印制電路板設(shè)計基礎(chǔ)

關(guān)于印制電路板設(shè)計基礎(chǔ)第一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日印制電路板基礎(chǔ)印制電路板概念PrintedCircuitBoard，簡稱PCB指在絕緣基材上，用印制的方法制成導(dǎo)電線路和元件封裝，以實現(xiàn)元器件之間的電氣互連。印制電路板的層數(shù)由銅覆層來決定。通常是單層板、雙層板和多層板。原理圖表示元件的電氣連接；PCB表示元件的實際物理連接。第二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日印刷電路板簡介PCB的主要功能：固定電子零件提供印刷電路板上各項零件的相互電氣連接如今每一種電子設(shè)備中幾乎都會出現(xiàn)印刷電路板印刷電路板裸板也稱“印刷線路板PrintedWiringBoard（PWB）”。

第三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日印制電路板基礎(chǔ)擴展：板材概念PCB基板材料要求耐熱性和絕緣性好。覆銅板通過一定的工藝，在絕緣性能很高的基材上覆蓋一層導(dǎo)電性能良好的銅薄膜，就構(gòu)成了生產(chǎn)印制電路板所必需的材料覆銅板。PCB板按電路要求，在覆銅板上蝕刻出導(dǎo)電圖形（如元件引腳焊盤、印制連線、過孔等），并鉆出元件引腳安裝孔、實現(xiàn)電氣互連的過孔以及固定整個電路板所需的螺絲孔，就獲得了電子產(chǎn)品所需的印制電路板。第四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日

印制電路板樣板

第五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日印制電路板結(jié)構(gòu)單面板單邊布線。雙面板兩面敷銅，中間為絕緣層，兩面均可布線。通常在頂層放置元件，在頂層和底層兩面進行走線。一般需要由過孔或焊盤連通。多層板包括多個工作層面，一般指3層以上的電路板。它在雙面板的基礎(chǔ)上加了內(nèi)部電源層、接地層及多個中間信號層。通常層數(shù)為偶數(shù)。第六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日單面板（Single-SidedBoards）單面PCB表面單面PCB底面一面敷銅，另一面沒有敷銅的電路板。單層板只能在敷銅的一面布線，適用于簡單的電路板。第七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日單面板焊錫面：單面板上的導(dǎo)電圖形主要包括固定、連接元件引腳的焊盤和實現(xiàn)元件引腳互連的印制導(dǎo)線，該面稱為焊錫面。元件面：沒有銅膜的一面用于安放元件，該面稱為元件面。圖單面、雙面及多面印制電路板剖面第八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日雙面板（Double-SidedBoards）

包括頂層(TopLayer)和底層(BottomLayer)兩層，兩面敷銅，中間為絕緣層。雙面板兩面都可以布線，一般需要由過孔或焊盤連通。雙面板可用于比較復(fù)雜的電路，但設(shè)計工作不比單面板困難，因此被廣泛采用。第九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日雙面板基板的上下兩面均覆蓋銅箔。上、下兩面都含有導(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)線相連的金屬化過孔。元件也只安裝在其中的一個面上——“元件面”，另一面稱為“焊錫面”。第十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日為了增加可以布線的面積，多層板用上了更多單或雙面的布線板。包含了多個工作層面。它是在雙面板的基礎(chǔ)上增加了內(nèi)部電源層、接地層及多個中間信號層。其缺點是制作成本很高。多層板（Multi-LayerBoards）第十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日多層板（4層）上、下層是信號層（元件面和焊錫面）在上、下兩層之間還有電源層和地線層。多層電路板，層與層間的電氣連接通過元件引腳焊盤和金屬化過孔實現(xiàn)。引腳焊盤貫穿整個電路板。用于實現(xiàn)不同層電氣互連的金屬化過孔最好也貫穿整個電路板，以方便鉆孔加工，在經(jīng)過特定工藝處理后，不會造成短路。穿透式過孔盲過孔隱蔽式過孔第十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日印制電路板中的組成元素PCB板包含一系列元器件封裝、由印刷電路板材料支持并通過銅箔層進行電氣連接的電路板，還有在印刷電路板表面對PCB板起注釋作用的絲印層等。元件封裝銅膜導(dǎo)線與飛線焊盤過孔層第十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日PCB設(shè)計的幾個重要概念絲印層焊盤覆銅過孔注：綠色的一層是阻焊漆第十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日過孔銅膜導(dǎo)線，其上覆蓋阻焊劑元器件符號輪廓焊盤字符第十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日印制電路板的基本元素-元件封裝元件封裝的概念元件封裝的編號元件封裝的分類常見元件封裝第十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日4、元器件封裝的基本知識概念：原理圖符號：代表元器件引腳電氣分布關(guān)系的符號，沒有實際意義。封裝：實際元器件焊接到電路板上時，在電路板上所顯示的外形和焊點位置關(guān)系，僅是空間概念。印制電路板的基本元素—元件封裝第十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日印制電路板的基本元素—元件封裝元器件與元器件封裝的關(guān)系同種元件也可以有不同的封裝不同的元件可以共用同一個元件封裝8031、8255封裝形式都是DIP40或電阻和電容；原理圖符號與元器件封裝的對應(yīng)關(guān)系原理圖符號的引腳序號和元器件封裝的焊盤序號一一對應(yīng)附元器件與原理圖符號關(guān)系：一個元器件可以同時與不同的原理圖符號相對應(yīng)，如電阻。第十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日元件封裝與元件實物、原理圖元件的對應(yīng)關(guān)系

封裝對焊盤大小、焊盤間距、焊盤孔大小、焊盤序號等參數(shù)有非常嚴格的要求。元器件的封裝、元器件實物、原理圖元件引腳序號三者之間必須保持嚴格的對應(yīng)關(guān)系，否則直接關(guān)系到制作電路板的成敗和質(zhì)量。

第十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日元件封裝種類插入式封裝（ThroughHoleTechnology,THT）焊接時將元件放置在板子的一面，并將元件的管腳插入焊點導(dǎo)通孔，然后焊在另一面上。表面粘貼式封裝（SurfaceMountedTechnology,SMT）零件的管腳與元件焊接在板子同一側(cè)，不需鉆孔!由于插入式元件封裝的焊點導(dǎo)孔貫穿整個電路板，所以其焊點的屬性對話框中，Layer板層屬性必須為MultiLayer。第二十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日印制電路板的基本元素—元件封裝元器件封裝的編號元件類型+焊點距離（焊點數(shù)）+元件外型尺寸DIP-4表示雙列直插式元件封裝，4個焊盤引腳，兩焊盤間的距離為100mil；AXIAL-0.4表示軸狀類元件封裝（如電阻），引腳間距為400mil；RB7.6/15表示極性電容性元件封裝，引腳間距為7.62mm，零件直徑為15mm。在制作電路板時必須知道元件的名稱，同時也要知道該元件的封裝形式。1mil=0.001inch=0.0254mm第二十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日

電阻的電氣符號與其不同封裝第二十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日電阻封裝：AXIAL-0.4第二十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日極性電容類元件封裝：RB7.6-15第二十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日雙列直插式元件封裝：DIP-4第二十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日常用元件封裝ProtelDXP將常用的封裝集成在MiscellaneousDevicesPCB．PcbLib集成庫中。常用的分立元件電阻電容二極管類晶體管類可變電阻類等。常用的集成電路的封裝有DIP—XX等。第二十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日

電阻類軸對稱式電阻類元件常用封裝為AXIAL—XX，（AXIAL代表軸狀，xx表示兩腳距離)AXIAL-0.3AXIAL-1.0

AXIAL0.4管腳之間距離為400milAXIAL-0.4AXIAL-0.31mil=0.001inch=0.0254mm電阻的電氣符號第二十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日電阻類表面粘貼式0402、0403、0805、1005、1206、1210等系列。封裝名分兩部分：前兩個數(shù)字表示元件長度，后兩個數(shù)字表示元件的寬度，單位為英寸。0603——元件長度為0.06英寸、寬度為0.03英寸封裝0603示意圖第二十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日電容類扁平封裝根據(jù)體積不同，從RAD-0.1～RAD-0.4可以作為無極性電容封裝

RAD后面的數(shù)值表示兩個焊點間的距離。RAD-0.1管腳之間距離為100mil。筒狀封裝常用RBxx-xx作為有極性（電解）電容元件封裝。RB后的兩個數(shù)字分別表示焊盤之間的距離和圓筒的直徑，單位是英寸。RB7.6/15表示元件封裝焊盤間距為7.6英寸，圓筒的直徑為15英寸。第二十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日RB7.6-15RAD-0.3第三十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日二極管類元件常用封裝系列名稱為DIODExx，其中xx表示兩焊盤間距離。DIODE-0.4管腳之間距離為400mil常用于小功率二極管DIODE-0.7管腳之間距離為700mil常用于大功率二極管DIODE-0.7!二極管為有極性元件，封裝外形上畫有短線的一端代表負端，和實物二極管外殼上表示負端的白色或銀色色環(huán)相對應(yīng)。第三十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日晶體管類MiscellaneousDevicesPCB.PcbLib集成庫中提供的有BCY—W3/H.7等。常見的晶體管的封裝如圖所示第三十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日可調(diào)電阻類常用的封裝為VR系列，從VR2～VR5，如圖所示。這里后綴的數(shù)字也只是表示外形的不同，而沒有實際尺寸的含義，其中VR5一般為精密電位器封裝。第三十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日集成電路類集成電路常見的封裝是雙列直插式封裝，如圖所示為DIP-16的封裝外形。

第三十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日管殼的外觀，引腳形狀，封裝SOPQFPPGAZIPSIPDIPSOJQFJDualIn-LinePackage雙列直插式封裝QuadFlatPackage方型扁平式封裝SmallOutlinePackage小外形封裝SmalloutlineJ-leadPackage

J型引腳小外形封裝PinGridArrayPACkage插針網(wǎng)格陣列封裝第三十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日印制電路板的基本元素—銅膜導(dǎo)線與飛線銅膜導(dǎo)線板子上的敷銅經(jīng)過蝕刻處理形成的一定寬度和形狀的導(dǎo)線，分布在層上連接各個焊點的金屬線，用以實現(xiàn)電氣連接。飛線PCB布線過程中的預(yù)拉線，表示元件間的連接關(guān)系。電路板設(shè)計在引入網(wǎng)絡(luò)表后，采用飛線指示元件之間連接關(guān)系。用導(dǎo)線連接后飛線消失。第三十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日飛線印制電路板的基本元素—銅膜導(dǎo)線與飛線區(qū)別：飛線只是一種形式上、邏輯上的連接，沒有電氣意義；導(dǎo)線有電氣意義，物理連接。兩者關(guān)系：飛線指示導(dǎo)線的實際布置，導(dǎo)線實現(xiàn)飛線的意圖。第三十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日印制電路板的基本元素-焊盤Pad(焊盤）放置焊錫用來焊接元件的。焊盤根據(jù)元件封裝不同結(jié)構(gòu)也不同：可以是穿透多個不同的層或在一個層內(nèi)；焊盤的形狀有圓形、方形、八角形等，如圖所示。焊盤由兩部分組成：焊盤直徑和孔徑直徑。圖焊盤的形狀第三十八頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日焊盤（Pad）和過孔（Via）第三十九頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日印制電路板的基本元素-過孔作用在各層需要連通的導(dǎo)線的交際處鉆上一個孔，用于連接不同板層之間的導(dǎo)線種類ThncholeVias:從頂層直接通到底層。BlindVias：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。BuriedVias: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。過孔只有圓形，包括兩個尺寸：過孔的直徑（Diameter）通孔的直徑（holesize）

通孔的孔壁由導(dǎo)電材料構(gòu)成，用于連接不同層的導(dǎo)線。

第四十頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日電路板的結(jié)構(gòu)圖印制電路板結(jié)構(gòu)第四十一頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日敷銅對于電路抗干擾性能要求較高的場合，可考慮在電路板上敷銅。敷銅可以有效地起到信號屏蔽作用，提高信號的抗電磁干擾能力。敷銅可分為實心填充和網(wǎng)格填充。第四十二頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日層印制板材料本身實實在在存在的例如印制板的上下兩面可供走線，這樣的面即為層甚至在板的中間還設(shè)有能被特殊加工的夾層銅箔（也稱為層）。敷銅層和非敷銅層注意：布線時一旦選定了所用印制板的層數(shù)，務(wù)必關(guān)閉那些未被使用的層，以免布線出現(xiàn)差錯。DXP中的Layer:PCB編輯器中都有一個獨立的層面（Layers）與之相對應(yīng)，電路板設(shè)計者通過層面給電路板廠家提供制作該板所需的印制參數(shù)。印制電路板的基本元素-層第四十三頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日類型：SignalLayer（信號層）Internalplane（內(nèi)部電源層）MechanicalLayer（機械層）SolderMark&PasteMark（阻焊層及助焊層）SilkScreen（絲印層）、Others（其它層）。PCB編輯器，執(zhí)行【Design】/【BoardLayers…】命令，可根據(jù)設(shè)計需要在相應(yīng)板層后面的復(fù)選框中打上“√”，選中該項，以便顯示該層面。

印制電路板的基本元素-層第四十四頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日SignalLayer：信號層主要用于放置元件和導(dǎo)線TopLayer（頂層）可用于放置電子元件和信號走線。BottomLayer（底層）用于放置信號走線和焊點，是單面板唯一的布線層.Midlayer1-n（中間工作層）。Midlayer（Mid1～Mid14）僅放置信號走線。一般只有在5層以上較為復(fù)雜的電路板中才采用。設(shè)計多層印制電路板，可以從DXP的層管理環(huán)境中添加MidProtelDXPPCB編輯器常用層面

第四十五頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日Internalplane：內(nèi)部電源層主要用于布置電源線及接地線。分別為Plane1-n。ProtelDXPPCB編輯器支持16個內(nèi)部電源/接地層。內(nèi)部電源/接地層通常是一塊完整的銅箔，單獨設(shè)置內(nèi)部電源/接地層可最大限度地減少電源與地之間的連線長度，而且對電路中高頻信號的干擾起到屏蔽作用。如果PCB上的元器件需要不同的電源供應(yīng)，可充分利用內(nèi)部電源/接地層將大量的接電源（或接地）的元件管腳通過元件焊盤或過孔直接與電源（或地線）相連，減少頂層和底層電源/地線的連線長度。用戶使用多層印刷電路板才會有內(nèi)部電源層。ProtelDXPPCB編輯器常用層面

第四十六頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日Keep

Out

Layer（禁止布線層）——用于定義放置元件的區(qū)域。如果用戶要對電路進行自動布局和自動布線，必須在KeepOutLayer上設(shè)置一個布線區(qū)，具體步驟將在后面講解。在KeepOutLayer層上由Track形成的一個閉合的區(qū)域來構(gòu)成布線區(qū)。MechanicalLayer（機械層）——分別為Mechanical1-16定義整個PCB板的外觀，即整個PCB板的外形結(jié)構(gòu)，如電路板的標注尺寸、機械尺寸、定位孔及裝配說明等。機械層沒有電氣特性，在實際電路板中也沒有實際的對象與其對應(yīng)，是PCB編輯器便于電路板廠家規(guī)劃尺寸制板而設(shè)置，屬于邏輯層。ProtelDXPPCB編輯器常用層面

第四十七頁，共五十四頁，編輯于2023年，星期日SolderMark&PasteMark（阻焊層及防錫膏層）阻焊層涂于焊盤以外阻止焊錫。助焊膜（ToporBottomSolderMask）是涂于焊盤上，提高可焊性能的一層膜，也就是綠色板子上比焊盤略大一點的淺色圓斑SilkScreen（絲印層）主要用于設(shè)置印制信息，如元件輪廓和標注。ProtelDXPPCB編輯器常用層面

第四十八頁，共五十四頁，編輯于2023年