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.3印制電路板設(shè)計的基本原則第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.電路板形狀與尺寸PCB的最佳形狀為矩形，長寬比為3:2或4:3。電路板面尺寸大于200mm×150mm時，應(yīng)考慮電路板所受的機械強度。板厚也可以按照推薦指定。如對于FR4材料來說，一般標(biāo)準(zhǔn)的板厚為0.062"(1.575mm)。其他典型的板厚有0.010"(0.254mm)、0.020"(0.508mm)、0.031"(0.787mm)和0.092"(2.337mm)。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.電路板形狀與尺寸第1章印制電路板基礎(chǔ)知識2.確定特殊元件的位置時要遵循以下原則：盡可能縮短高頻元件之間的連線，設(shè)法減少它們的分布參數(shù)和相互間的電磁干擾。易受干擾的元件不能相互挨得太近，輸入和輸出元件應(yīng)盡量遠離。某些元件或?qū)Ь€之間可能有較高的電位差，應(yīng)加大它們之間的距離，以免放電引出意外短路。帶強電的元件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時手不易觸及的位置。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識2.確定特殊元件的位置時要遵循以下原則：第1章印制電路板基重量超過15g的元件，應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元件，不宜裝在印制電路板上，而應(yīng)裝在整機的機箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問題。熱敏元件應(yīng)遠離發(fā)熱元件。對于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關(guān)等可調(diào)元件的布局，應(yīng)考慮整機的結(jié)構(gòu)要求。若是機內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)放在印制電路板上方便于調(diào)節(jié)的位置；若是機外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機箱面板上的位置相適應(yīng)。應(yīng)留出印制電路板的定位孔和固定支架所占用的位置。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識重量超過15g的元件，應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大重量超過15g的元件，應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、發(fā)熱量多的元件，不宜裝在印制電路板上，而應(yīng)裝在整機的機箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問題。熱敏元件應(yīng)遠離發(fā)熱元件。對于電位器、可調(diào)電感線圈、可變電容器、微動開關(guān)等可調(diào)元件的布局，應(yīng)考慮整機的結(jié)構(gòu)要求。若是機內(nèi)調(diào)節(jié)，應(yīng)放在印制電路板上方便于調(diào)節(jié)的位置；若是機外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機箱面板上的位置相適應(yīng)。應(yīng)留出印制電路板的定位孔和固定支架所占用的位置。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識重量超過15g的元件，應(yīng)當(dāng)用支架加以固定，然后焊接。那些又大3、根據(jù)電路的功能單元布局時，要符合以下原則：按照電路的組成安排各個功能單元的位置，使布局便于信號流通，并使信號盡可能保持一致的方向。以每個功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進行布局。元件應(yīng)均勻、整齊、緊湊地排列在PCB上，盡量減少和縮短各元件之間的引線和連接。在高頻下工作的電路，要考慮元件之間的分布參數(shù)。一般電路應(yīng)盡可能使元件平行排列。這樣不但美觀，而且焊接容易，易于批量生產(chǎn)。位于電路板邊緣的元件，離電路板邊緣一般不小于2mm。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識3、根據(jù)電路的功能單元布局時，要符合以下原則：第1章印制電路1.3.2布線1.輸入和輸出端的導(dǎo)線應(yīng)避免相鄰平行。最好添加線間地線，以免發(fā)生反饋耦合。2.印制電路板導(dǎo)線寬度原則：導(dǎo)線的最小寬度由導(dǎo)線與絕緣基板間的粘附強度和流過它們的電流值決定。導(dǎo)線寬度應(yīng)以能滿足電氣性能要求而又便于生產(chǎn)為宜，它的最小值由承受的電流大小而定，但最小不宜小于0.2mm(8mil)，在高密度、高精度的印制線路中，導(dǎo)線寬度和間距一般可取0.3mm；第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.3.2布線第1章印制電路板基礎(chǔ)知識導(dǎo)線寬度在大電流情況下還要考慮其溫升，一般選用寬度約1～1.5mm的導(dǎo)線就可能滿足設(shè)計要求而不致引起溫升；印制導(dǎo)線的公共地線應(yīng)盡可能的粗，可能的話，使用大于2～3mm的導(dǎo)線，這點在帶有微處理器的電路中尤為重要；在DIP封裝的IC引腳間走線，可應(yīng)用10-10與12-12原則，即當(dāng)兩引腳間通過2根線時，焊盤直徑可設(shè)為50mil(1mil=0.0254mm)、線寬與線距都為10mil；當(dāng)兩引腳間只通過1根線時，焊盤直徑可設(shè)為64mil、線寬與線距都為12mil。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識導(dǎo)線寬度在大電流情況下還要考慮其溫升，一般選用寬度約1～1.電流/A1oz銅的線寬/mil2oz銅的線寬/mil毫歐/英寸/(mW/in)1105522301517.23502510.3480406.45110554.76150753.47180902.982201102.392601302.0103001501.7線寬和流過電流大小之間的關(guān)系第1章印制電路板基礎(chǔ)知識電流/A1oz銅的線寬/mil2oz銅的線寬/mil毫歐/英3.拐彎與大面積銅箔(敷銅)印制電路板導(dǎo)線拐彎一般取圓弧形或45°拐角，直角或夾角在高頻電路中會影響電氣性能。盡量避免使用大面積銅箔，否則長時間受熱，易發(fā)生銅箔膨脹和脫落現(xiàn)象。必須用大面積銅箔時，最好用柵格狀。這樣有利于排除銅箔與基板間粘合劑受熱產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識3.拐彎與大面積銅箔(敷銅)第1章印制電路板基礎(chǔ)知識4.印制導(dǎo)線的間距相鄰導(dǎo)線間距必須能滿足電氣安全要求。為便于操作和生產(chǎn)，間距也應(yīng)盡量寬些，只要工藝允許，可使間距小于0.5～0.8mm。最小間距至少要能滿足承受的電壓，這個電壓一般包括工作電壓、附加波動電壓以及其他原因引起的峰值電壓。如果有關(guān)技術(shù)條件允許導(dǎo)線之間存在金屬殘粒，設(shè)計者在考慮電壓時應(yīng)把這種因素考慮進去。在布線密度較低時，信號線的間距可適當(dāng)?shù)丶哟?，對高、低電平懸殊的信號線應(yīng)盡可能短且加大間距。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識4.印制導(dǎo)線的間距第1章印制電路板基礎(chǔ)知識電壓(DC或AC峰值)PCB內(nèi)部PCB外部(<3050m)PCB外部(>3050m)0～15V0.05mm0.1mm0.1mm16～30V0.05mm0.1mm0.1mm31～50V0.1mm0.6mm0.6mm51～100V0.1mm0.6mm1.5mm101～150V0.2mm0.6mm3.2mm151～170V0.2mm1.25mm3.2mm171～250V0.2mm1.25mm6.4mm251～300V0.2mm1.25mm12.5mm301～500V0.25mm2.5mm12.5mm推薦的導(dǎo)線以及導(dǎo)體之間的間距第1章印制電路板基礎(chǔ)知識電壓(DC或AC峰值)PCB內(nèi)部PCB外部(<3050m1.3.3焊盤大小焊盤的內(nèi)孔尺寸必須從元件引線直徑、公差尺寸以及焊錫層厚度、孔徑公差、孔金屬電鍍層厚度等方面考慮；焊盤的內(nèi)孔直徑一般不小于0.6mm，因為小于0.6mm的孔開模沖孔時不易加工，通常情況下以金屬引腳直徑值加上0.2mm作為焊盤內(nèi)孔直徑。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.3.3焊盤大小第1章印制電路板基礎(chǔ)知識焊盤直徑取決于內(nèi)孔直徑(1)焊盤直徑為1.5mm時，為了增加焊盤抗剝強度，可采用長不小于1.5mm，寬為1.5mm的長圓形焊盤，此種焊盤在集成電路引腳焊盤中最常見。對于超出上述范圍的焊盤直徑可用下列公式選取(D—焊盤直徑，d—內(nèi)孔直徑)：d小于0.4mm：D/d＝1.5～3。d大于2mm：D/d＝1.5～2。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識焊盤直徑取決于內(nèi)孔直徑第1章印制電路板基礎(chǔ)知識2)有關(guān)焊盤的其他注意事項：焊盤內(nèi)孔邊緣到印制電路板邊的距離要大于1mm，這樣可以避免加工時導(dǎo)致焊盤缺損。焊盤的開口。有些器件是在經(jīng)過波峰焊后補焊的，但由于經(jīng)過波峰焊后焊盤內(nèi)孔被錫封住，使器件無法插下去，解決辦法是在印制電路板加工時對該焊盤開一小口，這樣波峰焊時內(nèi)孔就不會被封住，而且也不會影響正常的焊接。焊盤補淚滴。當(dāng)與焊盤連接的走線較細時，要將焊盤與走線之間的連接設(shè)計成淚滴狀，這樣的好處是焊盤不容易起皮，而是走線與焊盤不易斷開。相鄰的焊盤要避免成銳角或出現(xiàn)大面積的銅箔，成銳角會造成波峰焊困難，而且有橋接的危險，大面積銅箔因散熱過快會導(dǎo)致不易焊接。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識2)有關(guān)焊盤的其他注意事項：第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.3.4印制電路板的抗干擾措施(1)電源線設(shè)計盡量加粗電源線寬度，減少環(huán)路電阻使電源線、地線的走向和電流的方向一致，這樣有助于增強抗噪聲能力。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.3.4印制電路板的抗干擾措施第1章印制電路板基礎(chǔ)知識(2)地線設(shè)計數(shù)字地與模擬地分開。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點并聯(lián)接地，實際布線有困難時可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點串聯(lián)接地，地線應(yīng)短而粗，高頻元件周圍盡量用柵格狀的大面積銅箔。接地線應(yīng)盡量加粗。使它能通過三倍于印制電路板上的允許電流。如有可能，接地線應(yīng)在2～3mm以上。接地線構(gòu)成閉環(huán)路。只由數(shù)字電路組成的印制電路板，其接地電路構(gòu)成閉環(huán)能提高抗噪聲能力。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識(2)地線設(shè)計第1章印制電路板基礎(chǔ)知識(3)大面積敷銅印制電路板上的大面積敷銅具有兩種作用：一是散熱；二是可以減小地線阻抗，并且屏蔽電路板的信號交叉干擾以提高電路的抗干擾能力。注意：由于印制電路板板材的基板與銅箔間的粘合劑在浸焊或長時間受熱時，會產(chǎn)生揮發(fā)性氣體而無法排除，熱量不易散發(fā)，以致產(chǎn)生銅箔膨脹、脫落現(xiàn)象。因此使用大面積敷銅時，應(yīng)將其開窗口設(shè)計成柵格狀。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識(3)大面積敷銅第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.3.5去耦電容配置1)電源輸入端跨接10～100μF的電解電容器。如有可能，接100μF以上的更好。2)原則上每個集成電路芯片都應(yīng)布置一個0.01μF的瓷片電容，如空隙不夠，可每4～8個芯片布置一個1～10μF的鉭電容。3)對于抗噪能力弱、關(guān)斷時電源變化大的元件，如RAM、ROM存儲元件，應(yīng)在芯片的電源線和地線之間直接接入去耦電容。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.3.5去耦電容配置第1章印制電路板基礎(chǔ)知識4)電容引線不能太長，尤其是高頻旁路電容不能有引線。5)在印制電路板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時，對其操作均會產(chǎn)生較大火花放電，必須采用RC電路來吸收放電電流。一般R取1～2kΩ，C取2.2～47μF。6)CMOS的輸入阻抗很高，且易受干擾，因此在使用時對不使用的端口要接地或接正電源。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識4)電容引線不能太長，尤其是高頻旁路電容不能有引線。第1章1.3.6各元件之間的接線1)印制電路中不允許有交叉電路，對于可能交叉的線條，可以用“鉆”、“繞”兩種辦法解決。在特殊情況下，如果電路很復(fù)雜，為簡化設(shè)計也允許用導(dǎo)線跨接，解決交叉電路問題。2)電阻、二極管、管狀電容器等元件有“立式”和“臥式”兩種安裝方式。立式指的是元件體垂直于電路板安裝、焊接，其優(yōu)點是節(jié)省空間；臥式指的是元件體平行并緊貼于電路板安裝、焊接，其優(yōu)點是元件安裝的機械強度較好。對這兩種不同的安裝元件，印制電路板上的元件孔距是不一樣的。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.3.6各元件之間的接線第1章印制電路板基礎(chǔ)知識3)同一級電路的接地點應(yīng)盡量靠近，并且本級電路的電源濾波電容也應(yīng)接在該級接地點上。采用這樣“一點接地法”的電路，工作較穩(wěn)定，不易自激。4)總地線必須嚴(yán)格按高頻—中頻—低頻逐級按弱電到強電的順序排列原則。調(diào)頻頭等高頻電路常采用大面積包圍式地線，以保證有良好的屏蔽效果。5)強電流引線(公共地線、功放電源引線等)應(yīng)盡可能寬些，以降低布線電阻及其電壓降，可減小寄生耦合而產(chǎn)生的自激。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識3)同一級電路的接地點應(yīng)盡量靠近，并且本級電路的電源濾波電6)阻抗高的走線盡量短，阻抗低的走線可長一些。7)電位器安放位置應(yīng)當(dāng)滿足整機結(jié)構(gòu)安裝及面板布局的要求，因此應(yīng)盡可能放在板的邊緣，旋轉(zhuǎn)柄朝外。8)設(shè)計印制電路板圖時，在使用IC座的場合下，一定要特別注意IC座上定位槽放置的方位是否正確，并注意各個IC腳位置是否正確，例如第1腳只能位于IC座的右下角或者左上角，而且緊靠定位槽(從焊接面看)。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識6)阻抗高的走線盡量短，阻抗低的走線可長一些。第1章印制電9)在對進出接線端布置時，相關(guān)聯(lián)的兩引線端的距離不要太大，一般為(2～3)/10in左右較合適。進出接線端盡可能集中在1～2個側(cè)面，不要過于分散。10)在保證電路性能要求的前提下，設(shè)計時應(yīng)力求合理走線，少用外接跨線，并按一定順序走線，力求直觀，便于安裝和檢修。11)設(shè)計應(yīng)按一定順序方向進行，如可以按由左往右或由上而下的順序進行。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識9)在對進出接線端布置時，相關(guān)聯(lián)的兩引線端的距離不要太大，1.4印制電路板的疊層設(shè)計PCB的疊層常常由板的目標(biāo)成本、制造技術(shù)和所要求的布線通道數(shù)所決定。對于大部分工程設(shè)計，存在許多相互沖突的要求，通常最后的設(shè)計策略是在考慮各方面的折衷后決定的。PCB可以從最低成本的1層到高性能系統(tǒng)所要求的30層或更多層。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.4印制電路板的疊層設(shè)計第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.4.1多層板具有許多層的PCB板常常用于高速、高性能的系統(tǒng)，其中的多層用于DC電源或地參考平面。這些平面通常是沒有任何分割的實體平面，因為具有足夠的層用作電源層或地層，因此沒有必要將不同的DC電壓置于一層上。無論一個層的名稱是什么(例如“Ground”、+5V、VCC或Digitalpower等)，該平面將會用作與它們相鄰的傳輸線上信號的返回電流通路。構(gòu)造一個好的低阻抗的返回電流通路是這些平面層最重要的EMC(ElectroMagneticCompatibility)目標(biāo)。信號層分布在實體參考平面層之間，它們可以是對稱的帶狀線或非對稱的帶狀線。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.4.1多層板第1章印制電路板基礎(chǔ)知識12層PCB的配置第1章印制電路板基礎(chǔ)知識12層PCB的配置第1章印制電路板基礎(chǔ)知識“T”為頂層，Top；“P”為參考平面層，Plane；“S”為信號層，Signal；“B”為底層，Bottom。頂層和底層用作元件焊盤，信號在頂層和底層內(nèi)不會傳輸太長的距離，以便減少來自走線的直接輻射。確定哪個參考平面層將必須包含用于不同的DC電壓的多個電源區(qū)。假設(shè)第11層具有多個DC電壓。這就意味著設(shè)計者必須將高速信號盡可能遠離第10層和底層，因為返回電流不能流過第10層以上的參考平面，并且需要使用縫合電容(StitchingCapacitor)。在該實例中，第3、5、7和9層分別為高速信號的信號層。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識“T”為頂層，Top；“P”為信號的布線。走線盡可能以一個方向進行布局，以便優(yōu)化層上可能的布線通道數(shù)。第3和第7層可以設(shè)定為“東西”走線，而第5和第9層設(shè)置為“南北”走線。走線布在那一層上，要根據(jù)其到達目的的方向頂層和底層用作元件焊盤，信號在頂層和底層內(nèi)不會傳輸太長的距離，以便減少來自走線的直接輻射。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識信號的布線。走線盡可能以一個方向進行布局，以便優(yōu)化層上可能的確定高速信號走線時層的變化，以及哪些不同的層將用于一個獨立的走線，確保返回電流可以從一個參考平面流到需要流過的新參考平面。實際上，最好的設(shè)計并不要求返回電流改變參考平面，而是簡單地從參考平面的一側(cè)改變到另一側(cè)。例如，下面信號層的組合可以一起用作信號層對：第3層和第5層；第5層和第7層；第7層和第9層。這就允許一個東西方向和一個南北方向的層形成一個布線組合。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識確定高速信號走線時層的變化，以及哪些不同的層將用于一個獨立的為參考平面層選定DC電壓。一個處理器因為內(nèi)部信號處理的高速特性，所以在電源/地參考引腳上存在大量的噪聲。因此，在為處理器提供的相同DC電壓上使用解耦電容非常重要，并且盡可能有效地使用解耦電容。在后面有關(guān)解耦的章節(jié)中，將會討論板上解耦電容性能會嚴(yán)重地受到所連接的過孔、焊盤和連接走線所限制。降低這些元件電感的最好方法就是使連接走線盡可能短和寬，并且盡可能使過孔短而粗。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識為參考平面層選定DC電壓。一個處理器因為內(nèi)部信號處理的高速特1.4.2六層板第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.4.2六層板第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.4.3四層板第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.4.3四層板第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.4.4單面和雙面板單面和雙面板中沒有參考平面，所有信號和所有電源，以及電流的返回均通過走線的方式進行布置。在這種設(shè)計策略中，主要考慮就是使信號電流的環(huán)面積盡可能最小，不允許大的電流環(huán)面積存在。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.4.4單面和雙面板第1章印制電路板基礎(chǔ)知識存在大的電流環(huán)面積小的電流環(huán)面積第1章印制電路板基礎(chǔ)知識存在大的電流環(huán)面積小的電流環(huán)面積第1章印制電路板基礎(chǔ)知識雙面板布局策略1)網(wǎng)格狀電源和地的布局結(jié)構(gòu)：將電源和地設(shè)置為網(wǎng)格狀，使每個網(wǎng)格的總環(huán)路面積小于1.5in2(968mm2)。電源和地的走線以90o角分布，電源在一層，而地在另一層。地的走線以垂直方向置于頂層，而電源的走線以水平方向置于底層。在每個地和信號走線的交匯處及每個IC處，均放置解耦電容。這種布局方式目前已經(jīng)不常用。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識雙面板布局策略第1章印制電路板基礎(chǔ)知識第1章印制電路板基礎(chǔ)知識第1章印制電路板基礎(chǔ)知識2)返回走線必須放置在靠近最容易受干擾的走線，以使RF能量返回到它的源。電源和返回走線也必須相互平行布局，并且在電源和地之間，以及在產(chǎn)生開關(guān)能量的每個元件處均放置解耦電容。使用這種布局方法，可能會產(chǎn)生布線的困難。但是最大的優(yōu)點就是能實現(xiàn)EMC兼容。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識2)返回走線必須放置在靠近最容易受干擾的走線，以使RF能量具有較好RF返回電流的雙面板布線第1章印制電路板基礎(chǔ)知識具有較好RF返回電流的雙面板布線第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.4.5疊層設(shè)計布局快速參考疊層123456789102層S1和地S2和電源

4層S1地電源S2

4層地S1S2電源

6層S1S2地電源S3S4

6層S1地S2S3電源S4

6層S1電源地S2地S3

8層S1S2地S3S4電源S5S6

8層S1地S2地電源S3地S4

10層S1地S2S3地電源S4S5地S610層S1S2電源地S3S4地電源S5S6第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.4.5疊層設(shè)計布局快速參考疊層12345671.5PCB的布線配置基本的布線配置：微帶線(Microstrip)和帶狀線(Stripline)第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.5PCB的布線配置第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.5.1微帶線(Microstrip)微帶線指只有一面具有參考平面的PCB走線。微帶線使PCB具有對RF的抑制作用，同時也可以容許比帶狀線更快的時鐘或邏輯信號。因為較小的耦合電容以及電源和負載之間較低的空載傳輸延遲，因此可以容許更快的信號。電容有時候用于時鐘信號以減緩數(shù)字信號的邊沿變化。由于兩個實體平面之間較小的電容耦合，信號可以傳輸更快。使用微帶線的缺點是PCB外部信號層會輻射RF能量進入環(huán)境中，除非此層上下具有金屬屏蔽。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.5.1微帶線(Microstrip)第1章印制電路板1.5.2帶狀線(Stripline)帶狀線指兩邊都有參考平面的傳輸線。帶狀線可以較好防止RF輻射，但只能用于較低的傳輸速度，因為信號層介于兩個參考平面之間，兩個平面會存在電容耦合，導(dǎo)致降低高速信號的邊沿變化速度。帶狀線的電容耦合效應(yīng)在邊沿變化速度快于1ns的情況下更為顯著。使用帶狀線的主要效果是對內(nèi)部走線的RF進行完全屏蔽，因為其對射頻輻射具有較好的抑制能力。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.5.2帶狀線(Stripline)第1章印制電路板基微帶線和帶狀線在PCB中的布局結(jié)構(gòu)：第1章印制電路板基礎(chǔ)知識微帶線和帶狀線在PCB中的布局結(jié)構(gòu)：第1章印制電路板基礎(chǔ)知識在電路的EMC設(shè)計中，用于電路的材料、尺寸和走線空間都會影響電路的EMC特性。特別是高頻PCB設(shè)計中，信號走線成為電路的一部分，因為在高于500MHz頻率情況下，走線具有電阻、電容和電感特性。在更高頻率的工作情況下，傳輸線的尺寸將對電路的特性具有很大的影響，改變?nèi)魏纬叽缍伎赡軙@著影響PCB的性能。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識在電路的EMC設(shè)計中，用于電路的材料、尺寸1.6差模和共模電流差模(DM)信號傳輸數(shù)據(jù)和有用的信號，而共模(CM)信號會對差模傳輸產(chǎn)生不利的影響，即會給EMC兼容性帶來最不利的影響。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.6差模和共模電流第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.6.1差模電流差模電流是RF能量的組成部分，存在于信號通路和RF返回通路中，方向相反。如果差模電流存在180o的相位差，則差模電流將會相互抵消，因此可以保證EMC性能。差模信號不會處于RF頻率范圍。差模信號主要具有以下作用：傳輸期望的信息，因為大部分信號走線是單端布線的(源到負載)，即數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟罘帜Ｊ健Ｍㄟ^使RF返回通路在物理上靠近信號走線，從而產(chǎn)生相反的RF場，并且在恰當(dāng)設(shè)置后相互抵消，使干擾最小化。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.6.1差模電流第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.6.2共模電流共模電流是RF能量的組成部分，存在于信號通路和RF返回通路中，通常相位相同。來自于共模電流的RF場是信號通路和返回通路中的電流產(chǎn)生RF場之和。這個和值可能會很大并且是RF輻射的主要原因，特別是來自I/O的相互連接。共模電流是因為缺少差模電流的抵消或存在很差的共模抑制而產(chǎn)生的。共模效應(yīng)也可能是由于元件驅(qū)動來自于電源分配網(wǎng)絡(luò)，而產(chǎn)生的地和電源平面波動的結(jié)果。共模信號的主要影響是：RF輻射能量的主要來源。沒有包含任何有用信息。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.6.2共模電流第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.7PCB走線1.7.1走線長度信號走線的長度對系統(tǒng)的最高頻率具有直接的影響。走線越長，則信號的上升時間就越長，會限制信號的最高傳輸頻率。這是因為過長的走線長度會改變傳輸線的阻抗特性。為了最小化傳輸線的影響，走線長度應(yīng)該盡可能短。走線上的每個連接或短截線都會產(chǎn)生信號完整性的不連續(xù)。為了最小化信號完整性問題，走線、連接器、短截線和電纜都應(yīng)該滿足阻抗匹配要求。不同阻抗特性會產(chǎn)生反射，從而導(dǎo)致信號失真并降低數(shù)據(jù)流量。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.7PCB走線第1章印制電路板基礎(chǔ)知識進行系統(tǒng)的PCB走線時應(yīng)該考慮以下幾個原則：走線長度盡可能短。最小化串?dāng)_的影響，每條走線與其他走線之間的距離應(yīng)該盡可能大。避免90o拐角走線。90o拐角走線會增加走線的長度以及走線的寄生電容。建議使用45o的走線。妥善地擺放時鐘或周期信號的元件并調(diào)整其位置，使走線長度最短以及盡量使用直線路徑，盡量少地使用過孔。過孔會增加走線的電感(1～3nH/孔)，盡量用元件引腳代替過孔。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識進行系統(tǒng)的PCB走線時應(yīng)該考慮以下幾個原則：第1章印制電路板3.2mm(1/8in)寬的走線的阻抗值信號頻率/MHz不同長度走線的阻抗/1in2in10in10.130.381.25101.253.7512.510012.537.5125第1章印制電路板基礎(chǔ)知識3.2mm(1/8in)寬的走線的阻抗值信號頻率/MHz不1.7.2走線長度的計算Lmax為所允許的無終端傳輸線的長度(cm)，tr為傳輸延遲(ns)；Tpd為信號上升時間(ns)；如果實際走線比計算的最大走線長度要長，那么就需要使用終端設(shè)計，以防止發(fā)生反射。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.7.2走線長度的計算第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.7.3走線層的影響當(dāng)在PCB上走線時，首先需要考慮那些重要的信號(比如時鐘信號和周期信號)的布線。這樣的信號應(yīng)該布在一層上或者兩層上。信號走線只布在兩層時的效果最佳，如果布在三層上，則多了兩個過孔，效果要差些。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識1.7.3走線層的