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(jì)中，先完成原理圖，再設(shè)計(jì)印制電路板圖，最后由制板廠家依據(jù)用戶所設(shè)計(jì)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(jìn)行，設(shè)計(jì)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(gè)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(jì)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(shí)際元件焊接到印刷電路板時(shí)的焊接位置與焊接形狀，包括了實(shí)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(gè)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(shí)，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(jì)電路圖時(shí)指定，也可以在引進(jìn)網(wǎng)絡(luò)表時(shí)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(jìn)行焊接。因此所選用的焊盤必須為穿透式過孔，設(shè)計(jì)時(shí)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(diǎn)只限于表面層(TopLayer或BottomLayer)，焊點(diǎn)沒有穿孔。設(shè)計(jì)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(gè)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(gè)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(shí)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(gè)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(gè)數(shù)字CAPPR5-5x5，CAPPR5-4x5，CAPPR7.5-16x35CAP指電容；PR分別為Polar，Radial，三個(gè)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(gè)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(gè)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(shí)用銅膜制成導(dǎo)線(Track)，用于連接焊點(diǎn)。是印制電路板最重要的部分，實(shí)際上，PCB設(shè)計(jì)都是圍繞如何布置導(dǎo)線進(jìn)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(diǎn)在電氣上的相連關(guān)系，但沒有實(shí)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(shí)相鄰焊接點(diǎn)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(shí)實(shí)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(jì)算機(jī)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(cuò)。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(dòng)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(jì)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(shí)還要考慮以下原則：形狀上長短不一致時(shí)，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(shí)，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(xì)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(shí)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(gè)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(jì)線路時(shí)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(shí)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(jì)線路時(shí)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(gè)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(gè)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)，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(jì)流程印制電路板設(shè)計(jì)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(dòng)預(yù)布線。7)鎖定手動(dòng)預(yù)布的線，然后進(jìn)行自動(dòng)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(jì)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(jì)的基本原則PCB：質(zhì)量好(抗干擾性好)、造價(jià)低1.3.1布局確定PCB的尺寸。PCB尺寸過大時(shí)，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(jìn)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(jì)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(shí)，應(yīng)考慮電路板所受的機(jī)械強(qiáng)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(shí)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(yuǎn)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(qiáng)電的元件應(yīng)盡量布置在調(diào)試時(shí)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(shí)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(jī)的機(jī)箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問題。熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)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(dòng)開關(guān)等可調(diào)元件的布局，應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。若是機(jī)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(jī)外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)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(jī)的機(jī)箱底板上，且應(yīng)考慮散熱問題。熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)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(dòng)開關(guān)等可調(diào)元件的布局，應(yīng)考慮整機(jī)的結(jié)構(gòu)要求。若是機(jī)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(jī)外調(diào)節(jié)，其位置要與調(diào)節(jié)旋鈕在機(jī)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(shí)，要符合以下原則：按照電路的組成安排各個(gè)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(gè)功能電路的核心元件為中心，圍繞它來進(jìn)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(shí)，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(qiáng)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(jì)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(diǎn)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(shí)，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(shí)，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(huì)影響電氣性能。盡量避免使用大面積銅箔，否則長時(shí)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(shí)，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(gè)電壓一般包括工作電壓、附加波動(dòng)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(jì)者在考慮電壓時(shí)應(yīng)把這種因素考慮進(jìn)去。在布線密度較低時(shí)，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?yàn)樾∮?.6mm的孔開模沖孔時(shí)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(shí)，為了增加焊盤抗剝強(qiáng)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(xiàng)：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(shí)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(bǔ)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(shí)對該焊盤開一小口，這樣波峰焊時(shí)內(nèi)孔就不會(huì)被封住，而且也不會(huì)影響正常的焊接。焊盤補(bǔ)淚滴。當(dāng)與焊盤連接的走線較細(xì)時(shí)，要將焊盤與走線之間的連接設(shè)計(jì)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(huì)造成波峰焊困難，而且有橋接的危險(xiǎn)，大面積銅箔因散熱過快會(huì)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(xiàng)：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(jì)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(qiáng)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(jì)數(shù)字地與模擬地分開。低頻電路的地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地，實(shí)際布線有困難時(shí)可部分串聯(lián)后再并聯(lián)接地。高頻電路宜采用多點(diǎn)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(jì)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(shí)間受熱時(shí)，會(huì)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(shí)，應(yīng)將其開窗口設(shè)計(jì)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(gè)集成電路芯片都應(yīng)布置一個(gè)0.01μF的瓷片電容，如空隙不夠，可每4～8個(gè)芯片布置一個(gè)1～10μF的鉭電容。3)對于抗噪能力弱、關(guān)斷時(shí)電源變化大的元件，如RAM、ROM存儲(chǔ)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(shí)，對其操作均會(huì)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(shí)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(jì)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(diǎn)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(diǎn)是元件安裝的機(jī)械強(qiáng)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(diǎn)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(diǎn)上。采用這樣“一點(diǎn)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(qiáng)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(qiáng)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(diǎn)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(jī)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(jì)印制電路板圖時(shí)，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(gè)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(jìn)出接線端布置時(shí)，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(jìn)出接線端盡可能集中在1～2個(gè)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(jì)時(shí)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(jì)應(yīng)按一定順序方向進(jìn)行，如可以按由左往右或由上而下的順序進(jìn)行。第1章印制電路板基礎(chǔ)知識9)在對進(jìn)出接線端布置時(shí)，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(jì)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(jì)，存在許多相互沖突的要求，通常最后的設(shè)計(jì)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(jì)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(shí)體平面，因?yàn)榫哂凶銐虻膶佑米麟娫磳踊虻貙?，因此沒有必要將不同的DC電壓置于一層上。無論一個(gè)層的名稱是什么(例如“Ground”、+5V、VCC或Digitalpower等)，該平面將會(huì)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(gè)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(shí)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(huì)傳輸太長的距離，以便減少來自走線的直接輻射。確定哪個(gè)參考平面層將必須包含用于不同的DC電壓的多個(gè)電源區(qū)。假設(shè)第11層具有多個(gè)DC電壓。這就意味著設(shè)計(jì)者必須將高速信號盡可能遠(yuǎn)離第10層和底層，因?yàn)榉祷仉娏鞑荒芰鬟^第10層以上的參考平面，并且需要使用縫合電容(StitchingCapacitor)。在該實(shí)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(gè)方向進(jìn)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(dá)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(huì)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(gè)方向進(jìn)行布局，以便優(yōu)化層上可能的確定高速信號走線時(shí)層的變化，以及哪些不同的層將用于一個(gè)獨(dú)立的走線，確保返回電流可以從一個(gè)參考平面流到需要流過的新參考平面。實(shí)際上，最好的設(shè)計(jì)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(gè)東西方向和一個(gè)南北方向的層形成一個(gè)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(shí)層的變化，以及哪些不同的層將用于一個(gè)獨(dú)立的為參考平面層選定DC電壓。一個(gè)處理器因?yàn)閮?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(huì)討論板上解耦電容性能會(huì)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(gè)處理器因?yàn)閮?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(jìn)行布置。在這種設(shè)計(jì)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(gè)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(gè)地和信號走線的交匯處及每個(gè)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(gè)元件處均放置解耦電容。使用這種布局方法，可能會(huì)產(chǎn)生布線的困難。但是最大的優(yōu)點(diǎn)就是能實(shí)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(jì)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(jì)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(shí)也可以容許比帶狀線更快的時(shí)鐘或邏輯信號。因?yàn)檩^小的耦合電容以及電源和負(fù)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(shí)候用于時(shí)鐘信號以減緩數(shù)字信號的邊沿變化。由于兩個(gè)實(shí)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(diǎn)是PCB外部信號層會(huì)輻射RF能量進(jìn)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?yàn)樾盘枌咏橛趦蓚€(gè)參考平面之間，兩個(gè)平面會(huì)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(jìn)行完全屏蔽，因?yàn)槠鋵ι漕l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(jì)中，用于電路的材料、尺寸和走線空間都會(huì)影響電路的EMC特性。特別是高頻PCB設(shè)計(jì)中，信號走線成為電路的一部分，因?yàn)樵诟哂?00MHz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?huì)顯著影響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(jì)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(huì)對差模傳輸產(chǎn)生不利的影響，即會(huì)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(huì)相互抵消，因此可以保證EMC性能。差模信號不會(huì)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?yàn)榇蟛糠中盘栕呔€是單端布線的(源到負(fù)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(gè)和值可能會(huì)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?yàn)槿鄙俨钅ｋ娏鞯牡窒虼嬖诤懿畹墓材Ｒ种贫a(chǎn)生的。共模效應(yīng)也可能是由于元件驅(qū)動(dòng)來自于電源分配網(wǎng)絡(luò)，而產(chǎn)生的地和電源平面波動(dòng)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(shí)間就越長，會(huì)限制信號的最高傳輸頻率。這是因?yàn)檫^長的走線長度會(huì)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(gè)連接或短截線都會(huì)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(huì)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(jìn)行系統(tǒng)的PCB走線時(shí)應(yīng)該考慮以下幾個(gè)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(huì)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?cái)[放時(shí)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(huì)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(jìn)行系統(tǒng)的PCB走線時(shí)應(yīng)該考慮以下幾個(gè)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(jì)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(shí)間(ns)；如果實(shí)際走線比計(jì)算的最大走線長度要長，那么就需要使用終端設(shè)計(jì)，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(jì)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(shí)，首先需要考慮那些重要的信號(比如時(shí)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(shí)的效果最佳，如果布在三層上，則多了兩個(gè)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