CB印制電路板布線流程與設(shè)計(jì)原則

PCB設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1主要內(nèi)容印制電路板基礎(chǔ)印制電路板布線流程印制電路板設(shè)計(jì)的基本原則2印制電路板基礎(chǔ)印制電路板種類印制電路板結(jié)構(gòu)元件封裝銅膜導(dǎo)線助焊膜和阻焊膜層焊盤和過(guò)孔絲印層敷銅3印制電路板種類根據(jù)導(dǎo)電層數(shù)目的不同分：(1)單面電路板（簡(jiǎn)稱單面板）(2)雙面電路板（簡(jiǎn)稱雙面板）(3)多層電路板根據(jù)覆銅板基底材料的不同分：(1)紙質(zhì)覆銅箔層壓板：酚醛紙質(zhì)覆銅箔；覆銅箔環(huán)氧紙質(zhì)層壓板。(2)玻璃布覆銅箔層壓板：覆銅箔環(huán)氧玻璃布層壓板；覆銅箔環(huán)氧酚醛玻璃布層壓板；聚四氟乙烯玻璃布覆銅箔層壓板。(3)撓性印制板：采用撓性塑料作基底，常用做印制電纜。4印制電路板結(jié)構(gòu)單面板雙面板多層板5單面板覆銅板只有一面敷銅箔，另一面空白，只能在敷銅箔面上制作導(dǎo)電圖形。導(dǎo)電圖形主要包括固定、連接元件引腳的焊盤和實(shí)現(xiàn)元件引腳互連的印制導(dǎo)線，該面稱為“焊錫面”，在PCB編輯器中稱為“Bottom”（底）層。沒(méi)有銅膜的一面用于安放元件，稱為“元件面”，在PCB編輯器中被稱為“Top”（頂）層。6單面板由于單面板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有過(guò)孔，生產(chǎn)成本低，因此，線路相對(duì)簡(jiǎn)單、工作頻率較低的電子產(chǎn)品，如收錄機(jī)、電視機(jī)、計(jì)算機(jī)顯示器等電路板一般采用單面板。盡管單面板生產(chǎn)成本低，但單面板布線設(shè)計(jì)難度最大，原因是只能在一個(gè)面上布線，布通率比雙面板、多面板低；可利用的電磁屏蔽手段也有限，電磁兼容性指標(biāo)不易達(dá)到要求。7雙面板基板的上下兩面均覆蓋銅箔。因此，兩面都含有導(dǎo)電圖形，導(dǎo)電圖形中除了焊盤、印制導(dǎo)線外，還有用于使上、下兩面印制導(dǎo)線相連的金屬化過(guò)孔。在雙面板中，元件也只安裝在其中的一個(gè)面上，該面同樣稱為“元件面”，另一面稱為“焊錫面”。8雙面板雙面板中，需要制作連接上、下面印制導(dǎo)線的金屬化過(guò)孔，生產(chǎn)工藝流程比單面板多，成本高。雙面板可以兩面走線，因而布線相對(duì)容易，布通率高。借助與地線相連的敷銅區(qū)即可較好地解決電磁干擾問(wèn)題，因此應(yīng)用范圍很廣，多數(shù)電子產(chǎn)品，如VCD機(jī)、單片機(jī)控制板等均采用雙面板結(jié)構(gòu)。9多層板多層板就是包含了多個(gè)工作層的電路板。除了頂層、底層以外，它還包括中間層、內(nèi)部電源或接地層等。10多層板隨著集成電電路技術(shù)的的不斷發(fā)展展，元器件件集成度越越來(lái)越高，，引腳數(shù)目迅迅速增加，，電路圖中中元器件連連接關(guān)系越越來(lái)越復(fù)雜雜。此外，器件件工作頻率率也越來(lái)越越高，雙面面板已不能能滿足布線線和電磁屏蔽要要求，于是是就出現(xiàn)了了多層印制制板。在多層印制制板中，導(dǎo)導(dǎo)電層的數(shù)數(shù)目一般為為4、6、8、10等，例如在四層層板中，上上、下面(層)是信號(hào)層(信號(hào)線布線線層)，在上、下兩兩層之間還還有內(nèi)電源源層、內(nèi)地地線層，如如上頁(yè)圖中中所示。在多層層印制板中中，可充分利用用電路板的的多層結(jié)構(gòu)構(gòu)解決電磁干擾問(wèn)題題，提高了了電路系統(tǒng)統(tǒng)的可靠性性。多層印制板板可布線層數(shù)多，走線方便，布通率高，連線短，印制板面積積也較小(印制導(dǎo)線占占用面積小小)。目前，計(jì)計(jì)算機(jī)設(shè)備備，如主機(jī)機(jī)板、內(nèi)存條、顯示示卡等均采采用4或6層印制電路路板。11元件封裝元件封裝是是指元件焊焊接到電路路板時(shí)的外外觀和焊盤盤位置。純粹的元件件封裝僅僅僅是空間的的概念，因因此，不同同的元件可可以共用同同一個(gè)元件件封裝；另另一方面，，同種元件件也可以有有不同的封封裝。在取用焊接接元件時(shí)，，不僅要知知道元件名名稱，還要要知道元件件的封裝。。元件的封裝裝可以在設(shè)設(shè)計(jì)原理圖圖是指定，，也可以在在引進(jìn)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)表時(shí)指定定。12元件封裝元件的封裝裝形式可以以分成兩大大類，即針腳式元件件封裝和SMT(表面貼裝式式)元件封裝。。針腳式封裝裝元件焊接接時(shí)先要將將元件針腳腳插入焊盤盤導(dǎo)通孔，，然后再焊焊錫。由于于針腳式元元件封裝的的焊盤和過(guò)過(guò)孔貫穿整整個(gè)電路板板，所以在在其焊盤的的屬性對(duì)話話框中，PCB的層屬性必必須為MultiLayer(多層)。SMT元件封裝的的焊盤只限限于表面層層，在其焊焊盤的屬性性對(duì)話框中中，Layer層屬性必須須為單一表表面，如TopLayer或者BottomLayer。13元件封裝兩種最常見(jiàn)見(jiàn)的封裝，，即DIP封裝(屬于針腳式式元件封裝裝)和芯片載體體封裝(屬于SMT元件封裝)：(1)DIP封裝：雙列列指插封裝裝(DualIn-linePackage)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是適合PCB的穿孔安裝裝，易于對(duì)PCB布線和操作方便。DIP封裝結(jié)構(gòu)形形式有：多多層陶瓷雙雙列直插式DIP、單層陶瓷瓷雙列直插插式DIP、引線框架架式DIP。14元件封裝(2)芯片載體封封裝芯片載體封封裝有陶瓷瓷無(wú)引線芯芯片載體(LeadlessCeramicChipCarrier，LCCC)、塑料有引線線芯片載體體(PlasticLeadedChipCarrier，PLCC)，小尺寸封封裝(SmallOutlinePackage，SOP)、塑料四邊邊引出扁平平封裝(PlasticQuadFlatPackage，PQFP)和球柵陣列(BallGridArray，BGA)封裝。15元件封裝元件封裝的的編號(hào)元件封裝的的編號(hào)一般般為元件類類型+焊盤距離(焊盤數(shù))+元件件外外形形尺尺寸寸。。用用戶戶可可根根據(jù)據(jù)元元件件封封裝裝編編號(hào)號(hào)來(lái)來(lái)判斷斷元元件件封封裝裝規(guī)規(guī)格格。。如如：：AXIAL-0.4表示示此此元元件件封封裝為為軸軸狀狀的的，，兩兩焊焊盤盤間間距距離離為為400mil；DIP16表示示雙排排引引腳腳的的元元件件封封裝裝，，兩兩排排共共16個(gè)引引腳腳；；RB.2/.4表示示極極性性電電容容類類元元件件封封裝裝，，引引腳腳間間距距離離為為200mil，元件件直直徑徑為為400mil，這這里里.4和0.4都表表示示400mil。16銅膜膜導(dǎo)導(dǎo)線線銅膜膜導(dǎo)導(dǎo)線線也稱稱銅銅膜膜走走線線，，簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱稱導(dǎo)導(dǎo)線線，，用用于于連連接接各各個(gè)個(gè)焊焊盤盤，，是是印印制制電電路路板板最最重重要要的的部部分分。。印印制制電電路路板板設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)都都是是圍圍繞繞如如何何布布置置導(dǎo)導(dǎo)線線來(lái)來(lái)進(jìn)進(jìn)行行的的。。與導(dǎo)導(dǎo)線線有有關(guān)關(guān)的的另另外外一一種種線線常常稱稱為為飛線線，即即預(yù)預(yù)拉拉線線，，飛飛線線是是在在引引入入網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)表表后后，，系系統(tǒng)統(tǒng)根根據(jù)據(jù)規(guī)規(guī)則則生生成成的的，，用用來(lái)來(lái)指指引引布布線線的的一一種種連連線線。。飛線線與導(dǎo)線線有本本質(zhì)質(zhì)的的區(qū)別別，飛飛線線只只是是一一種種形形式式上上的的連連線線，，它它只只是是在在形形式式上上表表示示出出各各個(gè)個(gè)焊焊盤盤間間的的連連接接關(guān)關(guān)系系，，沒(méi)沒(méi)有有電電器器的的連連接接意意義義。。導(dǎo)導(dǎo)線線則則是是根根據(jù)據(jù)飛飛線線指指示示的的焊焊盤盤間間的的連連接接關(guān)關(guān)系系而而布布置置的的，，是是具具有有電電器器連連接接意意義義的的連連接接線線路路。。17助焊焊膜膜和和阻阻焊焊膜膜各類類膜膜不不僅僅是是PCB制作作工工藝藝過(guò)過(guò)程程中中必必不不可可少少的的，，而而且且更更是元元件件焊焊裝裝的的必必要要條條件件。。按按““膜膜””所所處處的的位位置置及及其其作作用用，，““膜膜””可分分為為元元件件面面(或焊焊接接面面)助焊焊膜膜(TOPorBottomSolder)和元件件面面(或焊焊接接面面)阻焊焊膜膜(TOporBottomPasteMask)兩類。。顧顧名名思思義義，，助焊焊膜膜是涂涂于于焊焊盤盤上上，，提提高高可可焊焊性性能能的的一一層膜膜，，也也就就是是在在綠綠色色板板子子上上比比焊焊盤盤略略大大的的各各淺淺色色圓圓斑斑。。阻焊焊膜的情情況況正正好好相相反反，，為為了了使使制制成成的的板板子子適適應(yīng)應(yīng)波波峰峰焊焊等等焊焊接接形形式，，要要求求板板子子上上非非焊焊盤盤處處的的銅銅箔箔不不能能粘粘錫錫，，因因此此在在焊焊盤盤以以外外的各各部部位位都都要要涂涂覆覆一一層層涂涂料料，，用用于于阻阻止止這這些些部部位位上上錫錫。?？煽梢?jiàn)，，這這兩兩種種膜膜是是一一種種互互補(bǔ)補(bǔ)關(guān)關(guān)系系。。18層Protel的““層層””不不是是虛虛擬擬的的，，而而是是印印制制板板材材料料本本身身實(shí)實(shí)實(shí)實(shí)在在在在的的銅銅箔箔層層?！，F(xiàn)今今，，由由于于電電子子線線路路的的元元件件密密集集安安裝裝、、抗抗干干擾擾和和布布線線等等特特殊殊要要求求，，一一些些較較新新的的電電子子產(chǎn)產(chǎn)品品中中所所用用的的印印制制板板不不僅僅上上下下兩兩面面可可供供走走線線，，在在板板的的中中間間還還設(shè)設(shè)有有能能被被特特殊殊加加工工的的夾夾層層銅銅箔箔。。例如如：：現(xiàn)現(xiàn)在在的的計(jì)計(jì)算算機(jī)機(jī)主主板板所所用用的的印印制制板板材材料料大大多多在在4層以以上上。。這這些些層層因因加加工工相相對(duì)對(duì)較較難難而而大大多多用用于于設(shè)設(shè)置置走走線線較較為為簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的的電電源源布布線線層層(GroundDever和PowerDever)，并并常常用用大大面面積積填填充充的的辦辦法法來(lái)來(lái)布布線線(如Fill)。上上下下位位置置的的表表面面層層與與中中間間各各層層需需要要連連通通的的地地方方用用““過(guò)過(guò)孔孔(Via)””來(lái)溝通。要注意的是，，一旦選定了了所用印制板板的層數(shù)，務(wù)務(wù)必關(guān)閉那些些未被使用的的層，以免布布線出現(xiàn)差錯(cuò)錯(cuò)。19焊盤和過(guò)孔焊盤焊盤的作用是是放置焊錫、、連接導(dǎo)線和和元件引腳。焊盤是PCB設(shè)計(jì)中最常接接觸也是最重重要的概念，但初學(xué)者者卻容易忽視視它的選擇和和修正，在設(shè)設(shè)計(jì)中千篇一律地地使用圓型焊焊盤。選擇元件的焊焊盤類型要綜合考慮該該元件的形狀狀、大小、布布置形式、振振動(dòng)和受熱情況、、受力方向等等因素。Protel在封裝庫(kù)中給出了一系列列不同大小和和形狀的焊盤盤，如圓、方方、八角、圓方和和定位用焊盤盤等，但有時(shí)時(shí)還需自己編編輯。20焊盤和過(guò)孔過(guò)孔為連接各層之之間的線路，，在各層需要要連通的導(dǎo)線的交匯處鉆鉆上一個(gè)公共共孔，這就是是過(guò)孔。過(guò)孔有三種，即從頂層貫貫通到底層的的穿透式過(guò)孔、從頂層通到內(nèi)層或從從內(nèi)層通到底底層的盲過(guò)孔以及內(nèi)層間的的隱藏過(guò)孔。過(guò)孔有兩個(gè)尺寸，即通孔直徑和過(guò)孔直徑，通孔和過(guò)孔孔之間的孔壁壁用于連接不不同層的導(dǎo)線。21印絲層為方便電路的的安裝和維修修，在印制板板的上下兩表面印印上所需要的的標(biāo)志圖案和和文字代號(hào)等。例如：：元件標(biāo)號(hào)和和標(biāo)稱值、元元件外觀形狀、廠家標(biāo)標(biāo)志、生產(chǎn)日日期等，這就就是印絲層(SilkscreenTop/BottomOverlay)。22敷銅對(duì)于抗干擾要要求比較高的的電路板，常常常需要在PCB敷銅。敷銅可可以有效地實(shí)實(shí)現(xiàn)電路板的信號(hào)屏蔽蔽作用，提高高電路板信號(hào)號(hào)的抗電磁干擾能力。。敷銅通常有有兩種方式，，一種是實(shí)心填充方式式，另一種是是網(wǎng)絡(luò)狀的添添充。在實(shí)際應(yīng)用中，，實(shí)心式的填填充比網(wǎng)絡(luò)狀狀的更好，建議使用用實(shí)心式的填填充方式。23印制電路板布布線流程1.繪制電路圖主要完成電路路原理圖的繪繪制，包括生生成網(wǎng)絡(luò)表。。2.規(guī)劃電路板用戶對(duì)電路板板進(jìn)行規(guī)化：：物理尺寸、、層數(shù)、元件件封裝形式、及安安裝位置等。。主要確定電電路板設(shè)計(jì)的的框架。3.設(shè)置參數(shù)主要設(shè)置元件件的布置參數(shù)數(shù)、層參數(shù)、、布線參數(shù)等等。一般說(shuō)來(lái)，有有些參數(shù)用其其默認(rèn)值即可可，有些參數(shù)數(shù)在使用過(guò)Protel99SE以后，即第一一次設(shè)置后，，以后幾乎無(wú)無(wú)須修改。24印制電路板布布線流程4.裝入網(wǎng)絡(luò)表及及元件封裝網(wǎng)絡(luò)表是電路路板自動(dòng)布線線的靈魂，也也是電路原理理圖設(shè)計(jì)系統(tǒng)與印刷電電路板設(shè)計(jì)系系統(tǒng)的接口。。只有將網(wǎng)絡(luò)絡(luò)表裝入之后，才能完成成對(duì)電路板的的自動(dòng)布線。。元件的封裝裝就是元件的的外形，對(duì)于每每個(gè)裝入的元元件必須有相相應(yīng)的外形封封裝，才能保保證電路板布線線的順利進(jìn)行行。5.元件的布局布局可以讓Protel99SE自動(dòng)布局。規(guī)規(guī)化好電路板板并裝入網(wǎng)絡(luò)表后，，用戶可以讓讓程序自動(dòng)裝裝入元件，并并自動(dòng)將元件件布置在電路板板邊框內(nèi)。Protel99SE也可以讓用戶戶手工布局。元件的布布局合理，才才能進(jìn)行下一一步的布線工工作。25印制電路板布布線流程6.自動(dòng)布線Protel99SE采用世界最先先進(jìn)的無(wú)網(wǎng)絡(luò)絡(luò)、基于形狀狀的對(duì)角線自動(dòng)布線線技術(shù)。只要要將有關(guān)的參參數(shù)設(shè)置得當(dāng)當(dāng)，元件的布布局合理，自動(dòng)動(dòng)布線的成功功率幾乎是100%。7.手工調(diào)整自動(dòng)布線結(jié)束束后，往往存存在令人不滿滿意的地方，，需要手工調(diào)整。8.文件保存及輸輸出完成電路板的的布線后，保保存完成的電電路線路圖文文件。然后利用各種圖圖形輸出設(shè)備備，如打印機(jī)機(jī)或繪圖儀輸輸出電路板的的布線圖。26印制電路板設(shè)設(shè)計(jì)的基本原原則布局布線焊盤大小印制電路板電電路的抗干擾擾措施去藕電容配置置各元件之間接接線27布局對(duì)PCB進(jìn)行布局時(shí)，，首先要考慮慮PCB尺寸的大小。PCB尺寸過(guò)大時(shí)，，印制線路長(zhǎng)長(zhǎng)，阻抗增加，抗抗噪聲能力下下降，成本也也增加；過(guò)小，則散熱熱不好，且鄰鄰近線條易受受干擾。在確定PCB的尺寸后，再再確定特殊元元件的位置。最后，根根據(jù)電路功能能單元，對(duì)電電路的全部元件進(jìn)行布布局。28布局1.確定特殊元件件的位置時(shí)的的原則：盡可能縮短高高頻元件之間間的連線，設(shè)設(shè)法減少它們們的分布參數(shù)數(shù)和相互之間間的電磁干擾擾。易受干擾擾的元件不能能相互挨得太太近，輸入和和輸出元件應(yīng)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。。有較高電位差差的元件或?qū)?dǎo)線之間應(yīng)加加大距離。帶帶強(qiáng)電的元件件應(yīng)盡量布置置在調(diào)試時(shí)手手不易觸及的的位置。重量超過(guò)15g的元件應(yīng)用支支架固定，然然后焊接。又又大又重、發(fā)發(fā)熱量多的元元件應(yīng)裝在整整機(jī)的機(jī)箱底底板上。熱敏敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離離發(fā)熱元件。?？烧{(diào)元件的布布局應(yīng)考慮整整機(jī)的結(jié)構(gòu)要要求。應(yīng)留出印制板板的定位孔和和固定支架所所占用的位置置。29布局2.全部元件的布布局原則按電路的流程程安排各個(gè)功功能電路單元元的位置。以每個(gè)功能電電路的核心元元件為中心，，進(jìn)行布局。。元件應(yīng)均勻勻、整齊、緊緊湊地排列，，盡量減少和和縮短各元件件之間的引線線和連接。在高頻下工作作的電路，要要考慮元件之之間的分布參參數(shù)。一般電電路盡可能使使元件平行排排列。位于電路板邊邊緣的元件，，邊距不小于于2mm。電路板的最最佳形狀為矩矩形，長(zhǎng)寬比比為3：2或4：3。30布線1.輸入和輸出端端的導(dǎo)線應(yīng)盡盡量避免相鄰鄰平行。2.PCB導(dǎo)線的最小寬寬度主要由導(dǎo)導(dǎo)線與絕緣基基板間的粘附附強(qiáng)度和流過(guò)它們們的電流值決決定。它的最最小值由承受受的電流大小小而定，但最小小不易小于0.2mm，在高密度的的印制電路中中，導(dǎo)線寬度和間距距一般可取0.3mm。3.PCB導(dǎo)線拐彎一般般取圓弧形，，避免使用大大面積銅箔，，如需使用大面積積銅箔，最好好用柵格狀。。4.印制導(dǎo)線的間間距。相鄰導(dǎo)導(dǎo)線的間距必必須滿足電氣氣安全要求，而且便于于操作和生產(chǎn)產(chǎn)，間距應(yīng)盡盡量寬些，只只要工藝允許，可使間距距大于0.5mm.31焊盤大小焊盤中心孔要要比器件引線線直徑稍大一一些。焊盤太大易形形成虛焊。焊盤外徑D（d+1.2）mm。其中：d為引線孔徑32印制電路板電電路的抗干擾擾措施1.電源線設(shè)計(jì)盡量加粗電源源線寬度，減減少環(huán)路電阻阻。使電源線、地地線的走向和和數(shù)據(jù)傳送的的方向一致。。2.地線設(shè)計(jì)數(shù)字地與模擬擬地分開(kāi)，低低頻電路的地地采用單點(diǎn)并并聯(lián)接地；高高頻電路采用用多點(diǎn)串聯(lián)接接地。接地線應(yīng)盡量量加粗2～3mm以上。接地線構(gòu)成閉閉環(huán)路。33去藕電容配置置1.電源輸入端跨跨接10～100F的電解電容器器。2.每個(gè)集成電路路芯片都布置置一個(gè)0.01F的瓷片電容。。3.對(duì)于抗噪能力力弱、關(guān)斷時(shí)時(shí)電源變化大大的器件，應(yīng)應(yīng)在芯片的電電源線和地線線之間直接接接入去耦電容容。4.電容引線不能能太長(zhǎng)。此外外應(yīng)該注意以以下兩點(diǎn)：有接觸器